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太陽神五號

太陽神五號（英語：Apollo 5）又稱AS-204，是日後用於將太空人帶到月表的太陽神登月艙首飛。1968年1月22日，土星1B號運載火箭搭載登月艙從甘迺迪角起飛。任務圓滿成功，第二次登月艙無人飛行測試取消。

太陽神五號
一號登月艙放入太陽神太空船連接登月艙配接器
任務類型登月艙地球軌道無人飛行（B任務）
營運方美國太空總署
國際衛星識別碼上升段：1968-007A
下降段：1968-007B
S-IVB：1968-007C
衛星目錄序號3106
任務時長11時10分
圈數7
太空船屬性
太空船太陽神登月艙-1
製造方格魯門公司
發射質素14360公斤[1]
任務開始
發射日期世界協調時1968年1月22日22:48:09
運載火箭土星1BSA-204
發射場甘迺迪角37號航天發射台
任務結束
丟棄形式非受控再入
停用日期UTC1968年1月23日9:58
離軌日期上升段：1968年1月24日
下降段：1968年2月12日
軌道參數
參照系地心軌道
軌域近地軌道
近地點167公里[1]
遠地點222公里[1]
傾角31.63度[1]
週期88.4分鐘[1]
曆元1968年1月22日[2]

本次任務像太陽神四號一樣長時間延誤，格魯門公司在登月艙研發上遇到許多問題。原計劃用來把第一個登月艙帶上天的土星1B號火箭換下，改用太陽神一號失事導致三名太空人遇難時所在的土星1B號火箭。一號登月艙1967年6月運抵甘迺迪太空中心，花費數月測試並將登月艙放到火箭頂部。經過裝置故障導致的最後幾次延遲，倒計時在1968年1月21日開始，火箭次日發射。

飛到目標軌道後登月艙與S-IVB推進器分離，軌道測試程式開始，但太陽神導引電腦發現太空船速度太慢時自動中止計劃持續數十秒的點火。飛行主管吉恩·克蘭茲在侯斯頓任務控制中心帶隊控制太陽神五號任務，他們很快決定執行其他任務，圓滿完成一號登月艙測試目標。太空總署對任務成果非常滿意，取消第二次登月艙無人任務，朝約翰·甘迺迪總統期望美國在20世紀60年代結束前把太空人送上月球並安全返航的目標邁出堅實步伐。

背景

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1961年，約翰·甘迺迪總統宣佈美國要在60年代結束前將太空人送上月球並安全返回[3]。美國太空總署（以下簡稱太空總署）經過大量探討於1962年末決定登月任務採用「月球軌道交會」模式，用第三節火箭S-IVB把完整的太陽神太空船推向月球軌道。到達軌道後負責登月的太空人進入登月艙，與太空船分離後登月，登月艙從月表起飛把太空人送回太空船後拋棄處理，太空船帶太空人返回地球。[4]:25–26太空總署同年邀請11家公司競標登月艙建造合同，11月7日紐約州牡蠣灣格魯門公司中標[4]:26。

延誤

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太陽神五號像太陽神四號一樣長時間延誤，主要原因是登月艙無法按時交貨。太陽神計劃主任森姆·菲臘斯少將期望一號登月艙無人試飛在1967年4月發射，太空總署計劃用六個月檢查和測試，要求承包商1966年9月把一號艙送到佛羅里達州甘迺迪太空中心，但生產過程困難重重，交貨期一推再推。用於把登月艙帶到軌道的土星1B號運載火箭（編號AS-206）1967年1月在37號發射台豎立，但格魯門公司仍然無法就交期給予確定答覆。同月太陽神一號發生重大事故，三名太空人死於火災，原計劃用於發射的火箭（編號AS-204）從34號發射台移至37號代替AS-206。[5]此舉主要是因為AS-204是最後一枚配有完整研發儀器的土星1B火箭，太空總署打算把載人飛行擱置剩下的火箭用在首次登月艙飛行任務[6][注 1]。

遲遲無法交貨的格魯門公司在37號發射台建造登月艙膠合板模型，方便工作人員驗證其他部件[4]:139。太陽神計劃太空船主任喬治·洛1967年5月12日通知太空總署總部，格魯門公司承諾6月28日交付登月艙，但他覺得應該不大可能[8]:132。6月23日，美國航空太空超級彩虹魚把一號登月艙（編號LM-1）運到甘迺迪角，四天後完成拼裝[4]:139[9]。水星計劃與雙子座計劃資深發射專家約翰·威廉士帶領四百人核查登月艙規格，隨後監督格魯門公司技術人員測試和改裝[9]。登月艙上升段出現泄露，八月與下降段分離後修復，但又因新出現的泄露在九月拆開。格魯門公司這段時間還拆下許多部件修整，上升段和下降段在十月再度拼裝。[4]:139

根據1967年7月18日制定的計劃，9月6日太陽神五號已延遲39天，絕大多數已知問題都在處理，僅推進系統部分泄露例外[8]:153–154。任務檔案大多在1967年結束前準備就緒，任務總監威廉·施耐德11月18日發佈任務規則。次日登月艙裝入運載火箭，太空船就緒測試12月完成。1968年初，太空總署長占士·韋伯宣佈太陽神五號發射時間不會早於1968年1月18日。此後過濾器堵塞等小故障還導致少許延遲，倒計時演示測試1月19日結束，縮短至22小時的倒計時1月21日開始。[9][4]:140

目標

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1967年6月23日超級彩虹魚把一號登月艙送到甘迺迪角

太陽神五號旨在驗證登月艙各項功能運作，飛行期間上升段和下降段引擎都會點火。密閉點火測試用於檢驗上升段尚未斷開下降段時能否點火，動力下降期間中止登月需要此項功能，月表起飛也可能用到。測試過程先關閉下降段引擎，切換控制上升段並打開電源，啟動上升段引擎，此時上升段與下降段仍然相連。[9][10]:2–4[11]:215測試專案還包括登月艙引擎使用後能否重新啟動[10]:2。除登月艙外，太陽神五號還用農神五號組態測試儀器艙[4]:139。

太空總署預計一號登月艙上升段會在軌道飛行約兩年後再入大氣層並解體，下降段約堅持三周[10]:5。

設施

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用於發射太陽神五號的土星1B號運載火箭

用於把太陽神五號送入軌道的土星1B號運載火箭代號「SA-204R」，原計劃用於太陽神一號。火箭早在1966年8月就運到甘迺迪角，火災後經檢查確認沒有受損[4]:139[9][10]:20。點火前包括太空船、推進劑在內的火箭總重58萬9413公斤[10]:19。

任務太空船高55米，沒有發射逃逸系統和服務與指令艙所以顯得比較短，登月艙裝在火箭頂端的太空船－登月艙配接器內[9]。太空船－登月艙配接器編號SLA-7[12]，就在火箭頂蓋下方，一旦頂蓋在軌道拋棄就會自動打開四塊面板，以便登月艙脫離火箭並拉開距離[10]:9–10。

LM-1是第一個做好飛行準備的太陽神登月艙。太陽神五號是測試任務，不需要月面起降的支架，去除還能減輕重量。[13]

1967年12月，五號登月艙（編號「LM-5」，隨太陽神十一號上天）的窗戶在測試時破損，太空總署擔心玻璃在飛行時掉落，把一號登月艙窗戶換成鋁板[8]:185, 190。太陽神五號沒有太空人隨行，登月艙安裝用於遙控的任務編程器[10]:6。一號登月艙部分功能沒有啟用，有些耗材沒有裝滿。如主電池有意放掉部分電力，以免電壓過高導致問題；環境控制系統的氧氣罐沒有充滿。[10]:10–11

飛行

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世界協調時1968年1月22日22:48:08[4]:139，太陽神五號從甘迺迪角空軍基地37號發射台升空[13]。土星1B號火箭完美運作，二節火箭與登月艙飛到近地點163公里、遠地點222公里地球軌道[1]。機頭錐體拋棄後火箭繼續滑行，43分52秒後登月艙脫離配接器到達近地點167公里、遠地點222公里軌道[1]。

繞軌道飛行兩圈後下降段開始首次點火，計劃持續39秒，但四秒後就因太陽神導引電腦發現太空船速度太慢中斷。估計引擎閥門泄露，導致推進劑沒有按時輸送到引擎，實際啟動時間滯後。程式設計師對此毫不知情，否則可以調整軟件解決問題；此外罐內裝的推進劑只有一半也影響實際速度。如果載人任務遇到同類情況，太空人可以分析局勢決定是否重新啟動引擎。[9][14]

 
太陽神五號任務期間，飛行主管基斯杜化·卡夫特（左）與載人太空飛行中心總監羅拔·吉爾魯斯在地面任務控制中心

太陽神五號飛行主管吉恩·克蘭茲為首的任務控制中心決定以手控模式開展引擎和密閉點火測試[11]:215。地面與太空船的通訊遇到問題，取消上述測試等於任務失敗，克蘭茲最後帶隊完成所有點火測試。[11]:218–220任務開始八小時後，登月艙上升段在完成引擎測試後因導引問題失控[4]:142–143, 150。

登月艙上升段和下降段的軌道位置距地球都比較近，大氣阻力足以令軌道繼續縮小，太空船再入大氣層。上升段1月24日再入後焚毀，下降段2月12日再入，掉進關島西南數百哩外的太平洋。[4]:142–144[15]模擬結果表明S-IVB二節火箭在起飛約15個半小時後再入[4]:143。

喬治·洛表示，太陽神五號的成績建立在良好裝置基礎上，吉恩·克蘭茲出眾領導的優秀飛行控制團體同樣功不可沒[13]。下降段引擎點火碰到問題，但太空總署認為任務圓滿成功，使用二號登月艙（編號LM-2）的第二次無人飛行測試取消[4]:143。1969年3月發射的太陽神九號是首次載人登月艙飛行任務[4]:223。

註釋

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  1. ^ AS-206計劃在需要時用於第二次登月艙無人飛行，但事實證明沒有必要，火箭經過長期庫存後翻新用於1973年天空實驗室2號載人飛行，把任務太空人帶到太空實驗室[7]。

參考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Apollo 5. NASA Space Science Data Coordinated Archive. [2021-12-22]. （原始內容存檔於2021-11-22）. 
  2. ^ McDowell, Jonathan. SATCAT. Jonathan's Space Pages. [2021-12-22]. （原始內容存檔於2021-12-19）. 
  3. ^ Apollo 11 Mission Overview. NASA. 2017-12-21 [2021-02-08]. （原始內容存檔於2021-02-02）. 
  4. ^ 4.00 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 4.10 4.11 4.12 4.13 Orloff, Richard W.; Harland, David M. Apollo: The Definitive Sourcebook. Chichester, UK: Praxis Publishing Company. 2006. ISBN 978-0-387-30043-6. 
  5. ^ Benson, Charles D.; Faherty, William Barnaby. Moonport: A History of Apollo Launch Facilities and Operations. NASA. 1978 [2021-12-22]. NASA SP-4204. （原始內容存檔於2021-11-27）. 
  6. ^ Astronautics and Aeronautics, 1967 (PDF). Washington, D.C.: NASA. 1968: 81 [2021-12-22]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-10-28）. 
  7. ^ LaPage, Andrew. SA-206: The Odyssey of a Saturn IB. Drew ex Machina. 2018-05-25 [2021-12-22]. （原始內容存檔於2021-09-12）. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 Ertel, Ivan D.; Newkirk, Roland W.; et al. The Apollo Spacecraft: A Chronology IV. Washington, D.C.: NASA. 1969–1978 [2021-12-22]. LCCN 69060008. OCLC 23818. NASA SP-4009. （原始內容存檔於2021-03-07）. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 Brooks, Courtney G.; Grimwood, James M.; Swenson, Loyd S., Jr. Chariots for Apollo: A History of Manned Lunar Spacecraft (PDF). NASA History Series. Washington, D.C.: Scientific and Technical Information Office, NASA. 1979: 241–242 [2021-12-22]. LCCN 79001042. NASA SP-4205. （原始內容存檔 (PDF)於2021-12-20）. 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 Apollo 5 Press Kit. Washington, D.C.: NASA. 1968 [2021-12-23]. （原始內容存檔於2022-01-25）. 
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 Kranz, Gene. Failure Is Not an Option: Mission Control from Mercury to Apollo 13 and Beyond. New York: Simon & Schuster. 2000 [2021-12-23]. ISBN 978-0-7432-0079-0. （原始內容存檔於2022-01-25）. 
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  14. ^ Eyles, Don. Tales From The Lunar Module Guidance Computer. 27th annual Guidance and Control Conference. Breckenridge, Colorado: American Astronautical Society. 2004-02-06 [2021-12-23]. （原始內容存檔於2021-11-20）. 
  15. ^ Evans, Ben. Escaping the Bonds of Earth: The Fifties and the Sixties. Springer. 2010: 435. ISBN 9780387790930. 

外部連結

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