第836章  一步之遥

    主导航台上的数据不断变化。

    它们与火星之间的距离已经缩短到了最后一个阶段，进取号即将结束长达90天的星际航行。

    准确来说，这是即将结束这段航行中最简单的部分，真正具有挑战的工作才刚刚开始。

    此前90天，进取号一直始终沿著一条以太阳为中心的转移轨道飞行。

    地球和火星只是这条轨道两端的起点和终点。

    飞船绝大多数时间都在太阳引力的主导下运动。

    现在火星引力开始越来越显著地改变进取号的飞行轨迹。

    飞船即将从太阳中心参考系下的星际转移进入一段以火星为主要参考天体的近距离飞行。

    如果他们什么都不做，进取号将从火星附近掠过，在火星引力的作用下改变方向，然后重新进入到一条环绕太阳运行的轨道。

    从航天技术角度而言，这叫做飞掠。

    换一个容易理解的做法，就是好不容易飞了90天，结果在火星门口打了个转，又飞走了。

    他们现在要做的事情是让进取号在经过火星的时候减速，减到足够慢，慢到火星的引力能够把它留下来。

    这才叫进入火星轨道，才能近距离地看到火星。

    「巴兹，距离轨道捕获还有多久？」林燃来到导航台前。

    奥尔德林回答道：「按照最新轨道结算，距离预定的近火点还有6小时17分钟。」

    「偏差呢？」林燃接著问道。

    「在允许范围内，近火点的高度预计是603公里，比任务计划高3公里。」奥尔德林说。

    林燃：「误差椭圆是多少？」

    奥尔德林看了眼计算机屏幕上显示的数据：「已经收敛到我们可以接受的程度。

    地面最后一次定轨结果与我们光学导航的结果基本一致。」

    林燃点了点头：「那就通知杰克。」

    奥尔德林拿起内部通话器：「杰克，起来工作！」  

    「怎么了？」几秒钟后，睡眠舱里传来了洛斯马含糊不清的声音。

    「我们要到火星了。」

    「我知道。」

    「那你还睡？」

    「按照值班表，我还有37分钟。」

    听到洛斯马的回答，林燃说：「告诉他，剩下的37分钟由我批准取消。」

    奥尔德林笑著说道：「听见了吗？杰克，任务指挥官已经取消了你的睡眠权利。」

    洛斯马的那头传来窸窸窣窣的起床声：「马上就到。」

    几分钟后，三个人全部出现在主控室。

    这是他们进入火星轨道前最后一次完整任务会议。

    按照原计划，他们采取的是轮流睡眠。

    任何时刻保证两名太空人清醒，一名太空人休息，但火星轨道捕获是例外。

    在这项操作开始之前，他们已经提前两天调整了睡眠安排，确保三个人在关键时间段都有相对充足的休息。

    接下来几个小时，三个人必须都全程清醒，因为这一次操作所涉及的工作非常的重要。

    一不小心，不仅是任务出现问题，连带著还有彻底回不去地球的风险。

    奥尔德林负责导航和飞行控制，洛斯马负责主机推进系统、液氢供应、反应堆状态以及其他飞船的关键系统。

    林燃则负责整个轨道捕获程序，确认关键参数都正常。

    一但出现无法由预测程序解决的情况时，林燃将做最终决定。

    地球方面当然也会参与，但他们已经不可能依赖地球。

    当下进取号与地球之间的距离，使无线电信号单程传播需要10多分钟。

    随便一个问题发回修斯敦，亨茨维尔收到以后花几分钟讨论，然后发送答复。

    进取号真正收到命令的时候，已经过去了半个小时。

    整个火星轨道捕获过程也大概就只需要这个时间。

    所以如果他们在点火过程中遇到任何问题，唯一可靠的处理办法就是自己决定。

    另外亨茨维尔给出的建议和林燃的建议冲突时，两人会毫不犹豫地听林燃的，而不是亨茨维尔的。

    林燃把任务程序调出来：「准备开始吧。」

    首先要确认的是，他们到底会从火星的什么地方经过。

    进取号没有采取首接朝火星中心飞过去的方式。

    因为这样做虽然很简单，但如果飞船没有及时制动，他们就有可能撞上火星。

    所以早在几千公里之外，他们就经过多次中途轨道修正，把进取号的飞掠轨道精确调整到了火星的旁边。

    这个过程里最重要的一个概念叫做β平面，它不是真实存在的一张平面，而是航天导航使用的一种数学工具。

    可以把它理解为飞船在朝著火星接近的时候，导航员在火星附近建立了一张与入射速度垂直的假象平面。

    飞船最终从平面上的哪个位置穿过，就决定了它以什么方向、什么距离接近火星。

    选对位置，飞船就能从预定高度掠过火星，并且进入适合制动的位置。

    选错位置，轻则轨道偏差很大，重则根本没有机会完成捕获。

    此前九十天，奥尔德林最重要的工作，就是不断修正进取号在这张假想平面上的落点。

    如果只是他自己，那他肯定需要和亨茨维尔不断沟通，把实时的数据传回去，再等亨茨维尔的大型计算机把结果算好，传到进取号上。

    但飞船上有教授。

    在计算问题上，教授和亨茨维尔的结果不一致，奥尔德林会通知地球，该喊IBM的工程师来修计算机了。

    「β平面参数确认，目标通过点和预定值相符，近火点高度六百公里，目标轨道倾斜角度六十五度。」奥尔德林说道。

    洛斯马问：「六百公里是不是有点低了？」

    奥尔德林摇头道：「不低。

    我们不会依靠火星的大气减速。

    600公里已经足够避开需要重点担心的大气阻力区域，又能让我们在引力最有力的位置上进行主推进位动。

    我们需要火星的引力帮忙。

    核动力飞船的能源比传统化学燃料要高效得多。

    但我们这次任务为了大幅度缩短航行时间，所以使用的是一条能量和要求很高的快速转移轨道。

    代价就是我们抵达火星的时候，相对速度会远远高于其他普通的火星探测任务。」

    奥尔德林调出了最新的速度数据：「相对于火星的双曲线剩余速度，我们的速度达到了8.1公里每秒。」

    洛斯马说了声「酷」，然后说：「我们越接近火星会越快，等到了预定近火点的时候，速度岂不是要到9公里每秒？」

    奥尔德林补充道：「更具体点，是每秒9.3公里。

    而我们准备进入的第一条火星轨道，是一条远近点高度相差很大的椭圆轨道。」

    奥尔德林做了个很大的手势。

    「近火点是600公里，远火点足足35000公里，轨道周期在26个小时。

    在这样的轨道里，飞船经过近火点时的速度应该只有每秒4.4公里。

    也就是说，我们必须在经过火星的过程中，把相对速度削减每秒4.9公里。

    这意味著我们要烧掉非常多的氢。」

    按照进取号当前的质量、发动机比冲和推进剂储备，这次捕获所需的液氢将以百吨计。

    如果考虑发动机并非瞬间完成全部减速，还需要给实际点火过程留出余量。

    这是一场昂贵得惊人的操作，三台核热发动机必须连续工作数十分钟，而且必须工作得足够稳定。

    「我们为什么要到近火点减速？」

    在地球上，因为知道即将要掠过火星，各个电视台也在做相关节目。

    克朗凯特所在的NBC，就邀请到了来自NASA的专家担任嘉宾进行讲解。

    「因为那个时候我们飞的最快，在高速位置进行同样幅度的逆向速度改变，可以更有效地降低轨道能量。

    假如我们在距离火星很远的地方开始减速，同样消耗一份推进剂，不一定能得到相同的捕获效果。

    而在近火点附近，飞船受到火星引力加速，速度达到局部的最高值。

    这个时候逆著飞行方向制动，改变轨道能量的效率最高。

    这就是奥伯特效应。

    我们不能随便找个地方踩刹车，得找最合适的地方。」

    「所以教授他们能顺利完成这一任务吗？」克朗凯特问。

    来自NASA的专家说：「百分之百能完成，这对教授来说，没有任何难度可言。」

    在靠近火星近火点的宇宙飞船上，林燃问：「地面最后一次轨道解发来了吗？」

    奥尔德林切换到通信页面，正在接收来自地球的最新数据包，很快传输完成。

    NASA没有在最后时刻临时设计一条新轨道，这不属于他们的权限。

    在此刻有权这样做的只有林燃。

    从地球传来的数据是对之前已经确定的捕获方案进行最后确认。

    包括最新的距离测量、无线电都卜勒测速结果、光学导航修正值以及火星引力模型带来的微小影响。

    1971年的时候，水手9号就已经成功进入过火星轨道。

    那时候取得的观测数据，就已经足够用于现在的建模了。

    奥尔德林把地面数据与林燃计算的结果进行比较：「教授，误差小干我们需要修正的阈值，不愧是亨茨维尔的计算机。」

    林燃觉得有点好玩，你难道不应该夸我吗？没有误差怎么能夸地面的计算机呢。

    「好的，维持当前航道。」

    接下来是推进系统检查。

    核热发动机与传统的化学火箭发动机有很大的区别。

    化学发动机需要把燃料和氧化剂混合燃烧，利用高温高压燃气推动火箭。

    进取号使用的核热发动机不需要氧化剂参加燃烧，它的核心就是核裂变反应堆。

    反应堆产生巨大热量，把液氢加热到极高的温度。

    氢在被加热以后，经过喷管高速喷出产生推力。

    由于氢的分子质量很小，核热发动机能够获得远高于传统化学火箭发动机的比冲。

    但它也有一个相当麻烦的地方，反应堆的工作状态必须和液氢流量严格配合。

    如果反应堆功率已经提高，冷却和推进所需的氢没有及时进入。

    堆芯燃料元件就会面临过热的风险。

    所以核热发动机的启动，需要先确认液氢储箱。

    「主储箱压力正常。」洛斯马开始逐项读取数据：「温度正常，液位与质量估算相符，液氢输送主管路压力正常...」

    林燃听完后问：「涡轮泵状态？」

    「也通过了检查。」洛斯马说道。

    进取号的液氢被储存在大型低温储箱里。

    氢的沸点极低，长时间星际航行必须尽可能控制热量进入储箱，还要持续处理少量不可避免的蒸发气体。

    九十天时间足够让很多不起眼的问题变成严重故障。

    「推进剂沉底程序准备。」洛斯马说道。

    奥尔德林检查了一遍姿态控制系统：「确认。」

    林燃问：「反应堆？」

    「中子通量监测正常。」

    「堆芯温度传感器正常。」

    9

    一连串的正常从洛斯马口中说出。

    林燃又问：「停堆以后的余热冷却？」

    洛斯马抬起头：「已经单独确认。」

    这同样重要。

    核裂变反应堆即使结束主要裂变功率输出，也不会立刻变冷。

    裂变产物衰变释放的热量依然需要带走。

    因此核热发动机关闭以后，还需要按照程序继续进行一段时间的冷却。

    否则飞船在已经成功进入火星轨道以后，也可能因为关闭发动机的操作不当损坏堆芯。

    核是好东西，但需要万分小心也是真的。

    苏俄没有工匠精神，搞出了车诺比，霓虹有工匠精神，但也搞出了福岛核泄漏。

    林燃看了一眼检查表：「很好，巴兹，飞行姿态准备。」

    「收到。」奥尔德林输入指令，进取号的姿态控制喷嘴开始间歇工作。

    轻微的振动沿著飞船结构传播，整艘飞船开始缓慢转身。

    过去九十天，大多数时候，进取号都保持著适合巡航的姿态。

    现在它需要把主发动机产生的推力方向，转向当前飞行速度的反方向。

    由于主发动机安装在飞船尾部，发动机喷管将大体指向飞船原本前进的方向。

    这样发动机点火以后，推力便会与运动方向相反，使飞船减速。

    这是一次真正意义上的刹车。

    只不过刹车的对象，是一艘重达数百吨、正在以每秒数公里速度接近火星的核动力飞船。

    姿态调整用了几分钟。

    奥尔德林没有完全依赖自动控制系统。

    他重新检查了惯性测量装置，然后利用恒星跟踪器和光学设备进行独立校验。

    「姿态误差正在收敛，航向正确，滚转角正确，角速度接近零，惯性平台稳定。」

    林燃问：「能进入点火姿态保持吗？」

    「可以。」奥尔德林说。

    「那就进入！」林燃看著舷窗里已经变得清晰的火星表面：「巴兹，杰克，一步之遥。」


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