奔向月球那一天
"人類將再度造訪月球，這次還打算多待一陣子。 "
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撰文∕丁基爾（Charles Dingell）、強斯（William A. Johns）、懷特（Julie Kramer White） 翻譯∕甘錫安 |
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獵戶座太空船是「星座計畫」（Constellation）的一大關鍵，是美國航太總署（NASA）耗資數十億美元、極具雄心的計畫，目標是建立太空運輸系統，不僅要讓人類往來月球，還要為國際太空站（ISS）運補，最後將人送上火星。2006年中這項計畫成立之後，NASA與獵戶座太空船主要承包商洛克希德馬丁公司的工程師和研究人員，一直致力於開發火箭發射器、乘員與服務艙、上層火箭和降落系統，一旦目前的運載工具太空梭於2010年除役之後，這些器具便能讓美國繼續進行穩健而成本低廉的載人太空飛行。 為盡量降低開發風險和成本，NASA規劃人員在星座計畫中採用許多實地驗證過的技術原理，也有許多知識借鏡於阿波羅計畫，因為那是於1960年代末與1970年代初將人類安全送上月球的重大工程。在此同時，NASA工程師也運用更新的技術，重新設計許多系統及組件。 獵戶座太空船初期的一般功能有很多與阿波羅太空船相同，乘員艙的形狀也類似，但其實相同的部份只有外表。舉例來說，獵戶座可容納的乘員人數比阿波羅多，總容積約為20立方公尺的加壓艙可供四人乘坐執行月球任務（2015年開始將可供六人乘坐造訪太空站），阿波羅太空船則僅能乘坐三名太空人和設備，總容積也只有小小的10立方公尺。 最新的結構設計、電子裝置以及電腦與通訊科技，可協助計畫的設計人員增加新型太空船的運作變化，超越阿波羅太空船。舉例來說，獵戶座太空船就能與其他太空船自動對接，還能在無人狀態下繞行月球軌道六個月。此外，工程師也不斷提高太空船的安全性。例如在發射過程中遭遇緊急狀況時，強力逃生火箭可帶領乘員迅速脫險，這是當年太空梭太空人沒能來得及享有的。為了讓讀者進一步了解這項計畫的內容，我們先回到地面，從獵戶座乘員離開地球之前開始談起。我們將逐步介紹這項月球任務的原型，以及每個階段所要達成的技術。 一飛沖天 突然間，戰神五號的尾巴出現一道閃光，推進器、發射架和發射台迅速包覆在一團團煙霧當中。暫停片刻後，一聲轟然巨響迴盪在太空中心，將鳥兒驚得四散紛飛。巨大的火箭在不斷拉長的灰白色噴氣柱頂端，起初上升得很慢，接著速度逐步加快，火箭的熊熊烈焰在天空拖曳出一條煙霧尾巴，然後逐漸隱沒在天際。幾分鐘後，在地球附近的寂靜太空中，戰神五號拋下環束式推進器，推進器落入海中後將被回收。接著它脫去覆蓋火箭前端的貨物保護鞘，露出裡面的登月小艇。這艘太空船在高度約300公里處環繞地球，等待遠征月球的下一步：與獵戶座會合。 同一天，四位將前往月球的太空人在甘迺迪太空中心另一座發射台上空98公尺處，稍後即將升空。他們乘坐的圓錐形獵戶座乘員艙下方是圓柱形的服務艙，其中包含太空船的軌道推進引擎以及許多維生系統。保護翼片將這些東西包裹在內，隔絕強大的空氣動力以及升空時可能遭遇的嚴苛考驗。乘員艙和服務艙位於NASA的兩節式戰神一號乘員運載火箭頂端。這具某些人稱為「桿子」的火箭，身形比其前身還纖細，它裡面包含了另一具改裝過的太空梭推進器（由亞利安科技系統公司製造），推進器上方再套上以一具J-2X引擎推動的第二節火箭。太空船連接器的功能，是在獵戶座太空船和戰神一號之間提供結構和電力介面。 高聳的火箭頂端是逃生塔，當發生故障時可載運乘員快速脫險。從1986年挑戰者號事故可知，如果太空船在發射和升空初期發生嚴重的技術問題，太空梭乘員生存的機會相當低。相反地，獵戶座的發射中止系統（LAS）可以在數秒鐘之內，提供相當於自身加上分離的乘員艙總質量15倍的推力。逃生塔可在火箭還在發射台上或升空時，快速將太空人帶離危險。假如在地面發生嚴重差錯，分離後的系統可以飛到1200公尺高以便打開降落傘，另外還會沿飛行（水平）方向拉開約1000公尺的距離，遠離發射台。任務規劃人員預估，LAS搭配獵戶座的先進導引及控制系統，將可使乘員安全返航的機率提高到99.9%。 但隨著升空的時刻接近，心情也越來越雀躍，關於逃生問題的憂慮很快就被拋在腦後了。倒數接近0時，指揮官和駕駛員專注看著獵戶座「玻璃駕駛艙」中平面顯示器上的飛行儀表，這套儀表脫胎自剛問世的波音787夢幻客機（Dreamliner）等先進客機使用的安全備援式航空電子系統。駕駛艙具備電腦化的全電子式「線傳飛行」控制裝置、節能電氣設備與幾個機械式開關，這恐怕是阿波羅時代的太空人完全難以理解的。 一陣顫動擴散到整個結構，接著是巨大的轟隆聲。「桿子」開始朝天空前進。它的速度不斷提高，上升得相當快，將太空人壓進座椅。飛行將近兩分半鐘後，固態火箭推進器以六馬赫的速度推動戰神一號升空。在6萬1000公尺高度，第一節火箭脫離，然後藉由降落傘落回地面，以便回收後重複使用。在此同時，J-2X的第二節火箭引擎點火，推送獵戶座乘員艙、服務艙和LAS穿過最後一段大氣層。一旦太空船飛出大氣層，火箭的任務就結束了，空氣動力護罩會分解脫離，以減輕重量、提高上升效能。此時太空船的速度已經夠快，足以降低緊急中止的危險，因此LAS與保護翼片也會分離落下。乘員艙與服務艙到達100公里左右高度的時候，第二節引擎熄火。
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漆黑的夜空中，明晃晃的月亮陡然出現在廣闊彎曲的地平線上方。自從獵戶座（Orion）載人探索飛行器到達距離地球300公里的軌道後，四名太空人已經目睹好幾次如此壯觀的月出景象。但在時機恰到好處的火箭推進下，駕駛員準備朝遠方目標加速前進。耳機中傳來「奔月噴射點火倒數10秒5、4、3、2、1，時間到點火」火箭尾端噴嘴噴出白熱的火焰，整艘太空船（其實是一串具有各種功能的太空艙）一陣震動，乘員啟程前往距離地球最近的天體——這個半世紀來人類未再踏足的神秘之地。屆時已是2020年，美國再度來到月球，不過這次目標不只是造訪，而是要為新一代太空探索者建立前哨基地。