在那么一瞬間,唐躍仿佛又回到了一百年前,尤里·加加林與艾倫·謝潑德的時代,工程師們竭盡全力,建造起數百噸的發射臺,使用近三十噸重的R7與紅石火箭,只為了把那七十千克的有效載荷送上太空。
這在數學與物理上是極大的不對稱,那么龐大的資源,最終都匯總在一個小小的個人身上。
漫長的時光過去,人們有能力建造空間站,有能力登上月球,有能力前往火星,他們都忘了曾經的謹小慎微與步步為營,最早的液氧酒精發動機近地軌道運載能力不到三噸,最早的載人飛船只有兩米長。
但這是人類航天的起步。
當老貓毅然地說出“我們只要這個零頭”的時候,時代在瞬間回溯,回到了上升一號科羅廖夫說出“不穿宇航服”的那一刻,回到了肯尼迪航天中心里馮·布勞恩說出“倒計時開始”的那一刻,工程師們耗費成噸成噸的草稿紙,一克一克地計算重量,只為了那個小小的零頭。
人類航天的輝煌,就是從這個小小的零頭中一步一步爭取而來的。
“要進入大氣層的,不僅僅是鷹號飛船,還有獵戶座,對不對?”唐躍問。
“是的。”老貓點頭,“獵戶座才是那艘救生艇,是阿波羅13號的水瓶座。”
獵戶座二號地火轉移飛船。
有史以來人類建造過的最龐大的太空船之一,之所以要加上這個‘之一’是因為獵戶座一號跟它一樣龐大。與其說它們是飛船,不如說它們是有動力的空間站,為了給六人的乘員組提供足夠的生存空間,并儲存足夠的補給與生活資源,獵戶座飛船的構型與常規飛船完全不同。
它的主體是一條三段拼接的桁架,長達八十八米。
桁架最前端是寬幅六十米的太陽能電池板,一共八塊,這是電力與能源模塊。
中部是指令艙與生活艙,一共有八個艙室,依次對接,圍繞安裝在主桁架上,這是中心模塊。
桁架末端是龐大的推進劑貯箱與九臺猛禽10D液氧甲烷高壓補燃發動機,推進劑貯箱可多次加注,發動機可重復使用,這是動力模塊。
在設計上獵戶座飛船是個相當脆弱的結構,它只是一根細細的棍子上串起來的三顆糖葫蘆,無法進入地球或者火星的重力圈。一旦受到重力作用,主桁架毫無疑問承受不了乘員艙與發動機的重量,會立即扭曲折斷。
進入大氣的那一天,就是它報廢退役的時候。
獵戶座飛船生于太空,歸于地球。
“你要讓獵戶座帶著鷹號飛船進入大氣?”唐躍問,“這……這可能嗎?”
作為一個對航天工程稍有些了解的人,唐躍覺得這個思路實在是太瘋狂,太多問題無法解決。
直觀地想,獵戶座飛船必然會在高速下落中解體,燃燒爆炸。
“有時候……”老貓擺了擺爪子,“技術才是最瘋狂的。”
“獵戶座二號飛船長度八十八米,這是它主桁架的長度。”老貓捏著它那只筆,開始給兩人講解計劃,“如果我們……”
“把它扔下來。”麥冬和唐躍都知道這只貓后面要說什么了。
“……對,如果我們把它扔下來,扔進大氣層里,百分之百它會解體墜毀。”老貓捏著筆,橫在桌子上方,“它不能這么下來,但如果我們把它換個方向……”
老貓把爪中的筆豎起來。
“讓它這么下來,那么就有可能保證結構的完整,這是桁架的材料和結構所決定的,它在垂直方向上的承力能力是橫向的五至六倍,在降落過程中它是在減速,桁架上所受到的力是擠壓而非拉伸……只要我們讓它在降落過程中一直保持垂直,那么它就可以堅挺地一插到底!”
“可是我們怎么讓它保持垂直?”唐躍問,他沒法想象要怎么才能讓一條八十米長的細棍子在高空中維持豎立。
“科羅廖夫十字!”老貓回答,“或者說,模仿科羅廖夫十字!”
科羅廖夫十字?唐躍皺眉,他隱約記得這個詞是在形容聯盟火箭釋放助推器。
“我們有九臺猛禽10D發動機,九只擺動噴管,每一臺發動機都有足夠的推力。”老貓解釋,“在高空中豎起這根棍子其實沒有你想象的那么困難,獵戶座飛船的總重量為四百零九噸,其中三百二十九噸的重量都是推進劑和發動機,也就是說它的重心是在底端的——因為降落時發動機朝下。”
“只要四臺發動機朝四個方向維持推力,那么這根棍子就會穩穩地立在空中。”老貓把手中的筆豎在爪尖上,“下頭重,上頭輕,重心低,這樣才能保持穩定,如果倒過來就不行了,當然在此過程中不能受到任何橫向的推力,這也得虧了火星上沒什么大氣,地球上沒法這么干,有大側風就鐵定完蛋。”
“熱……熱障呢?”麥冬問。
“不需要考慮熱障了傻姑娘。”唐躍捏著下巴,沉吟了幾秒,“這只貓要全程反推降落,控制下落速度,不過獵戶座上的推進劑夠用嗎?”
“Bingo!這個是重點。”老貓打了個響指,“推進劑是整個計劃的關鍵,我們一共有九臺猛禽10D發動機,獵戶座的推進劑貯箱內還有三百噸的燃料,如果推進劑不夠一切都是白扯,那我們可以來算一筆賬。”
麥冬和唐躍點頭。
希望就在老貓這一筆賬上了。
“一臺猛禽10D發動機的真空推力是900千牛,也就是九十噸,九臺發動機的總推力超過八百噸。”老貓說,“平均一臺猛禽發動機消耗燃料的速度是每秒鐘60加侖,換算成公制單位是227升,227升液態甲烷與液氧的混合總質量是202千克。”
老貓指了指頭頂上空,“也就是說,那艘飛船的發動機,一臺猛禽10火箭,一秒鐘就會燒掉202千克的推進劑,而我們一共有三百噸的推進劑可供消耗,九臺發動機一起開動,這么多推進劑足夠使用多長時間呢?”
“一百六十五秒。”麥冬立刻給出了答案,“不到三分鐘。”
唐躍心里一驚。
一百六十五秒的時間絕對不夠。
要從一百二十五公里的軌道上安全降落下來,一百六十五秒的時間是絕對不夠的。
“這個時間顯然不夠。”老貓說,“飛船會在幾萬米的高空中耗盡燃料,然后摔下來墜毀。”
“這怎么辦?”唐躍問,“你說過有希望的。”
“我們要感謝猛禽10D發動機的設計者們,一臺發動機的推力是九十噸,支撐四百噸的飛船降落,我們需要把九臺發動機全部開啟嗎?”老貓一笑。
唐躍立即明白了。
飛船總重量是四百零九噸。
一臺發動機的推力九十噸,那么只要開五臺發動機,就能夠產生四百五十噸的總推力。
“我們可以使用節流技術,控制發動機的推力,只開啟五臺發動機,那么你們再算算。”老貓說,“推進劑足夠支撐多長時間?”
“二百九十七秒。”麥冬的聲音在發顫,“至少二百九十七秒。”
“是的,至少二百九十七秒,真實情況應該遠大于這個數字,因為火星的重力只有地球的五分之二,所以獵戶座飛船四百多噸的重量在這里只有一百六十噸。”老貓點點頭,“所以發動機耗費的推進劑比我們計算的還要少,實際上獵戶座的燃料足夠使用十二分鐘。”
“十二分鐘的時間,我們能把飛船的平均降落速度控制在每秒鐘一百七十三米,還不到一個馬赫。”
唐躍呆住了。
麥冬的眼眶開始發紅。
“你可以下來了。”老貓扭過頭來,朝著屏幕上的麥冬抖了抖耳朵,嘿嘿一笑,“麥冬小姐。”8)