空天界報道
作者：賈浩程
01
“人類在上世紀六十年代就登上了月球，為什麼後來反而縮了回來，到現在還沒登上火星，甚至連月球也不去了？”
“人類是現實的動物，上世紀中葉那些由理想主義和信仰驅動的東西是沒有長久生命力的。”
——劉慈欣《中國太陽》
17年12月11日，特朗普簽署就任後首個航天政策指令——正式宣佈NASA重返月球。在白宮舉行的簡短儀式上，特朗普手指阿波羅17號（Apollo 17）宇航員施密特（Harrison Schmitt），即最後一批登月宇航員之一，強調：“今天，我們發誓，他將不再是最後一人。”
特普並非宣佈美國“重返月球”計劃的第一人，著名的“星球大戰”計劃（Strategic Defense Initiative, Star Wars Program）發起人羅納德·里根（Ronald Wilson Reagan）就曾多次提出重返月球計劃，同時還包括布什父子分別在1989年與2004年都曾宣佈NASA將重返月球，然而這些計劃都從未實現，人類自1966年2月蘇聯將月球9號（Luna 9）送入月球以來，
阿波羅11號（Apollo 11）第一次登陸月球后，至1976年8月18日，蘇聯月球24號（Luna 24）著陸成功並完成了月球土壤的採樣返回後，月球再一次迎來來自地球的著陸器，就已經是近40年後由中國航天發射的嫦娥3號了。
月球著陸任務盤點（Source: Moon landing – Wikipedia 2019）
在美蘇簽署中導條約（Intermediate-Range Nuclear Forces Treaty）關係緩和以後，太空競賽的步伐逐漸放緩，人類更多的著眼於近地軌道任務，空間站、航天飛機、衛星返回技術的出現使得近地航天任務性價比急劇上升，而近年來大熱的商業航天催生了火箭回收技術的產生，使得人類的航天任務更多的考慮的是經濟與現實價值，更給完成人類第一次登月的阿波羅11號任務貼上了競爭產物、理想主義、政治意義的標籤，在現今的人類看來，阿波羅登月計劃無疑是偉大的，但同時也是一次人類踐行理想主義的狂飆。
02
choose to go to the Moon...We choose to go to the Moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard.
——John F.Kennedy
阿波羅計劃1961年始，1972年終，在鼎盛時期僱員達到40萬人，在那個“企業（USS Enterprise CVN-65）”號核動力航母造價為4.5億美元的年代，阿波羅計劃前後
花費了240億美元。在整個阿波羅任務期間，進行了11次載人發射，載人指揮艙旅行千米數累計為28984108km，在6次月球登陸中，總共有12名人類登上了月球，帶回了380.1kg的月岩，留下了3輛月球車，5個實驗包以及2個高爾夫球。阿波羅計劃系列荷分為指揮/服務艙（CSM, Command/Service Module）、登月艙（LM,Lunar Module）、月球車（LRV, Lunar Roving Vehicle）三部分，為了能將這些總重超過46噸的載荷送入地月軌道，NASA打造了當時世界上推力最強，軌道運載最重的火箭——土星五號（Saturn V），由沃納·馮·布勞恩（Wernher von Braun）作為總師，波音與北美航空-道格拉斯公司聯合打造,作為一臺三級超重載荷火箭，第一級裝載後質量為2280噸，其中一半質量為1440噸的氧化劑，第二級裝載後質量為480噸，第三級裝載後質量為123噸，僅僅是單級火箭就輕鬆超越現今中國航天第一梯隊的長征系列的絕大部分型號，總高度為110.6m，超過自由女神像，總質量接近2900噸，是人類歷史上建造的推力第二大火箭。
土星五號與自由女神像對比圖（Source: NASA website）
為了能夠將土星五號從裝配中心運送至發射架，NASA打造了世界上最大的自走車輛-火箭運輸車（Crawler-Transporter），它的頂部大過一個足球場，每一條履帶都比一輛大巴車還要打，總重量超過2700噸，整車擁有16個16缸375馬力的發動機，攜帶19000升燃料，有兩個駕駛室，6臺發電機。在任務準備過程中，火箭運輸車會攜帶土星五號耗時5小時，行駛6km到達發射點，在發射完成後還會把發射平臺帶回裝配大樓。
土星火箭運載過程（Source: NASA website）
同樣與整個任務載荷-火箭系統配套的，是航天器裝配大樓（VAB, Vehicle Assembly Building），為土星五號量身訂製，世界上最大建築之一，1966年落成至今，其36650000立方米的建築體積仍是世界最大單體單空間建築，其內部共有71架起重機，4扇世界最大的，關門需要45分鐘時間的世界最大大門，以及總重約10000噸的空調設備。
除了這些巨型體量的設備，樣代價高昂的是3名宇航員為此犧牲，阿波羅一號（Apollo 1）在例行測試中線路起火，艙內織物在純氧環境中迅速燃燒，三名宇航員當場死亡，屍體在飛船艙內停留了4小時以後才被撤出。
在吞食了巨量經費以及三條人命，阿波羅11號（Apollo 11）於整整半個世紀前的1969年7月16日搭載發射，於7月21日到達月球靜海基地（Tranquility Base ）,指令長（Commander）阿姆斯特朗（Neil Armstrong）率先走下登月艙，完成了人類有史以來第一次登月。
這裡值得注意的是，網絡上大部流傳的登月宇航員彩色照片並不是阿姆斯特朗，而是奧爾德林，月面宇航員彩色照片大多出自阿姆斯特朗之手，而他本人作為登月第一人，並無甚多月面彩照存世。
奧爾德林走下登月艙（Source: NASA Website, Photograph by Neil
03
That's one ma
l stp for a man, one giant leap for mankind.
——Neil Armstrong
人類史上的登月第一人，阿姆斯特朗，其氣質格同樣與這次為理想與競爭而痴狂的任務有著極大的相同之處，16歲即取得飛行許可，在朝鮮戰場上作為一名海軍飛行員執行了78次任務，被擊落一次，獲得三次獎章。
從海軍退役後阿姆斯特朗在NASA作為實驗飛員期間獲得了200枚獎章，他的性格安靜而又堅定，不動如山的表現下是對理想的一種瘋狂與偏執，其驚人的快速學習能力以及故障處理能力使得他進入了阿波羅11號任務。
阿波羅11號成員 （SourcNASA website）
NASA的選擇是正確的，阿姆斯特朗成功在阿波羅11號任務最後時刻力挽狂瀾，在動力下降階段（Powered descent）將駕駛模式調至手動，計算水平與iPhone差了至少三個數量級的8位主控計算機為硬件，遠早於微軟時代的多任務實時操作系統（Real-time multi-tasking operating system）為軟件，在出現著名的“1201”與“1202”程序數據溢出警報後，越過超過足球場大小的隕石坑，約20秒後，在6公里外一塊較為平坦的地方安全著陸。就在這短短几十秒間，他的心跳由每分鐘77次上升至156次。
1969年7月20日晚10時56分(美國東部時間)阿姆斯特朗從由後世出名的隱形戰機工廠的前身——格魯曼（Grumman）公司製造的“鷹”號（Eagle）慢慢擠出身子，穿著裝載總重91kg、造價1200萬美元，面罩包裹黃金的艙外航天服（Extravehicular Mobility Unit ），一步一步走下舷梯。在蒼涼的月球表面，用他腳上特製的金屬絲編制膠鞋留下了第一枚人類腳印。
所有人都聽到了阿姆斯特朗的聲音：“這是個人的一小步卻是人類的一大步。”
阿姆斯特朗登月成功後立刻成為美利堅偉大力量的新圖騰。他美國各地受到英雄般的歡迎，巡迴訪問了20多個國家和地區。1970年5月，阿姆斯特朗到訪蘇聯參加第13屆國際空間研究委員會會議，拜訪了蘇聯總理柯西金，在人類首位進入太空的女性捷列什科娃（Валенти́на Влади́мировна Терешко́ва）的陪同下，觀看了“聯盟”9號（Союз 9）傳回的實時畫面，成為西方世界第一個見到圖-144超聲速客機的人。
阿姆斯特朗於1971年，拒絕了NASA高層職位退役，選擇辛辛那提大學航空工程教師的職位，直到1979年，那時，他買下一座農場，喂牛種糧，遠離塵世生活。儘管他一直在逃避登月所帶給自己的人生影響，妻子珍妮特仍然於1994年與他離婚，他一直拒絕談及阿波羅11號任務，甚至曾說“我希望某個人能上去把我的腳印擦掉”。
04
長城和金字塔都是完全失敗的超級工程，前者沒能擋住
馬民族入侵，後者也沒能使其中的法老木乃伊復活，但時間使這些都無關緊要，只有凝結於其上的人類精神永遠光彩照人!
——劉慈欣《地球大炮》
阿波羅登月是巨量技術的首次應用，人類首次將編程列入大規模工程，半紀後作為電子工程與計算機科學基本內容的“異步處理”（Asynchronous event handler）首次由被現今的電子與計算機工程師們奉為“程序員女神”的瑪格麗特·希菲爾德·漢密爾頓（Margaret Heafield Hamilton）應用的阿波羅登月中。時年僅33歲的她曾經在一年前阿波羅8號任務中，與麻省理工學院的同僚們成功的處理了與“1202”情況相反的，恢復被宇航員誤刪除導航數據的故障，成功挽救了人類首次繞月飛行。
在航空航天系統導航與控制領域非常著名的“卡爾曼濾波”（KalmanFilter）算法，利用線性系統狀態方程，通過系統輸入輸出觀測數據，對系統狀態進行最優估計，至今仍然是無人機與自動駕駛乃至嵌入式系統領域，“估計”（Estimation）任務中最廣泛應用的算法。在阿波羅登月計劃中首次應用到軌道預測（Orbital estimation）中，阿波羅登月艙與指艙的對接，運用卡爾曼濾波，通過給定6緯度位置參數與速度，準確控制了兩者對接姿態。
在電子電路硬件設計領域，阿波羅登月催生了集成電路與單片機的產生，電子工領域從此逐漸淘汰了分立晶體管與電容（Separate transistor and capacitors），逐漸走入集成電路時代。
如果從效費比已經經濟角度看，登月毫無疑問是政治意義遠大於經濟利益的，極的提升了美國在冷戰中的優勢，但是從經濟發展角度來說，月球本就是一片荒涼之地，所謂在可控核聚變時代最有價值的氦-3開採難度大過從海水中提取，效費比的不值也是美國最後沒能持續登月的最大原因。
在傳感器與計算機技術不斷髮展的當下，人類親自執行太空探索任務的頻率與需求越越低，在航天領域，人類現今對於近地軌道航天商業化的發展，相較於阿波羅登月，可以說是腳踏實地與仰望星空之別，在阿波羅登月計劃伊始，這個吞食了鉅額經費與三條人命，不惜一切代價的狂飆行動就受到了來自民間各界的極大反對。
阿波羅登月至今成為了人類航天計劃中“前無古人，尚未有來者”的絕唱，它並沒能啟人類的星際時代，在它之後，人類開始了網絡與計算機技術的飛躍，老去的阿波羅宇航員們成為了人類之中的最遠航者，但除去政治競爭意味的狂飆，這是人類首次將自己的勇敢與果斷銘刻在星空之下，印證在深空之中，其精神永遠激勵後世。
前無古人，尚無來者，但仍需有來者。
Reference:
Scott, Z.(n.d.). Apollo.
Reyolds, D. (2002). Apollo: The Epic Journey to the Moon, 1963-1972
https://www.nasa.gov/mission_pages/apollo/index.html
https://www.nasa.gov/centers/johnson/rocketpark/saturn_v.html
https://www.apolloarchive.com
