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阿波罗登月计划流芳百世,带动5大创新全人类至今受惠!

来源:奇闻网 更新时间:2019-08-01 10:52

1950年代启动、1960年代成功的人类登月计划,不仅缔造史无前例的人类探险成就,而且为我们的日常生活带来影响深远的变化,激发科技业百花齐放。时至今日,从天气预测、卫星定位到智慧型手机,都要感谢当年人类挑战太空的雄心壮志。

时值阿波罗11号(Apollo 11)登月50周年,美国航空暨太空总署(NASA)天文学家、威斯康辛大学密尔沃基分校(UWM)教授克莱顿(Jean Creighton)特别撰文,历数登月计划带动的5大创新。

一、火箭

1957年10月4日,苏联发射史上第一颗人造卫星“史泼尼克1号”(Sputnik 1),人类正式进入“太空时代”(Space Age),当时他们的发射载具技术,是来自二战纳粹德军的“V-2”长程飞弹。

接下来就是一飞冲天:1959年1月4日,苏联“月球1号”(Luna 1)冲出地球重力场、飞越月球;1961年4月12日,苏联“东方1号”(Vostok 1)让加加林(Yuri Gagarin)成为第一位太空人;1962年7月10日,美国第一枚通讯卫星“电星1号”(Telstar 1)对大西洋地区送出电视节目讯号。

阿波罗登月计划流芳百世,带动5大创新全人类至今受惠!

1957年苏联发射了世界上的第一颗人造卫星“史泼尼克1号”(Sputnik 1)(Wikipedia / Public Domain)

美苏两国虽然在太空领域激烈竞争,但是对于利用纳粹德军技术倒是有志一同,而且美国手上有一张王牌:德国火箭科学天才冯布朗(Wernher von Braun),推升阿波罗任务的“农神5号”(Saturn V)火箭就是他的杰作。

农神5号的5具F-1发动机每1秒钟要烧掉12.9吨燃料,至今仍是人类的“火箭王”,但是今日火箭的成本要比半世纪前低廉许多。农神5号今日的造价超过10亿美元,相较之下,SpaceX的“猎鹰重型运载火箭”(Falcon Heavy)“只要”9000万美元,让人类的太空事业如虎添翼。

二、人造卫星

火箭不但可以将人类送上月球,更为人类开启了卫星时代。最常见的卫星绕行地球同步轨道(geosynchronous orbit),距离地表3万4100公里至3万6440公里,为人类提供通讯、网际网络连结、电视节目播送等服务。

目前我们头顶的天空中,约有4987颗卫星正在绕行地球;光是在2018年,各国就进行了382次卫星发射任务。目前仍在运作的卫星之中,40%用于通讯、36%用于观测地球、11%用于技术实验、7%用于导航、6%用于太空与地球科学研究。

三、微型化

太空任务使用的火箭必须力大无穷,但是在其他方面却必须追求“轻薄短小”,以减少发射升空、抵达轨道所需的能量──就连阿波罗任务登月舱的舱壁,厚度也只有薄薄的两张纸。

电脑的“微型化”(miniaturization)尤其成绩斐然,1940年代的“电子数值积分计算机”(ENIAC)重30吨、耗电功率160瓦,到了1960年代,阿波罗导航电脑只有32公斤重、耗电功率70瓦。

1951年问世的第一部商用电子计算机“UNIVAC I”每秒钟能执行1905个指令,但农神5号的导航电脑可以执行1万2190个。太空任务促使电脑业者不断追求更小、更快、更节能的电脑设计。时至今日,你我手中的智慧型手机,运算速度是阿波罗11号导航电脑的1亿2000万倍。

阿波罗登月计划流芳百世,带动5大创新全人类至今受惠!

人类第一部商用电子计算机“UNIVAC I”1951年问世(Wikipedia / Public Domain)

四、全球地面站网络

将载具与人员送上太空是偌大工程,与它/他们保持联络同样重要。1969年登月任务之所以成功,要感谢由遍布全球的地面站(ground station)组成的“深太空网络”(Deep Space Network,DSN),让地面控制员能够与太空任务保持通讯。

由于太空船的能量动力有限,地面站必须建构大型天线,有如“顺风耳”一般搜集微弱的太空讯号;同时它还得扮演“大声公”,将地面任务中心的指令传送至浩瀚太空。登月之后,DSN持续为人类的太阳系探索任务效力。此外,高椭圆轨道(HEO)的绕极卫星也必须仰赖DSN。

五、反观地球

人类在奔向太空的同时也反观地球。1959年8月14日,美国“探索者6号”(Explorer VI)卫星首度从太空拍摄地球的身影。1968年12月24日耶诞节前夕,阿波罗8号(Apollo 8)拍下名留青史的“地球升起”(Earthrise),让人类更能理解、珍惜地球在宇宙中的特殊地位。(相关报导:阿波罗登月秘辛》他是美国登月功臣、也是纳粹余孽──德国火箭科学大师冯布朗|更多文章)

从此太空人与卫星就不断拍摄、观测地球,“地球资源卫星”(Landsat)让我们即时掌握农作物生长状况、海洋藻类的繁殖、原油的蕴藏分布。“全球定位系统”(Global Positioning System,GPS)也因此诞生──它原本是美国海军研发、用以追踪弹道飞弹潜舰位置的系统。

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