死在火星上(校对)第104部分在线阅读

　　“是的，这个物体会不断加速，但它不会永远加速下去。”老猫说，“它下落到某个时刻，重力与空气阻力会平衡，接下来就是匀速下落。”
　　麦冬和唐跃都点点头，这个很好理解，高中物理课上的内容。
　　“这个受空气密度的影响，在物理上有一个词名叫‘弹道系数’，火星大气中的弹道系数非常低，也就是说大气很难给你足够的阻力，让你达到平衡状态。”老猫接着说，“如果我们把无动力的鹰号飞船扔下来，它的减速会非常缓慢，当高度降至四万米时它的速度仍然超过十五倍音速，表面温度会升高至两千摄氏度——这是为什么我们需要隔热瓦。”
　　“在上世纪以及本世纪初，很多火星探测器都是因为这个而折戟了，速度太快，降不下来。”
　　老猫耸耸肩。
　　降落过程中坠毁的火星探测器，最典型的例子莫过于欧空局的猎兔犬2号，那台可怜的着陆器至今仍然暴尸荒野。
　　“登陆器正常的降落过程是这样的：在一百二十五公里的高度上开始进入大气，这个时候它的速度是每秒钟五公里左右。”老猫再次用笔给两人演示，它高高地举起手中的笔，接着一头扎下来，“八十五秒后打开减速气垫，进行第一次减速，在这八十五秒钟内它的高度会下降九十公里，并熬过最严重的热障。”
　　“减速气垫会把鹰号飞船的速度降低至两倍音速以下，这是可以接受的开伞马赫数，在一万米的高度上，登陆器会打开一张直径三十米的环帆伞。”老猫用爪子在笔的末端张开，示意降落伞，“降落伞能把鹰号飞船的速度降低至音速以下，直到登陆器的高度降低至一千米以内，它再抛弃降落伞，打开火箭发动机调整姿态，进行反推减速，最后垂直降落。”
　　老猫最后慢慢地把笔垂直杵在桌子上。
　　这些麦冬和唐跃也都知道，早在任务之前的培训时，地面上的人就详细地讲解过飞船的工作原理。
　　老猫今天又重复了一遍。
　　“为什么这个过程如此复杂？”老猫问，“为什么要这么复杂？”
　　还不等麦冬和唐跃说话，老猫就自己回答了。
　　“因为动力不够，我们没有足够的动力，没法从头到尾使用火箭发动机进行反推，化学火箭的效率太低了。”老猫说，“发动机的推力一大半都在推动自己，上千吨的质量都是燃料，剩余的一丁点零头才能给载荷。”
　　“在正常的降落过程中，全程使用火箭反推是不切实际的，那样鹰号飞船得在货仓和指令舱内也灌满推进剂，登陆器会变成一个飞行的油箱。”老猫接着说，“但那是正常情况，我们要来一次非正常的着陆……不在乎效率，不在乎费用，不在乎几百吨的燃料，我们只要那个零头！”
　　老猫抬起爪子，指着屏幕上的麦冬，一字一顿地说：
　　“六十公斤的零头！”
第二百七十五日（5）拯救麦冬大作战
　　在那么一瞬间，唐跃仿佛又回到了一百年前，尤里·加加林与艾伦·谢泼德的时代，工程师们竭尽全力，建造起数百吨的发射台，使用近三十吨重的R-7与红石火箭，只为了把那七十千克的有效载荷送上太空。
　　这在数学与物理上是极大的不对称，那么庞大的资源，最终都汇总在一个小小的个人身上。
　　漫长的时光过去，人们有能力建造空间站，有能力登上月球，有能力前往火星，他们都忘了曾经的谨小慎微与步步为营，最早的液氧酒精发动机近地轨道运载能力不到三吨，最早的载人飞船只有两米长。
　　但这是人类航天的起步。
　　当老猫毅然地说出“我们只要这个零头”的时候，时代在瞬间回溯，回到了上升一号科罗廖夫说出“不穿宇航服”的那一刻，回到了肯尼迪航天中心里冯·布劳恩说出“倒计时开始”的那一刻，工程师们耗费成吨成吨的草稿纸，一克一克地计算重量，只为了那个小小的零头。
　　人类航天的辉煌，就是从这个小小的零头中一步一步争取而来的。
　　“要进入大气层的，不仅仅是鹰号飞船，还有猎户座，对不对？”唐跃问。
　　“是的。”老猫点头，“猎户座才是那艘救生艇，是阿波罗13号的水瓶座。”
　　猎户座二号地火转移飞船。
　　有史以来人类建造过的最庞大的太空船之一，之所以要加上这个‘之一’是因为猎户座一号跟它一样庞大。与其说它们是飞船，不如说它们是有动力的空间站，为了给六人的乘员组提供足够的生存空间，并储存足够的补给与生活资源，猎户座飞船的构型与常规飞船完全不同。
　　它的主体是一条三段拼接的桁架，长达八十八米。
　　桁架最前端是宽幅六十米的太阳能电池板，一共八块，这是电力与能源模块。
　　中部是指令舱与生活舱，一共有八个舱室，依次对接，围绕安装在主桁架上，这是中心模块。
　　桁架末端是庞大的推进剂贮箱与九台猛禽10D液氧甲烷高压补燃发动机，推进剂贮箱可多次加注，发动机可重复使用，这是动力模块。
　　在设计上猎户座飞船是个相当脆弱的结构，它只是一根细细的棍子上串起来的三颗糖葫芦，无法进入地球或者火星的重力圈。一旦受到重力作用，主桁架毫无疑问承受不了乘员舱与发动机的重量，会立即扭曲折断。
　　进入大气的那一天，就是它报废退役的时候。
　　猎户座飞船生于太空，归于地球。
　　“你要让猎户座带着鹰号飞船进入大气？”唐跃问，“这……这可能吗？”
　　作为一个对航天工程稍有些了解的人，唐跃觉得这个思路实在是太疯狂，太多问题无法解决。
　　直观地想，猎户座飞船必然会在高速下落中解体，燃烧爆炸。
　　“有时候……”老猫摆了摆爪子，“技术才是最疯狂的。”
　　……
　　……
　　……
　　“猎户座二号飞船长度八十八米，这是它主桁架的长度。”老猫捏着它那只笔，开始给两人讲解计划，“如果我们……”
　　“把它扔下来。”麦冬和唐跃都知道这只猫后面要说什么了。
　　“……对，如果我们把它扔下来，扔进大气层里，百分之百它会解体坠毁。”老猫捏着笔，横在桌子上方，“它不能这么下来，但如果我们把它换个方向……”
　　老猫把爪中的笔竖起来。
　　“让它这么下来，那么就有可能保证结构的完整，这是桁架的材料和结构所决定的，它在垂直方向上的承力能力是横向的五至六倍，在降落过程中它是在减速，桁架上所受到的力是挤压而非拉伸……只要我们让它在降落过程中一直保持垂直，那么它就可以坚挺地一插到底！”
　　“可是我们怎么让它保持垂直？”唐跃问，他没法想象要怎么才能让一条八十米长的细棍子在高空中维持竖立。
　　“科罗廖夫十字！”老猫回答，“或者说，模仿科罗廖夫十字！”
　　科罗廖夫十字？唐跃皱眉，他隐约记得这个词是在形容联盟火箭释放助推器。
　　“我们有九台猛禽10D发动机，九只摆动喷管，每一台发动机都有足够的推力。”老猫解释，“在高空中竖起这根棍子其实没有你想象的那么困难，猎户座飞船的总重量为四百零九吨，其中三百二十九吨的重量都是推进剂和发动机，也就是说它的重心是在底端的——因为降落时发动机朝下。”
　　“只要四台发动机朝四个方向维持推力，那么这根棍子就会稳稳地立在空中。”老猫把手中的笔竖在爪尖上，“下重上轻，重心低，这样才能保持稳定，类似技术在复用火箭上其实已经很成熟了，当然在此过程中不能受到任何横向的推力，这也得亏了火星上没什么大气，地球上没法这么干，有大侧风就铁定完蛋。”
　　“热……热障呢？”麦冬问。
　　“不需要考虑热障了傻姑娘。”唐跃捏着下巴，沉吟了几秒，“这只猫要全程反推降落，控制下落速度，不过猎户座上的推进剂够用吗？”
　　“Bingo！这个是重点。”老猫打了个响指，“推进剂是整个计划的关键，我们一共有九台猛禽10D发动机，猎户座的推进剂贮箱内还有三百吨的燃料，如果推进剂不够一切都是白扯，那我们可以来算一笔账。”
　　麦冬和唐跃点头。
　　希望就在老猫这一笔账上了。
　　“一台猛禽10D发动机的真空推力是900千牛，也就是九十吨，九台发动机的总推力超过八百吨。”老猫说，“平均一台猛禽发动机消耗燃料的速度是每秒钟60加仑，换算成公制单位是227升，227升液态甲烷与液氧的混合总质量是202千克。”
　　老猫指了指头顶上空，“也就是说，那艘飞船的发动机，一台猛禽10火箭，一秒钟就会烧掉两百千克的推进剂，而我们一共有三百吨的推进剂可供消耗，九台发动机一起开动，这么多推进剂足够使用多长时间呢？”
　　“一百六十五秒。”麦冬立刻给出了答案，“不到三分钟。”
　　唐跃心里一惊。
　　一百六十五秒的时间绝对不够。
　　要从一百二十五公里的轨道上安全降落下来，一百六十五秒的时间是绝对不够的。
　　“这个时间显然不够。”老猫说，“飞船会在几万米的高空中耗尽燃料，然后摔下来坠毁。”
　　“这怎么办？”唐跃问，“你说过有希望的。”
　　“我们要感谢猛禽10D发动机的设计者们，一台发动机的推力是九十吨，支撑四百吨的飞船降落，我们需要把九台发动机全部开启吗？”老猫一笑。
　　唐跃立即明白了。
　　飞船总重量是四百零九吨。
　　一台发动机的推力九十吨，那么只要开五台发动机，就能够产生四百五十吨的总推力。
　　“我们可以使用节流技术，控制发动机的推力，只开启五台发动机，那么你们再算算。”老猫说，“推进剂足够支撑多长时间？”
　　“二百九十七秒。”麦冬的声音在发颤，“至少二百九十七秒。”
　　“是的，至少二百九十七秒，真实情况应该远大于这个数字，因为火星的重力只有地球的五分之二，所以猎户座飞船四百多吨的地球重量在这里只有一百六十吨。”老猫点点头，“所以发动机耗费的推进剂比我们计算的还要少，实际上猎户座的燃料足够使用十二分钟。”
　　“十二分钟的时间，一百二十五公里的高度，我们能把飞船的平均降落速度控制在每秒钟一百七十三米，还不到一个马赫。”
　　唐跃呆住了。
　　麦冬的眼眶开始发红。
　　“你或许可以下来了。”老猫扭过头来，朝着屏幕上的麦冬抖了抖耳朵，嘿嘿一笑，“麦冬小姐。”