1969年7月,将阿波罗11号宇航员送上月球,需要以惊人的速度开发一系列创新高科技:世界上最大的火箭;世界上最小、最快、最灵活的计算机;全球首个高速数据网络;宇航服,太空食物,还有月球专用的沙丘车。
问题是,在20世纪60年代末,月球任务所需的许多有远见的技术超出了我们以同样先进的方式制造它的能力。因此,数量惊人的阿波罗飞船的关键部件最终都是由地球上一大批默默无闻、默默无闻的工人手工制作和组装的。
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这种独创性在冷战时期是强制性的。当美国和苏联为争夺全球霸权而展开紧张的战斗时,成为第一个在月球上插上国旗的超级大国的目标给阿波罗任务增加了地缘政治的紧迫性。苏联的人造卫星和第一位宇航员尤里·加加林在太空中引起了第一次轰动。约翰·f·肯尼迪(John F. Kennedy)总统希望美国重新建立其在科学、技术和工程领域的领导地位。有些东西不容易制造的事实并没有让任何人放慢脚步。
这里有一些更生动的尖端航天设备的例子——手工精心制作,使历史上最雄心勃勃、最神奇的航行成为可能。
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阿波罗太空服是高科技的奇迹:21层嵌套织物,足够坚固,足以阻挡微陨石,但足够灵活,让宇航员在月球上做他们需要做的所有工作。
这款宇航服是Playtex公司的产品,该公司在20世纪60年代向美国推出了“Cross Your Heart”文胸。在把自己卖给NASA的时候,多得士有些厚颜无耻地说,该公司非常熟悉既要合身又要有弹性的服装。
事实上,事实证明,Playtex的工业部门是一个有灵感的选择。西装的一些面料层直接改编自Playtex胸罩和腰带所用的材料。
但是组装宇航服被认为是非常精细和关键的工作,所以它是手工完成的,每一层都是由女性缝制的,从其消费品部门带到倍得士的工业部门。如果宇航服要在严酷的月球环境下正常工作,并保护宇航员,每一针都必须完美无缺。
Playtex的这个部门现在是一家名为ILC Dover的独立公司。五十年后,它仍然为美国宇航局制造所有的宇航服。
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在阿波罗任务期间,美国向月球发射了三辆电动汽车,这些巧妙的月球车辆改变了月球探索的经历。他们极大地扩大了宇航员可以覆盖的范围——允许他们在离着陆点很远的地方冒险,去寻找他们能找到的最有趣的月球特征和地质。宇航员们乘坐着月球车在多山的、有时像沙丘一样的月球表面飞驰而过,他们感到非常兴奋,常常为在月球上开车的经历开怀大笑。
但月球车的轮子带来了一个重大挑战:如何提供牵引力和稳定性,同时又不陷入月球的砂砾中。
轮胎制造商固特异给出了答案:一种复杂的设计,可以应对非常精细、非常粗糙的月球表面。外轮是由一个编织的钢丝网制成的,形状像一个轮胎,它给火星车提供牵引力,并允许一些泥土滑进去。车轮一转动,网就打开了,泥土掉了出来,车轮又恢复了轮胎的形状。
这种网眼由钢琴丝制成,具有耐用性、灵活性和稳定性,这在其他车辆中是无法比拟的。涂有锌的钢琴线是在一台专门设计的织布机上手工切割和手工编织成网状的,然后形成一个看起来像网状充气轮胎的东西。尽管轮胎的网格可以伸缩打开和关闭,但它的密度非常大:每个轮胎都需要3000英尺的钢琴线。
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阿波罗太空舱在到达月球后依靠降落伞来减缓它们落回地球的速度,三个主降落伞都很大,每个直径83.5英尺。每一个都包含7200平方英尺的织物——足以覆盖三个典型的美国家庭的全部地板面积。
降落伞是由足够坚固的织物制成的,可以减缓太空舱从160英里每小时的俯冲速度,并让它轻轻地漂浮在太平洋上,然而一平方码的降落伞材料只有一盎司重。
每个降落伞都是由一块块材料组装而成,用3.5英里长的线缝在一起——每个降落伞都缝了200万针,缝合线是用黑色的辛格牌手工缝纫机缝的。然后,因为即使是一个有缺陷的缝合也可能导致灾难,降落伞被放在一个轻台上,每个接缝的每一英寸都被检查了。
最后,降落伞被折叠起来,手工打包。在20世纪60年代和70年代初的阿波罗任务期间,全国只有三个人接受过培训,然后得到联邦航空管理局的许可,来折叠阿波罗降落伞——诺玛·克雷塔尔、巴斯·科里和吉米·卡伦加——他们处理了所有11次阿波罗任务。
他们的技术被认为是如此重要,以至于美国宇航局禁止他们一起乘坐同一辆车。该机构承担不起三个人在一次事故中受伤的风险。
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为了从月球返回地球,阿波罗号的宇航员和他们的太空舱必须穿过地球大气层返回地球。返回舱重新进入大气层时的速度为每小时2.5万英里,摩擦迅速产生了5000华氏度的高温。
问题是:你如何保护太空舱和宇航员免受足以蒸发金属的高温的伤害?马萨诸塞州的Avco公司发明了一种全新的材料,一种树脂,可以保护太空舱免受高温的影响,太空舱本身的表面也会逐渐燃烧掉,以帮助消散重返大气层时的热量。
但是这种新材料本身也带来了一个挑战:如何将其固定在太空舱上。一种蜂窝状的框架被用来支撑隔热树脂——框架的厚度在飞船曲线上的每一点都在变化,以在那一点提供必要的保护。
蜂巢里有37万个独立的细胞。在20世纪60年代末,唯一能填满这些牢房的方法是什么?用手,一次一个细胞。Avco的工作人员——大部分是女性——用稍微改进过的填缝枪把树脂填满每个细胞,她们被称为“枪手”。这项工作被认为是如此关键,也如此微妙,以至于每个炮手在被允许为太空舱的隔热罩工作之前都要训练两周。
Avco对蜂窝状的成品部分进行了x光检查,以确保每个细胞都被填满了。
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阿波罗号的机载计算机——一个负责将指令舱飞向月球并返回地球,另一个负责将登月舱从月球轨道安全着陆,然后再返回轨道——是那个时代最小、最快、最灵活的计算机。
这些计算机是由麻省理工学院的科学家、工程师和程序员设计和编程的,是当时的奇迹,也是对计算机未来的展望。在那个年代,一台小型计算机只有三个冰箱那么大,并排排列在一起,而阿波罗飞行计算机只有一个公文包那么大。当时,地球上的计算机需要打孔卡才能工作,需要数小时才能得到结果,而阿波罗飞行计算机有一个键盘,可以立即工作。在那个时代,使用计算机的人只需提交他们的打孔卡,然后等待计算机操作员的结果,宇航员们自己操作阿波罗飞行计算机。
但在20世纪60年代中后期,当阿波罗计算机被设计、编程和制造时,它们只比我们制造电路的能力领先几年。计算机芯片和计算机内存还处于起步阶段——事实上,阿波罗计算机是第一台使用集成电路和计算机芯片的有意义的计算机。
阿波罗计算机被设计成一种叫做“核心绳式存储器”的存储器。它是当时可用的密度最大的计算机内存——就重量和空间而言,它的效率是其他可用内存的10到100倍,对于重量和空间总是很重要的航天器来说,这是绝对必要的。
但是核心绳存储器有一个小问题:它必须手工制作。
在计算机程序中,每根代表1或0的线都必须由一个人用针、用线而不是线精确地定位。一根电线穿过一个小环形磁铁的中心就是一根。在磁铁外面插一根电线就是零。
因此,那个时代最引人注目的计算机——不仅仅是太空时代的计算机,而是宇宙飞船飞行计算机——其电路是由妇女手工编织的,其中许多人以前是马萨诸塞州沃尔瑟姆市雷神工厂的纺织工人。
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阿波罗制导计算机只有73千字节的内存——远远低于今天一台典型的微波炉的计算能力。它总共包含了589,824个计算机编程的1和0,每一个1和0,每一根电线,都必须精确地定位,否则计算机复杂的飞行程序的某些部分就不会正常工作。
因为沃尔瑟姆的女性不仅仅是在编织计算机的内存,而是直接编织编程指令——几乎所有阿波罗计算机的内存都是固定的——由这些女性编织。对阿波罗来说,软件实际上就是硬件。
为一台飞行计算机编织内存花了8周时间。指令舱和登月舱里的电脑是一样的,但它们的程序不同,每次阿波罗飞行的程序也不同。
这项工作虽然乏味,但需要注意力、技巧和经验。雷神公司在阿波罗计划期间发现了这一点当时在60年代中期有一次短暂的罢工包括沃尔瑟姆工厂。
经理和主管们试图通过坐下来自己编织来维持阿波罗电脑装配线的运转。该工厂的高级经理埃德·布隆丁(Ed Blondin)说:“他们生产的所有东西都是废料。”
获奖记者查尔斯·菲什曼是《纽约时报》畅销书《一次巨大的飞跃:把我们送上月球的不可能的任务》的作者。
“历史读物”以著名作家和历史学家的作品为特色。