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水星计划

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麦克唐纳 水星太空船
Mercury Capsule2.png
带逃逸塔的水星飞船
描述
任务: 亚轨道和在轨飞行
成员: 一人
尺寸
高度: 11.5 ft 3.51 m
直径: 6.2 ft 1.89 m
容积: 60 ft³ 1.7 m³
重量 (MA-6)
发射时: 4,265 lb 1,935 kg
在轨是: 2,986 lb 1,354 kg
后期制动时: 2,815 lb 1,277 kg
再入时: 2,698 lb 1,224 kg
着陆时: 2,421 lb 1,098 kg
发动机
制动 (固体推进剂) x 3: 1,000 lbf每台 4.5 kN
加速 (固体推进剂) x 3: 400 lbf每台 1.8 kN
机动-高 (H2O2) x 6: 25 lbf 每台 108 N
机动-低 (H2O2) x 6: 12 lbf 每台 49 N
性能
续航: 34 小时 在轨22圈
远地点: 175 英里 282 km
近地点: 100 英里 160 km
制动 delta v: 300 mph 483 km/h
水星飞船结构图
Mercury Spacecraft.png
麦克唐纳 水星宇宙飞船

水星计划英语:Project Mercury)是美国的第一个载人航天计划,始于1959年,终于1963年,旨在将人类送入地球轨道。1962年2月20日的水星-宇宙神6号实现了这一目标。[1]计划包含了20次不载人发射和6次载人发射。早期计划和研究都是由国家航空咨询委员会完成的。[2]而最终是由后来成立的NASA完成的。

计划的名称来源于罗马神话中的速度之神墨丘利(Mercury),Mercury也是太阳系行星水星的名字,它的移动速度比其他行星都快。计划名称取其中速度之意,此外并没有和水星这颗行星有联系。

整个计划耗资大约3亿8400万美元。[3]约等于2010年的29亿美元。

研发过程[编辑]

1958年10月7日,NASA的首位领导人基思·格莱南批准了这个计划,[4]到12月17日,才正式对外宣布。[5]

12月29日,北美航空工业公司被授权开发“小乔伊”火箭做测试飞行之用。[6]1959年1月,麦克唐纳飞行器公司被选为水星飞船的主承包商,到2月,飞船的数量确定为12艘。4月,7名宇航员,即(水星计划7人)被选中参加水星计划。

1959年5月,北美航空公司交付了第一批两枚小乔伊火箭,6月,又交付首批大乔伊火箭。7月,原定的采用PGM-19木星火箭被取消,取而代之使用宇宙神火箭。 [7]10月,通用电气交付给麦克唐纳烧蚀热防护盾,安装在第一艘水星飞船上。12月,水星-红石1号已经安装在陆军弹道飞弹局的测试台准备静态测试。

1960年1月,NASA于西电公司签下水星追踪系统合同,合同价值3300万美元。[8]同在1月,麦克唐纳交付了第一批定型的水星飞船,离签署合同不到一年。2月12日, 克里斯托弗·克拉夫特上任主持水星的管理协调工作。[9] 4月,第一艘飞船被运往瓦勒普斯岛的试验基地做逃逸塔测试。5月9日,试验圆满完成。[10]

飞船[编辑]

位于LC-14的水星计划纪念碑

由于飞船的小尺寸,许多人揶揄飞船是“穿”的,而不是“乘坐”的。1.7 m³的有效空间只是略比一名宇航员的体积大。飞船内部还有120个控制器,55个电开关,30个保险丝以及35根机械杠杆。[11]飞船由马克西姆·费格特和NASA的太空工作组共同设计。[12][13]

起初NASA并不考虑宇航员的乘坐感受,认为他们是设计过程的“次要参与者”,这使得宇航员与设计人员之间起了很多冲突。 然而计划的领导者认为宇航员应该掌控飞船,并把个人能力作为计划成功的重要因素。[13]约翰·格伦在首次轨道飞行时手动姿态调整便是所谓“掌控”的最好证据。[13]宇航员还要求一个更大的舷窗并加增手动再入控制器,都得到了满足。 [13]

在任务的发射阶段,飞船和宇航员依靠发射逃逸系统来避免受发射事故的危害。逃逸系统是安装在飞船上方的一个能产生52,000 磅力lbf (231 kN)推力的固体火箭塔。[13]在发射事故产生时,逃逸系统在1秒内启动,将飞船和宇航员带离失效的运载火箭,随后依靠飞船的降落伞着陆。助推火箭熄火后,逃逸塔完成使命从飞船上脱落,由一枚能产生800磅力(3.6KN)的固体火箭工作1.5秒提供分离推力。

箭船分离时,飞船上的三枚推力为400磅力(1.8KN)的固体火箭点火1秒。这三枚火箭成为加速火箭。[13]

飞船只配备了姿态控制推力器,因此在轨道注入和制动减速期间,飞船不能改变轨道。飞船高低部分各有6个喷射器,每个轴上两个。喷射器的燃料补给来自两个分离的燃料罐,一个自动供给,一个手动供给。宇航员可以选择控制喷射器中的任意一个。飞船还被设计为可以完全接受地面控制,以便在宇航员无法控制时控制飞船。

飞船有3枚固体制动火箭,每枚推力1000磅力 (4.5 kN) ,工作时间10秒。[13]但一枚火箭足矣将飞船带回地球。制动时一枚火箭先点火,5秒后第二枚点火,5秒后第三枚点火。

飞船的热防护盾和减速制动装置

飞船的顶端有个档板,飞船再入时如果顶端在前,流过档板的气流会将飞船调整为防护盾在前的安全姿态。再入过程中,宇航员在轨道段要承受8G的加速度,在亚轨道段要承受11-12G的加速度。

原始设计时计划为飞船配备铍吸热式防护盾或者烧蚀防护盾,后续试验确定使用后者。因为烧蚀盾更可靠(可使原设计的盾厚度降低,从而降低飞船重量),更易生产(当时美国只有一家公司生产为数不多的铍)且更廉价。

NASA从麦克唐纳公司订购了20艘飞船,编号1到20,其中10,12,15,17和19号没有使用。[14]3号和4号在无人飞行测试中因事故而被毁。[14]11号在返回地球后沉没,[14]直到38年后才被从大西洋底打捞上来。[15]一部分飞船在制造后由经过了改进(发射中断事故后回收,更新设备用于更长的任务),其命名为原编号加字母,如2B, 15B。某些飞船还被改进两次,如15号飞船先改为15A,后改为15B。[16]

NASA和麦克唐纳还制造了许多水星飞船试验版(包括实体模型,原型,复制品)[17][18]用来测试飞船回收系统,逃逸塔和运载火箭。[19]

助推火箭[编辑]

水星计划使用了三种火箭:[13]

  • 小乔伊火箭 - 8次亚轨道机械测试,2次运送猴子,以及若干逃逸系统测试。
  • 红石运载火箭 - 4次亚轨道机械测试,一次运送黑猩猩,2次载人亚轨道飞行。
  • 宇宙神运载火箭 - 4次亚轨道机械测试,2次在轨飞行,1次运送黑猩猩,4次载人轨道飞行。

小乔伊火箭搭载试验版飞船[20]主要用来进行逃逸塔和飞行中断程序测试。[21]红石火箭主要用于亚轨道飞行,宇宙神火箭用于轨道飞行。小乔伊火箭是专为水星计划设计的固体火箭,而宇宙神火箭原本是用来运送核弹头,因运送比弹头更重的飞船而做了必要的加固。[22]1958年10月,水星-朱庇特导弹也曾被考虑作为亚轨道运载工具,但在1959年又因预算原因取消了此计划。泰坦系列导弹也曾考虑做水星计划的运载工具,但计划付诸实施前水星计划就终止了,泰坦系列导弹用于随后进行的双子星座计划

水星计划中,也使用了一枚侦察兵火箭,水星-侦察兵1号计划运送一颗卫星来评估遍布全球的水星追踪系统,但卫星随火箭在飞行44秒后由靶场安全系统摧毁。[23]

无人飞行[编辑]

水星计划控制大厅-卡纳维拉尔角

水星计划含有20次无人发射,并非所有发射都以进入太空为目标,也并非所有发射都达到了预期目标。其中4次飞行搭载了灵长类动物,第15次发射搭载了一只叫做山姆的猕猴[24](名称源自空军的航空太空医学院School of Aerospace Medicine的缩写)。整个计划中使用的动物见下表:

  • 山姆,一只猕猴。1959年12月4日乘坐小乔伊2号到85千米高空。
  • 山姆小姐,一只猕猴,1960年1月21日乘坐小乔伊1B到15千米高空。
  • 火腿,一只黑猩猩,1961年1月31日乘坐水星-红石2号进行亚轨道飞行。
  • 以挪士,一只黑猩猩,1961年11月29日成坐水星-宇宙神5号进行轨道飞行。


任务 火箭 任务名 发射日 发射时刻 持续时间 备注
水星-朱庇特 朱庇特导弹 N/A N/A N/A N/A 1959年7月取消,预计做亚轨道飞行
小乔伊1号 小乔伊火箭 LJ-1 1959年8月21日 N/A 00d 00h 00 m 20s 测试飞行中的逃逸系统
大乔伊1号 擎天神飛弹 大乔伊1号 1959年9月9日 N/A 00d 00h 13 m 测试热防护盾和宇宙神-飞船接口
小乔伊6号 小乔伊火箭 LJ-6 1959年10月4日 N/A 00d 00h 05 m 10s 飞船空气动力学测试
小乔伊1A 小乔伊火箭 LJ-1A 1959年11月4日 N/A 00d 00h 08 m 11s 测试飞行中的逃逸系统
小乔伊2号 小乔伊火箭 LJ-2 1959年12月4日 N/A 00d 00h 11 m 06s 搭载山姆到85千米高空
小乔伊1B号 小乔伊火箭 LJ-1B 1960年1月21日 N/A 00d 00h 08 m 35s 搭载山姆小姐到15千米高空
中断测试 逃逸塔火箭 中断测试 1960年5月9日 N/A 00d 00h 01 m 31s 测试离开发射台时的中断系统
水星-宇宙神1号 宇宙神导弹 MA-1 1960年7月21日 13:13 UTC 00d 00h 03 m 18s 水星飞船和宇宙神助推火箭的首飞
小乔伊5号 小乔伊火箭 LJ-5 1960年11月8日 N/A 00d 00h 02 m 22s 定型的水星飞船首飞
水星-红石1号 红石运载火箭 MR-1 1960年11月21日 N/A 00d 00h 00 m 02s 升空100毫米后由于电力故障回到发射台
水星-红石1A 红石运载火箭 MR-1A 1960年12月19日 N/A 00d 00h 15 m 45s 水星飞船和红石助推火箭的首飞
水星-红石2号 红石运载火箭 MR-2 1961年1月31日 16:55 UTC 00d 00h 16 m 39s 搭载含做亚轨道飞行
水星-宇宙神2号 宇宙神导弹 MA-2 1961年2月21日 14:10 UTC 00d 00h 17 m 56s 测试水星飞船和宇宙神助推级
小乔伊5A号 小乔伊火箭 LJ-5A 1961年3月18日 N/A 00d 00h 23 m 48s 在最严酷的环境下测试逃逸系统
水星-红石BD 红石运载火箭 MR-BD 1961年3月24日 17:30 UTC 00d 00h 8 m 23s 红石火箭研发阶段的测试飞行
水星-宇宙神3号 宇宙神导弹 MA-3 1961年4月25日 16:15 UTC 00d 00h 07 m 19s 测试水星飞船和宇宙神助推级
小乔伊5B号 小乔伊火箭 AB-1 1961年4月28日 N/A 00d 00h 05 m 25s 在最严酷的环境下测试逃逸系统
水星-宇宙神4号 宇宙神导弹 MA-4 1961年9月13日 14:09 UTC 00d 01h 49 m 20s 测试飞船和助推器,在轨1圈
水星-侦察兵1号 侦察兵火箭 MS-1 1961年11月1日 15:32 UTC 00d 00h 00 m 44s 测试水星追踪系统
水星-宇宙神5号 宇宙神导弹 MA-5 1961年11月29日 15:08 UTC 00d 03h 20 m 59s 搭载以挪士在轨2圈


载人飞行[编辑]

“水星计划7人”,摄于1962年7月12日,从左到右:格里森,谢泼得,卡彭特,施艾拉,斯雷顿,格伦,库勃
沃纳·冯·布劳恩(Wernher von Braun)和库勃在防护室中,1961年5月5日

宇航员[编辑]

美国首批宇航员是从110名军队飞行员中甄选出的,[25]选择他们是因为他们达到的物理标准。NASA在1959年4月9日宣布了这7名宇航员。[26]但最终只有6名宇航员上天,斯雷顿由于心脏原因未能执行任务。

自谢泼得的“自由7号”起,之后的每名宇航员都为他们的飞船起一个以“7号”结尾的名字,以彰显他们的团队精神。

载人发射[编辑]

任务 飞船名 火箭 任务名 宇航员 发射日 发射时间 持续时间 备注
水星-红石3号 自由7号 红石运载火箭 MR-3 艾伦·谢泼德 1961年5月5日 14:34 UTC 00d 00h
15 m 28s
首位进行亚轨道飞行的美国人
水星-红石4号 自由钟7号 红石运载火箭 MR-4 维吉尔·格里森 1961年7月21日 12:20 UTC 00d 00h
15 m 37s
第二次亚轨道飞行,飞船因舱门意外打开,在营救前沉没,于1999年打捞
水星-宇宙神6号 友谊7号 宇宙神运载火箭 MA-6 约翰·格伦 1962年2月20日 14:47 UTC 00d 04h
55 m 23s
首位进入地球轨道的美国宇航员(在轨3圈)
水星-宇宙神7号 极光7号 宇宙神运载火箭 MA-7 斯科特·卡彭特 1962年5月24日 12:45 UTC 00d 04h
56 m 15s
在轨3圈,返回时偏离预定着陆点402千米,卡彭特代替斯雷顿执行此次任务
水星-宇宙神8号 西格马7号 宇宙神运载火箭 MA-8 瓦尔特·施艾拉 1962年10月3日 12:15 UTC 00d 09h
13 m 11s
执行工程测试,在轨6圈
水星-宇宙神9号 信仰7号 宇宙神运载火箭 MA-9 戈尔登·库勃 1963年5月15日 13:04 UTC 01d 10h
19 m 49s
首位在轨超过一天的美国宇航员,最后一位单独进入太空的宇航员,在轨22圈
水星-宇宙神10号 自由7号II 宇宙神运载火箭 MA-10 艾伦·谢泼德 N/A N/A N/A 预计在1963年10月发射,进行三日任务,1963年6月13日取消
水星-宇宙神11号 宇宙神运载火箭 MA-11 维吉尔·格里森 N/A N/A N/A 预计在1963年发射,进行一日任务,1962年10月取消
水星-宇宙神12号 宇宙神运载火箭 MA-12 瓦尔特·施艾拉 N/A N/A N/A 预计在1963年发射,进行一日任务,1962年10月取消
载人发射

水星计划飞行标志[编辑]

公众所接触到的所谓水星计划飞行标志都是某些人在水星计划结束以后很久才创作的,而水星计划的宇航员所佩带的标志只是NASA的标志加个人姓名,这才是真的水星计划飞行标志。

~ 水星计划 - 1962年发 ~

水星计划邮票[编辑]

1962年,美国邮政部门为纪念首位在轨飞行的宇航员特别发行一种纪念邮票。这是美国邮政史上首次出现描绘载人航天的邮票。邮票于1962年2月20日在卡纳维拉尔角销售,当天,首位美国宇航员进入地球轨道。

参考来源[编辑]

  1. ^ Mercury-Atlas 6 (23). NASA. 
  2. ^ Major Events Leading to Project Mercury. NASA. 
  3. ^ The history of NASA's Mercury Program. Helium.com. 
  4. ^ Prepared by James M. Grimwood. Research and Development Phase of Project Mercury. NASA MSC. 
  5. ^ Project Mercury. U.S. Centennial of Flight Commission. 
  6. ^ Little Joe Launch Vehicle. Boeing. 
  7. ^ Mercury-Jupiter 2 (MJ-2). Encyclopedia Astronautica. 
  8. ^ Chronology - Quarter 1 1960. Encyclopedia Astronautica. 
  9. ^ Christopher C Kraft, Jr American Manager. Born 1924.. Encyclopedia Astronautica. 
  10. ^ PART II (B), Research and Development Phase of Project Mercury, January 1960 through May 5, 1961. NASA. 
  11. ^ Project Mercury. U.S Centennial of flight commission. 
  12. ^ Biographical Data, Dr. Maxime A. Faget. NASA. 
  13. ^ 13.0 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 Logsdon, John M. with Roger D. Launius (editors) Exploring the Unknown: Selected Documents in the History of the U.S. Civil Space Program / Volume VII Human Spaceflight: Projects Mercury, Gemini, and Apollo The NASA History Series, 2008.
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 APPENDIX 6 - LOCATION OF MERCURY SPACECRAFT, AND EXHIBIT SCHEDULE. NASA. 
  15. ^ Liberty Bell 7 capsule raised from ocean floor. CNN. 
  16. ^ Mercury MA-10. Encyclopedia Astronautica. 
  17. ^ Boilerplate Mercury Capsule. NASA. 
  18. ^ Mercury. Encyclopedia Astronautica. 
  19. ^ NASA Mercury History Sections #44 and #47
  20. ^ A Fieldguide to American Spacecraft
  21. ^ Mercury Boilerplate Tests
  22. ^ More Than a Spacecraft. NASA. 
  23. ^ Mercury Scout 1. NASA. 
  24. ^ Sam the Monkey After His Ride in the Little Joe 2 Spacecraft. NASA. 
  25. ^ Alan B. Shepard, Jr.. NASA. 
  26. ^ The 40th Anniversary of the Mercury Seven. NASA. 
  27. ^ APOLLO-SOYUZ. NASA. 

延伸阅读[编辑]

外部链接[编辑]

参见[编辑]