水星计划

让我们来想象一下：在探索太空新疆界方面，美国曾在技术上落后于它的竞争对手前苏联。幸运的是，您从110名合格的飞行员里被选中，成为进入太空的七人小组中的一员。为了这次任务，您在生理和心理两方面都经受了长时间的训练，并且也曾经看过很多即将载人进入太空的这类火箭的爆炸。然而现在，您就坐在装满爆炸性燃料的火箭顶端，指挥部正在倒计数。全世界都在电视上关注着您。几分钟之后，您可能已经置身于太空，也可能已死于一场大爆炸，没有回头的可能了。第一个太空项目的命运就由您来决定是否能够顺利进行。

事实上，这就是1961年5月5日，当宇航员艾伦·B·谢泼德迈进他的自由7号太空舱，成为美国“飞天第一人”时的情形。自由7号是美国的首个太空项目——水星计划——的第一次飞行。

如果您没有经历过那个时代，那么很可能会难以理解这个太空项目以及这些宇航员的重要意义。美国当时正处于与前苏联的冷战中，这两个国家正在争夺对太空的控制权，前苏联首先将人造卫星Sputnik送入了太空。尽管美国人在竞争中落后了，但水星计划的完成为后来人类登上月球并最终赢得太空竞赛打下了基础。

“水星”计划是美国1958年开始实施的第一个载人航天计划。鉴于当时与苏联竞争的紧迫形势，该计划的基本指导思想是尽可能利用已经掌握的技术和成果，以最快的速度和简单可靠的方式抢先把人送上天。然而当苏联于1961年4月12日把航天员加加林送上天并成功地完成轨道飞行时，“水星”计划尚处于无人试验阶段，直到1962年才进行首次载人轨道飞行。“水星”计划于1963年结束，共完成25次飞行试验，其中包括4次动物飞行，2次载人弹道飞行，4次载人轨道飞行，耗资约4亿美元。

为了争取美苏这场太空竞赛的第一，美国的工程师们做了很大的努力。可“水星”计划早期的实验并不顺利，而且还发生了多次事故。1961年春季这种情况似乎有了好转，1月和3月的两次实验都取得了良好的成果。为了在太空竞赛中抢先一步，太空任务小组提议提前进行载人航天飞行，但火箭专家冯·布劳恩却坚持要按原计划进行。4月12日，加加林实现太空飞行后，时间显得更加紧迫。令美国人可以稍许宽慰的是，5月5日，航天员阿兰·B·谢巴德乘坐“水星”飞船“自由7号”实现了一次亚轨道飞行，这次飞行被赫鲁晓夫戏称为“跳蚤的一跃”。谢巴德并没有进入绕地轨道，他的飞行其实比较像是弹头改为载人的弹道飞行，在次轨道飞了15分22秒然后回到地面。之后NASA（美国国家航空航天局）又进行了几次亚轨道和轨道飞行试验，对轨道飞行进行了充分的验证。1962年2月20日，航天员约翰·H·格林乘坐“友谊7号”飞船终于实现了美国人的航天梦。此后，水星号又进行了3次太空飞行。

“水星”计划期间，美国太空总暑的太空人班底是“原始七人组”，所以每一次飞行任务的命名尾数都是七。例如，1961年5月5日，阿兰·B·谢巴德成为第一个进入太空的美国人之时，他搭乘的太空船叫做“自由7号”，当然这并不代表在他之前有六次“自由××号”的飞行。随后的维吉尔·I·葛理森飞了15分37秒，只是确保太空船能够可靠地控制而且轨道计算正确。约翰·H·格林是“水星”计划中第三位飞上太空的人，他在1962年2月20日成为第一个乘太空船环绕地球的美国人，4小时55分23秒的太空之旅使他围绕地球转了3圈。“水星”计划最后一次，也就是第六次“信心7号”，飞行时间已增加到34小时19分49秒，以便评估在轨道上失重近一天半的影响。

“水星”计划所要达到的目标与“东方”号计划基本相同。工程师们设计了一个圆锥形的飞船，总长约2.9米，底部直径约1.8米。飞船的顶端还有一枚逃逸火箭。底端的制动火箭为回收时提供脱离轨道的推力。进入大气层时，飞船底端的烧蚀材料用于防热。当太空舱落入较低的大气层时，太空舱顶端的降落伞打开，使航天员和太空舱安全地降落在海洋中。

“水星”计划虽然晚于苏联10个月才实现轨道飞行，但其技术上取得的成就却比“东方”计划更大，美国在整个“水星”计划中，将多种导弹改进作为运载火箭，从中获得了丰富的经验，这为后来的大型航天计划创造了必要条件。同时“水星”计划在技术上虽然比较复杂，可整个开发过程比较科学，具有推广的潜力，并且发展了几项新技术，在大型航天计划的管理上也积累了相当的经验。

美国通过“水星”计划证明人能够在空间环境中生存和有效地驾驶飞船，也取得了载人飞船设计的初步经验。但是在这一回合的载人航天竞争中输给了苏联，突出表现为载人上天的时间落后于苏联，航天运载能力也处于劣势。

1958年，在水星计划的早期，人们尚不清楚什么类型的人能够胜任宇航员的位置，曾考虑过的几种类型包括特技替身演员、马戏团演员、游泳运动员和赛车手。艾森豪威尔总统曾做出决定，认为宇航员应该是军事飞行员，特别是试飞员。此外，他们应该接受过大学教育、已建立了家庭、中等身高和体格，健康状况极好并且热衷于驾驶先进的飞行器。

于是，美国国家航空和航天局的官员们开始筛选军事飞行员的服役记录。他们把范围从508人缩小到110人，这些飞行员分别来自海军陆战队、海军和空军（陆军飞行员没被邀请是因为他们当中没有人从试飞员学校毕业）。110名飞行员当中有69人于1959年2月到华盛顿报到，参加筛选测试，其中包括面试（技术和心理两方面）、书面测验和体格检查。最终，在这69名飞行员当中，有32人被选中并同意接受在俄亥俄州和新墨西哥州进行的进一步测试。这些测试包括全面的医学和心理评估以及强重力加速度、振动和隔离等环境下的耐压测试。

谢泼德、格里索姆和库珀、施艾拉、斯雷顿、格伦和卡彭特

1959年4月9日，美国国家航空和航天局在华盛顿举行记者招待会，向公众介绍水星计划的宇航员：

中尉斯科特·S·卡彭特（美国海军）

上尉戈尔登·G·库珀（美国空军）

中校约翰·H·格伦（美国海军陆战队）

上尉维吉尔·I·（格斯）格里索姆（美国空军）

少校瓦尔特·M·施艾拉（美国海军）

少校艾伦·谢泼德（美国海军）

上尉迪克·K·斯雷顿（美国空军）

大多数水星计划的宇航员是第二次世界大战和/或朝鲜战争的老兵。他们有丰富的飞行经验并且健康状况极好。

美国国家航空和航天局供图

被选中以后，宇航员们又经过了几年的培训，包括在水星飞船系统中的训练以及飞行训练、连续的医疗评估和各种环境（沙漠、丛林和海洋等）下的生存训练。他们刻苦地练习并忍受了和家人长时间分离的痛苦，每个人都想在竞争中努力成为第一个进入太空的美国人。

于是，宇航员们在媒体和公众的瞩目下成了名人。他们公开露面为美国国家航空和航天局宣传首个太空项目，并利用公众的关注度来提升自己在项目中的影响力。

除了进行训练和拓展公共关系外，他们还经常咨询水星飞船建造的进展。宇航员们不顾设计飞船工程师们的反对，坚持要求为飞船配备一扇窗户、重返大气层推进器的手动控制装置和配有爆炸螺旋的逃生舱——他们希望能够主动驾驶飞船并且在需要的情况下逃生。他们是飞行员，仅仅乘坐一艘完全自动化飞船的想法与他们的天性相违。

最终，经过数年的准备，初次飞行的安排被确定下来：谢泼德将是第一个进入太空的美国人，然后是格里索姆，再接着是格伦。

据外媒2013年4月11日报道，美国国家档案馆近日对外公布了NASA(美国国家航空航天局)为水星计划招聘航天员的那则广告原件：“自愿进入满载火箭燃料、高度易燃的宇航飞船之中，自愿飞往太空，但不保证回程，感兴趣者请将简历投至NASA，转水星计划。”广告中对职位要求的具体描述令人生畏。

时任航天局副局长技术助理的克洛泰尔·伍德1959年写给中尉保罗·B·班尼特的信中详细描述了水星计划中航天员的各项工作职责。

职责范围包括参与水星计划可能遇到的飞行模式下的教学、研发以及飞行前训练项目，操作和（或）观察底部固定或移动的模拟器试验，充当试验对象，协助分析研发和评估各种助推器、通讯设备、遥测装置、显示器、运载控制、环境控制及其他涉及发射、大气逃逸、轨道飞行、重返大气层、着陆及回收系统的数据，参与诸如离心项目的专门训练，培养对发射、无重力飞行、重返大气层的耐受力，提升在这种条件下操作运载工具的熟练程度和自信。

艾伦·谢泼德是美国第一位太空人。1961年5月5日，他乘坐自由7号宇宙飞船共进行了长达15分半的亚轨道飞行。

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。飞船由马克西姆·费格特和NASA的太空工作组共同设计。

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。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。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。

在任务的发射阶段，飞船和宇航员依靠发射逃逸系统（LES）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(231kN)推力的固体火箭塔。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。

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。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，再5秒后第三枚点火。

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。3号和4号在无人飞行测试中因事故而被毁。11号在返回地球后沉没，直到38年后才被从大西洋底打捞上来。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。

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）用来测试飞船回收系统，逃逸塔和运载火箭。

水星飞船用于运载单人进入太空并将其安全送回。它的外形呈圆锥状，长2米，锥底直径1.9米，锥顶装有小圆柱体。根据任务的不同，安装在助推火箭顶端的飞船重量可在1043千克到1360千克之间。飞船的上部有一个紧急逃生塔，它可以将太空舱从助推火箭上分离并将其推升到一定的高度。在该高度下，降落伞能够打开并将太空舱和宇航员安全送回离发射架不远的地面上。在飞船的底部有一块隔热罩和一台减速发动机，隔热罩可以保护太空舱重返大气层时不被烧坏，减速发动机则是一些小型的火箭助推器，它们的作用是在飞船重返大气层时使其减速。

与任何飞船一样，水星飞船必须具备以下系统：

生命维持——三只球形氧气瓶为舱类提供纯氧。氢氧化锂滤气罐清除呼出的二氧化碳。鼓风机被用来循环舱内空气并为宇航员降温。绝热材料和双层舱壳有助于保持舱内温度在可承受范围。饮用水由舱内提供。尿液收集系统被集成到太空舱上。宇航员穿戴着增压服和头盔来隔绝热量并免受舱内低压的影响。

能源——电源由1500瓦和3000瓦电池的不同组合来提供。水被用来冷却这些不同的电力系统。

无线电/跟踪通信——高频（HF）和超高频（UHF）的发射机和接收器用于与地面之间双向传送声音、遥控数据以及导航数据。天线和回收信标位于飞船的顶部。一台电视摄像机被安放在舱内以监测宇航员。

操纵——在各个方向（X、Y和Z 轴）上的俯仰、翻滚和偏航操作是通过反作用控制推进器来完成的，这些推进器使用高压过氧化氢作为燃料。反作用控制推进器可以自动控制也可以手动控制。三台固体火箭发动机（加速发动机）用来使飞船与助推器分离，另外三台固体火箭发动机（减速发动机）用来在飞船返回地球大气层时使其减速。

重返大气层——飞船装备了烧蚀隔热罩以防止其在重返大气层时，在约1093摄氏度的高温下被烧坏。隔热罩为铝制蜂窝状结构，中间包含多层玻璃纤维材料。随着飞船的下降，隔热罩的材料汽化并带走热量。双层舱壳和隔热材料保持舱内温度在可承受的范围内（但仍然很热）。

着陆——重返大气层后，一个漏斗形的小减速伞在6405米高度处被打开，开始对飞船进行减速以备着陆。主降落伞在3050米高度处被打开，继续对飞船减速从而为水上着陆做准备。就在撞击水面之前，着陆气囊从隔热罩后面急速膨胀以减少撞击力。着陆之后，其他的气囊立即在飞船顶端周围膨胀，使太空舱在水中保持直立，同时降落伞也被释放。一旦救援直升机钩住飞船，宇航员就打开安全舱口离开太空舱，也可以在仪器面板后面爬行然后通过锥顶离开太空舱。

水星计划使用了三种火箭:

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主要用来进行逃逸塔和飞行中断程序测试。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。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。大力神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，大力神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。

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。（名称源自空军的航空太空医学院School ofAerospaceMedicine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。

含，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。

美国首批宇航员是从110名军队飞行员中甄选出的，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。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。

斯科特·卡彭特, 美国海军 (1925年生)

戈尔登·库勃, 美国空军 (1927–2004)

约翰·格伦, 美国海军陆战队 (1921年生)

维吉尔·格里森, 美国空军 (1926–1967) 死于阿波罗1号的预发射测试

瓦尔特·施艾拉, 美国海军 (1923–2007)

艾伦·谢泼德, 美国海军 (1923–1998)

迪克·斯雷顿, 美国空军 (1924–1993) 1962年因心律不齐放弃飞行，1975年参加阿波罗-联盟测试计划

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。

水星计划的目标是将载人飞船送到地球轨道上，探索人类在太空中的生理活动能力并将宇航员和飞船安全地送回地面。到了1961年，由于冷战的缘故，美国和前苏联在这方面的竞争趋于白热化。那时，美国的宇航员已完成选拔并进行了训练，飞船也已经建造完毕并进行了测试。美国国家航空和航天局的官员们，尤其是首席火箭科学家沃纳·冯·布劳恩，坚持要求火箭/飞船搭载黑猩猩进行太空试验。经过两次这样的试验飞行之后，载人飞行才被确认可以开始。然而正当这些试验还在进行的时候，前苏联将他们的宇航员尤里·加加林送上了地球轨道。1961年4月，加加林成为世界上第一位到达太空的人。随后，美国国家航空和航天局遭到了来自媒体和公众的批评，他们认为美国本来可以先于前苏联将一名宇航员送上太空。前苏联的成功将美国远远甩在了太空竞赛的后面，因而，美国国家航空和航天局要依靠艾伦·谢泼德来扳回美国在竞争中的劣势。

1961年5月5日，艾伦·谢泼德登上了水星飞船——自由7号。他的任务是进入太空，做一次长约15分钟的亚轨道飞行后安全返回地面。倒计数过程耽搁了很多次，导致谢泼德在发射架上停留了好几个小时。最终，在上午9 点43分，艾伦·谢泼德被送上太空。谢泼德到达了离地面187公里的高度，并着陆在离卡纳维拉尔角488公里的地方，他在那儿被“张伯伦湖”号航空母舰救起。这次飞行的最高速度达到了8260公里/时，重返大气层时经受了高达11倍的重力加速度，并且飞行持续了15分钟28秒。与加加林不同的是，谢泼德能够在飞行中手动操纵飞船。他的历史性飞行最终将美国的空间计划“发射”上了月球。

不幸的是，艾伦·谢泼德此后由于内耳障碍而停飞。他在宇航员办公室工作了许多年，后来做了手术治愈耳疾。痊愈后，他继续从事伟大的宇航事业，担负起阿波罗14号的重任并成功登月。谢泼德是唯一一名登上月球的水星计划宇航员，还是唯一一个（迄今为止）在月球上打高尔夫球的人。最终，他在1998年去世。

继谢泼德开创性的飞行之后，格斯·格里索姆又进行了一次亚轨道飞行。此后，格伦、卡彭特、施艾拉和库珀分别进行了四次轨道飞行。水星计划的宇航员和他们的飞行向世人宣告美国可以将人类送上轨道，而且能够在太空中存活并成功返回。水星计划为美国在太空竞赛中确定了立足点，并为以后的“双子座”计划和“阿波罗”计划铺平了道路。2001年，水星计划宇航员格伦、卡彭特、施艾拉和库珀仍然在世，但他们都已退休，不再从事宇航工作了，然而这些航天和空间探索事业先驱们的贡献将永远被人类铭记。