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小举人

冷知识盲盒第 10 期

实现不可能:登月计划中的硬核科技

阿波罗不只是勇气,是一堆在地上先被逼出来的硬核工程。

大家好,欢迎收听冷知识盲盒,我是用户主播乔羽蓝。本期将会有佛山车主 @ 来为我的声音代班。

当你儿时仰望星空的时候,是否也曾经畅想过有一天,星际旅行就像城市出差一样便捷,可以像科幻电影一样随意穿梭。

长大后,我们忙着升学,忙着就业,就连找到一块能够清晰仰望银河系的地方也要困难重重。

而本期的冷知识盲盒将会把视角重新聚焦天空,分为上下两期,重温人类首次登月之旅背后的有趣往事,以及未来可期的火星计划。

让我们将视角对准这些看似不可能完成的计划,看看科家和各路专家,采用了怎样的解法,去面对登月这个从古未有的技术难题。以上帝视角,重新审视这些不可思议构想的背后,都藏着怎样的思维启发,感受来自人类的勇气与赞歌。

摘星之人,也一定身披万丈光芒。

距离人类首次登月已经过去了接近半个多世纪,据说,在 1968 年 7 月 21 日登月当天,全球有超过 6.5 亿人在电视上收看了登月直播,可以说那个时候几乎所有的电视都对准了 Nasa 的登月频道。甚至当天的犯罪率也有一个明显的下降。而这个伟大的历史瞬间,从立项到最终的载人登月,仅仅只花了 7 年的时间。

What?这已经不是怎么做到的问题了,而是凭什么做到?就凭肯尼迪总统在 1961 年向国会夸下海口:10 年必须登月?

没有人比NASA的科学家和工程师更震惊了。这意味着,他们要在10年不到的时间里,发明出登月飞船。

而当时,没有人知道如何才能飞上月球;没有人知道这需要造多大的火箭;没有人知道这要多小多强大的电脑才能实现;没有人知道月球表面是怎样的,没有人知道宇航员到了月球该吃什么。

我给你列几个绝望的项目你就知道这个工程有多难了。

比如说,整个登月过程,得用上电脑吧?得进行大量严丝合缝的数学计算吧?

宇航员登月得穿衣服吧?这衣服还得抗辐射,抗宇宙粒子,还得保暖御寒。这还不够,你还得保障人穿这种堪比全身铠甲的衣服,还得在月亮上蹦蹦跳跳不开裂

把人送上太空后,至少得保证可别失联了吧?并且最好还得来个实况转播!别说那个时候了,现在要保证与卫星持续连接都不是一个 100% 实现的事情。

是的,那是 1960 年代。距离第一台计算机被制造出来也就才过了二十年。大部分计算机和刚开始发明出来时并没有什么区别,依然要占用大半个房间。所能够做的也就只是简单的数学运算任务。离我们现在常见个人使用的微型电脑的出现,还得等到 1971 年。

虽然你别看是个大家伙,它在计算过程中最重要的内存单元,通常只有可怜的几 KB。你想把这些计算机打包一起发射至太空?想都别想。

甚至,连互联网都要等到登月成功后才出现,使用光信号进行接近无延迟的信息传输还得等到 80 年代。这还只是潜在的辅助硬核科技。拿直接能给宇航员用的科技而言,哪怕就是太空服的设计和防护,对于当时的材料科学而言也是个巨大的挑战。

是的,登月这件事本身存在着太多超越时代的困难了,用美国人自己的话来说,这就好比开着洗衣机,横渡太平洋。(搞不好现代家庭中洗衣机里的内置智能芯片,算力都比阿波罗登月舱的算力要高的多)你就是穿越回那个时代,哪怕你是一位再乐观再有信心的人,都很难相信人类可以在如此短的时间内完成登月。

以至于一直都有人觉得这是美国政府请大导演库布里克在摄影棚里拍摄的。

要说谁最希望美国的登月计划是假的,那一定得是前苏联。连如此强大的克格勃都没办法证伪登月,并且宇航员还在月球上放置了一个激光测距仪,以及月震仪,应该不会还有人觉得登月是。。假的吧?

那么既然如此,工程师和科学家是怎么做到超越时代,实现不可能呢?答案也许出人意料,没错。靠的是本方法老方法,没有先进技术,那我就上人海战术!没有人工智能的时代,那就靠人工实现智能!

就拿整个计划最核心的登月电脑来说吧。阿波罗飞船有两台电脑,一台负责把控制舱从地球带到月球,再由月球带回地球。还有一台负责计算登月舱在月球轨道和月球表面之间的往返。

是的,MIT 的天才们成功做出了那个时代最小,最快,最灵活的电脑。相比于动不动占半个房间的常规电脑而言,阿波罗飞船上的电脑只有一个公文包大小,用于辅助宇航员导航。

那时候地球上的电脑都需要插入打孔卡纸才能运转,而且计算结果通常要等几个小时才能出来。就好比当你点击了手机里的一个计算按钮,得等几个小时才能算好。

但阿波罗飞船上的电脑有键盘,而且能立即做出反应。这就取决于它独特的设计了,这是一个磁芯-线缆存储器,是当时最密集的微型计算机内存。它需要由经验丰富的纺织女工用针将导线穿到指定的位置。每一根都要完美精确,没错,织毛衣一样,从磁环中穿过的导线代表1,从磁环外穿过的导线代表0。

只有绝对的精确,才能保证程序的正常运行。阿波罗登月的背后,真的有很多伟大的,平凡的,被忽略的女性。

如果你看过三体,人形阵列计算机的脑洞和这个“编织内存”的原理是一样的。它们都可以被称为“半导体”。因为半导体芯片在干的事情,本质上就是处理无数个 0 和 1 执行二进制运算。

编织电脑的工作非常枯燥,但这工作需要技术,经验,以及足够专注。

据说负责的工厂女工曾经搞过一次短暂的罢工。当时工厂的经理和领班为了保证进度,自己坐下来编,结果编的都是废品...

真的是太空飞行1小时,地球上的人需要付出100万个小时的努力。

而除了编织电脑,纺织厂里的工人还要编织登月返回舱里的降落伞。

这些降落伞的布料必须要足够坚固,可以适应返回舱极快的降落速度。但又要足够轻。因为可能一丝丝额外的重量,就会导致登月舱重量超标,进而错过合适的返回轨道。

每个降落伞都由布料拼接而成,一个降落伞就要留下 200 万个针孔。这都是工人们在老式缝纫机上一针一针踩出来的。缝错一针都可能带来灾难性的后果。

最后,这些降落伞会由工人进行折叠。在1960年代到1970年代阿波罗任务期间,全美国只有3个人通过了认证,具备给给阿波罗太空船折降落伞的资格,

因为他们3个实在是太过重要,所以当时NASA禁止他们同坐一辆车,以防发生车祸同时丧生… 他们真的承受不起这样的意外…

除了计算机和降落伞,美国宇航局还送了3辆电动车去月球。因为太空没有氧气,油车里的内燃机上去后直接哑火。不知道什么时候会有第一辆蔚来也能飞跃外太空呢?

和登月有关的硬核科技呀还有很多很多,唯一不变的就是人类面对困难的勇气与赞歌。哪怕是一件看似不可能的计划,通过合理的规划和协作,同样能够带来意想不到的科技进步。可以说,没有登月计划,许多现代便利科技的出现还得往后延迟。

好了,登月背后的硬核科技到这里结束了,如果你还有什么想要听到的冷知识,也可以打开蔚来 app 朋友界面 社群找到NIO Radio 深圳城市分站一起来分享你喜欢的冷知识吧。