滑翔伞：NASA 如何尝试不使用降落伞着陆但失败了

圆底太空舱悬挂在离海面数英里的巨大橙白色降落伞下，这种画面是阿波罗时代的标志性画面。但从很多方面来看，溅落是一种有缺陷的着陆方法，以至于 NASA 在 20 世纪 60 年代中期投入 1.65 亿美元用于滑翔伞开发项目，目的是淘汰溅落。它被称为罗加洛翼，是双子座飞船的跑道着陆系统，在美国登月计划的历史上只不过是一个注脚。

溅落

水星计划是美国宇航局的首个载人航天计划，可以说是一项速战速决的计划。在苏联之前，通过导弹发射高度自动化的太空舱是一种快速而简单的载人太空运输方式，而先进的太空船则无法胜任更为复杂的长期计划。让太空船溅落也是一个同样简单的解决方案。工程师们没有研究如何在太空中穿越大气层，而是选择利用水星飞船的钝底形状，这种形状配有隔热罩，可在飞船溅落于广阔的大西洋和太平洋之前，保护它免受重返大气层时灼热的灼烧。美国海军是完成这一任务的最后一块拼图，它部署了船只来接回刚刚返回地球的宇航员。

然而，尽管工程设计简单，溅落却带来了巨大的后勤挑战。尽管任务工程师们计算出了飞行的每一个细节，包括精确的溅落点，但仍有可能因为一些不可预见的问题而使精确的着陆位置偏离数百英里。因此 NASA 必须部署足够的海军舰艇来定位和回收宇航员的主要溅落地点以及一些次要地点和应急区域。艾伦·谢泼德和格斯·格里森都于 1961 年执行了亚轨道任务，分别有 10 艘和 8 艘海军舰艇参与了回收工作。当 NASA 开始将宇航员送入轨道时，这个数字增加了一倍多。在约翰·格伦 1962 年的任务中，大西洋有 23 艘舰艇，太平洋有 1 艘。沃利·施艾拉 1963 年的飞行使用了最大的海军舰队，有 21 艘舰艇驻扎在大西洋，另有 6 艘舰艇驻扎在太平洋。

颇具讽刺意味的是，NASA 的首个太空飞行计划采用了溅落技术。水星计划的宇航员是全美体能最强、能力最强的飞行员之一，他们以在恶劣环境下让故障飞机着陆的惊人能力而著称。现在，作为宇航员，他们从天上坠落，冒着溺水的危险，而美国海军像救老鼠一样把他们救上来。NASA 很清楚，利用宇航员的驾驶能力不仅对他们更安全，而且可以节省大量海军人员的雇佣成本。更不用说，战斗机飞行员想要驾驶他们的宇宙飞船，而不是像乘客一样坐在里面。考虑到所有这些，水星 Mark II 变成双子座计划以跑道着陆作为主要计划目标。

罗加洛翼

当项目管理部门开始规划双子座计划时，从太空跑道着陆并非完全闻所未闻。水星计划的早期着陆系统提案之一来自兰利研究实验室的一个研究小组。它要求使用可展开的机翼，将钝体太空舱变成可控滑翔飞行器。该系统以其发明者弗朗西斯·罗加洛 (Francis Rogallo) 的名字命名为罗加洛机翼。

罗加洛是一名​​业余风筝爱好者，1948 年开始研究柔性机翼设计，1958 年，他在兰利获得了实验室空间，得以将自己的想法付诸实践。与这家由航空航天公司转型而来的机构合作数月后，罗加洛就拥有了一套可行的系统。最终的设计是双叶、单曲率、悬挂负载机翼，将降落伞的减速特性与飞机机翼的刚性柔性相结合。在重返大气层的最后阶段部署后，它可以将控制有限的太空舱变成可驾驶的飞行器。

对于首次水星计划来说，罗加洛机翼过于复杂，因此被重新用于双子座计划，尽管它并不是工程师们考虑的唯一一种新着陆系统。一项提案要求使用制动火箭进行简单的降落伞控制着陆（很像今天的联盟号）。另一项提案使用弹射，这是一种粗糙但有效的方法，让宇航员在着陆前瞬间从飞船中弹射出来（这是当时苏联在东方号飞船上使用的方法，尽管当时西方并不为人所知）。第三种可能的系统是滑翔伞，一种介于降落伞和滑翔伞之间的系统。还有人讨论将双子座飞船变成升力体，将其变成一种在设计中具有空气动力学特性的飞行器。

逐渐地，可能的着陆系统清单被缩减为滑翔伞和滑翔伞。两者在重量、着陆区要求、速度和下降率方面大致相当，但滑翔伞有一个很大的优势：它更容易操作。这已成定局，而额外的好处在于潜在的公众反应。如果 NASA 能在美国太空计划处处受挫的时代做到苏联人做不到的事情，那肯定会提高国家士气。

因此，双子座滑翔伞被纳入双子座计划，但双方达成共识，认为它将在后续计划（尤其是阿波罗计划）以及任何可能源自 NASA 技术的军事计划中继续使用。溅落将作为紧急情况下的备用着陆方法。

它是如何工作的

双子座飞船如何通过罗加洛翼着陆的理论相当简单。飞船将像水星飞船一样使用制动火箭从轨道重返大气层，开始坠落穿过大气层。烧蚀隔热罩将保护宇航员免受大气摩擦引起的炽热再入大气层的影响。一旦飞船进入更厚的空气，滑翔伞将从飞船的一侧展开，将其从钝面朝下的方向重新调整为“直立”方向。从宇航员的角度来看，当他们透过半月形窗户望向前方的跑道时，他们会感觉自己就像在飞机上一样。

从此以后，着陆将需要一种全新的飞行方式。滑翔伞无法将航天器变成传统飞机；它不会突然给太空舱副翼或方向舵提供控制。它也没有完全将航天器变成滑翔机，因为机翼产生了一些动力，但不足以自行运转。

宇航员将通过操纵连接机翼和航天器的电缆来控制配套的航天器和滑翔伞。通过改变机翼相对于太空舱的角度，可以改变配套飞行器的重心，从而改变航天器下降的角度和方向。机翼角度的不断变化将形成动量，随着下降的继续，动量变化会更大，从而让驾驶宇航员拥有更多的控制权。着陆时，两个后滑轨和一个前滑轨将展开，从而实现从空中到陆地的平稳过渡。

建造训练车辆

就在 NASA 将滑翔伞纳入双子座计划的时候，试飞员米尔特·汤普森正在爱德华空军基地 NASA 飞行研究中心从事 Dyna-Soar 计划。Dyna-Soar 是一种三角翼滑翔机，设计用于通过火箭发射，然后在轨道任务后降落在跑道上，对汤普森来说，这是航天的未来。当他听说罗加洛机翼时，他将其视为证明从太空跑道着陆可行性的一步。对于汤普森来说，滑翔伞是一种完美的概念验证工具，是飞机和升力体的混合体。他着迷了。

他询问飞行研究中心主任保罗·比克尔是否可以启动一个小型研究项目，以调查滑翔伞的飞行特性，但请求被拒绝了。比克尔说，FRC 正在进行的 X-15 和 Dyna-Soar 项目已经超负荷，无法承担其他项目。汤普森没有气馁，背着老板将他的新宠物项目带给了同样好奇的飞行员尼尔·阿姆斯特朗。两人认为，宇航员迟早要学会驾驶双子座滑翔伞，所以为什么不自己为他们建造一架训练车呢？比克尔最终发现汤普森和阿姆斯特朗正在建造他们打算驾驶的东西，于是让步了。他批准了一个小型滑翔伞研究项目，很可能是为了避免他的飞行员在自制机器中丧生。但即使是官方的，滑翔伞研究车辆项目仍然很小。没有蓝图，只是在地上用粉笔画了些线，让建造者大致了解它应该是什么样子。

该飞行器最终被命名为 Paresev，组装过程非常迅速；第一架飞行器仅用七周时间就制造完成，花费不到 5,000 美元，而且看上去几乎无法飞行。最终成品 Paresev 1 看起来像一辆由钢管制成的大型三轮车，位于 Rogallo 织物下方，Rogallo 织物安装在飞行器上，当飞行员转动头顶上的操纵杆时，他便可以控制机翼。向前和向后俯仰滑翔伞翼可控制升力，改变帆的角度可控制方向——就像配对的 Gemini-Rogallo 一样，控制来自操纵重心。它没有动力源，无法保护飞行员免受恶劣天气的影响，头盔是飞行员防止受伤的最佳防御手段。而且它的结构足够坚固；从三英尺半高处掉下来也没有破碎。

学习驾驶自制教练机

汤普森是第一个驾驶帕雷塞夫的人。1962 年 1 月，他坐在驾驶座上，飞机被一辆卡车拖着，测试飞行控制，但飞机没有升空。随后的测试中，拖车的速度足够快，滑翔伞产生的升力刚好可以将帕雷塞夫拉离地面约 20 英尺。汤普森在这些低空牵引测试中练习了控制和着陆，尽管他觉得帕雷塞夫的操控就像一根湿面条，但他仍然有足够的信心在两个月后驾驶它升空。

下一轮测试中，汤普森驾驶帕雷塞夫被拖到 5,000 英尺高空，在小型飞机后面，此时他会松开绳索，引导飞机降落。为了避免受到冲击，汤普森在第一天成功两次降落在帕雷塞夫，但他发现这项训练非常艰苦。地面牵引测试中缓慢的飞行似乎在空中更糟，以至于在第二次测试中，他不得不用腿缠住操纵杆以减轻手臂的压力。

从那时起，该项目有成有败。布鲁斯·彼得森（真正的“六百万美元先生”）进行的一次地面牵引试验以坠毁告终，坠毁程度足以摧毁帕雷塞夫飞机的机头。必须制造一种新型飞机，即帕雷塞夫 1A，好处是工程师们有机会将控制系统从中央操纵杆改为电缆。但问题仍然存在。在一次空中牵引试验中，空速指示器上的指针掉了下来，迫使汤普森在着陆时必须系在飞机上，以免他完全不知道飞机的速度。另一次试验中，汤普森在飞行中投掷了一枚烟雾弹。烟雾弹的设计目的是让这架小型飞机在照片中更显眼，但飞行员却很难看清自己着陆的位置。

抛开问题不谈，帕雷塞夫飞机已经变得可靠，到 1962 年 9 月，其他飞行员也开始熟悉教练机。其中包括参与建造双子座飞船的水星宇航员格斯·格里森和同月加入美国宇航局宇航员队的尼尔·阿姆斯特朗。

目前，帕雷舍夫号飞行器证明 NASA 的双子座滑翔伞计划可能是该机构避免溅落着陆的途径。但 NASA 的测试计划进展并不顺利。

从概念到现实……

1961 年，大约在汤普森产生建造帕雷塞夫号想法的同时，双子座太空飞船的建造合同被授予建造水星太空飞船的同一家公司麦克唐纳飞机公司，而滑翔伞的单独合同则被授予建造 X-15 的北美航空公司。

罗加洛机翼的测试始于 1962 年 1 月。固定滑翔伞翼的双子座模型从直升机上投下，以测试机翼配置和展开方法。模型还在风洞中进行了测试，以收集滑翔伞性能和升力的数据。这些初步测试有成功也有失败，但后者比前者更重要。在特别猛烈的风洞测试中，滑翔伞表现出严重的解体趋势，这让人怀疑它在恶劣的着陆条件下飞行时的结构稳定性。但工程师们对这一重大故障视而不见，他们认为 NASA 宁愿改变任务的着陆点，也不愿强迫宇航员在恶劣的天气下着陆。

罗加洛计划继续推进。根据 1962 年中期的双子座计划时间表，第一次无人飞行任务将于 1963 年 9 月通过降落伞着陆，第二次飞行任务将于次月首次使用滑翔伞。载人飞行任务也将遵循这一计划，第一次飞行使用降落伞着陆，随后的飞行则使用滑翔伞着陆。

但这个计划似乎过于乐观，因为持续的测试带来了更多的失败。机翼无法展开或展开后失败，这两种情况都摧毁了测试车辆，而安装问题推迟了滑翔伞加入双子座计划。1963 年 5 月，滑翔伞着陆被推迟到第十次飞行，这意味着这种新系统的应用将极其有限。挫折也影响了北美的合同。合同在同一时间进行了修订，规定承包商向 NASA 提供一个工作系统，但没有提到滑翔伞是否参与了真正的双子座任务。

双子座无需滑翔伞即可起飞

1964 年 4 月 8 日，无人驾驶的双子座 1 号发射并降落伞着陆，证明这种久经考验的方法对于 NASA 的第二个太空飞行计划是可行的。NASA 开始感到时间紧迫。不仅载人双子座任务即将到来，而且本世纪末的登月目标也即将到来。滑翔伞似乎越来越不可能成为美国登月计划的一部分。就双子座计划而言，它的最后一颗棺材钉是在 1964 年 2 月 20 日，当时 NASA 副局长乔治·穆勒向双子座计划办公室宣布，所有 12 次双子座飞行（两次无人驾驶和 10 次载人飞行）都将以溅落结束。仿佛还抱有最后的希望，截至 1964 年 2 月的计划季度报告仍然表示，最后三次任务将通过滑翔伞着陆。

1964 年 5 月，NASA 和北美航空同意继续滑翔伞研究计划，但仅用于数据收集目的。两个月后，双子座计划经理查尔斯·马修斯 (Charles Matthews) 完全取消了滑翔伞作为计划要求。滑翔伞在 1964 年 12 月只是被粗略提及，之后就从官方计划历史中完全消失了。

载人滑翔伞飞行

在滑翔伞从双子座计划中移除后，曾有人试图保留它，但都徒劳无功。北美修改后的合同规定，它必须证明该系统的可驾驶性，这导致了牵引试验车（TTV）的诞生，该车于 1964 年开始载人飞行。

TTV 飞行是一系列全尺寸的载人坠落测试，由直升机将北美试飞员拖到高空然后坠落，迫使他像从轨道返回一样着陆。第一个尝试驾驶 TTV 的飞行员是查尔斯·海泽尔，他已经在帕雷塞夫训练中对该系统有了一定的了解。7 月份的第一次系留测试中，TTV 仍然拴在直升机上，测试成功。8 月份的第一次自由测试失败了。海泽尔一切断牵引绳，双子座就开始剧烈旋转。海泽尔被迫弹射，过程中折断了一根肋骨。

经过五个月的额外无人驾驶测试后，唐·麦卡斯克于 12 月进入了 TTV，当时该项目恢复了载人飞行。在早期的一次飞行中，他成功引导 TTV 飞行了五分钟，然后重重地撞上了爱德华兹空军基地的干涸湖床，撞击力如此之大，以至于这次着陆可以被认为是一次可控坠机。北美航空对此作出了回应，加强了飞行器的减震器。

总之，包括麦卡斯克和未来的阿波罗 13 号指令舱飞行员杰克·斯威格特在内的北美试飞员在 1965 年成功着陆了 12 次，但将罗加洛机翼重新纳入双子座计划为时已晚。

滑翔伞运动员的最后欢呼与死亡

为了将投入到滑翔伞计划的所有时间和金钱用到别的地方，NASA 开始研究其他可能的用途。兰利工程师 Mac C. Adams 建议将滑翔伞纳入阿波罗后续计划，即阿波罗应用计划和阿波罗扩展系列计划。这两个计划于 1965 年提出，旨在利用阿波罗硬件开发地球轨道实验室和载人月球前哨。Adams 的想法是，没有了登月的时间限制，该计划将有足够的时间来解决滑翔伞的问题。

这促使 NASA 重新开放滑翔伞合同，但这只是昙花一现。NASA 很快失去了阿波罗时代的资金，未来将这项月球技术应用于其他目标的可能性也受到了质疑。随着后阿波罗计划受到限制，并最终在 20 世纪 60 年代末被取消，滑翔伞再次从 NASA 未来的任何计划中被取消。

滑翔伞的最后希望来自空军，20 世纪 60 年代后期，空军与载人轨道实验室合作开发了自己的基于双子座的计划。MOL 是双子座的放大版，在隔热罩后面增加了一个模块，以增加机组人员的生活和工作空间，于 1963 年取代了 Dyna-Soar 计划。由于 NASA 已完成滑翔伞的前期工作，美国空军正考虑将其纳入其军事太空计划。但这并没有持续太久。1966 年，即 NASA 将滑翔伞从双子座计划中移除两年后，它也从 MOL 中移除。空军认为没有必要重复 NASA 为使该系统正常运行而经历的挑战和失败。在仅进行了一次无人试飞后，MOL 于 1969 年整体取消。

理论上，滑翔伞是 NASA 摆脱溅落的好办法——它重量轻、可驾驶，而且无需进行重大重新设计即可安装到航天器中。但即使是十年的研究也无法解决所有问题。双子座为 NASA 在太空领域迈出了一大步，促成了首次太空行走、首次太空会合和对接，并测试了可为阿波罗飞船提供往返月球所需的整整两周动力的燃料电池。但滑翔伞仍然遥不可及。阿波罗时代的每一次任务都以溅落告终，包括天空实验室和阿波罗-联盟号测试项目的最后遗迹。直到航天飞机彻底改变了航天器，NASA 才最终摆脱了溅落着陆，尽管它正在借助受阿波罗启发的猎户座飞船重新回到海洋着陆。

资料来源：本文主要从 Vintage Space 上的旧文章中整理而来，目的是为我发布的一些视频提供摘要，并计划在我的 YouTube 频道上发布。原始 Vintage Space 文章是：双子座之后的 Rogallo；双子座失去 Rogallo；发明着陆；帕雷塞夫；击落一只新鸟。——如果您想要更多详细信息，请查看这些文章！其他来源：Hacker 和 Grimwood。《站在巨人的肩膀上：双子座计划的历史》；米尔顿·汤普森和柯蒂斯·皮布尔斯。《没有翅膀的飞行》；维吉尔·I·“格斯”·格里森。《双子座：人类太空冒险的个人记录》。