麥克唐納 水星太空船 麥克唐納 水星太空船 麥克唐納 水星太空船 帶逃逸塔的水星飛船 帶逃逸塔的水星飛船 帶逃逸塔的水星飛船 描述 描述 描述 任務 亞軌道和在軌飛行 亞軌道和在軌飛行 成員 一人 一人 尺寸 尺寸 尺寸 高度 115 ft 351 m 直徑 62 ft 189 m 容積 60 ft³ 17 m³ 重量 MA6 重量 MA6 重量 MA6 發射時 4265 lb 1935 kg 在軌是 2986 lb 1354 kg 後期制動時 2815 lb 1277 kg 再入時 2698 lb 1224 kg 著陸時 2421 lb 1098 kg 發動機 發動機 發動機 制動 固體推進劑 x 3 1000 lbf 每臺 45 kN 加速 固體推進劑 x 3 400 lbf 每臺 18 kN 機動 高 H2O2 x 6 25 lbf 每臺 108 N 機動 低 H2O2 x 6 12 lbf 每臺 49 N 效能 效能 效能 續航 34 小時 在軌 22 圈 遠地點 175 英里 282 km 近地點 100 英里 160 km 制動 delta v 300 mph 483 kmh 水星飛船結構圖 水星飛船結構圖 水星飛船結構圖 麥克唐納 水星宇宙飛船 麥克唐納 水星宇宙飛船 麥克唐納 水星宇宙飛船 水星計劃是美國的第一個載人航天計劃，始於 1959 年，終於 1963 年，旨在將人類送入地球軌道。1962 年 2 月 20 日的水星 宇宙神 6 號實現了這一目標。計劃包含了 20 次不載人發射和 6 次載人發射。早期計劃和研究都是由國家航空諮詢委員會完成的。而最終是由後來成立的 NASA 完成的。其後的 水星計畫標誌 2 被重新命名 為雙子座計劃。 計劃的名稱來源於羅馬神話中的速度之神墨丘利（Mercury），Mercury 也是太陽系行星水星的名字，它的移動速度比其他行星都快。計劃名稱取其中速度之意，此外並沒有和水星這顆行星有聯絡。 整個計劃耗資大約 3 億 8400 萬美元。約等於 2010 年的 29 億美元。 研發過程 1958 年 10 月 7 日，NASA 的首位領導人基思格萊南批准了這個計劃，到 12 月 17 日，才正式對外宣佈。 12 月 29 日，北美航空工業公司被授權開發 小喬伊 火箭做測試飛行之用。1959 年 1 月，麥克唐納飛行器公司被選為水星飛船的主承包商，到 2 月，飛船的數量確定為 12 艘。4 月，7 名宇航員，即（水星計劃七人）被選中參加水星計劃。 1959 年 5 月，北美航空公司交付了第一批兩枚小喬伊火箭，6 月，又交付首批大喬伊火箭。7 月，原定的採用 PGM19 木星火箭被取消，取而代之使用宇宙神火箭。 10 月，通用電氣交付給麥克唐納燒蝕熱防護盾，安裝在第一艘水星飛船上。12 月，水星 紅石 1 號已經安裝在陸軍彈道飛彈局的測試臺準備靜態測試。 1960 年 1 月，NASA 於西電公司簽下水星追蹤系統合同，合同價值 3300 萬美元。同在 1 月，麥克唐納交付了第一批定型的水星飛船，離簽署合同不到一年。2 月 12 日， 克里斯托弗克拉夫特上任主持水星的管理協調工作。 4 月，第一艘飛船被運往瓦勒普斯島的試驗基地做逃逸塔測試。5 月 9 日，試驗圓滿完成。 飛船 由於飛船的小尺寸，許多人揶揄飛船是 穿 的，而不是 乘坐 的。17 m³ 的有效空間只是略比一名宇航員的體積大。飛船內部還有 120 個控制器，55 個電開關，30 個保險絲以及 35 根機械槓桿。飛船由馬克西姆費格特和 NASA 的太空工作組共同設計。 起初 NASA 並不考慮宇航員的乘坐感受，認為他們是設計過程的 次要參與者，這使得宇航員與設計人員之間起了很多衝突。 然而計劃的領導者認為宇航員應該掌控飛船，並把個人能力作為計劃成功的重要因素。約翰格倫在首次軌道飛行時手動姿態調整便是所謂 掌控 的最好證據。宇航員還要求一個更大的舷窗並加增手動再入控制器，都得到了滿足。 Logsdon John M with Roger D Launius editors Exploring the Unknown Selected Documents in the History of the US Civil Space Program Volume VII Human Spaceflight Projects Mercury Gemini and Apollo The NASA History Series 2008 在任務的發射階段，飛船和宇航員依靠發射逃逸系統來避免受發射事故的危害。逃逸系統是安裝在飛船上方的一個能產生 52000 磅力 lbf 231 kN 推力的固體火箭塔。在發射事故產生時，逃逸系統在 1 秒內啟動，將飛船和宇航員帶離失效的運載火箭，隨後依靠飛船的降落傘著陸。助推火箭熄火後，逃逸塔完成使命從飛船上脫落，由一枚能產生 800 磅力（36KN）的固體火箭工作 15 秒提供分離推力。 箭船分離時，飛船上的三枚推力為 400 磅力（18KN）的固體火箭點火 1 秒。這三枚火箭成為加速火箭。 飛船隻配備了姿態控制推力器，因此在軌道注入和制動減速期間，飛船不能改變軌道。飛船高低部分各有 6 個噴射器，每個軸上兩個。噴射器的燃料補給來自兩個分離的燃料罐，一個自動供給，一個手動供給。宇航員可以選擇控制噴射器中的任意一個。飛船還被設計為可以完全接受地面控制，以便在宇航員無法控制時控制飛船。 飛船有 3 枚固體制動火箭，每枚推力 1000 磅力 45 kN ，工作時間 10 秒。但一枚火箭足矣將飛船帶回地球。制動時一枚火箭先點火，5 秒後第二枚點火，5 秒後第三枚點火。 飛船的頂端有個檔板，飛船再入時如果頂端在前，流過檔板的氣流會將飛船調整為防護盾在前的安全姿態。再入過程中，宇航員在軌道段要承受 8G 的加速度，在亞軌道段要承受 1112G 的加速度。 原始設計時計劃為飛船配備鈹吸熱式防護盾或者燒蝕防護盾，後續試驗確定使用後者。因為燒蝕盾更可靠（可使原設計的盾厚度降低，從而降低飛船重量），更易生產（當時美國只有一家公司生產為數不多的鈹）且更廉價。 NASA 從麥克唐納公司訂購了 20 艘飛船，編號 1 到 20，其中 10121517 和 19 號沒有使用。3 號和 4 號在無人飛行測試中因事故而被毀。11 號在返回地球后沉沒，直到 38 年後才被從大西洋底打撈上來。一部分飛船在製造後由經過了改進（發射中斷事故後回收，更新裝置用於更長的任務），其命名為原編號加字母，如 2B 15B。某些飛船還被改進兩次，如 15 號飛船先改為 15A，後改為 15B。 NASA 和麥克唐納還製造了許多水星飛船試驗版（包括實體模型，原型，複製品）用來測試飛船回收系統，逃逸塔和運載火箭。NASA Mercury History Sections 44 and 47 助推火箭 水星計劃使用了三種火箭 小喬伊火箭 8 次亞軌道機械測試，2 次運送猴子，以及若干逃逸系統測試。 紅石運載火箭 4 次亞軌道機械測試，一次運送黑猩猩，2 次載人亞軌道飛行。 宇宙神運載火箭 4 次亞軌道機械測試，2 次在軌飛行，1 次運送黑猩猩，4 次載人軌道飛行。 小喬伊火箭搭載試驗版飛船 A Fieldguide to American Spacecraft 主要用來進行逃逸塔和飛行中斷程式測試。Mercury Boilerplate Tests 紅石火箭主要用於亞軌道飛行，宇宙神火箭用於軌道飛行。小喬伊火箭是專為水星計劃設計的固體火箭，而宇宙神火箭原本是用來運送核彈頭，因運送比彈頭更重的飛船而做了必要的加固。1958 年 10 月，水星 朱庇特導彈也曾被考慮作為亞軌道運載工具，但在 1959 年又因預算原因取消了此計劃。泰坦系列導彈也曾考慮做水星計劃的運載工具，但計劃付諸實施前水星計劃就終止了，泰坦系列導彈用於隨後進行的雙子星座計劃。 水星計劃中，也使用了一枚偵察兵火箭，水星 偵察兵 1 號計劃運送一顆衛星來評估遍佈全球的水星追蹤系統，但衛星隨火箭在飛行 44 秒後由靶場安全系統摧毀。 無人飛行 水星計劃含有 20 次無人發射，並非所有發射都以進入太空為目標，也並非所有發射都達到了預期目標。其中 4 次飛行搭載了靈長類動物，第 15 次發射搭載了一隻叫做山姆的獼猴。（名稱源自空軍的航空太空醫學院 School of Aerospace Medicine 的縮寫）。整個計劃中使用的動物見下表： 山姆，一隻獼猴。1959 年 12 月 4 日乘坐小喬伊 2 號到 85 千米高空。 山姆小姐，一隻獼猴，1960 年 1 月 21 日乘坐小喬伊 1B 到 15 千米高空。 火腿，一隻黑猩猩，1961 年 1 月 31 日乘坐水星 紅石 2 號進行亞軌道飛行。 以挪士，一隻黑猩猩，1961 年 11 月 29 日成坐水星 宇宙神 5 號進行軌道飛行。 任務 火箭 任務名 發射日 發射時刻 持續時間 備註 水星 朱庇特 朱庇特導彈 NA NA NA NA 1959 年 7 月取消，預計做亞軌道飛行 小喬伊 1 號 小喬伊火箭 LJ1 1959 年 8 月 21 日 NA 00d 00h 00 m 20s 測試飛行中的逃逸系統 大喬伊 1 號 擎天神飛彈 大喬伊 1 號 1959 年 9 月 9 日 NA 00d 00h 13 m 測試熱防護盾和宇宙神 飛船介面 小喬伊 6 號 小喬伊火箭 LJ6 1959 年 10 月 4 日 NA 00d 00h 05 m 10s 飛船空氣動力學測試 小喬伊 1A 小喬伊火箭 LJ1A 1959 年 11 月 4 日 NA 00d 00h 08 m 11s 測試飛行中的逃逸系統 小喬伊 2 號 小喬伊火箭 LJ2 1959 年 12 月 4 日 NA 00d 00h 11 m 06s 搭載山姆到 85 千米高空 小喬伊 1B 號 小喬伊火箭 LJ1B 1960 年 1 月 21 日 NA 00d 00h 08 m 35s 搭載山姆小姐到 15 千米高空 中斷測試 逃逸塔火箭 中斷測試 1960 年 5 月 9 日 NA 00d 00h 01 m 31s 測試離開發射臺時的中斷系統 水星 宇宙神 1 號 宇宙神導彈 MA1 1960 年 7 月 21 日 1313 UTC 00d 00h 03 m 18s 水星飛船和宇宙神助推火箭的首飛 小喬伊 5 號 小喬伊火箭 LJ5 1960 年 11 月 8 日 NA 00d 00h 02 m 22s 定型的水星飛船首飛 水星 紅石 1 號 紅石運載火箭 MR1 1960 年 11 月 21 日 NA 00d 00h 00 m 02s 升空 100 毫米後由於電力故障回到發射臺 水星 紅石 1A 紅石運載火箭 MR1A 1960 年 12 月 19 日 NA 00d 00h 15 m 45s 水星飛船和紅石助推火箭的首飛 水星 紅石 2 號 紅石運載火箭 MR2 1961 年 1 月 31 日 1655 UTC 00d 00h 16 m 39s 搭載含做亞軌道飛行 水星 宇宙神 2 號 宇宙神導彈 MA2 1961 年 2 月 21 日 1410 UTC 00d 00h 17 m 56s 測試水星飛船和宇宙神助推級 小喬伊 5A 號 小喬伊火箭 LJ5A 1961 年 3 月 18 日 NA 00d 00h 23 m 48s 在最嚴酷的環境下測試逃逸系統 水星 紅石 BD 紅石運載火箭 MRBD 1961 年 3 月 24 日 1730 UTC 00d 00h 8 m 23s 紅石火箭研發階段的測試飛行 水星 宇宙神 3 號 宇宙神導彈 MA3 1961 年 4 月 25 日 1615 UTC 00d 00h 07 m 19s 測試水星飛船和宇宙神助推級 小喬伊 5B 號 小喬伊火箭 AB1 1961 年 4 月 28 日 NA 00d 00h 05 m 25s 在最嚴酷的環境下測試逃逸系統 水星 宇宙神 4 號 宇宙神導彈 MA4 1961 年 9 月 13 日 1409 UTC 00d 01h 49 m 20s 測試飛船和助推器，在軌 1 圈 水星 偵察兵 1 號 偵察兵火箭 MS1 1961 年 11 月 1 日 1532 UTC 00d 00h 00 m 44s 測試水星追蹤系統 水星 宇宙神 5 號 宇宙神導彈 MA5 1961 年 11 月 29 日 1508 UTC 00d 03h 20 m 59s 搭載以挪士在軌 2 圈 載人飛行 太空人 美國首批宇航員是從 110 名飛行員中甄選出的，選擇他們是因為他們達到生理標準。NASA 在 1959 年 4 月 9 日宣佈了這 7 名太空人。但最終只有 6 名太空人上天，斯雷頓由於心臟原因未能執行任務。 斯科特卡彭特，美國海軍 19252013 戈爾登庫勃，美國空軍 19272004 約翰格倫，美國海軍陸戰隊 19212016 維吉爾格里森，美國空軍 19261967 死於阿波羅 1 號的預發射測試 瓦爾特施艾拉，美國海軍 19232007 艾倫謝潑德，美國海軍 19231998 迪克斯雷頓，美國空軍 19241993 1962 年因心律不齊放棄飛行，1975 年參加阿波羅 聯盟測試計劃 自謝潑得的 自由 7 號 起，之後的每名宇航員都為他們的飛船取一個以 7 號 結尾的名字，以彰顯他們的團隊精神。 載人發射 任務 飛船名 火箭 任務名 宇航員 發射日 發射時間 持續時間 備註 水星 紅石 3 號 自由 7 號 紅石運載火箭 MR3 艾倫謝潑德 1961 年 5 月 5 日 1434 UTC 00d 00h15 m 28s 首位進行亞軌道飛行的美國人 水星 紅石 4 號 自由鍾 7 號 紅石運載火箭 MR4 維吉爾格里森 1961 年 7 月 21 日 1220 UTC 00d 00h15 m 37s 第二次亞軌道飛行，飛船因艙門意外開啟，在營救前沉沒，於 1999 年打撈 水星 宇宙神 6 號 友誼 7 號 宇宙神運載火箭 MA6 約翰格倫 1962 年 2 月 20 日 1447 UTC 00d 04h55 m 23s 首位進入地球軌道的美國宇航員（在軌 3 圈） 水星 宇宙神 7 號 極光 7 號 宇宙神運載火箭 MA7 斯科特卡彭特 1962 年 5 月 24 日 1245 UTC 00d 04h56 m 15s 在軌 3 圈，返回時偏離預定著陸點 402 千米，卡彭特代替斯雷頓執行此次任務 水星 宇宙神 8 號 西格馬 7 號 宇宙神運載火箭 MA8 瓦爾特施艾拉 1962 年 10 月 3 日 1215 UTC 00d 09h13 m 11s 執行工程測試，在軌 6 圈 水星 宇宙神 9 號 信仰 7 號 宇宙神運載火箭 MA9 戈爾登庫勃 1963 年 5 月 15 日 1304 UTC 01d 10h19 m 49s 首位在軌超過一天的美國宇航員，最後一位單獨進入太空的宇航員，在軌 22 圈 水星 宇宙神 10 號 自由 7 號 II 宇宙神運載火箭 MA10 艾倫謝潑德 NA NA NA 預計在 1963 年 10 月發射，進行三日任務，1963 年 6 月 13 日取消 水星 宇宙神 11 號 宇宙神運載火箭 MA11 維吉爾格里森 NA NA NA 預計在 1963 年發射，進行一日任務，1962 年 10 月取消 水星 宇宙神 12 號 宇宙神運載火箭 MA12 瓦爾特施艾拉 NA NA NA 預計在 1963 年發射，進行一日任務，1962 年 10 月取消 飛行標誌 公眾所接觸到的所謂水星計劃飛行標誌都是某些人在水星計劃結束以後很久才創作的，而水星計劃的宇航員所佩帶的標誌只是 NASA 的標誌加個人姓名，這才是真的水星計劃飛行標誌。 紀念郵票 1962 年，美國郵政部門為紀念首位在軌飛行的宇航員特別發行一種紀念郵票。這是美國郵政史上首次出現描繪載人航天的郵票。郵票於 1962 年 2 月 20 日在卡納維拉爾角銷售，當天，首位美國宇航員進入地球軌道。 參考來源 延伸閱讀 Chris Kraft Flight My Life in Mission Control March 2001 Factual written by one of the pivotal figures in Americas space programme whose involvement ran from the early days of NACA through the formation of NASA Mercury Project Gemini Apollo ASTP Skylab and the early days of Shuttle operations Hardcover 371 pages ISBN 0525945717 or paperback 2002 ISBN 0452283043 Gene Kranz Failure is Not an Option Factual from the standpoint of a chief flight controller during the Mercury Gemini and Apollo space programs ISBN 0743200799 Tom Wolfe The Right Stuff Wolfe interviewed many of those involved Schirra Grissom Glenn Slayton Shepherd Carpenter Cooper We Seven ISBN B00005X54G Simon Schuster 1962 Factual a collection of articles written by the seven Mercury astronauts describing events from their points of view Francis French and Colin Burgess Into That Silent SeaTrailblazers of the Space Era 19611965 ISBN 9780803211469 History of the Mercury program with many unique firsthand interviews with the participants James M Grimwood This New Ocean A History of Project Mercury James M Grimwood Project Mercury A Chronology Mae Mills Link Space Medicine In Project Mercury Results of the first US manned orbital space flight Feb 20 1962 Friendship 7 NASA report PDF format Results of the second us manned orbital space flight May 24 1962 Aurora 7 NASA report PDF format This New Ocean A History of Project Mercury NASA report PDF format Chronology of Project Mercury NASA report PDF format 外部連結 水星計劃首頁 Project Mercury A Chronology Prepared by James M Grimwood Space Medicine In Project Mercury By Mae Mills Link Project Mercury Drawings and Technical Diagrams 水星計劃模擬器（MacPC The Mercury Redstone Project PDF December 1964 Project Mercury familiarization manual PDF November 1961 Various PDFs of historical Mercury documents including familiarization manuals NASA History Series Publications many of which are online US Spaceflight History Mercury Program 參見 人類最早進入太空計劃 Category 美國載人航天計劃