
在甘迺迪總統向美國承諾登月之前,美國國家航空暨太空總署(NASA)就已經開始籌劃載人登月任務了。飛船的外形以及發射火箭的配置都是當時尚未有明確答案的關鍵問題,但對於NASA蘭利研究中心的工程師來說,交會——即兩艘飛船在太空中相遇並連接——被認為是一項關鍵操作。當時唯一未知的是交會將在地球軌道還是月球軌道進行,儘管在1961年,地球軌道是首選方案。約翰·伯德在1961年繪製的“地球軌道交會”草圖,標題是“要么用C-1飛船登月,要么就失敗”。以下是這項任務的設想圖。

最初的登月任務設計基於一個核心假設:整個太空船將降落在月球上,從月球表面發射升空,然後返回地球。這意味著太空船必然體積龐大、重量沉重。它必須攜帶多級任務所需的所有燃料,以及在沒有專門訓練的地面人員協助的情況下,在月球上建立發射場所需的全部物資。
根據這個模型,早期估計太空船可能與阿特拉斯火箭一樣大,阿特拉斯火箭是近100英尺長的運載火箭,曾將最後四次水星計畫任務送入軌道。要將如此龐大的太空船直接送往月球,需要像新星火箭那樣的巨型火箭,新星火箭從未建造過,其第一級擁有八台發動機,比最終的土星五號火箭還要多三台。
另一個方案是讓太空人在地球軌道上組裝同一艘太空船。雖然這項任務需要複雜的交會操作,但入軌路徑更為簡單。由於每個零件都比整艘太空船輕,NASA 可以用多枚小型火箭發射這項任務。這就是約翰·伯德最初設想的方案,正式名稱為「地球軌道交會任務」。
約翰·伯德是蘭利研究中心的工程師。 1960年代初,他參與了該中心對月球軌道交會任務(最終被阿波羅計畫採用的任務方案)的研究,負責設計專用登月飛行器。伯德的專長之一是複雜且精確的地球軌道太空船組裝。他對這方面的知識非常精通,甚至在會議和報告中都能代表地球軌道交會操作進行講解。
伯德的草圖展示了一種地球軌道交會太空船配置方案,其中月球太空船由十枚C-1火箭組裝而成,C-1火箭後來發展成為土星一號火箭。根據該方案,NASA需要十枚C-1火箭才能發射此任務。
從伯德的圖紙左側開始,太空船需要:一枚 C-1 火箭發射鈍體地球返回艙(類似於阿波羅指令/服務艙的前身);一枚 C-1 火箭發射月球上升級,將地球返回艙送離月球表面(類似於登月艙上升級);兩枚 C-1 火箭發射到月球上重量級,將航天器減速至月球表面(類似於登月艙上昇級);兩枚 C-1 火箭發射到月球重量級,將月球火箭發射推進等級;以及另外五枚 C-1 火箭發射額外的燃料負荷。
要按時發射全部十枚C-1火箭以確保任務順利進行,不僅難度極大,而且對於宇航員來說,要完成所有交會操作,使每個部件都對準目標位置並完成對接,也是一項艱鉅的任務。更何況,這一切都發生在登月任務之前!儘管如此,對許多NASA中心而言,發射多枚火箭仍然是首選方案。這不僅促使交會能力發展,也為火箭建造者提供了就業機會。
1961年5月22日,約翰·伯德繪製這幅草圖的那天,蘭利研究中心的主題顯然是「要麼用C-1火箭登月,要麼就此作罷」。這些手繪的任務概念圖展現了那些最終未能實現的未來設想,非常值得分享。
資料來源(包括伯德的插圖):《阿波羅飛船大事記》第一卷(伊凡·艾特爾和瑪麗·路易絲·莫爾斯著)。