第四章 坎布里奇天文台的回信

持重的巴比康在人们的欢呼声中并没有耽搁。他做的第一件事就是把同事们召集到会议室。经过会议讨论，大家同意，首先就项目涉及到的天文学方面的问题请教一下天文学专家，等得到答复后，再讨论机械方面的问题。为了确保这个伟大实验的成功，一丝一毫也不得马虎。

于是他们草拟了一份信件，列出了所有相关的问题，措辞极为精准。信寄给了马萨诸塞州的坎布里奇天文台。坎布里奇，美国的第一所大学就建在那里，这座城市以它的天文台闻名遐迩，那儿聚集了最著名的学者，还有一架功率强大的望远镜，就是用这架望远镜，鲍德解开了仙女座流星群的难题，克拉克发现了天狼星的卫星。大炮俱乐部有充分的理由相信这家著名的机构。果然，仅过了两天的时间，巴比康主席就收到了大家急切盼望的回信。

回信内容如下：

坎布里奇天文台台长给巴尔的摩大炮俱乐部主席的复函

10月7日，于坎布里奇

我台收到贵俱乐部本月6日以全体成员名义发来的函件，之后即刻开会进行了商讨。现答复如下：

坎布里奇天文台

第一个问题：有无可能往月球上发射一颗炮弹？

答：可能。计算结果表明，如果炮弹的初始速度达到每秒36000英尺，便具备足够的力量强度。在物体脱离地球的运动中，地球的引力与物体离地球的距离之平方成反比递减，也就是说，每当距离增加3倍，引力就会减少9倍。因此，炮弹的重量会快速减轻，当到达月球的引力与地球的引力相等的结合点时，即到达炮弹飞行全程的五十二分之四十七的位置时，炮弹的重量为零。此时，炮弹为失重状态。如果炮弹超过了引力结合点，就会受月球引力的影响，坠落到月球上去。从理论上讲，该实验完全是可能的，至于成功与否，则取决于发射装置的功率大小。

第二个问题：地球与其卫星月球的准确距离是多远？

答：月球围绕地球旋转的轨道不是正圆，而是椭圆的。地球位于这个橢圆形两个圆心中的一个上面。所以，月球离地球时远时近，用天文学的术语讲，月球有时在近地点，有时在远地点。但是，近地点和远地点的差距很大，这一点必须要考虑。月球的远地点距离地球247552英里，而近地点则为218657英里，二者的差是28895英里，也就是说相差九分之一的距离。所以，应该以近距离作为计算的基础。

第三个问题：在足够强大的初始速度下，炮弹飞行多长时间抵达月球？什么时间发射才能使炮弹降落在指定地点？

答：如果炮弹始终保持每秒36000英尺的初始速度，9个多小时即可抵达目的地。但是，由于初始速度会呈不断下降趋势，所以实际情况是，炮弹需要运行30万秒，即83小时20分钟，才能到达地球与月球引力的分界线。从这个点飞到月球还需要5万秒，即13小时53分20秒。因此，应在月球到达大炮的瞄准点之前97小时13分20秒时发射。

第四个问题：月球在什么时候处于最容易被击中的位置？

答：根据上述数据，射击时间应选在月球既要处在近地点，同时又在飞过天顶的时间。这样就能把炮弹的行程缩短相当于一个地球半径的距离，就是说可缩短3919英里，所以，炮弹飞行的全程为214973英里。但是，虽然月球每个月都会穿越近地点，但并不是每次都要经过天顶。这种现象很长时间才能遇到一次，所以必须等待。预计明年12月4日会出现这种吻合，届时月球将在午夜12时同时飞过近地点和天顶。

月球运行轨道呈椭圆形

第五个问题：大炮应瞄准天空的哪个位置？

答：根据上述计算结果，大炮应该瞄准天顶以保持射击线的垂直，这样才能使炮弹以最快的速度脱离地球引力。但是，为了确保命中目标，月球要恰好进入天顶的特定位置才行，这就要求射击地点的纬度必须选在低于月球轨道与地球平面的倾斜度，即射击的位置必须选择在南纬或北纬0度至28度之间。选其他位置只能进行倾斜射击，这会影响实验的成功率。

第六个问题：月球处于太空中什么方位的时候为发射炮弹的最佳时机？

答：月球每天的运行速度是13度10分35秒。炮弹向太空发射时，月球应离天顶点4倍于这个数字，即52度42分20秒，这恰好是炮弹运行所需要的时间。另外，还需把地球自转给炮弹运行造成的偏差考虑进来。炮弹飞往月球的旅程会出现相当于16个地球半径的偏差。根据月球的行进轨道计算，这个偏差在11度左右。所以，要在上述月球离天顶距离的基础上加上11度才行，共计64度。所以，炮弹发射时，月球的方位必须和垂直线形成64度的交叉角。