第四章 坎布裏奇天文台的回信

持重的巴比康在人們的歡呼聲中並沒有耽擱。他做的第一件事就是把同事們召集到會議室。經過會議討論，大家同意，首先就項目涉及到的天文學方面的問題請教一下天文學專家，等得到答復後，再討論機械方面的問題。為了確保這個偉大實驗的成功，一絲一毫也不得馬虎。

於是他們草擬了一份信件，列出了所有相關的問題，措辭極為精準。信寄給了馬薩諸塞州的坎布裏奇天文台。坎布裏奇，美國的第一所大學就建在那裏，這座城市以它的天文台聞名遐邇，那兒聚集了最著名的學者，還有一架功率強大的望遠鏡，就是用這架望遠鏡，鮑德解開了仙女座流星群的難題，克拉克發現了天狼星的衛星。大炮俱樂部有充分的理由相信這家著名的機構。果然，僅過了兩天的時間，巴比康主席就收到了大家急切盼望的回信。

回信內容如下：

坎布裏奇天文台台長給巴爾的摩大炮俱樂部主席的復函

10月7日，於坎布裏奇

我台收到貴俱樂部本月6日以全體成員名義發來的函件，之後即刻開會進行了商討。現答復如下：

坎布裏奇天文台

第一個問題：有無可能往月球上發射一顆炮彈？

答：可能。計算結果表明，如果炮彈的初始速度達到每秒36000英尺，便具備足夠的力量強度。在物體脫離地球的運動中，地球的引力與物體離地球的距離之平方成反比遞減，也就是說，每當距離增加3倍，引力就會減少9倍。因此，炮彈的重量會快速減輕，當到達月球的引力與地球的引力相等的結合點時，即到達炮彈飛行全程的五十二分之四十七的位置時，炮彈的重量為零。此時，炮彈為失重狀態。如果炮彈超過了引力結合點，就會受月球引力的影響，墜落到月球上去。從理論上講，該實驗完全是可能的，至於成功與否，則取決於發射裝置的功率大小。

第二個問題：地球與其衛星月球的準確距離是多遠？

答：月球圍繞地球旋轉的軌道不是正圓，而是橢圓的。地球位於這個橢圓形兩個圓心中的一個上面。所以，月球離地球時遠時近，用天文學的術語講，月球有時在近地點，有時在遠地點。但是，近地點和遠地點的差距很大，這一點必須要考慮。月球的遠地點距離地球247552英裏，而近地點則為218657英裏，二者的差是28895英裏，也就是說相差九分之一的距離。所以，應該以近距離作為計算的基礎。

第三個問題：在足夠強大的初始速度下，炮彈飛行多長時間抵達月球？什麽時間發射才能使炮彈降落在指定地點？

答：如果炮彈始終保持每秒36000英尺的初始速度，9個多小時即可抵達目的地。但是，由於初始速度會呈不斷下降趨勢，所以實際情況是，炮彈需要運行30萬秒，即83小時20分鐘，才能到達地球與月球引力的分界線。從這個點飛到月球還需要5萬秒，即13小時53分20秒。因此，應在月球到達大炮的瞄準點之前97小時13分20秒時發射。

第四個問題：月球在什麽時候處於最容易被擊中的位置？

答：根據上述數據，射擊時間應選在月球既要處在近地點，同時又在飛過天頂的時間。這樣就能把炮彈的行程縮短相當於一個地球半徑的距離，就是說可縮短3919英裏，所以，炮彈飛行的全程為214973英裏。但是，雖然月球每個月都會穿越近地點，但並不是每次都要經過天頂。這種現象很長時間才能遇到一次，所以必須等待。預計明年12月4日會出現這種吻合，屆時月球將在午夜12時同時飛過近地點和天頂。

月球運行軌道呈橢圓形

第五個問題：大炮應瞄準天空的哪個位置？

答：根據上述計算結果，大炮應該瞄準天頂以保持射擊線的垂直，這樣才能使炮彈以最快的速度脫離地球引力。但是，為了確保命中目標，月球要恰好進入天頂的特定位置才行，這就要求射擊地點的緯度必須選在低於月球軌道與地球平面的傾斜度，即射擊的位置必須選擇在南緯或北緯0度至28度之間。選其他位置只能進行傾斜射擊，這會影響實驗的成功率。

第六個問題：月球處於太空中什麽方位的時候為發射炮彈的最佳時機？

答：月球每天的運行速度是13度10分35秒。炮彈向太空發射時，月球應離天頂點4倍於這個數字，即52度42分20秒，這恰好是炮彈運行所需要的時間。另外，還需把地球自轉給炮彈運行造成的偏差考慮進來。炮彈飛往月球的旅程會出現相當於16個地球半徑的偏差。根據月球的行進軌道計算，這個偏差在11度左右。所以，要在上述月球離天頂距離的基礎上加上11度才行，共計64度。所以，炮彈發射時，月球的方位必須和垂直線形成64度的交叉角。