第5章 剑桥天文台的回信

不过，巴比康并没有陶醉于众人的赞美声中。他第一件要做的事就是把他的同事们召集到办公室。在那里，经过一番讨论，关于方案的天文学部分，他们一致同意去咨询天文学家。一旦收到天文学家们的回信，就开始讨论机械装备问题。为了保证这个伟大的试验成功，任何细节都不能疏忽。

于是他们撰写了一份包含许多专业问题的简短纪要，寄给了位于马萨诸塞的剑桥天文台。剑桥是美国第一所大学的所在地[22]，正是以其天文台而闻名于世。那里聚集了一些功绩显赫的科学家；帮助邦德解析仙女座星云，帮助克拉克发现天狼星的那架功率强大的望远镜就在那里。这个著名的机构证明了大炮俱乐部有充分的理由信任它。

两天之后，巴比康主席终于拿到了焦急等待中的回信。以下是回信内容：

剑桥天文台台长致大炮俱乐部主席：

我台收到您本月6日，以巴尔的摩大炮俱乐部全体会员的名义寄给剑桥天文台的的尊函之后，立即召开会议，关于回信，我们认为应当回复如下：

以下是向我们提出的一些问题：

1.能否向月球发射炮弹？

2.地球和它的卫星之间的准确距离是多少？

3.在足够初速的推动下，炮弹射程将持续多少时间？因此，为使它能降落在月球上某一个特定地点，应该在哪一时刻发射它？

4.炮弹到达月球的最佳位置出现在什么时候？

5.发射炮弹的大炮应该瞄准空中哪一点？

6.炮弹射出时，月球在空中的什么位置？

关于第一个问题：能否向月球发射炮弹？

可以，只要能够使炮弹初速达到每秒一万两千码，就可以向月球发射炮弹。计算证明这个速度是足够的了。当物体离开地球时，地心引力作用与距离增加的平方成反比，也就是说，如果距离增加到原来的三倍，那么引力作用就是减少到原来的九分之一。因此，炮弹的重力迅速减少，最后当月球的引力正好抵消地球的引力时，即达到射程的五十二分之四十七时，它的重力完全消失。在那个时刻，炮弹就会失重，当它越过那个点时，它就会仅仅由于月球引力作用而落在月球上。试验的理论可能性在这里得到了完全的证实；至于它成功与否，则取决于发射装置的能力。

关于第二个问题：地球与它的卫星之间的准确距离是多少？

月球环绕地球的轨道并非是圆形的，而是椭圆形，地球正好占据这个椭圆两个圆心中的一个；据此可知，月球有时离地球较近，有时较远，或者用天文学术语说，有时在远地点，有时在近地点。但是，最大距离和最小距离之间的差距是相当大的，大到我们不能忽略。事实上，在远地点时，月球距离我们二十四万七千五百五十二英里[23]，在近地点时，月球仅仅距离我们二十一万八千六百五十七英里[24]，相差两万八千八百九十五英里[25]，即射程的九分之一。因此应该以近地点的距离作为计算基础。

关于第三个问题：在足够初速的推动下，炮弹射程将持续多少时间？因此，为使它能降落在月球上某一个特定地点，应该在哪一时刻发射它？

如果炮弹能一直保持它射出时的每秒一万两千码的初速，它到达目的地只需要九小时；但是由于这个初速将不断地减慢下来，经过计算，炮弹到达地球引力和月球引力相抵消点时需要三十万秒钟，即八十三个小时二十分钟，然后再用五万秒钟从这个点降到月球上，即十三个小时五十三分二十秒。因此应该在到达月球上的瞄准点九十七个小时十三分钟二十秒之前把它发射出去。

关于第四个问题：炮弹到达月球的最佳位置出现在什么时候？

根据上面所说，应该首先选择月球出现在近地点，同时通过天顶最高点那一刻，这可以减少相当于一个地球半径的距离，即三千九百一十九英里；这样最终射程为二十一万四千九百七十六英里[26]。不过，虽然月球每个月会经过它的近地点，却不一定同时通过天顶最高点。这两个条件同时具备要有一个很长的时间间隔。因此必须等待近地点和最高点巧合那一刻。然而，明年12月4日月球将恰好同时具备这两个条件：午夜，它将在近地点，也就是说那时离地球最近，并且它将同时通过天顶最高点。

关于第五个问题：发射炮弹的大炮应该瞄准空中哪一点？

在上述意见的基础上，我们认为炮弹应该瞄准天顶最高点[27]；这样，发射将垂直于地平线，炮弹就能更快地摆脱地球的引力。

但是，要使月球上升到天顶最高点，这个地方的纬度不应高于月球的赤纬，换句话说，它必须在南纬或者北纬0度至28度之间[28]，在其他任何地点就得倾斜发射，这将妨碍试验的成功。

关于第六个问题：炮弹射出时，月球在空中的什么位置？

当炮弹射到空间那一刻，每天向前移动十三度十分三十五秒的月球，必须离天顶最高点四倍于这个度数的地方，即五十二度四十二分二十秒，这个空间正好符合在炮弹射程中月球的行走路径。但是，我们同样还要考虑到地球自转而导致的炮弹偏差，炮弹在经过了一个相当于十六个地球半径的偏差之后才到达月球，从月球轨道上考虑，大约为十一度，因此我们必须把这十一度加入到刚才提及的月球离天顶最高点的距离，凑成整数为六十四度。因此，发射炮弹时，月球视线方位要与垂直线构成一个六十四度的角度。

这就是剑桥天文台就大炮俱乐部成员的问题所做出的答复。

简要地说：

1.大炮必须安装在纬度介于南纬或者北纬0°至28°之间的地方。

2.大炮必须瞄准天顶最高点。

3.炮弹的初速必须达到每秒一万两千码。

4.必须在明年12月1日十点四十七分二十秒那个时刻发射。

5.炮弹将在发射后四天，于12月4日午夜月球通过天顶最高点时到达。

因此，大炮俱乐部的成员必须从现在起刻不容缓地着手进行这个试验所需的各项工作，必须做好在指定时刻发射的准备，因为如果错过那个12月4日，他们只能再过十八年十一天才能再碰到月球同时符合在近地点和天顶最高点的条件。

剑桥天文台随时准备回答有关天文学理论方面的问题，并同整个美国一起祝你们成功。

剑桥天文台台长

J.-M.贝尔法斯特

剑桥天文台10月7日