阿波羅13號事件始末：事件當(dāng)時究竟發(fā)生了什么？據(jù)國外媒體報道，很多美國航天業(yè)內(nèi)人士對于導(dǎo)演朗·霍華德(Ron Howard)拍攝的電影《阿波羅13號》常常懷有一種又愛又恨的矛盾心理。這部電影對美國宇航局的阿波羅計劃進行了可說是極為精準的描述，并且大體上對阿波羅13號意外事件的處理進行了正面的展現(xiàn)。同時在這部影片中也表現(xiàn)了美國宇航局當(dāng)年在處理阿波羅13號危機的7天時間里在救援工程方面所做的海量工作，并將這一危機事件的應(yīng)對提升到了接近“神話”的高度。
很多美國航天業(yè)內(nèi)人士對于導(dǎo)演朗·霍華德（Ron Howard）拍攝的電影《阿波羅13號》常常懷有一種又愛又恨的矛盾心理
分離后即將墜落大氣層的阿波羅13號服務(wù)艙，可以看到由于液氧罐發(fā)生爆炸導(dǎo)致的嚴重破損
阿波羅13號的三名宇航員：登月艙駕駛員弗雷德·海思（Fred Haise），指令艙駕駛員杰克·斯威格特（Jack Swigert）以及任務(wù)指令長吉姆·羅威爾（Jim Lovell）
但在另一方面，《阿波羅13號》這部電影畢竟仍然逃不過好萊塢的那一套——無限制地聚焦和放大各個角色人物之間的關(guān)系話題。當(dāng)飛船處于月球背面時，宇航員吉姆·羅威爾(Jim Lovell)，杰克·斯威格特(Jack Swigert)以及弗雷德·海思(Fred Haise)互相之間實際上從未大聲說話甚至相互吼叫，沒有任何人懷疑過斯威格特的駕駛技巧。而同樣的，在地面上的替補宇航員肯·馬丁里(Ken Mattingly)也從未像影片中表現(xiàn)的那樣將自己鎖在一個模擬倉中親自為阿波羅13號的動力故障設(shè)計排障方案。
在影片中，人類的第三次登月行動已經(jīng)顯得非常平淡無奇：1960年代肯尼迪總統(tǒng)提出的要將一個美國人送上月球并安全送回來的非凡挑戰(zhàn)已經(jīng)達成，而公眾對于登月的壯舉也已經(jīng)開始逐漸失去最初的那種興奮，甚至電視臺也已經(jīng)不再對登月進行直播。但就在此次任務(wù)執(zhí)行到第三天的時候——1970年4月13日，一件意外事件的發(fā)生，重新將全世界人們關(guān)注的目光吸引到了這艘小小的飛船和它上面3名美國宇航員的身上——一次常規(guī)的檢查程序卻導(dǎo)致了飛船氧氣艙的爆炸。突然之間，這三名宇航員的安危變得命懸一線。
那么，如果說這部幾乎在20年前拍攝的影片并未展現(xiàn)這次事件的全部景象，那么當(dāng)時阿波羅13號事件的實際情況又究竟如何呢？氧氣罐究竟為何會發(fā)生爆炸？而如果說這兒氧氣罐本身就有缺陷，那么一開始它是怎么會被安裝到飛船上去的？但最重要的一點還在于，在哪個仍然主要依賴算尺和極度原始計算機設(shè)備的年代，在45年前，在經(jīng)歷了那樣嚴重的故障之后，阿波羅13號究竟是如何竟能安全返回地球的？
阿波羅飛行控制員Sy Liebergot是回答這些問題的權(quán)威專家，他曾經(jīng)單位諸多項目的EECOM(“電力，環(huán)境和通信系統(tǒng)”)操作員，其中就包括阿波羅13號項目，他對涉及阿波羅13號事件的一些問題進行了解答：
當(dāng)時地面上到底發(fā)生了什么？ 在從地球飛往月球的過程中，阿波羅飛船實際上是由3個(其實也可以說是4個)主要的部分組成的：粗短的阿波羅飛船指令倉是宇航員所在的艙段，柱狀的阿波羅服務(wù)艙里則主要用來安放飛船的電子和環(huán)境維持設(shè)備，另外還有外觀略顯笨拙的登月艙，而登月艙本身則也可以再分為兩個部分——上升段以及下降段。
阿波羅飛船使用一套復(fù)雜的電池以及三臺大型燃料電池為其所有設(shè)備提供電力供應(yīng)，其中燃料電池會承擔(dān)飛行階段的大部分電力供應(yīng)任務(wù)。這種燃料電池的工作原理是將氫和氧進行反應(yīng)，從而產(chǎn)生1.4kW的30V直流電，并在過程中產(chǎn)生少量水。這樣產(chǎn)生的電力將用于驅(qū)動飛船各大系統(tǒng)，而產(chǎn)生的水則將被用于飛船系統(tǒng)冷卻，以及宇航員的日常飲用，衛(wèi)生用水，脫水的食物加水以及其他各種用途。
而盡可攜帶大量氫氣和氧氣的效率最高的方式便是使它們處于液態(tài)的形式，因此在阿波羅飛船的服務(wù)艙內(nèi)安裝有兩個大型的液態(tài)氫罐(每個內(nèi)部裝有13公斤的液氫)，另外還有兩個液態(tài)氧罐(每個內(nèi)部裝有大約148公斤的液氧)。之所以液氧的重量比液氫多出許多，是因為其密度相比液氫要高得多。
簡單來說，阿波羅13號遭遇的問題主要是圍繞第二個液氧罐，即所謂“二號灌”而發(fā)生的。這個圓形的液氧罐是在多年前由Beech Aircraft公司根據(jù)與North American Rockwell公司之前簽署的合同制造的，其最初的制造目的是安裝在1969年發(fā)射升空的阿波羅10號上。但就在阿波羅10號發(fā)射之前，這個液氧罐卻被拆卸了下來進行維護和改裝，并曾在這一過程中發(fā)生過掉落事件——這個罐子曾經(jīng)從大約2英寸(約合6厘米)的高度上摔落下來。
最終，這個可能遭受了損壞的液氧罐沒有被再裝回到阿波羅10號上，而是另外再制造了一個新的液氧罐。但與此同時，這個掉落的液氧罐經(jīng)過了檢查，結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)有損壞的情況。然而，這種外部檢查卻發(fā)生了一項致命的疏忽：其內(nèi)部有一根管線遭受了輕微的破損。
于是美國宇航局便將這個似乎沒有遭受損壞的液氧罐分配給了阿波羅13號的服務(wù)艙繼續(xù)使用。在發(fā)射前，技術(shù)人員再次對各項部件進行了嚴格檢查，在其中一次檢查中，這個液氧罐被發(fā)現(xiàn)無法正確地排空液氧(其原理是將氣態(tài)的氧氣充入液氧罐，將液氧全部擠壓出來，但由于一道管路損壞，無法做到完全的排出)。最終測試組決定通過加熱的手段排空液氧罐。
這時，他們犯下了一項嚴重的錯誤：液氧罐本身帶有加熱裝置，其設(shè)計目的是通過適當(dāng)加熱，幫助氧氣在管路系統(tǒng)中的流動。根據(jù)設(shè)計，該加熱裝置應(yīng)當(dāng)通過飛船的28V直流電力系統(tǒng)供電，但測試組卻將它與65V的地面線路連接了長達8小時之久。過高的電壓導(dǎo)致的大電流導(dǎo)致加熱器開關(guān)被燒化，固定在了關(guān)閉位置上，這就讓它無法及時在情況異常時啟動自動關(guān)閉程序，于是液氧罐內(nèi)的溫度持續(xù)升高，一直到了超過1000華氏度(約合537.7攝氏度)，而安裝在液氧罐內(nèi)部的溫度計設(shè)定的最高溫標才80華氏度(約合26.6攝氏度)。但從外部觀察，看不出任何異常情況。
這次持續(xù)了整整一晚上的加熱的確清空了液氧罐，但也對其內(nèi)部造成了難以估計的損壞。美國宇航局后來的調(diào)查報告中提到：“液氧罐內(nèi)部管路使用的特氟龍絕緣層遭受了嚴重的損壞”。
在太空中發(fā)生了什么？ 在每一次啊阿波羅任務(wù)飛行期間，都會進行這樣的例行攪拌操作。但沒有人知道的是，對于阿波羅13號而言，每一次這樣的攪拌都將可能引發(fā)一場潛在的巨大災(zāi)難——每一次啟動二號罐的攪拌葉片，電流都將會通過受損的線路?！ ☆愃埔貉踹@類的液態(tài)冷凍液體在微重力環(huán)境下會傾向于“分層”，也就是說，在缺乏重力作用的情況下，它們會傾向于形成不同的分層并在其所處的空間內(nèi)向周圍擴 散。而當(dāng)這一空間就是液氧罐的內(nèi)部體積的時候，這種分層效應(yīng)就會讓測量液氧罐內(nèi)部的液體量變得十分困難。因此阿波羅飛船的服務(wù)艙液氧罐中還安裝了一套內(nèi)部 渦扇，就像小型船槳一般的葉輪，用于液氧罐內(nèi)容物的攪拌，目的是使其更加均勻，以便對其內(nèi)部液體的量更好的進行測量工作。
在任務(wù)進行到第56個小時之后，指令倉飛行員杰克·斯威格特進行了例行的攪拌操作。根據(jù)推測，這次操作產(chǎn)生了幾顆火星，點燃了二號罐內(nèi)的特氟龍材料。在液氧環(huán)境下，特氟龍材料的燃燒十分迅速，在液氧罐內(nèi)瞬間產(chǎn)生極高壓強(超過41 MPa)。這樣的壓強不但超過了液氧罐閥門的承受極限，也超出了液氧罐結(jié)構(gòu)強度的極限，于是，液氧罐發(fā)生了爆炸。
拯救行動
一艘位于地-月軌道上的脆弱飛船發(fā)生爆炸，這可不是一件小事。對于阿波羅13號而言，這樣的事件結(jié)果將是非常嚴重的。正如此前提到的那樣，飛船上的氧氣供應(yīng)并非僅僅是供應(yīng)呼吸之用，還要用于與氫氣混合以產(chǎn)生電力與水。而在這樣一次爆炸之中，阿波羅13號突然之間失去了供電和維系生命的主要物質(zhì)來源。
整個服務(wù)艙的結(jié)構(gòu)就像一個葡萄柚，或者說像是一塊被切成一塊一塊的派，不同的部分被組合在一起，每個部分擁有不同的功能。一直到阿波羅13號之前(也包括阿波羅13號)，所有的阿波羅飛船上的兩臺液氧罐都是被放置在同一個模塊內(nèi)的。Sy Liebergot表示：“所有的東西都被放置在一個架子上，包括那些用于向一號罐和二號罐輸送氧氣的細小管路。因此很容易理解，發(fā)生在二號罐的爆炸也將影響一號罐，因為它們都擠在一起?！边@也正是阿波羅13號所遭遇的處境——盡管從外部看一號罐并未遭受嚴重破壞，但其與二號罐之間的連接管路發(fā)生了破損，導(dǎo)致阿波羅13號上剩余的氧氣也開始不斷向太空泄露。
Liebergot笑道：“有人大概會問‘為什么我們不把這兩個罐子分開放呢？’好吧。答案是那樣做生產(chǎn)起來不太方便。”從阿波羅14號開始，飛船的服務(wù)艙內(nèi)安裝了一塊額外的燃料電池，并在兩個主要液氧罐安裝位置的另外一端安裝了一個額外的備用液氧罐，這個備用罐與飛船燃料電池完全隔離，專用于在緊急狀態(tài)下為飛船的乘員提供維持生命所需的氧氣。
而 當(dāng)所有這些事發(fā)生時，地面上的控制員們?nèi)匀徊簧跚宄烤癸w船上發(fā)生了什么事，他們指令宇航員關(guān)閉通一號燃料電池，隨后又指令關(guān)閉了二號燃料電池。這項操作 的目的是想阻斷氧氣的流動并確保至少一塊燃料電池能夠繼續(xù)使用。但這樣一來就等于放棄了登陸月球的企圖，因為根據(jù)設(shè)計，要想登陸月球表面，飛船必須確保至 少有兩塊燃料電池是處于工作狀態(tài)的——而此時剩下的那塊燃料電池開始從阿波羅飛船指令倉中那個較小的儲備液氧罐中汲取氧氣。這個液氧罐被稱為“緩沖罐”， 因為其設(shè)置的目的之一便是保持艙內(nèi)氧氣壓力的穩(wěn)定。此時地面控制員終于意識到，現(xiàn)在他們面臨的已經(jīng)不是宇航員還能不能登陸月球的問題，而是能不能將這些宇 航員安全送回地球的問題。
美國宇航局的飛行控制中心組成了一個精英團隊來負責(zé)此次危機以及后續(xù)事件的應(yīng)對，Liebergot也是其中的成員之一，負責(zé)EECOM(電力，環(huán)境和通信系統(tǒng))崗位操作。由于EECOM團隊的主要職責(zé)是飛船的電力以及環(huán)境維持系統(tǒng)，Liebergot肩上的擔(dān)子很重。
地面控制中心此時正面臨著一系列極端復(fù)雜也極端艱難的選擇需要去做，他們必須決定接下來要采取哪些措施以便確保宇航員生命的安全。盡管在美國公眾的印象中，美國宇航局似乎是一個效率低下的官僚機構(gòu)，但在此次危機應(yīng)對中，美國宇航局行動迅速——在短短6個小時內(nèi)，地面控制中心便做出了一系列后來看來是至關(guān)重要的操作決策，為成功挽救太空中宇航員的生命發(fā)揮了關(guān)鍵作用。隨后是差不多長達4天的煎熬和等待，等待阿波羅13號飛船繞過月球并朝著地球飛來。
在爆炸發(fā)生后的最初40分鐘內(nèi)，根據(jù)地面指令，宇航員們開始為登月艙加電，試圖將其變?yōu)樗麄兊摹吧邸薄@種危機處理方式此前在阿波羅10號任務(wù)訓(xùn)練期間曾經(jīng)或多或少做過探討，但后來這種做法卻被舍棄了，美國宇航局給出的原因是認為這樣做“不現(xiàn)實”。但根據(jù)慣例，美國宇航局的工程師和飛行控制員們會在這樣的模擬操作中制作出操作流程手冊并保存下來。爆炸發(fā)生后，這些操作流程手冊被迅速找了出來投入使用。
當(dāng)爆炸發(fā)生時，地面控制員與宇航員們有兩項任務(wù)需要去做。首先是確保指令倉內(nèi)自己的備用液氧罐完好無損，因為其中的氧氣將可以被用于返航時所需。而盡管服務(wù) 艙內(nèi)安裝有飛船上的主要液氧罐，但指令倉內(nèi)也安裝有一個“緩沖罐”以及三個更小的液氧罐。在判明最后一臺燃料電池正在從中吸收氧氣用于自身發(fā)電的情況之 后，Liebergot果斷關(guān)閉了所有這些液氧罐。
Liebergot表示：“我從沒想過我們會失去這些宇航員，因此我所做的事便是試圖節(jié)約氧氣的消耗，用于他們在返回地球大氣層時使用?！?/div>
第二項任務(wù)聽上去則似乎與第一項任務(wù)相互矛盾，那就是盡可能讓那塊正在吸取儲備液氧罐中珍貴氧氣資源的燃料電池維持久一些的工作時間以便為登月艙完成充電。 通常這一過程是一項極具技巧性，包括長達數(shù)小時時間，數(shù)百項操作動作的復(fù)雜操作過程。必須盡快關(guān)閉指令倉的需求產(chǎn)生了類似“先生雞還是先生蛋”的問題困 境，因為首先登月艙必須從指令艙的計算機中獲得關(guān)于初始位置和航向的數(shù)據(jù)，這樣它的推進系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)才能將宇航員們送回家。Liebergot表示，當(dāng)他的搭檔John Aaron前來換班時，他立刻意識到了自己所面臨的問題。他說：“當(dāng)時John走過來，他說我們需要更多時間給登月艙充電，我們不會有氧氣的問題，我們在登月艙中有很多氧氣！”幸運的是，利用一號罐中剩余的氧氣，加上從指令艙電池系統(tǒng)中回收的部分氧氣，加起來足以提供讓登月艙返回地球所需的電力。
登月艙中儲備有遠超3名 宇航員所需的氧氣。其內(nèi)部擁有大量的氧氣儲備。事實上登月艙儲備的氧氣甚至可以完成多次艙內(nèi)再加壓，以便滿足宇航員登陸月球之后的艙外活動所需。相反，水 卻成為一個大問題。為了節(jié)約重量，登月艙使用的是電池，而不是燃料電池。因此不像服務(wù)艙中的情況，燃料電池發(fā)電的過程會產(chǎn)生水，在登月艙中質(zhì)儲備了固定數(shù) 量用于引用和設(shè)備冷卻的水。地面控制中心不得不盡可能關(guān)閉登月艙內(nèi)的設(shè)備以便減少其產(chǎn)生的熱量對儲備水體使用的壓力。
讓情況更加復(fù)雜的是，應(yīng)對團隊接下來還必須設(shè)計一種方式，從而可以使用登月艙上的導(dǎo)航計算機來引導(dǎo)阿波羅/登 月艙組合體的飛行。盡管指令艙和登月艙內(nèi)都安裝了幾乎一樣的阿波羅導(dǎo)航計算機設(shè)備，但兩者使用的軟件則完全不同。登月艙軟件使用的飛行參數(shù)無法處理指令艙 和服務(wù)艙的情況，其中的根本性變化比如飛船質(zhì)心的改變等等。要想解決這個問題，必須依賴于地面控制中心進行的精密測算并給出新的參數(shù)。
另 外，登月艙內(nèi)的環(huán)境維持系統(tǒng)也并非是為確保三名宇航員度過數(shù)天的時間設(shè)計的，因此宇航員們必須借助于指令艙中的二氧化碳過濾裝置來確保登月艙內(nèi)呼吸的空氣 中二氧化碳濃度不會太高。但在這過程中也出現(xiàn)了一些障礙：指令艙的過濾器接口是方形的，它無法與登月艙圓形的接口兼容。于是地面上的工程師們緊急行動起 來，利用阿波羅13號上現(xiàn)有的物資進行試驗并找到了解決方案。
一次“成功的失敗”
造成阿波羅13號飛船事故的原因是由很多的小小失誤逐漸累加形成的——液氧罐的墜落，沒有進行必要的液氧罐內(nèi)部檢查，液氧排空操作上的失誤以及災(zāi)難性的高溫烘烤。當(dāng)所有這些因素累加在一起，導(dǎo)致的結(jié)果是驚人的，以至于地面控制人員一開始還難以相信他們所看到的情況。Liebergot指 出，當(dāng)時的故障報告制度相比今天還顯得較為原始。出現(xiàn)故障的系統(tǒng)會在地面控制臺上激發(fā)相應(yīng)指示燈閃爍，但當(dāng)問題過去之后，指示燈將不會再繼續(xù)保持閃爍。而 要想回放測控數(shù)據(jù)帶則將耗費一定的時間而無法做到實時進行，甚至追蹤問題的所在常常還需要借助紙和筆進行最原始的手算。因此在當(dāng)時的條件下，應(yīng)對這類多種 原因?qū)е碌膹?fù)雜局面非常棘手。
而對于阿波羅13號的最終獲救，最大的原因應(yīng)該說是地面控制人員和飛船乘組此前所進行了數(shù)以百計的反復(fù)練習(xí)。每一位控制員，包括所有的支持人員都對他們各自領(lǐng)域的專業(yè)知識非常了解和熟悉，基本上都到了最細節(jié)的地步。而對于阿波羅13號的飛行乘組而言，除了對原定的飛行計劃爛熟于胸之外，他們都是杰出的飛行員，他們所受的訓(xùn)練讓他們能夠在最危急的情況下保持鎮(zhèn)靜和頭腦冷靜。他們能夠在即便最極端的精神和身體壓力下精確地進行大量極為復(fù)雜的操作。
正是阿波羅13號上的宇航員們能夠在最危機的情況下保持冷靜，并在問題出現(xiàn)時及時進行解決，才最終讓他們能夠從這一極端復(fù)雜的險惡環(huán)境下脫險。美國宇航局的“模擬，模擬，再模擬”思維決策意味著即便出現(xiàn)類似阿波羅13號這樣嚴重的危機事件，永遠都可以找出某種形式的應(yīng)急方案來。另外，此次任務(wù)的控制員們在制定應(yīng)急救援計劃時，他們對于飛船各個系統(tǒng)的極限性能都有著非常清楚的了解和把握。
代號為“水瓶座”(Aquarius)的登月艙拯救了阿波羅13號上三名宇航員的生命，大大超越了它最初設(shè)計的功能。當(dāng)阿波羅13號的宇航員們將指令艙與登月艙分離開時，地面通訊員Joe Kerwin短暫的暫停了與飛船之間的正常通訊。在經(jīng)過了一陣之后，Kerwin開口了，帶著對這臺機器的感激之情：“再見，水瓶座，我們感謝你?！?/div>
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