阿波羅計(jì)劃

是美國(guó)從1961年到1972年組織實(shí)施的一系列載人登月飛行任務(wù)，該計(jì)劃始于1961年5月，至1972年12月第6次登月成功結(jié)束，歷時(shí)約11年，耗資255億美元，約占當(dāng)年美國(guó)全部科研經(jīng)費(fèi)投入的20%，在工程高峰時(shí)期，參加工程的有2萬家企業(yè)、200多所大學(xué)和80多個(gè)科研機(jī)構(gòu)，總?cè)藬?shù)超過30萬人。它在世界航空航天史上有著劃時(shí)代的意義，其科研成果所帶來的深刻影響，人類至今受益。

土星五號(hào)運(yùn)載火箭

也許是數(shù)次的阿波羅計(jì)劃成果太為耀眼，阿波羅13號(hào)所發(fā)生的事故鮮為人知人知，雖然這次登月任務(wù)最終失敗，但卻被世人稱為世界航天史上最成功的失敗，這其中的原因究竟是什么？是什么原因?qū)е铝耸鹿实陌l(fā)生？這次事故的最終結(jié)果又是什么呢？接下來且聽我慢慢道來。

電影《阿波羅13號(hào)》劇照

簡(jiǎn)介

阿波羅13號(hào)登月計(jì)劃是阿波羅計(jì)劃的后期任務(wù)之一，也是整項(xiàng)計(jì)劃中第三次載人登月任務(wù)，于1970年4月進(jìn)行，共搭載三名宇航員，在前往月球的過程中，距離地球321860公里時(shí)，服務(wù)艙（阿波羅飛船實(shí)際上是由3個(gè)主要的部分組成的：粗短的阿波羅飛船指揮艙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(gè)部分——上升段以及下降段。）的二號(hào)氧氣罐發(fā)生爆炸，殃及另外一個(gè)氧氣罐，不僅導(dǎo)致指揮艙和服務(wù)艙同時(shí)失去了兩個(gè)氧氣罐中的氧氣，還嚴(yán)重?fù)p壞了航天器的供電設(shè)備，盡管指揮艙中還有供返回地球時(shí)使用的電池，但是只能使用大約10小時(shí)。因此，三名宇航員最后不得不把登月艙作為救生艇，向地球奮力“滑行”。

爆炸的氧氣罐

阿波羅飛船使用一套復(fù)雜的電池組和三臺(tái)大型燃料電池為所有設(shè)備提供電力，其中燃料電池負(fù)責(zé)承擔(dān)飛船飛行階段大部分電力供應(yīng)任務(wù)，這種燃料電池的工作原理是將氫和氧進(jìn)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。而為了盡可能的攜帶氧氣和氫氣，效率最高的方式就是使他們以液態(tài)形式存在，因此在阿波羅飛船的服務(wù)艙內(nèi)安裝有兩個(gè)大型的液態(tài)氫氣罐(每個(gè)內(nèi)部裝有13公斤的液氫)，另外還有兩個(gè)液態(tài)氧氣罐(每個(gè)內(nèi)部裝有大約148公斤的液氧)。

而發(fā)生爆炸的正是二號(hào)氧氣罐，這個(gè)氧氣罐最初是安裝在阿波羅十號(hào)上，但就在阿波羅10號(hào)發(fā)射之前，這個(gè)液氧罐卻被拆卸了下來進(jìn)行維護(hù)和改裝，在此期間這個(gè)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(gè)可能損壞的罐子沒有被再次裝回到阿波羅10號(hào)上，而是造了一個(gè)新的液氧罐，同時(shí)這個(gè)掉落的罐子經(jīng)過檢查后并沒有發(fā)現(xiàn)損壞，但是，這種外部檢查卻發(fā)生了一項(xiàng)致命的疏忽：其內(nèi)部有一根管線發(fā)生了輕微的破損。

于是美國(guó)宇航局便把這個(gè)似乎沒有破損的罐子分配給了阿波羅13號(hào)的服務(wù)艙繼續(xù)使用。在阿波羅13號(hào)發(fā)射前，技術(shù)人員再次對(duì)各項(xiàng)部件進(jìn)行了嚴(yán)格檢查，在其中一次檢查中，這個(gè)液氧罐被發(fā)現(xiàn)無法正確地排空液氧，于是測(cè)試組決定利用加熱的方法排空液氧罐，然而他們犯了一個(gè)致命的錯(cuò)誤：液氧罐本身具備加熱的能力，但是根據(jù)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)使用飛船的28V直流電力系統(tǒng)供電，但測(cè)試組卻將它與65V的地面線路連接了長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)之久。

過高的電壓導(dǎo)致加熱器開關(guān)被燒化，固定在了關(guān)閉位置，這就讓它無法及時(shí)在情況異常時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)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(jì)設(shè)定的最高溫標(biāo)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。美國(guó)宇航局在后來的事故調(diào)查報(bào)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(yán)重的損壞”。

致命的攪拌

類似于液氧這樣的液態(tài)氣體在微重力情況下會(huì)傾向于分層，也就是說，在缺乏重力的情況下，它們會(huì)傾向于形成不同的分層并在其所處的空間內(nèi)向周圍擴(kuò) 散。而當(dāng)這一空間就是液氧罐的內(nèi)部體積的時(shí)候，這種分層效應(yīng)就會(huì)讓測(cè)量液氧罐內(nèi)部的液體量變得十分困難。為了精確測(cè)量罐內(nèi)液體的多少，阿波羅飛船的服務(wù)艙液氧罐中安裝了一套渦輪裝置，類似于小型船槳的葉輪能將液氧攪拌均勻便于測(cè)量，這在阿波羅13號(hào)飛行過程中屬于例行操作，但是沒有人知道，每一次攪拌對(duì)于阿波羅13號(hào)而言都是潛在的巨大災(zāi)難。

在任務(wù)進(jìn)行到第56個(gè)小時(shí)之后，指令倉飛行員杰克·斯威格特進(jìn)行了例行的攪拌操作。根據(jù)推測(cè)，這次操作產(chǎn)生了幾顆火星，點(diǎn)燃了二號(hào)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(qiáng)(超過41 MPa)。這樣的壓強(qiáng)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(qiáng)度的極限，于是，液氧罐發(fā)生了爆炸。

艱難的回家路

航天器受損導(dǎo)致原定在弗拉·毛羅高地的登月任務(wù)被迫取消，指揮中心有人提議立刻讓航天器掉頭返回地球，然而整個(gè)航天器上可以提供掉頭推力的推進(jìn)系統(tǒng)位于發(fā)生爆炸的服務(wù)艙尾部，由于損壞狀況不明，點(diǎn)燃推進(jìn)系統(tǒng)有再次引起爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，為了安全考量，指揮中心決定不使用推進(jìn)系統(tǒng)。他們選擇利用月球引力返航，繞過月球背面再讓航天器進(jìn)入自由返航軌道。為了進(jìn)入自由返航軌道，必須校正一次飛行軌道；正常情況下會(huì)使用服務(wù)推進(jìn)系統(tǒng)來校正軌道，但由于事故影響，在工程師團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)時(shí)間研究后，指揮中心決定使用登月艙的降落火箭進(jìn)行簡(jiǎn)單的軌道矯正。

返回地球的指揮艙

登月艙原本設(shè)計(jì)用來供兩名宇航員使用兩天，但是現(xiàn)在卻有三名宇航員要靠它存活四天，登月艙上用以過濾二氧化碳的氫氧化鋰過濾器無法負(fù)荷這種需求。盡管指揮艙另有備用過濾器，但它們與登月艙上的接口形狀不同。在二氧化碳濃度不停升高的情況下，地面指揮即時(shí)想出了解決辦法，他們指導(dǎo)太空人用太空船上僅有的物資拼裝連接起兩種不同形狀的過濾裝置，成功降低登月艙的二氧化碳濃度。

在航天器逐漸接近大氣層時(shí)，為了便于分析事故起因，航天局決定先拋棄服務(wù)艙而不是常態(tài)下應(yīng)先被拋棄的登月艙。當(dāng)三位宇航員首次看到服務(wù)艙時(shí)，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)燃料電池和氧氣罐上整塊面板都被炸飛了。地面指揮中心還擔(dān)心返航途中為了省電關(guān)閉維生系統(tǒng)而失溫的指揮艙，會(huì)因?yàn)樗Y(jié)導(dǎo)致電子控制系統(tǒng)短路，這無法預(yù)防，只有在系統(tǒng)重開機(jī)的當(dāng)下才會(huì)知道系統(tǒng)是否順利運(yùn)作，幸運(yùn)的是最后一切正常。

盡管事故非常不幸，但是最終三名宇航員還是安全返回了地球。他們是非常幸運(yùn)的，因?yàn)楹教炱魇窃谌ピ虑蛲局谐霈F(xiàn)問題，而非回程；否則他們?cè)诰o急情況下可調(diào)動(dòng)的剩余資源會(huì)大大減少。如果服務(wù)艙的爆炸發(fā)生在繞月或返航途中，三位宇航員生還的機(jī)會(huì)非常渺茫（若正常完成登月任務(wù)，登月艙會(huì)被拋棄，三位宇航員就沒有救生艙）。

成功的失敗

造成阿波羅13號(hào)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(jìn)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。而對(duì)于阿波羅13號(hào)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(jìn)行了數(shù)以百計(jì)的反復(fù)練習(xí)。每一位控制員，包括所有的支援人員都對(duì)他們各自領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)非常了解和熟悉。

而對(duì)于阿波羅13號(hào)的飛行乘組而言，除了對(duì)原定的飛行計(jì)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(jìn)行大量極為復(fù)雜的操作。

正是阿波羅13號(hào)上的宇航員們能夠在最危機(jī)的情況下保持冷靜，并在問題出現(xiàn)時(shí)及時(shí)進(jìn)行解決，才最終讓他們能夠從這一極端復(fù)雜的險(xiǎn)惡環(huán)境下脫險(xiǎn)。美國(guó)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(hào)這樣嚴(yán)重的危機(jī)事件，永遠(yuǎn)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?cè)谥贫☉?yīng)急救援計(jì)劃時(shí)，他們對(duì)于飛船各個(gè)系統(tǒng)的極限性能都有著非常清楚的了解和把握。

對(duì)整個(gè)人類來說，阿波羅13號(hào)的事故、挑戰(zhàn)者號(hào)的災(zāi)難，不該成為絆住前進(jìn)腳步的阻礙，而應(yīng)化作激勵(lì)我們?nèi)ヌ剿餍浅酱蠛５挠職夂土α俊?/strong>

阿波羅系列計(jì)劃達(dá)到了人類在太空探索中從未達(dá)到過的高度。但那已經(jīng)過去將近半世紀(jì)。歇息多時(shí)的人類，是不是應(yīng)該重拾行囊，繼續(xù)向宇宙深處進(jìn)發(fā)了？

當(dāng)我們的后代到達(dá)比月球遠(yuǎn)得多的地方的時(shí)候，他們會(huì)想起詹姆斯-A-洛威爾、杰克-斯威格特和弗雷德-海斯，也會(huì)想起尼爾-阿姆斯特朗、邁克爾-柯林斯、巴茲-奧爾德林，想起尤里-阿列克謝維奇-加加林。

他們會(huì)想到，無論他們走出多遠(yuǎn)，這段激動(dòng)人心的旅程永遠(yuǎn)肇始于那些勇敢的先人踏出的第一步。