在所有的航天事故中,只有一次事故被稱為““成功的失敗”,那就是阿波羅13號爆炸事件,雖然登月的計劃落空了,但三名宇航員在數(shù)千名航天工作者的共同努力下,歷經(jīng)險象環(huán)生的各種變故,最終成功返回了地面,這次營救行動讓人類知道,人類可以創(chuàng)造怎么樣的奇跡。
在阿波羅11號、阿波羅12號成功登月之后,1970年,美國發(fā)射了阿波羅13號,阿波羅系列飛船最前端是指揮艙,是太空船的控制中心及太空人的生活空間。接著是服務(wù)艙,內(nèi)設(shè)有火箭引擎主機(jī),作為太空船的行進(jìn)動力,提供從近地軌道進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,以及之后從月球返回時的推力。同時有一套高增益天線,加強通訊能力。
阿波羅服務(wù)艙里還有電力系統(tǒng),阿波羅飛船使用一套復(fù)雜的電池以及3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(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。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13千 克的液氫),另外還有兩個液態(tài)氧罐(每個內(nèi)部裝148千克的液 氧)。
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,還包括給脫水食物加水等其他各種用途。而攜帶 氫氣和氧氣的最方便方式就是使 它們處于液態(tài)
最后就是登月艙,由兩部分組成,登月艙下降段負(fù)責(zé)登陸月球,而上升段則是離開月球部分。登月艙在宇航員登陸月球過程中要自主飛行,因此登月艙中有獨立的供電、供氧設(shè)備,還有能提供動力的發(fā)動機(jī)。登月艙的下降段會留在月球上,登月艙上升段點火將宇航員們送回繞月軌道后,會與指令艙、服務(wù)艙對接,并返回地球。
阿波羅13號共搭載了3名宇航員:吉姆·洛威爾、杰克·斯威格特、弗萊德·海斯。在阿波羅13號升空的第三天,地面指揮中心發(fā)出一條指令,他們希望宇航員杰克·斯威格特能夠攪動液氧罐,為什么要攪動液氧罐呢?類似液氧這類的液態(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(kuò)散。
當(dāng)這一空間只是液氧罐內(nèi)部空間時,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,所以需要攪拌以確保氧氣均勻分布,然而按鈕按下的一剎那,服務(wù)艙的二號液氧罐發(fā)生爆炸。
嚴(yán)重的故障令指揮中心當(dāng)機(jī)立斷決定取消登月任務(wù),阿波羅13號飛船上唯一有直接掉頭功能的服務(wù)推進(jìn)系統(tǒng)就位于服務(wù)艙尾部,服務(wù)艙受損情況不明,點燃推進(jìn)系統(tǒng),可能會再次引起爆炸。
地面人員計算出的最佳逃生路線
最后,地面控制人員計劃,利用月球引力返航,也就是繞過月球背面讓阿波羅飛船進(jìn)入返回軌道。洛威爾和海斯兩人進(jìn)入登月艙,與留在指令艙中的斯威格特一同開始搶險救災(zāi)的工作。他們首先把服務(wù)艙中剩余的氧氣導(dǎo)入指令艙中,再將指令艙的電源切換到登月艙的蓄電池中。
為了盡可能的節(jié)省登月艙里極為有限的電能,宇航員們關(guān)閉了一些非必需設(shè)備,使飛船進(jìn)入了“超級省電模式”,功耗降低到了正常情況下的1/5。在飛船上,需要“喝水”的除了三位宇航員外,還有各種電子器件的水冷設(shè)備。為了盡量節(jié)省用水,宇航員們每天的飲水量只有正常情況下的五分之一。
在地面上,NASA和飛船承包商的工程師們不分旦夕地工作。發(fā)送給航天員的每一條指令,都需要工程師們反復(fù)設(shè)計,并在模擬器上進(jìn)行測試。從而確定最佳的返程路線。因為時代的原因,宇航員們用一個原理與六分儀類似的望遠(yuǎn)鏡尋找導(dǎo)航用的星星,飛控計算機(jī)會幫助宇航員們算出飛船正確的前進(jìn)方向。然而爆炸的發(fā)生使得導(dǎo)航望遠(yuǎn)鏡喪失了部分功能,宇航員們最后依靠測量太陽的方位才找到了自己回家的路。
當(dāng)飛船距月球只有 218 千米時,洛威爾啟動登月艙的降落發(fā)動機(jī)進(jìn)入繞月飛行的軌道。 飛船繞月飛 行 2 1 小時后 , 海斯啟動登月艙的上升發(fā)動機(jī) , 使飛船進(jìn)入返回地球的航程。
因為登月艙電力有限的原因,為了確??梢苑祷氐厍?,宇航員們作出了一個危險的決定,關(guān)掉飛船上的計算機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)和其他電力設(shè)備,讓飛船的電流消 耗量降低到12安培----只相當(dāng)于一個家庭攪拌機(jī)使用的電量。當(dāng)加熱設(shè)備關(guān)閉后,登月艙中的溫度急劇下降,盡管他們穿上了宇航靴和剩余的內(nèi)衣褲,仍然凍得無法入睡。
也因為如此,登月艙中的小型空氣過濾器無法處理3名宇航員排出的大量二氧化碳?xì)怏w ,他們面臨中毒身亡的危險,他們在NASA科學(xué)家的指導(dǎo) 下,用一些黏性膠帶、一塊從飛行手冊后面撕下的紙板以及從他們太空內(nèi)衣褲上扯下的一些塑料片,做成了一個幫助空氣過濾 器更有效工作的粗糙適配器,登月艙的空氣最后終于從毒性狀態(tài)回到了清潔狀態(tài)。
宇航員們臨時拼裝的二氧化碳過濾裝置,
經(jīng)歷了整整4天,他們才最終返回地球,返回地面時,三位宇航員因為脫水,體重總共降低了31.5磅,海斯特還因為缺水引起的排尿困難癥入院治療。
返回地球之后,科學(xué)家也開始尋找事故的原因,最終,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),事故的元兇居然是液氧罐,這是一個二手液氧罐,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(jìn)行維護(hù)和改裝,并曾在這一過程中發(fā)生過掉落事件一一這個罐子曾經(jīng)從6厘米的高度摔落下來。
也正因為這次掉落,導(dǎo)致了液氧罐一段導(dǎo)線的損壞,但是檢測人員并沒有發(fā)現(xiàn),因此美國宇航局便將這個二手液氧罐分配給 了阿波羅13號的服務(wù)艙繼續(xù)使用。
技術(shù)人員在發(fā)射前,再次對各項部件進(jìn)行了嚴(yán)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,但由于一條 管路損壞,無法做到完全排出)。然而技術(shù)人員并沒有放棄這個液氧罐,而是執(zhí)拗地想要把它修好。
最終測試組決定通過加熱的手段排空液氧罐??伤麄兇藭r犯下了 一項嚴(yán)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(dá)8小 時之久,隨著電壓增高,功率是成平方數(shù)增長的,所以電壓從28V增加到65V,實際上通過導(dǎo)線的電流增加了5.38倍。
從而導(dǎo)致加熱器開關(guān)被燒化,液態(tài)氧罐內(nèi)的溫度超過了規(guī)定的20多倍,因此這個液氧罐絕緣層被破壞,失去了效果。
因此,宇航員每一次啟動液氧罐的攪拌葉片,電流都將會通過受損的線路,而缺乏了絕緣層的保護(hù),最終引發(fā)了爆炸??茖W(xué)家怎么樣也沒有想到,事故居然是因為一個二手液氧罐。
在此次事件之后,科學(xué)家重現(xiàn)為阿波羅14號設(shè)計了液氧罐,3名宇航員本來可以登上月球,卻因為這樣的小疏漏喪失了機(jī)會,他們后來再也沒有重返過月球,斯威格特在 1982年死于癌癥,而洛威爾和海斯現(xiàn)在仍活在世上。這或許是他們一生的遺憾吧。
聯(lián)系客服