事件|阿波羅13號氧氣罐爆炸後的成功返航

2021-01-09 思維格出品

「摘要」阿波羅13號(Apollo 13)發射後兩天,服務艙的氧氣罐發生的爆炸嚴重損壞了太空飛行器,三位太空人在太空中克服了缺少電力、供水供氧困難、溫度下降等問題,成功返回了地球。

遇到災難、問題並不可怕,可怕的是沒有直面的勇氣、嚴謹的態度和科學的處理體系。

在西方,13是個不吉利的數字。太空人洛威爾執行「阿波羅13號」任務的出發前,他的妻子瑪麗蓮心中充滿了焦慮。洛威爾回憶說:「我的妻子對我說:『為什麼偏偏是13號?』我說:『這是科學任務,我們都是工程師、技術員和科學家,我們不能迷信。」

1970年4月11日,美國用土星5號運載火箭將阿波羅13號飛船發射升空,執行計劃中的第3次登月飛行。這次飛行的太空人分別是吉姆·洛威爾、傑克·斯威格特和弗萊德·海斯。

但僅僅升空幾分鐘後就出現異常情況,第二級火箭中的一個引擎提早兩分多鐘熄火。休斯敦地面控制中心的火箭專家立即向火箭指令系統發出指令,他們讓另外四個引擎延長點火時間,以彌補不足的功率。然後再讓第三級火箭點火9秒,才使「阿波羅13號」終於正常進入環地球軌道,但比預定時間推遲了44秒鐘。

當飛行到55小時54分時,飛船發出"砰"的一聲,接著報警燈亮起、報警器也響了,主電壓持續下降,太空人斯威格特當即向控制中心報告:"休斯頓,我們這裡出問題了"。

休斯敦地面控制中心及時分析,認為是液氧貯箱爆炸起火,造成飛船上的氫氧燃料電池損壞,導致電源出現問題,飲用水、氧氣、艙內溫度都將隨即出現連鎖反應,太空人員們已處於極度的危險之中。本次阿波羅13號登月任務通過電視進行了全球的實況轉播,成千上萬的人目瞪口呆,無數的美國人在為太空人們禱告。

當時,飛船距離地球38萬多公裡,越過了地球引力界面,飛船正在月球引力下往月球飛去。如何保障太空人在飛船內的安全?如何執行本次的飛行任務?如何能夠讓太空人安全返回地球?巨大的難題。

美國國家航空航天局(NASA)地面控制中心負責人吉恩·克蘭茲(GeneKranz)對全體人員說:

當你們離開這個房間的時候,一定要帶著一個信念,那就是太空人們就要回家了。我不關心可能性有多小,我也不在乎之前是否做過這樣的事情……你們必須相信,人民也必須相信,太空人們就要回家了。

休斯敦地面控制中心果斷做出決定:中止登月飛行,飛船返回地球。但是,返航必須要有足夠大的火箭推力來克服月球吸引力,事故之後,服務艙因爆炸被毀,指揮艙在漏氣,電量也所剩無幾,只有登月艙還在運作。

工程師們很清楚,從這樣一個金屬盒中營救3 名太空人,是一個幾乎不可能完成的任務:金屬艙正在以時速4800多公裡的速度衝入太空,裡面維持生命的裝置正在失靈。而在當時,先進的衛星通信系統和專用桌上型電腦還遠未出現,工程師們只能依靠計算尺和筆來找到可以將指揮艙放棄,並把登月艙變成搭載太空人回家的救生艇的方法。

一個又一個的問題需要逐一攻克,首先是規劃返回地球的路線,並需要研究清楚如何在節省能量的前提下控制宇宙飛船。休斯敦地面指揮中心的科學家和工程師們進行了周密的計算,得出了一個最省燃料的返回軌道:飛船繼續飛行,繞過月球,再啟動登月艙發動機,以進入返回軌道。

同時,機艙那邊的情況正在持續惡化。陷入危機後的一天半時間內,二氧化碳的含量就會使在那個狹小空間裡的幾人處於危險境地。如果不採取任何措施,太空人們就會在幾小時內窒息。登月艙雖有一套過濾系統,但是卻沒有足夠的圓柱形過濾條。唯一的選擇是把遺棄的指揮艙中還沒用過的過濾罐搶救出來,然而,那些罐子是方形的,這又增加了難度。怎樣才能把一個方形的過濾罐放到一個圓孔中呢?

地面控制中心的工程師們很快想出了一個方法:從艙內的存貨入手,把一個塑膠袋、一隻襪子、一張硬紙板,還有壓力服上的一條軟管拼湊在一起,並用膠帶綁起來,設計出一個適配器。他們讓太空人把飛行計劃文件夾的塑料封皮撕下來,把它當作一個漏鬥,這樣一來,空氣可以通過它進入過濾器中。之後,工程師又讓太空人把本該在月球漫步時穿在太空服裡面的塑封發熱內衣拽出來。接著,根據地面上的指示,太空人把發熱內衣丟掉,只留下塑料封皮。就這樣一片接著一片,太空人們把臨時過濾器組裝了起來。

很快,艙內的二氧化碳含量終於回到了正常水平,這讓所有人都暫時鬆了一口氣。但其他的挑戰接踵而至。阿波羅13 號正臨近整個任務中最危險的「再入軌」過程,同時還面臨著指揮艙中電能即將耗盡的危險。當初在設計太空飛行器的時候,沒有人設想過有一天指揮艙會需要靠登月艙來充電。按照常理來說,應該是反過來的。指揮中心的工程師們想出了利用登月艙中的加熱器電纜給指揮艙充電的辦法。

電池一充滿電,工程師們便指導太空人傑克·斯威格特發動指揮艙。斯威格特在太空飛行器裡按照指令連上電纜,接通逆變器,調整天線,撥動開關,激活遙測系統,完成了一套他從未訓練過也未曾想像過的啟動程序。面對從未遇到過的問題,工程師們即興發揮,找到了全新的應對方案。

飛船在茫茫的太空中向月球飛去,當距離月球27.6公裡時,太空人們啟動了登月艙的發動機,工作了30.7秒,飛船進入環月軌道。在飛船繞過月球後,再次啟動登月艙發動機4.5分鐘,飛船進入了返回地球的軌道。

登月艙的氧氣、水、電越來越少,航天員由於疲勞和恐懼變得越來越煩躁不安,地面控制中心的指揮員們一直和他們保持著聯絡,鼓勵他們,並提醒他們吞服鎮靜劑。

1970 年4 月17 日破曉前,此時距陷入危機已經80 多個小時了,太空人們準備最後降落,地面控制中心的工作人員也在進行最後的檢查。當太空人進入大氣層的時候,太空飛行器的無線電信號中斷。事後,克蘭茲回憶當天在控制中心大家的反應:

到現在,一切都不可逆轉了…… 整個控制室陷入了沉默,只剩下電子設備和空調的嗡鳴聲及 Zippo 打火機時不時開合蓋子的響聲…… 每個人就像被拴在自己的控制臺上一樣,一動不動。

一分半鐘後,控制室裡傳來聲音:「休斯頓,這裡是阿波羅13號,很高興再次見到你們!」,工作人員爆發出熱烈的歡呼和掌聲,大家相互擁抱、握手慶祝,地面人員回覆:「阿波羅13號,這裡是休斯頓。歡迎回家!」。

當三名太空人站在硫磺島號(U.S. Iwo Jima)航空母艦甲板上的時候,克蘭茲點燃了一根雪茄。

任務名稱:阿波羅13號

呼號:指令/服務艙(CSM):奧德賽

登月艙(LM):水瓶座成員人數:3 發射地點:佛羅裡達州甘迺迪航天中心發射時間:1970年4月11日19:13:00 UTC 降落時間:1970年4月17日 18:07:41 UTC任務時間:5天22小時54分鐘41秒遠地點:185.6千米近地點:181.5千米地球軌道周期:88.07分鐘地球軌道傾角:33.5°

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