航天史最偉大失敗,阿波羅13號太空爆炸,太空人用4天逃回地球

2021-01-09 胖福的小木屋

隨著嫦娥五號登月,關於美國阿波羅計劃的討論也就越來越多,美國共組織7次載人登月,6次成功,而失敗的這次也被成為航天史上最偉大的失敗。這究竟是為什麼呢?

阿波羅13號太空爆炸

在阿波羅11號、阿波羅12號接連成功登月之後,1970年,美國開始了第三次載人登月任務,共搭載了3名太空人:吉姆·洛威爾、傑克·斯威格特、弗萊德·海斯。

在阿波羅13號升空的第三天,地面指揮中心發出一條指令,他們希望太空人傑克斯威格特能夠攪動氧氣罐,以確保氧氣均勻分布,然而按鈕按下的一剎那,服務艙的二號氧氣罐發生爆炸。

一艘位於地月軌道上的飛船發生爆炸並不是一件小事。對於阿波羅13號而言,這樣的事件結果是非常嚴重的,

飛船_上的氧氣供應並非僅僅是供應呼吸之用,在阿波羅飛船上有一套複雜的.電池以及3臺大型燃料電池為其所有設備提供電力供應,其中燃料電池會承擔飛行階段的大部分電力供應任務。這種燃料電池的工作原理就是利用液態氫罐和液態氧罐來產生反應,從而產生1.4kW的30V直流電,並在過程中產生少量水。

這樣產生的電力將用於驅動飛船各大系統,而產生的水則將被用於飛船系統冷卻,以及太空人的日常飲用、衛生用水,還包括給脫水食物加水等其他各種用途。

所以這次爆炸使阿波羅13號突然之間失去了供電和維繫生命的主要物質來源。而爆炸還導致了三塊燃料電池中的兩塊出現損壞,導致電力嚴重下降。

阿波羅飛船由登月艙,指揮艙,以及服務艙構成,發生爆炸的地點位於飛船尾部的服務艙,但由於阿波羅13號飛船上唯一有直接掉頭功能的服務推進系統位於服務艙尾部,受損情況不明,點燃推進系統,可能會再次引起爆炸,最後,地面控制人員計劃,利用月球引力返航,即繞過月球背面讓阿波羅飛船進入返回軌道。

所以太空人洛威爾和海斯兩人進入登月艙 , 把它作為臨時救生艙 , 希望登月艙不再發生故障。 傑克·斯威格特一人留在指令艙內 , 把服務艙中剩下的氧氣輸送到指令艙的備用 貯箱裡 , 把應急電池組連接到指令艙的自動控制設備上 , 使它能用到登月艙推進系統啟動為止。

當飛船距月球只有 2 18 幹米時, 洛弗爾啟動登月艙的 降落髮動機進入繞月 飛行的軌道。 15 日上午 , 飛船繞月飛 行 2 1 小時後 , 海斯啟動登月艙的上升發動機 , 使飛船進 入返回地球的航程。

在阿波羅13號上,爆炸的碎片反射太陽光也很明亮,與恆星極易發生混淆,所以他們只能依靠太陽校正飛船的方位和姿態。

為了節省電力以備再入大氣層時使用 , 把溫度調節系統關閉了 。 同時 艙內溫度降到 4 飛 , 人呼出的二氧化碳增加 , 艙內氧氣減少。

當飛船再入大氣層前 ,洛威爾啟動登月艙的姿控火箭發動機 ,調整和修正再入方向。 斯威格特在指令艙內開動爆炸螺栓 , 將服務艙艙分離,然而三名太空人呆在指令艙內,拋掉登月艙,濺落在南太平洋上。

從爆發發生到返回地球,整整用了4天。

這是航天史冊上唯一一次飛船在太空爆炸,太空人還能成功返回的事件。

對於阿波羅13號的最終獲救,最大的原因應該說是地面控制人員和飛船乘組,在此前所進行的數以百計的反覆練習。每一位控制員,包括所有的支持人員都對他們各自領域的專業知識非常了解和熟悉,而阿波羅13號的飛行乘組人員除了對原定的飛行計劃爛熟於胸之外,還得意於他們經受的訓練,可以在極端的精神和身體壓力下,進行最為複雜而精確的操作。

而阿波羅13號飛船的表示,也大大超出了它原本所設計的功能,三位太空人在太空中面臨維生系統損壞所導致的種種危機,但最後仍成功返回地球。這是航天史冊上的一個奇蹟,它也為之後的載人航天計劃提供了啟示和借鑑,甚至 比一次成功的登月還更有意義和價值。所以此次事故也被稱為「最偉大的失敗」。

事故原因

阿波羅13號飛船所使用的液氧罐是二手產品,當初給阿波羅10號的,但是因為在6釐米的高度摔落過,所以沒有被安裝在阿波羅10號上,後來經過簡單的外部檢查,工作人員認為這個液氧罐並沒有任何問題,這就是問題的由來,因為他們沒有發現,內部的一根管線發生了輕微的損壞。

因為檢查沒有問題,所以這個液氧罐就用在了阿波羅13號上,在臨近發射前,工作人員又進行了一遍檢查,發現這個液氧罐沒有辦法排出氧氣,工作人員沒有更好液氧罐,而是進行了錯誤的維修,通過加熱的方法排空液氧罐,然而液氧罐的設計中本來就要加熱裝置,控制人員將氧貯箱中的加熱器電壓由28伏提高到65伏,然而這個加熱裝置只能承受28伏的電壓。

在工作後,靠近加熱器的導線溫度一度達到了1000華氏度,導線的絕緣層被破壞。液氧罐中還安裝了一套內部渦扇,用於液氧罐內容物的攪拌,目的是使其更加均勻,以便對其內部液體的量更好地進行測量工作,然而因為絕緣層被破壞,沒攪拌一次,電流就會通過受損的電路,最終引發了爆炸。

這次事件是由無數個小疏忽導致的,只要一個環節注意,就不會引發這樣的事故,比如及時淘汰二手液氧罐,進行檢查的時候內部也要檢查,用正確的方法維修液氧罐等等。

工作人員的漫不經心差點犧牲了3位太空人,從阿波羅14號開始,飛船的服務艙內安裝了一塊額外的燃料電池,並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,專用於在緊急情況使用。

不過此次事件之後,NASA疏忽大意的毛病並沒有改,1986年挑戰者號太空梭爆炸,原因是火箭推進器上面的一個O形環失效,這次的太空人就沒有阿波羅13號的幸運,當場犧牲。

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