SPACEX發射成功,但歷史上載人飛船發射失敗案例卻觸目驚心

2020-09-05 跟果爸學科學

2020年5月30日下午,美國佛羅裡達州甘迺迪航天基地,太空人Douglas Hurley 和 Robert Behnken 與家人隔空擁抱,然後走入龍飛船的駕駛艙。美東時間下午3點22分,搭載龍飛船的獵鷹9號運載火箭穿過雲和煙,遠離延綿的地平線。兩名太空人成功踏上前往國際空間站的旅途。


Spacex-Dragon 對接空間站

目前人類通往太空的大多數途徑都是通過火箭攜帶飛船前往太空,這些巨型液體火箭需要消耗大量燃料來達到加速衝上太空的效果,雖然這種方式效率高,但存在著很大的風險,一旦火箭出現哪怕一點點的故障,最終結果都會導致連人帶船全軍覆沒。下面,讓我們一起來盤點下,人類歷史上載人飛船的失敗案例。

阿波羅4A飛船地面試驗起火


  1967年1月27日,美國甘迺迪航天中心34號發射陣地上進行載人飛船地面聯合模擬飛行試驗。
  乘坐有3名航天員的阿波羅4A飛船對接在土星1B運載火箭上。3名航天員是:曾參加過水星4號亞軌道飛行、雙子星座3號飛行且經驗非常豐富的弗吉爾·卜格裡索姆上校,曾參加過雙子星座4號飛行並是美國第一個到太空行走的愛德華·H·懷特中校,還有一名是準備第一次上天飛行的羅傑·B·查非少校。如果這次地面模擬試驗成功,這3名航天員即乘此飛船進入環地軌道飛行,以考驗登月飛行的程度。
  試驗前,已對安全做過檢查。因為火箭不加注,火工品也不安裝,凡能發現的易燃易爆物均被移開或拆除。試驗組織者認為已沒有什麼不安全因素,因此在試驗現場也沒有布設專門消防人員、醫生和緊急救援人員。
  試驗按照程序進行。當進行到最後倒計時時,突然程序中斷,飛船指令艙起火。從指揮室裡的通信電話中,聽到艙內的航天員大喊:「著火了!」接著又聽到「快放我們出去!「的喊聲。然而,還未來得及打開艙門,在短短的幾十秒內,3名航天員就被燒死在艙內。
  後來查明,這次起火原因是飛船導線短路,電火花引燃了艙內塑料製品。阿波羅飛船採用的是1/3大氣壓力的純氧方案,一些在正常空氣中本來是耐火的塑料製品,在純氧中卻成了易燃物品。此外,艙門打開時間設計為90秒,著火時船內形成負壓,無論在外面還是在裡面,艙門在極短的時間內都無法打開。
  這場火災造成了飛船地面試驗時死亡3人的特大事故。它給後人很多啟發。後來的阿波羅飛船艙內採取了一系列安全措施,如重新研製艙內材料,逃逸救生系統做了進一步完善,增加了防火措施。為了考核修改後飛船的可靠性,在原計劃外又增加發射了兩艘無人飛船。格裡索姆1965年在雙子星座3號飛行後曾說過:「即使我死了,我們仍需要人們接受它……徵服太空是有價值的冒險事業。」格裡索姆將他的寶貴生命獻給了航天事業。1971年8月2日,阿波羅15號登月時,美國航天員將他們3人的骨灰撒在月面上。格裡索姆等人生前未能登上月球,死後終於進入了「月宮」

阿波羅4A

聯盟1號飛船返回 科馬羅夫遇難


  1967年4月,前蘇聯擬用新研製的聯盟號飛船進行計劃中的登月飛行交會對接模擬試驗,安排聯盟1號、聯盟2號分別於4月23日、4月24日發射,然後於4月25-26日在地球軌道上交會對接,並實現空間轉移。
  4月23日凌晨3時35分,弗拉基米爾·M·科馬羅夫上校乘坐聯盟1號飛船,在一片歡呼聲中,從拜科努爾發射場準時發射升空。
  飛行到第2圈時,科馬羅夫報告說:「飛船左邊的太陽能電池帆板沒有打開,電源供電不足,無線電短波發射機沒有工作。姿態穩定系統也受影響,飛船處於不規則運行之中。
  科馬羅夫是前蘇聯最優秀的航天員之一,飛行經驗豐富。他將飛船的左邊朝向太陽,試圖打開帆板,但未成功。
  到了第5圈時,飛船故障進一步加劇。科馬羅夫盡力排除故障,試圖啟動飛船發動機以穩定飛行,但沒有成功。弄得精疲力盡的科馬羅夫在第10圈時,請求睡一覺。經允許後,中斷了與地面的通信聯絡。
  這時,地面飛控中心的科學家、工程師們也徹夜不眠,忙個不停。他們一方面密切監視聯盟1號情況,指揮科馬羅夫排除故障,採取緊急措施;另一方面要決定聯盟2號是否還按計劃發射。當時部分人員主張立即下令推遲聯盟2號飛船的發射,全力搶救聯盟1號。部分人員則主張飛完第13圈後再說。
  聯盟1號飛到13圈時,恢復了同地面飛控中心的通信聯絡。科馬羅夫報告說,飛船故障未消失,姿態仍不穩定。飛控中心決定,聯盟2號中止發射,聯盟1號立即應急返回。
  飛控中心技術人員研究了3種可能返回的姿態控制及導航方法,即星座定位、離子定位、手動控制。第2種在日出時不安全,因日出時會出現離子空洞,傳感器可能失效。第3種要求航天員從地平線獲得手控方位,但若飛船在地球陰影時,地平線不易看到,操作也相當困難,而這時返回恰恰是在凌晨。
  經過慎重研究,飛控中心向科馬羅夫發出命令:在第17圈時,用第2種方式返回。但第17圈時,調姿失敗,未能返回。
  第19圈時,科馬羅夫手動控制返回,使飛船進入了返回軌道。當飛船按返回軌道降落至離地面10公裡高度,該打開主降落傘時,地面指揮人員聽到了科馬羅夫說:「降落傘沒有打開!「
  4月24日6時24分,飛船帶著一團火光,以每秒100多米的速度衝向地面,降落於烏拉爾地區奧爾斯克以東65公裡處,並發出幾聲猛烈的爆炸聲。科馬羅夫當場犧牲。當救援人員趕到現場時,飛船殘骸還在燃燒。
  鑑於這次事故的教訓,蘇聯不得不對飛船重新進行審查,並取消了登月飛行計劃。經過1年多的改進,才於1968年10月再次發射不載人的聯盟2號。
  科馬羅夫為航天事業英勇獻身,蘇聯為他舉行了隆重的國葬,骨灰放在克裡姆林宮城牆下。
  197l年8月2日,阿波羅15號飛船登月時,美國航天員帶去了一塊刻有已故蘇美航天員姓名的銘牌,安放於月球上,其中也包括了科馬羅夫的名字。

悲壯的聯盟1號

阿波羅13號飛船的航天員死裡逃生


  1970年4月11日,美國又一次用土星V號運載火箭將阿波羅13號飛船發射升空,進行計劃中的第3次登月飛行。這次飛行的航天員是洛弗爾、海斯和斯威加特。

洛弗爾、海斯、斯威加特


  飛船飛行到46小時40分02秒時,航天員發現2號貯氧箱貯量顯示超差
  55小時53分時,l號貯氧箱壓力偏低,指令艙報警器報警
  55小時54分53.3秒時,飛船遙測數據丟失1.8秒,主母線電壓下降,報警系統報警
  差不多就在這個時刻,「砰」的一聲,服務艙中的2號貯氧箱發生爆炸。飛船的報警燈亮了,報警器響了,主電壓繼續下降。斯威加特當即向休斯敦飛控中心報告:「喂!我們這裡出事了。」海斯從登月艙的通道爬到指令艙,看到一些系統的電壓已降到零,也立即做了報告。
  這些情況都用電視實況轉播給了全美國、全世界,使成千上萬的人目瞪口呆。無數的美國人為他們禱告。
  休斯敦飛控中心及時分析,認為是液氧貯箱爆炸起火,使得飛船上的氫氧燃料電池損壞
  飛船上的電源出問題,使得登月已經不可能,而且航天員也處於極端危險之中。
  經過飛控中心科學家、工程師們艱苦細緻的分析,休斯敦飛控中心果斷地決定:中止登月飛行,利用完好的登月艙,立即返回地球。當時飛船離地球已經38萬公裡,已經越過地球引力界面,飛船正在月球引力下往月球飛去。如果要返航,必須有足夠大的火箭推力來克服月球吸引力。登月艙顯然難於勝任。
  休斯敦飛控中心科學家們經過周密計算,並讓地面航天員進入登月艙模擬,最後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。
  由於氫氧燃料電池的貯氧箱還擔負著飛船生命保障系統氧氣和水的供應,因此航天員面臨著電能不足、供水供氧困難、環境溫度下降的處境。但3名航天員在地面飛控中心的指揮下,以頑強的意志和毅力,強烈的求生欲望,戰勝了恐懼、寒冷、黑暗、疲勞等困難,和地面飛控中心人員密切配合,積極穩妥地實施著地面制定的救生方案。飛船在茫茫的太空中繼續往月球飛去。
  當飛船距離月球27.6公裡時,航天員啟動登月艙下降發動機,工作了30.7秒。飛船進入了環月軌道。
  4月15日上午9時41分,在飛船轉過月球後,再啟動登月艙發動機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。飛控中心指揮員一直和他們保持著聯繫,鼓勵他們,並提醒他們吞服鎮靜劑。
  美國將阿波羅13號未能登月的消息,及時通報給了全世界各國家,並緊急請求有關國家給予救援。包括前蘇聯在內的13個國家提供了救援艦船和飛機,布在美國軍艦未能顧及的海域內等候
  4月17日,飛船進入了返回地球大氣層的軌道。在進入大氣層前,航天員啟動4個姿態控制火箭,使登月艙推著服務艙向前加速飛行。隨後,點燃分離爆炸螺栓,將服務艙分離。緊接著又啟動反推火箭,使登月艙離開服務艙一段距離。
  然後,登月艙的兩名航天員回到指令艙,關閉兩艙通道,點燃分離爆炸螺栓,將登月艙拋掉。
  3名航天員乘坐指令艙返回了地球,平安地降落到太平洋洋面上。美國總統隨硫磺島號軍艦前去歡迎了3名航天員的歸來。
  阿波羅13號飛船登月雖然失敗了,但依靠人類的智慧和毅力,卻奇蹟般地將航天員營救回來。所以,航天界稱這次飛行是「一次成功的失敗」。

聯盟11號飛船返回時空氣洩漏


  1971年4月19日,蘇聯發射了人類第一個空間站—禮炮1號。4天後,即4月23日,聯盟10號飛船發射上天,直奔禮炮1號,並成功地進行了對接。對接後,由於故障,航天員盡力工作了5個多小時,試圖進入空間站,但沒有成功,只好應急返回。
  6月6日,聯盟11號飛船從拜科努爾發射場發射升空,載著肩負首批進入禮炮1號空間站重任的3名航天員,朝空間站飛去。這3名航天員是喬治·多勃羅沃爾斯基、弗拉基斯拉夫·沃爾科夫、維克多×帕查耶夫。飛船經變軌飛行後,在距空間站100米的地方開始交會對接,並獲得成功,3名航天員打開艙門進入了空間站。
  他們在空間站共停留了23天18小時22分,進行了一系列天文觀測、植物在失重條件下生長的實驗和一些醫學實驗,獲得不少寶貴資料,幹得相當出色。對接期間,還兩次將空間站的軌道抬高。
  6月29日下午9時,3名航天員離開禮炮1號返回。但3人都未穿航天服。飛船離開空間站後飛行了4個多小時,並保持著同地面上的聯繫。
  6月30日1時35分,飛船按程序啟動制動火箭。在再入大氣層前,返回艙和軌道艙分離。連接兩艙的分離插頭分離後,返回艙的壓力閥門被震開,密封性能被破壞,返回艙內的空氣從該處洩漏,艙內迅速減壓,致使航天員因急性缺氧、體液沸騰而死亡
  儘管返回程序都是正常的,返回艙也在降落傘減速下,安然著陸。但當人們打開艙門時,看到的卻是已經遇難的3名航天員的屍體。
  這次事故的原因是飛船設計不合理,座艙擁擠,只有脫掉臃腫的航天服才能坐下。當時聯盟號返回程序就明確規定,航天員在返回前必須脫掉航天服。對此設計和程序,不少科學家當時就反對,但航天部門的領導人不接受正確意見。為此,蘇聯航天負責人卡馬寧將軍被撤職。
  這一事故是原蘇聯載人航天活動中最為悲慘的一次。事故發生後,又一次推遲了蘇聯空間站的使用計劃,禮炮1號此後再無人進入。飛控中心不得已,於發射後175天,忍痛發出降軌指令,將其退回到太平洋上空燒毀。聯盟號飛行又一次中斷飛行達2年3個月,以改進聯盟號安全性能,將乘員從3人減為2人,並增加了1套生命保障設備,規定在上升、返回段必須穿上航天服。

喬治·多勃羅沃爾斯基、弗拉基斯拉夫·沃爾科夫、維克多×帕查耶夫


事故現場

載人飛船作為人類徵服宇宙的一種工具,從開始使用至今,不過短短的30多年。在歷史的長河中,可謂「彈指一揮間「。與過去出現的任何一種運輸工具相比,它是最年輕的,但也是發展最快的。這30多年,它的經歷也是曲折的。不少科學家、工程技術專家為它而折腰,幾位航天員為它而獻身。讓我們銘記這些航天英雄,為人類的太空之旅推進了一大步。

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