阿波罗13号

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阿波罗13号
任务徽章
Apollo 13-insignia.png
任务概要
任务名称 阿波罗13号
呼号 指揮/服务舱(CSM):奥德赛
登月舱(LM):水瓶座
成员人数 3
发射地点 佛罗里达州肯尼迪航天中心
LC 39A
发射 1970年4月11日
19:13:00 UTC
返回 1970年4月17日
18:07:41 UTC
21°38′S 165°21′W / 21.633°S 165.350°W / -21.633; -165.350
任务时间 5天22小时54分钟41秒
远地点 185.6公里
近地点 181.5公里
地球轨道周期: 88.07分钟
地球轨道倾角 33.5°
质量 指令舱:28,945千克
登月舱:15,235千克
成员合影
左起:洛威尔、斯威格特、海斯
左起:洛威尔、斯威格特、海斯
导航
前次任务 后次任务
AP12goodship.png 阿波罗12号 Apollo 14-insignia.png 阿波罗14号

阿波罗13号Apollo 13)是阿波罗计划Project Apollo)中的第三次载人登月任务。发射后两天,服务舱的氧气罐爆炸,太空船严重毀損,失去大量氧气和电力;三位太空人使用航天器的登月舱作为救生艇。導航與控制系统没有损坏,但是为了节省电力,在返回地球大气层之前都被关闭。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。

任务成员[编辑]

替补成员[编辑]

替补成员同样接受任务训练,在主力成员因各种原因无法执行任务时接替。

备選组員[编辑]

备選组員并不接受任务训练,但被要求能够在会议时代替某位太空人,并参与任务计划的细节敲定。他们也经常在任务被执行时担任地面通讯任务。

变更[编辑]

肯·马丁利是原计划中的指令/服务舱驾驶员,但是他由于接触了风疹,在发射前3天被杰克·斯威格特替换。肯·马丁利后来成为担任了阿波罗16号任务的指令/服务舱驾驶员。

任务数据[编辑]

氧气罐爆炸[编辑]

  • 1970年4月13日,02:08:53.555 UTC
    • 当时阿波罗13号离地球321,860公里。

距月球最近点[编辑]

  • 1970年4月15日,00:21:00 UTC
    • 距月球约254.3公里;
    • 距地球400,171公里(此距离可能是一个记录,请参阅下文)。

名言[编辑]

“休士頓,我們有個麻煩。”(Houston, we have a problem.)其实不是当时实际的情况所说的。

真实的情况是:“好,休士顿,我們這裡有麻煩了”(Okay, Houston, we've had a problem here.[1],出自斯威格特之口。稍后洛威尔则回报了一句类似的话:“休士顿,我們有麻煩了。”(Houston, we've had a problem.

任务介绍[编辑]

阿波罗13号损坏的服务舱 (NASA)

阿波罗13号任务开始时也曾出现过一次不甚闻名但同样危险的事故。第二级火箭燃烧时,中间的5号推进器提前关闭了,使其他四台推进器必须延长燃烧时间。[2] 工程师们事后发现这个问题的起因是纵向耦合振动(pogo oscillation),而这种情况足以把第二级火箭撕裂。当时推进器承受着16赫兹的频率,68G的重力,发动机架被拉长了约7.6厘米(3英寸)。幸运的是,震动导致了推进器压力降低,控制电脑自动将其关闭。[3] 小幅度的纵向耦合振动也曾在之前的阿波罗任务中出现过(甚至在最早的巨人-双子星无人任务时就被认为是潜在的问题),但在阿波罗13号时涡轮泵中的气穴与纵向耦合的非正常作用时震动幅度加大。[4] 后来的任务中,火箭进行了反纵向耦合修改(阿波罗13号之前就已经在进行),解决了这一问题。修改是在中间推进器的液体氧线上添加一个气储存罐,以降低振动的機率,并保证在这一办法无效时5号推进器会自动关闭,以及在所有五个第二级火箭推进器上简化的燃料阀门。

爆炸[编辑]

在阿波罗13号前往月球的航程中,离地球321,860公里时,服务舱的二号氧气罐发生爆炸。當時指挥中心要求三位太空人搅动氧气罐,以確保氧气均匀分布。斯威格特搅动氧气罐后,损坏的氧气罐特氟纶绝缘电线起火,使氧气罐内气压增加(标准气压为7百万帕)导致爆炸。爆炸的確切原因不明,一种说法是小行星击中了服务舱乃至于登月舱。

阿波罗指揮/服务舱(NASA)

爆炸同时也损坏了服务舱其餘部分,一号氧气罐尤其严重。爆炸后,指揮/服务舱失去了两个氧气罐中所有的氧气。服务舱里的氧气是指揮/服务舱供電系统的必要部分,換句話說,航天器的电力在爆炸后便所剩无几。指揮舱里还有返回大气层时所需的电池,但只能使用约十小时。由於電力必須留待返航大氣層時使用,所以三位太空人不得不把登月舱当作“救生艇”。登月舱作为“救生艇”的步骤在阿波罗13号出發不久前才刚开始有模拟訓練。[5]

返回[编辑]

航天器受损使原定在弗拉·毛罗高地的登月任务被迫取消。指挥中心有人提議立刻讓航天器掉头并加速返回地球。但是整个航天器上唯一有直接掉头所需推力的服务推进系统(SPS)位于發生事故的服务舱尾部,由於損壞狀況不明,点燃推进系统有再次引起爆炸的風險,为了安全考量,指挥中心决定不使用推进系统。他們选择利用月球引力返航,繞過月球背面再讓航天器進入自由返航轨道。为了进入自由返航轨道,必须校正一次飛行轨道;正常情况下会使用服务推进系统來校正轨道,但由於事故影響,在工程师團隊长时间研究后,指挥中心决定使用登月舱的降落火箭。绕过月球后,登月舱降落火箭被点燃,进行PC+2(PeriCynthion,近月点+2小时)燃烧,以加速返回地球。返回地球途中登月舱降落火箭再次点燃,以完成一次简单的轨道校正。

如何操纵严重受损的航天器安全返回地球是三位太空人和地面指挥人员最大的难题。登月舱原本只設計供两名太空人使用两天,如今卻有三名太空人要靠它存活四天。登月舱上用以过滤二氧化碳氢氧化锂过滤器無法負荷這種需求。尽管指揮舱另有备用过滤器,但它们与登月舱上的接口形状不同。在二氧化碳濃度不停升高的情况下,地面指挥即時想出了解決辦法,他們指導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,成功降低登月舱的二氧化碳濃度。

在航天器逐渐接近大气层时,航空航天局作了一个特殊决定:為了拍摄服务舱的照片以便分析事故起因,先拋棄服务舱而不是常态下應先被拋棄的登月舱。当三位太空人首次看到服务舱时,他们驚訝地发现燃料电池和氧气罐上整塊面板都被炸飞了。

地面指挥中心還担心返航途中為了省電關閉維生系統而失溫的指揮舱,會因為水凝结導致电子控制系统短路,這無法預防,只有在系統重開機的當下才會知道系統是否順利運作。幸运的是最後一切正常。

阿波罗13号终于安全返回 (NASA)

三位太空人最终安全返回了地球,尽管海斯由于缺少饮用水以及排尿困难患了尿道感染必须住院。

返回途中,三位太空人被告知不可將尿液或其他液体排出艙外,因为在没有推进器校正轨道的情况下,这会影响航天器的运行轨道。[6]

尽管事故本身非常不幸,但三位太空人仍应该感到幸运航天器是在去月球途中出现问题,而非回程;否则他们在紧急情况下可调动的剩餘资源会大大减少。如果服务舱的爆炸发生在绕月或返航途中,三位太空人生還的機會非常渺茫。(若正常完成登月任務,登月舱会被拋弃,三位太空人就沒有救生艙)

矛盾的是,爆炸前氧气罐的另一次故障可能剛好救了阿波罗13号三位太空人的性命。任务开始后46小时40分钟后,二号氧气罐指针读数異常,一度超过100%。为了找出原因,斯威格特被要求搅动氧气罐:这次额外的搅动原本会被安排在登月之后。如果真的是这样,洛威尔和海斯可能登月后就再也没有機會回到地球了。

航空航天局事後进行了详细调查,并修改了航天器設計以避免再發生类似事件。

事故的起因[编辑]

阿波罗13号上发生的爆炸引起了一场漫长的事故原因调查。由于阿波罗计划保留了详细的制造纪录和问题纪录,液态氧气罐几近灾难的爆炸原因最终被缩小到几个小故障的共同作用。[來源請求]

參見[编辑]

注释[编辑]

  1. ^ Detailed Chronology of Events Surrounding the Apollo 13 Accident
  2. ^ Apollo 14 Launch Operations (comments on Apollo 13 pogo), Moonport: A History of Apollo Launch Facilities and Operations, NASA
  3. ^ Pogo, Jim Fenwick, Threshold - Pratt & Whitney Rocketdyne's engineering journal of power technology, Spring 1992
  4. ^ Mitigating Pogo on Liquid-Fueled Rockets, Aerospace Corporation Crosslink magazine, Winter 2004 edition
  5. ^ Lovell, Jim, and Jeffrey Kluger. Apollo 13. Boston: Houghton Mifflin, 2000.
  6. ^ Account of Apollo 13 by James Lovell, NASA website

外部鏈接[编辑]