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We choose to go to the moon!——Part III - 少数派
2024-10-16 · via 少数派

1969年7月20日,阿波罗11号上的两名航天员顺利登上月球。至此,登月这场竞赛,以美国的大获全胜而告终。(当然,后面苏联会用空间站让美国人知道他们的厉害。)

海量的资金投入与技术支持只为了发射这一艘载人登月飞船未免太可惜,于是后续美国趁热打铁,又组织了6次阿波罗飞船的发射。

当然,没有哪个国家的航天任务可以做到100%的成功率,美国也不例外。

阿波罗12号发射途中遭遇雷击(还是两次),计算机重启,所幸并无大碍;

但序号来到不吉利的数字“13”,美国人还能这么好运吗?阿波罗13号不出意外的还是出意外了。

一 “休斯顿,我们有麻烦了。”

可能13这个数字不吉利吧,阿波罗13号的发射时间因为种种原因一推再推。最终于格林尼治时间1970年4月11日下午19时13分发射升空(美国中部时间13时13分,两个13)。

阿波罗13号飞行任务乘组,由指令长吉姆·洛威尔、杰克·斯威格特和弗莱德·海斯三人组成。

指令长洛威尔是当时太空飞行次数和飞行小时最多的宇航员;

登月舱驾驶员海斯,阿波罗8号和11号的替补宇航员;

指令舱驾驶员斯威格特,阿波罗13号的替补指令舱驾驶员(因为驾驶员生病,他临时上阵)

刚开始一切顺利,直到二级工作的时候,5台J-2氢氧发动机中的5号发动机提前关闭,只能靠剩余4台发动机延长燃烧时间来推进火箭。

事后分析发现,发动机提前关机的是因为火箭纵向耦合震动所导致的。震动导致发动机压力降低,随后控制计算机将5号发动机关闭。如果没有这项操作,火箭二级可能会被撕裂,引发更严重的事故。

但是这样的“小毛病”和阿波罗13号即将面对的挑战来说,根本算不了什么(doge)

升空后46小时40分,航天员打开2号氧气罐的风扇,然后仪表读数就爆表了。应该是坏了罢()

P.S.这个氧气罐在地面测试的时候电压加的太高,烧毁了温控开关,但工程师一无所知。因为所有的元器件经过升级后都能承受65V测试电压,偏偏忘了升级温控开关,以至于温控开关只能承受28V电压。

所以航天员很快关掉开关,一切如常。

真的没问题吗?

又过了9小时13分,航天员又按照地面控制中心的指令,再次打开了氧气罐的风扇。这次他们没有那么好运了,电线短路点燃了电线外皮,而且这可是纯氧的环境!

强烈的爆炸把2号氧气罐炸的粉碎,1号氧气罐也被重创。更要命的是,服务舱通过燃料电池为飞船提供大部分电力,现在氧气已经没了,飞船失去了主电源。而指令舱的备用电池只能用10小时,而这还是为返回大气层准备的。

情况紧急,指令长洛威尔沉着冷静地向地面说了一句话:

休斯顿,我们有麻烦了。

Houston,we have a problem.

服务舱失效,可能会连带指令舱。地面控制中心当机立断,命令宇航员关闭服务舱与指令舱,进入登月舱。登月舱有水有电有WiFi(bushi),还有火箭发动机,看起来很美妙,不是吗?

摆在宇航员面前的难题有二:

一是登月舱空间狭小,设计之初只考虑两名宇航员逗留约两天;

第二个问题更为棘手,他们计划返回地球,但是现在飞船正高速前往月球,刹车需要消耗大量燃料,那么剩余燃料可能不足以支持他们回到地球。

他们只能玩一票大的——引力弹弓

二 漫漫回家路

既然直接使用火箭发动机减速面临燃料不足的困境,那么利用月球引力来减速并改变方向似乎成了唯一选择。

引力弹弓在电影《流浪地球》里面是有所展现的,地球利用木星的引力来改变地球的速度大小与方向。

引力弹弓效应(Gravity assist)就是利用大型天体的引力场,来给较小物体进行加速的一种方法。利用引力弹弓效应,可以节省燃料与时间。

阿波罗13号借助月球的引力弹弓,调转方向飞回地球。是一次极为大胆的冒险,但三位宇航员别无选择!

在地面控制中心的精确计算下,利用引力弹弓算是有惊无险。但之前提到的问题又摆在他们面前:登月舱设计之初只考虑两人逗留两天,但他们现在是三个人四天。缺水缺氧是个很大的麻烦。

不仅仅是人要喝水,飞船上的冷却系统一样要水循环,还有氧气-二氧化碳循环系统,同样需要水。

出于节水的目的,宇航员们只能关闭一些不必要的系统,甚至包括空调系统。

所以说节约用水,人人有责。

除了缺水,宇航员还面临缺氧的问题。太空舱中的氧气和水是通过氢氧化锂产生的,人呼出的二氧化碳与氢氧化锂反应产生氧气(高一化学)登月舱中的氢氧化锂不够用,还能从指令舱拆几个过来。

可问题是指令舱与登月舱的氢氧化锂模块的接口不匹配(这里就体现出统一c口的好处了),最后的解决办法是用胶带和衣服碎片勉强连接上,解决了氧气的问题。

面临重重困难,阿波罗13号终于从月球返回地球。这次他们创造了一项记录——他们飞到月球背面时,距离地球40.0171万公里,成为距离地球最远的载人航天器。

在返回地球前夕,他们抛掉了服务舱,然后拍摄了照片。只能说是千疮百孔,炸的稀烂。之后又全体进入指令舱,准备再入大气层(因为只有指令舱能扛住这样恶劣的高温和冲击)

备用电池这个时候该发挥作用了,指令舱各系统全部开启,为坠落至预定地点而开始工作。

格林尼治时间1970年4月17日18时07分,3名宇航员乘坐指令舱,安全溅落在太平洋上。

至此,阿波罗13号计划结束。虽然没能登上月球,但能够把三个人安稳带回来,也算功德一件。指令长洛威尔曾在阿波罗8号和13号任务中两次抵达月球轨道却没能登月,或许对他来说这是很大的遗憾吧。

阿波罗计划让我感到人类的伟大,为了梦想而拼尽全力;但阿波罗13号又让我感觉人类的渺小,三个人挤在狭小的太空舱内,差点永远留在太空无法返回。

或许这就是太空探索迷人的地方吧,吸引着无数人前赴后继。

敬请期待