那次登月,他们如何在氧气罐爆炸后,驾着受损的飞船返回地球?

来源:环球科学发布时间:2020-05-21

如果一切顺利,在50年前的1970年4月,美国航空航天局的第三次登月计划——“阿波罗13号”(Apollo 13)将在月球上设置一系列仪器。然而......

1970年4月13日,在美国阿波罗13号飞船飞往月球的途中,氧气罐爆炸并造成飞船受损,登月任务立即取消。3名宇航员乘坐受损的飞船,经历九死一生,终于安全返回了地球。

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图中左起分别为登月舱驾驶员海斯,指挥官洛弗尔和指挥舱驾驶员斯威格特。图片来源:NASA

还记得那句为我们熟知的“休斯敦,我们有麻烦了”吗?当地时间1970年4月13日,在美国阿波罗13号飞船飞往月球的途中,氧气罐爆炸并造成飞船受损,登月任务立即取消。3名宇航员乘坐受损的飞船,经历九死一生,终于安全返回了地球。虽然这项任务最终是失败了,但却被称为航天史上“最伟大的失败”。


撰文 | Robert Z. Pearlman

翻译 | 张二七


如果一切顺利,在50年前的1970年4月,美国航空航天局的第三次登月计划——“阿波罗13号”(Apollo 13)将在月球上设置一系列仪器。然而,这次登月“有麻烦了”。

其实在发射之前,飞船的氧气罐就出现了一些破损,但并没有人察觉到。在飞往月球的途中,氧气罐爆炸并造成飞船受损。此时,船上搭乘着宇航员吉姆·洛弗尔(Jim Lovell)、弗雷德·海斯(Fred Haise)和杰克·斯威格特(Jack Swigert)。瞬间,对登月的一切美好期待都化成了泡沫,所有工作的重心都变成了如何让宇航员安全返航。

“我们惊呼:‘天哪,这次的登月任务要失败了!’,”阿波罗13号任务的指挥官洛弗尔回忆道,“我们当时还剩一个完好的燃料电池,它的电量足够我们返航了。燃料电池需要氧气,而爆炸导致氧气正从飞船后侧快速泄露”。

在地面团队的指挥下,宇航员们迅速评估了现场状况,并开始关闭指挥舱,以及尝试启动登月舱来充当救生艇。

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陷入紧张讨论的地面工作人员。图片来源:NASA

阿波罗13号的登月舱驾驶员海斯说:“在执行登月任务前,宇航员一定会考虑如果自己回不来要怎么办。当时,我不知道具体的生存的几率能有多大,唯一能做的就只有克服眼下的一系列困难,并期待着地面上的工作人员能想出返航方案。”

幸运的是,供洛弗尔和海斯登月的火箭发动机还能使用,于是他们决定试着进行“无动力返航”。也就是说,飞船继续沿绕月轨道飞行,当到达月球背地面后,利用月球的引力为飞船提供返回地球所需的加速度。

这不是洛弗尔的第一次探月任务了,在1968年,也就是阿波罗13号发射2年以前,他曾是执行阿波罗8号绕月飞行任务的三位宇航员之一。但这却是海斯和斯威格特第一次亲眼看到凹凸不平的月球表面。指挥舱驾驶员斯威格特专门接受了如何从高处拍摄月球的训练,以及如何使用新型大幅面地形照相机。但此时,如何活下去成为了每个人心里的一块大石头,科研任务就被搁置到一边了。

“飞行计划已经被丢进了废纸篓。出于一种‘来都来了’的心态,杰克和我都掏出相机拍了许多照片。”海斯说道,“俯瞰月球,我们能看到弗拉-毛罗环形山(Fra Mauro),这是我们原定的降落地点。”

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齐奥尔科夫斯基坑(Tsiolkovsky),由阿波罗13号的宇航员拍摄。

阿波罗11号和12号的登月地点都选在了低洼的平原,这些地区也被称为“月海”。与之不同的是,弗拉-毛罗环形山上有一些低低的山脊和丘陵,是一种从未探索过的月表特征。地质学家对此很感兴趣,因为根据预测,环形山的许多沉积物都是附近的陨石坑中飞溅出来的。

如果一切顺利,海斯见到弗拉-毛罗环形山的第一眼本该是激动人心的。然而现在,这一瞥却只能让他想起无法完成的任务。“这种感受倒不至于让我崩溃,”他回忆道,“只是延续了我们在知道自己无法按计划完成训练已久的任务后,持续袭来的失望感。”

如果爆炸不曾发生,洛弗尔和海斯本该踏上月球,触摸月球表面并进行月上行走。两位宇航员都经过了长期而广泛的培训,训练内容不仅包括如何采集月球岩石样本,还包括如何布置测量仪器以便“持续一年以上地采集并向地球传递数据,以了解月球的物理及环境特性。”

阿波罗13号携带的一些仪器与前两次登月任务相同。比如,阿波罗11号和12号都在月球安装了地震仪,来测量陨石撞击与“月震”(moonquake)的数据。不过,他们也携带了一些本打算首次应用于月球的仪器。

海斯介绍道:“我们携带了很特别的一项工具——电钻。之后,在阿波罗15号任务中才再次用到了电钻。”他指的其实是一项热流(heat-flow)实验的一部分,这项任务需要从月球表面向下钻几米,以收集到岩芯样本。(不过事实证明,即使顺利抵达月球,海斯可能也会遇到和阿波罗15号宇航员同样的问题,就是月壤很容易卡住钻头。)

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洛弗尔(左)和海斯(右)在训练中穿着宇航服使用电钻。图片来源:NASA

阿波罗13号的其他任务还包括旨在测量太阳风对月球环境影响的带电粒子实验,测量稀薄大气中密度和温度变化的冷阴极真空管实验,以及安装一个粉尘探测器。“如果我们成功登月了,如果我们没在任务的一开始就遇到麻烦,那么我认为我们是能够完成所有科学任务的。”洛弗尔说道。

幸好,最后三位宇航员全部安全返航了(斯威格特在1982年因癌症去世)。由于没能调查弗拉-毛罗环形山,也没能在月球表面进行实验,NASA的项目主管认为阿波罗13号任务最终还是“失败”了。然而,失败并不代表毫无科研价值。

在宇航员返航时,他们故意抛弃了在发射后提供推力的那部分火箭,并使其撞向月球。根据阿波罗12号任务中安装的地震仪的数据,此次撞击产生的能量超过了10吨TNT爆炸的能量。这次撞击的数据使我们对月球有了新的认知,并且也帮助研究者更好地规划未来的登月计划。

放弃了所有的科研任务后,地面控制中心传来了消息,称这次撞击已经被成功记录。听到这个消息,返航途中的洛弗尔用无线电回应道“好吧,至少这次飞行还有些效果。”


原文链接:

https://www.scientificamerican.com/article/apollo-13-at-50-years-looking-back-at-the-missions-lost-lunar-science/

原标题:氧气罐爆炸后,他们驾着受损的飞船返回地球

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