阿波罗13号,揭穿阿波罗13号安全归航原因

文章作者:外星探究网 | 2015-06-02
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阿波罗13号

阿波罗13号是美国阿波罗方案中的第三次载人登月使命,1970年4月11日美国用土星5号运载火箭将阿波罗13号飞船发射升空,在升空后挨近56个小时的时分,阿波罗13号飞船2号贮氧箱发作爆破,在通过地上指挥中心的抢救之后,阿波罗13号上的3名宇航员在与各种恶劣环境奋斗之后,成功的于1970年4月17日顺畅下降。

阿波罗13号

其时阿波罗13号飞船的状况终究是什么样的?终究是氧气瓶事前就有缺点仍是在飞翔进程中操作不妥导致爆照?通过了几天的抢救,阿波罗13号终究是怎样样安全回来地球的呢?

阿波罗13号登月进程

阿波罗13号

1970年4月11日,美国用土星5号运载火箭将阿波罗13号飞船发射升空,进行方案中的第3次登月飞翔。这次飞翔的航天员是洛威尔、海斯和斯威加特。

飞船飞翔到46小时40分02秒时,航天员杰克•斯威格特按指令摇氧气管,由于接头处胶皮老化,起火(没被及时发现),然后发现2号贮氧箱贮量显现超差。

55小时53分时,l号贮氧箱压力偏低,指令舱报警器报警。

55小时54分53.3秒时,飞船遥测数据丢掉1.8秒,主母线电压下降,报警体系报警。

差不多就在这个时刻,"砰"的一声,服务舱中的2号贮氧箱发作爆破。

飞船的报警灯亮了,报警器响了,主电压持续下降。

斯威加特当即向休斯敦飞控中心陈述:"喂!咱们这儿出事了。"

海斯从登月舱的通道爬到指令舱,看到一些体系的电压已降到零,也当即做了陈述。

这些状况都用电视实况转播给了全美国、全国际,使不计其数的人呆若木鸡。许多的美国人为他们祷告。休斯敦飞控中心及时剖析,以为是液氧贮箱爆破起火,使得飞船上的氢氧燃料电池损坏。

飞船上的电源出问题,使得登月现已不或许,并且航天员也处于极点风险之中。

通过飞控中心科学家、工程师们艰苦详尽的剖析,休斯敦飞控中心决断地决议:间断登月飞翔,运用无缺的登月舱,当即回来地球。

其时飞船离地球现已38万公里,现已跳过地球引力界面,飞船正在月球引力下往月球飞去。假如要归航,有必要有足够大的火箭推力来战胜月球吸引力。登月舱明显难于担任。

休斯敦飞控中心科学家们通过缜密核算,并让地上航天员进入登月舱模仿,终究得出了一个最省燃料的回来轨迹:飞船持续飞翔,绕过月球,再发动登月舱发动机,以进入回来轨迹。

由于氢氧燃料电池的贮氧箱还担负着飞船生命保障体系氧气和水的供给,因而航天员面对着电能缺少、供水供氧困难、环境温度下降的境况。但3名航天员在地上飞控中心的指挥下,以坚强的意志和意志,激烈的求生愿望,战胜了惊骇、冰冷、漆黑、疲惫等困难,和地上飞控中心人员密切配合,活跃保险地施行着地上拟定的救生方案。

飞船在苍茫的太空中持续往月球飞去。当飞船间隔月球27.6公里时,航天员发动登月舱下降发动机,作业了30.7秒。飞船进入了环月轨迹。在飞船转过月球后,再发动登月舱发动机4.5分钟。飞船进入了回来地球的轨迹。登月舱的氧气、水、电越来越少,航天员由于疲惫和惊骇变得越来越烦躁不安。飞控中心指挥员一向和他们坚持着联络,鼓舞他们,并提示他们吞服镇定剂。

美国将阿波罗13号未能登月的音讯,及时通报给了全国际各国家,并紧迫恳求有关国家给予救援。包含前苏联在内的13个国家供给了救援舰船和飞机,布在美国军舰未能顾及的海域内等候。

飞船进入了回来地球大气层的轨迹。在进入大气层前,航天员发动4个姿势操控火箭,使登月舱推着服务舱向前加快飞翔。随后,点着别离爆破螺栓,将服务舱别离。紧接着又发动反推火箭,使登月舱脱离服务舱一段间隔。

然后,登月舱的两名航天员回到指令舱,封闭两舱通道,点着别离爆破螺栓,将登月舱抛掉。

3名航天员乘坐指令舱回来了地球,安全地下降到和平洋洋面上。

阿波罗13号

美国总统随硫磺岛号军舰前去欢迎了3名航天员的归来。

阿波罗13号飞船登月虽然失利了,但依托人类的才智和意志,却奇迹般地将航天员解救回来。所以,航天界称这次飞翔是“一次成功的失利”。

过后,美国政府建立了事端调查组,查明了事端原因。安在服务舱液氧贮箱中加热体系的两个恒温器开关,由于过载发作电弧放电效果,将其连成通路,使加热管路温度高达500度,烤焦了邻近的导线,终究引起氧气爆破。

安全归航全进程

登月飞翔前地上发作了什么

阿波罗13号遭受的问题首要是环绕第二个液氧罐,即所谓“二号罐”而发作的。这个圆形的液氧罐是在多年前由Beech Aircraft公司依据与North American Rockwell公司之前签署的合同制造的,其开端的制造意图是设备在1969年发射升空的阿波罗10号上。但就在阿波罗10号发射之前,这个液氧罐却被拆卸了下来进行保护和改装,并曾在这一进程中发作过坠落事情——这个罐子从前从大约2英寸(约合6厘米)的高度上摔落下来。

终究,这个或许遭受了损坏的液氧罐没有被再装回到阿波罗10号上,而是别的再制造了一个新的液氧罐。但与此同时,这个坠落的液氧罐通过了查看,成果并未发现有损坏的状况。但是,这种外部查看却发作了一项丧命的忽略:其内部有一根管线遭受了细微的破损。

所以美国宇航局便将这个好像没有遭受损坏的液氧罐分配给了阿波罗13号的服务舱持续运用。在发射前,技术人员再次对各项部件进行了严厉查看,在其间一次查看中,这个液氧罐被发现无法正确地排空液氧(其原理是将气态的氧气充入液氧罐,将液氧悉数揉捏出来,但由于一道管路损坏,无法做到彻底的排出)。终究测验组决议通过加热的手法排空液氧罐。

这时,他们犯下了一项严峻的过错:液氧罐本身带有加热设备,其规划意图是通过恰当加热,协助氧气在管路体系中的活动。依据规划,该加热设备应当通过飞船的28V直流电力体系供电,但测验组却将它与65V的地上线路衔接了长达8小时之久。过高的电压导致的大电流导致加热器开关被烧化,固定在了封闭方位上,这就让它无法及时在状况异常时发动主动封闭程序,所以液氧罐内的温度持续升高,一向到了超越1000华氏度(约合537.7摄氏度),而设备在液氧罐内部的温度计设定的最高温标才80华氏度(约合26.6摄氏度)。但从外部调查,看不出任何异常状况。

这次持续了整整一晚上的加热确实清空了液氧罐,但也对其内部造成了难以估计的损坏。美国宇航局后来的调查陈述中说到:“液氧罐内部管路运用的特氟龙绝缘层遭受了严峻的损坏”。

登月进程中在太空发作了什么

相似液氧这类的液态冷冻液体在微重力环境下会倾向于“分层”,也就是说,在缺少重力效果的状况下,它们会倾向于构成不同的分层并在其所在的空间内向周围扩 散。而当这一空间就是液氧罐的内部体积的时分,这种分层效应就会让丈量液氧罐内部的液体量变得好不简单。因而阿波罗飞船的服务舱液氧罐中还设备了一套内部 涡扇,就像小型船桨一般的叶轮,用于液氧罐内容物的拌和,意图是使其愈加均匀,以便对其内部液体的量更好的进行丈量作业。

在每一次啊阿波罗使命飞翔期间,都会进行这样的例行拌和操作。但没有人知道的是,关于阿波罗13号而言,每一次这样的拌和都将或许引发一场潜在的巨大灾祸——每一次发动二号罐的拌和叶片,电流都将会通过受损的线路。

在使命进行到第56个小时之后,指令仓飞翔员杰克•斯威格特进行了例行的拌和操作。依据估测,这次操作发作了几颗火星,点着了二号罐内的特氟龙资料。在液氧环境下,特氟龙资料的焚烧十分敏捷,在液氧罐内瞬间发作极高压强(超越41 MPa)。这样的压强不光超越了液氧罐阀门的接受极限,也超出了液氧罐结构强度的极限,所以,液氧罐发作了爆破。

解救举动全进程

阿波罗13号

阿波罗13号在阅历贮氧瓶爆破之后,最要害的就是氧气的缺少以及电力的丢失。

整个服务舱的结构就像一个葡萄柚,或者说像是一块被切成一块一块的派,不同的部分被组合在一同,每个部分具有不同的功用。一向到阿波罗13号之前(也包含阿波罗13号),一切的阿波罗飞船上的两台液氧罐都是被放置在同一个模块内的。Sy Liebergot表明:“一切的东西都被放置在一个架子上,包含那些用于向一号罐和二号罐运送氧气的细微管路。因而很简单了解,发作在二号罐的爆破也将影响一号罐,由于它们都挤在一同。”这也正是阿波罗13号所遭受的境况——虽然从外部看一号罐并未遭受严峻破坏,但其与二号罐之间的衔接管路发作了破损,导致阿波罗13号上剩下的氧气也开端不断向太空走漏。

Liebergot笑道:“有人大概会问‘为什么咱们不把这两个罐子分敞开呢?’好吧。答案是那样做出产起来不太便利。”从阿波罗14号开端,飞船的服务舱内设备了一块额定的燃料电池,并在两个首要液氧罐设备方位的别的一端设备了一个额定的备用液氧罐,这个备用罐与飞船燃料电池彻底阻隔,专用于在紧迫状况下为飞船的乘员供给坚持生命所需的氧气。

而当一切这些事发作时,地上上的操控员们依然不甚清楚终究飞船上发作了什么事,他们指令宇航员封闭通一号燃料电池,随后又指令封闭了二号燃料电池。这项操作 的意图是想阻断氧气的活动并保证至少一块燃料电池可以持续运用。但这样一来就等于抛弃了登陆月球的妄图,由于依据规划,要想登陆月球外表,飞船有必要保证至 罕见两块燃料电池是处于作业状况的——而此刻剩下的那块燃料电池开端从阿波罗飞船指令仓中那个较小的储藏液氧罐中罗致氧气

。这个液氧罐被称为“缓冲罐”, 由于其设置的意图之一就是坚持舱内氧气压力的安稳。此刻地上操控员总算认识到,现在他们面对的现已不是宇航员还能不能登陆月球的问题,而是能不能将这些宇 航员安全送回地球的问题。

美国宇航局的飞翔操控中心组成了一个精英团队来担任此次危机以及后续事情的应对,Liebergot也是其间的成员之一,担任EECOM(电力,环境和通讯体系)岗位操作。由于EECOM团队的首要职责是飞船的电力以及环境坚持体系,Liebergot肩上的担子很重。

地上操控中心此刻正面对着一系列极点杂乱也极点困难的挑选需求去做,他们有必要决议接下来要采纳哪些办法以便保证宇航员生命的安全。虽然在美国大众的印象中,美国宇航局好像是一个功率低下的官僚机构,但在此次危机应对中,美国宇航局举动敏捷——在短短6个小时内,地上操控中心便做出了一系列后来看来是至关重要的操作决议方案,为成功抢救太空中宇航员的生命发挥了要害效果。随后是差不多长达4天的折磨和等候,等候阿波罗13号飞船绕过月球并朝着地球飞来。

在爆破发作后的开端40分钟内,依据地上指令,宇航员们开端为登月舱加电,企图将其变为他们的“生命之舟”——这种危机处理方法此前在阿波罗10号使命操练期间从前或多或少做过评论,但后来这种做法却被放弃了,美国宇航局给出的原因是以为这样做“不现实”。但依据常规,美国宇航局的工程师和飞翔操控员们会在这样的模仿操作中制造出操作流程手册并保存下来。爆破发作后,这些操作流程手册被敏捷找了出来投入运用。

当爆破发作时,地上操控员与宇航员们有两项使命需求去做。首要是保证指令仓内自己的备用液氧罐无缺无损,由于其间的氧气将可以被用于归航时所需。而虽然服务舱内设备有飞船上的首要液氧罐,但指令仓内也设备有一个“缓冲罐”以及三个更小的液氧罐。在判明终究一台燃料电池正在从中吸收氧气用于本身发电的状况之后,Liebergot决断封闭了一切这些液氧罐。

Liebergot表明:“我从没想过咱们会失掉这些宇航员,因而我所做的事就是企图节省氧气的耗费,用于他们在回来地球大气层时运用。”

第二项使命听上去则好像与第一项使命彼此对立,那就是尽或许让那块正在汲取储藏液氧罐中宝贵氧气资源的燃料电池坚耐久一些的作业时刻以便为登月舱完结充电。 一般这一进程是一项极具技巧性,包含长达数小时时刻,数百项操作动作的杂乱操作进程。有必要赶快封闭指令仓的需求发作了相似“先生鸡仍是先生蛋”的问题困 境,由于首要登月舱有必要从指令舱的核算机中取得关于初始方位和航向的数据,这样它的推动体系和导航体系才能将宇航员们送回家。Liebergot表明,当他的伙伴John Aaron前来换班时,他马上认识到了自己所面对的问题。他说:“其时John走过来,他说咱们需求更多时刻给登月舱充电,咱们不会有氧气的问题,咱们在登月舱中有许多氧气!”走运的是,运用一号罐中剩下的氧气,加上从指令舱电池体系中收回的部分氧气,加起来足以供给让登月舱回来地球所需的电力。

登月舱中储藏有远超3名 宇航员所需的氧气。其内部具有很多的氧气储藏。事实上登月舱储藏的氧气乃至可以完结屡次舱内再加压,以便满意宇航员登陆月球之后的舱外活动所需。相反,水 却成为一个大问题。为了节省分量,登月舱运用的是电池,而不是燃料电池。因而不像服务舱中的状况,燃料电池发电的进程会发作水,在登月舱中质储藏了固定数 量用于引证和设备冷却的水。地上操控中心不得不尽或许封闭登月舱内的设备以便削减其发作的热量对储藏水体运用的压力。

让状况愈加杂乱的是,应对团队接下来还有必要规划一种方法,然后可以运用登月舱上的导航核算机来引导阿波罗/登 月舱组合体的飞翔。虽然指令舱和登月舱内都设备了简直相同的阿波罗导航核算机设备,但两者运用的软件则彻底不同。登月舱软件运用的飞翔参数无法处理指令舱 和服务舱的状况,其间的根本性改动比方飞船质心的改动等等。要想处理这个问题,有必要依赖于地上操控中心进行的精细测算并给出新的参数。

别的,登月舱内的环境坚持体系也并非是为保证三名宇航员度过数天的时刻规划的,因而宇航员们有必要借助于指令舱中的二氧化碳过滤设备来保证登月舱内呼吸的空气 中二氧化碳浓度不会太高。但在这进程中也呈现了一些妨碍:指令舱的过滤器接口是方形的,它无法与登月舱圆形的接口兼容。所以地上上的工程师们紧迫举动起 来,运用阿波罗13号上现有的物资进行实验并找到了处理方案。

关于阿波罗13号的终究获救,最大的原因应该说是地上操控人员和飞船乘组此前所进行了数以百计的重复操练。每一位操控员,包含一切的支撑人员都对他们各自范畴的专业常识十分了解和了解,基本上都到了最细节的境地。而关于阿波罗13号的飞翔乘组而言,除了对原定的飞翔方案纯熟于胸之外,他们都是出色的飞翔员,他们所受的操练让他们可以在最危殆的状况下坚持镇定和头脑镇定。他们可以在即使最极点的精力和身体压力下精确地进行很多极为杂乱的操作。

阿波罗13号的宇航员们在最风险的状况下可以坚持镇定,并且及时处理问题,在通过登月之前不断的操练之后,他们对飞船各个体系的极限功能都有很好的把握,才使得他们在这次飞翔中可以顺畅的回来地球。更多科学发现详见外星探究网www.365tianqi.net。

阿波罗13号登月前痕迹

1970年4月11日,“阿波罗13号”载着三名美国宇航员升空,踏上了飞往月球的旅程。飞船上的3名宇航员中,42岁的吉姆•洛威尔是使命指挥官,38岁的杰克•斯威格特是指令舱、服务舱的驾驶员,36岁的弗莱德•海斯是登月舱驾驶员。

在洛威尔履行“阿波罗13号”使命前,他的妻子玛丽莲心中充满了焦虑,由于“13”在西方是个不祥的数字。洛威尔回忆说:“我的妻子对我说:‘为什么偏偏是13号?’我说:‘这是科学使命,咱们都是工程师、技术员和科学家,咱们不能迷信。”

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