揭秘阿波罗13号安全返回的全过程,阿波罗13号登月飞船为什么会出事故?
在上个世纪,人类的航天科技成爆发式的增长,不管是飞向了太空,甚至还登陆了月球,这其中美国的阿波罗登月计划可谓世界瞩目,但是登月计划并不是一帆风顺,也出现过危险和事故甚至是死亡。下面奇闻网带您去看看:揭秘阿波罗13号安全返回的全过程,阿波罗13号登月飞船为什么会出事故?
阿波罗13号安全返回的全过程
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,进行计划中的第3次登月飞行。这次飞行的航天员是洛威尔、海斯和斯威加特。飞船飞行到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号贮氧箱贮量显示超差。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,飞船遥测数据丢失1.8秒,主母线电压下降,报警系统报警。
差不多就在这个时刻,"砰"的一声,服务舱中的2号贮氧箱发生爆炸。飞船的报警灯亮了,报警器响了,主电压继续下降。斯威加特当即向休斯敦飞控中心报告:"喂!我们这里出事了。"海斯从登月舱的通道爬到指令舱,看到一些系统的电压已降到零,也立即做了报告。这些情况都用电视实况转播给了全美国、全世界,使成千上万的人目瞪口呆。无数的美国人为他们祷告。休斯敦飞控中心及时分析,认为是液氧贮箱爆炸起火,使得飞船上的氢氧燃料电池损坏。
飞船上的电源出问题,使得登月已经不可能,而且航天员也处于极端危险之中。经过飞控中心科学家、工程师们艰苦细致的分析,休斯敦飞控中心果断地决定:中止登月飞行,利用完好的登月舱,立即返回地球。当时飞船离地球已经38万公里,已经越过地球引力界面,飞船正在月球引力下往月球飞去。如果要返航,必须有足够大的火箭推力来克服月球吸引力。登月舱显然难于胜任。休斯敦飞控中心科学家们经过周密计算,并让地面航天员进入登月舱模拟,最后得出了一个最省燃料的返回轨道:飞船继续飞行,绕过月球,再启动登月舱发动机,以进入返回轨道。
由于氢氧燃料电池的贮氧箱还担负着飞船生命保障系统氧气和水的供应,因此航天员面临着电能不足、供水供氧困难、环境温度下降的处境。但3名航天员在地面飞控中心的指挥下,以顽强的意志和毅力,强烈的求生欲望,战胜了恐惧、寒冷、黑暗、疲劳等困难,和地面飞控中心人员密切配合,积极稳妥地实施着地面制定的救生方案。飞船在茫茫的太空中继续往月球飞去。当飞船距离月球27.6公里时,航天员启动登月舱下降发动机,工作了30.7秒。
飞船进入了环月轨道。在飞船转过月球后,再启动登月舱发动机4.5分钟。飞船进入了返回地球的轨道。登月舱的氧气、水、电越来越少,航天员由于疲劳和恐惧变得越来越烦躁不安。飞控中心指挥员一直和他们保持着联系,鼓励他们,并提醒他们吞服镇静剂。美国将阿波罗13号未能登月的消息,及时通报给了全世界各国家,并紧急请求有关国家给予救援。包括前苏联在内的13个国家提供了救援舰船和飞机,布在美国军舰未能顾及的海域内等候。
飞船进入了返回地球大气层的轨道。在进入大气层前,航天员启动4个姿态控制火箭,使登月舱推着服务舱向前加速飞行。随后,点燃分离爆炸螺栓,将服务舱分离。紧接着又启动反推火箭,使登月舱离开服务舱一段距离。然后,登月舱的两名航天员回到指令舱,关闭两舱通道,点燃分离爆炸螺栓,将登月舱抛掉。3名航天员乘坐指令舱返回了地球,平安地降落到太平洋洋面上。
登月过程中在太空发生了什么
类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,在缺乏重力作用的情况下,它们会倾向于形成不同的分层并在其所处的空间内向周围扩 散。而当这一空间就是液氧罐的内部体积的时候,这种分层效应就会让测量液氧罐内部的液体量变得十分困难。因此阿波罗飞船的服务舱液氧罐中还安装了一套内部 涡扇,就像小型船桨一般的叶轮,用于液氧罐内容物的搅拌,目的是使其更加均匀,以便对其内部液体的量更好的进行测量工作。
在每一次啊阿波罗任务飞行期间,都会进行这样的例行搅拌操作。但没有人知道的是,对于阿波罗13号而言,每一次这样的搅拌都将可能引发一场潜在的巨大灾难——每一次启动二号罐的搅拌叶片,电流都将会通过受损的线路。在任务进行到第56个小时之后,指令仓飞行员杰克•斯威格特进行了例行的搅拌操作。根据推测,这次操作产生了几颗火星,点燃了二号罐内的特氟龙材料。在液氧环境下,特氟龙材料的燃烧十分迅速,在液氧罐内瞬间产生极高压强(超过41 MPa)。这样的压强不但超过了液氧罐阀门的承受极限,也超出了液氧罐结构强度的极限,于是,液氧罐发生了爆炸。
阿波罗13号登月飞船为什么会出事故
阿波罗13号遭遇的问题主要是围绕第二个液氧罐,即所谓“二号罐”而发生的。这个圆形的液氧罐是在多年前由Beech Aircraft公司根据与North American Rockwell公司之前签署的合同制造的,其最初的制造目的是安装在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维护和改装,并曾在这一过程中发生过掉落事件——这个罐子曾经从大约2英寸(约合6厘米)的高度上摔落下来。
最终,这个可能遭受了损坏的液氧罐没有被再装回到阿波罗10号上,而是另外再制造了一个新的液氧罐。但与此同时,这个掉落的液氧罐经过了检查,结果并未发现有损坏的情况。然而,这种外部检查却发生了一项致命的疏忽:其内部有一根管线遭受了轻微的破损。于是美国宇航局便将这个似乎没有遭受损坏的液氧罐分配给了阿波罗13号的服务舱继续使用。在发射前,技术人员再次对各项部件进行了严格检查,在其中一次检查中,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,将液氧全部挤压出来,但由于一道管路损坏,无法做到完全的排出)。
最终测试组决定通过加热的手段排空液氧罐。这时,他们犯下了一项严重的错误:液氧罐本身带有加热装置,其设计目的是通过适当加热,帮助氧气在管路系统中的流动。根据设计,该加热装置应当通过飞船的28V直流电力系统供电,但测试组却将它与65V的地面线路连接了长达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,固定在了关闭位置上,这就让它无法及时在情况异常时启动自动关闭程序,于是液氧罐内的温度持续升高,一直到了超过1000华氏度(约合537.7摄氏度),而安装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)。但从外部观察,看不出任何异常情况。这次持续了整整一晚上的加热的确清空了液氧罐,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报告中提到:“液氧罐内部管路使用的特氟龙绝缘层遭受了严重的损坏”。
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