第一部分:常规的终结
要理解为什么阿波罗13号(Apollo 13)至今仍是人类探索史上最扣人心弦的故事,首先必须了解1970年4月的那种宁静。那是一种奇怪的宁静——它并非源于紧张,而是源于乏味。
在 Neil Armstrong 和 Buzz Aldrin 踏上静海(Sea of Tranquility)后不到一年,曾经的不可能已迅速演变成了平凡。这场“太空竞赛”感觉就像一场已经分出胜负的游戏。苏联已被击败,旗帜已经插上,美国民众正准备转换频道。当阿波罗13号于1970年4月11日中部标准时间(CST)13:13准时升空时,它的分类仅仅是一次“常规”飞行。
这种冷淡是显而易见的。受当时收视率算法驱动的主要电视网认为,宇航员们的黄金时段电视特辑戏剧性不足,不足以停播《多丽丝·戴节目》(The Doris Day Show)。任务进行到第55小时,指令长 Jim Lovell、指令舱驾驶员 Jack Swigert 和登月舱驾驶员 Fred Haise 在飞船中漂浮,向地球传回一段参观导览。Lovell 在广播结束时祝大家晚安。
当时没人知道,就在摄像机切断画面几分钟后,飞船就开始走向毁灭。
这次任务本应是从工程演示向严谨科学的转变。任务徽章上的格言是 Ex Luna, Scientia——“知识来自月球”。他们前往的是弗拉·毛罗高地(Fra Mauro highlands),这是一个崎岖的丘陵地带,被认为隐藏着月球古老地质历史的秘密。但他们永远无法踏上那里。相反,阿波罗13号将成为对该计划韧性的最高考验,将一场地质考察转变为一场终极的生存大戏。
第二部分:人类变量
阿波罗13号的戏剧性在发射前很久就开始了,由生物学和偶然因素决定。这是一个关于人类免疫系统的复杂性如何改变历史进程的故事。
最初的首发机组是一个紧密的团队:Lovell、Haise 和 Ken Mattingly。作为原定的指令舱驾驶员,Mattingly 是这艘飞船的操纵大师。他在模拟器中度过了数百小时,专门针对 Lovell 和 Haise 在月表期间他将进行的孤独轨道操作进行训练。他对飞船的布线了如指掌。
然而,在发射前七天,候补登月舱驾驶员 Charles Duke 从他的孩子那里感染了风疹(德国麻疹)。他曾与首发机组共同训练多日,呼吸着同样的空气。NASA 的飞行医生随即介入。他们确定 Lovell 和 Haise 具有免疫力,因为他们童年时患过此病。但 Ken Mattingly 体内没有抗体。
医生们向 NASA 管理层提交了一个严峻的可能性:如果 Mattingly 参飞,他可能会在独自驾驶指令舱环绕月球时爆发红疹并发烧。如果在关键的交会对接机动中他丧失了行动能力,他将无法从月球表面接回 Lovell 和 Haise。那将是一个死刑判决。
在一项令 Mattingly 感到崩溃的决定中,他在飞行前仅72小时被禁飞。他的位置由候补驾驶员 Jack Swigert 接替。Swigert 是一位38岁的单身汉,曾任空军战斗机飞行员,拥有机械工程背景。他胜任、聪明且渴望任务,但他没有像 Lovell 和 Haise 那样针对这次特定的任务流程进行过长期的团队整合训练。他是“新人”,在几乎没有时间进行心理调整的情况下被推上了座位。
虽然1995年的电影戏剧化了 Swigert 与其他成员之间的摩擦,但录音稿显示,这个团队以非凡的专业精神完成了融合。然而,这次更替以一种谁也无法预料的方式挽救了任务。它让 Ken Mattingly 留在了地球。当飞船瘫痪时,正是 Mattingly 将自己锁在休斯顿(Houston)的模拟器中,利用他对飞船的深入了解,设计出了最终带宇航员回家的紧急程序。
第三部分:机器与缺陷
要理解这场灾难,必须审视其硬件。阿波罗“组合体”是一个冗余设计的奇迹,一座技术的摩天大楼。
- 土星5号(Saturn V): 有史以来最强大的机器,产生760万磅的推力。
- 指令舱(Odyssey): 母船和再入载具。
- 登月舱(Aquarius): 蜘蛛状的着陆器。
- 服务舱: 携带燃料、主发动机和生命支持系统的巨大圆柱形舱体。
缺陷深藏在服务舱内部的 2号氧气罐 之中。
几年前,这个特定的氧气罐(序列号 10024X-TA0009)曾安装在阿波罗10号上,但后来被拆下进行改装。在拆卸过程中,一个吊装夹具断裂,氧气罐跌落了两英寸撞在工厂地板上。这看起来只是轻微的震动,但在内部,精细的注液管组件被震松了。
时光流转到1970年,阿波罗13号发射前几周。在发射架上进行的一次“排氧”测试中,地勤人员由于那个受损的导管而无法排空罐内的氧气。为了解决这个问题,他们决定开启罐内的内部加热器将氧气煮干。他们将加热器连接到了65伏的地面电源上。
他们不知道的是,氧气罐内部的恒温开关额定电压仅适用于飞船的28伏直流系统。当高电压接入时,开关由于电弧作用焊死在了闭合位置。在八个小时里,加热器持续运行,使氧气罐内部温度超过1000华氏度(538摄氏度)。高温如此剧烈,以至于熔化了风扇电机接线上的聚四氟乙烯(特氟龙)绝缘层。
当罐内为飞行充满了液氧时,那些裸露、焦黑的电线就处于一个充满纯氧的高压容器中。它成了一个纵火炸弹,只待一个火花。
第四部分:爆炸
在任务进行到 55小时54分53秒 时,任务控制中心请求了一项常规操作。“13号,有机会的话,我们还有一个项目要交给你。我们希望你搅拌一下低温储罐。”
储罐中含有糊状的液氧,容易产生分层;需要风扇进行搅拌,以获得准确的油量读数。Jack Swigert 拨动了开关。
在2号罐内部,电流流向风扇电机。火花在暴露的电线之间跳跃。在100%的纯氧环境中,残余的特氟龙绝缘层瞬间起火。压力在几毫秒内飙升。氧气罐破裂,以手榴弹般的威力炸掉了服务舱侧面13英尺长的铝制面板。
飞船剧烈摇晃。主警报声响起。“OK,休斯顿,我们这里出问题了(we've had a problem here),”Swigert 说道。他的声音平稳,训练素质占据了上风。“这里是休斯顿,请重复。”“休斯顿,我们出问题了,”Lovell 重复道,“我们遇到了B总线欠压(Main B Bus Undervolt)。”
起初,休斯顿的飞行控制员们——由传奇人物 Gene Kranz 领导——感到困惑。他们看到了不可能的读数。本应独立的系统正在同时失效。这看起来像是仪表错误。
接着,Jim Lovell 漂浮到舱门窗口向后看去。“我们正在向……向太空排放某种物质,”他报告道。
那是来自1号罐的氧气。爆炸要么损坏了管路,要么震裂了第二个氧气罐。宇航员们正看着他们的生命支持系统流失到虚空之中。没有氧气,燃料电池(通过氧和氢结合产生电能)就停止了工作。没有电力,指令舱 Odyssey 迅速变成了一座寒冷的坟墓。
第五部分:救生艇策略
随着 Odyssey 走向毁灭,宇航员们不得不进行一次绝望的转移。他们放弃了母船,穿过对接通道进入了 Aquarius,即登月舱。
登月舱(LM)的设计初衷是在月球表面支撑两名人员度过两天。现在,它必须在深空的冰冷真空里支撑三名人员度过四天。它从未被设计为独立飞行,更不用说推着挂在它鼻尖上的指令舱和服务舱那巨大的死重了。
轨道问题 阿波罗13号当时并不在返回地球的航线上。它正处于前往弗拉·毛罗着陆点的混合轨道上。如果他们什么都不做,他们将以4万英里的距离错过地球,永远漂流在太阳轨道上。他们必须掉头。
使用受损服务舱上的主发动机是绝不可能的——如果爆炸波及了燃料管路或发动机喷管,点火可能会炸毁整艘船。他们必须使用登月舱的下降级发动机(DPS)。
休斯顿的工程师们必须计算一次从未演练过的点火。在飞行第61小时,宇航员启动 DPS 发动机持续了30秒。这次“自由返回轨道”点火利用月球引力将他们甩回地球。
但仅仅走上这条路是不够的。他们需要更快地回家,否则有限的水和电力将会耗尽。在绕过月球背面两小时后——这创下了人类至今为止的最高高度记录——他们再次启动了发动机。这次“PC+2”点火(过近月点后2小时)非常完美。它缩短了10个小时的航程,并将目标定在了太平洋溅落。
第六部分:漫长的寒冷航行
回家的旅程是一场长达四天的匮乏磨难,以三个截然不同的危机为特征:空气、寒冷和导航。
“邮箱”:方榫圆卯 最迫切的威胁是窒息。登月舱有充足的氧气,但它无法过滤男人们呼出的二氧化碳(CO2)。登月舱的圆形氢氧化锂(LiOH)罐在24小时内就饱和了。二氧化碳水平攀升至 15 mmHg。在这种水平下,宇航员会变得神志不清、嗜睡,并最终死亡。
指令舱里有一堆新鲜的 LiOH 罐,但它们是方形的。它们在物理尺寸上无法放入登月舱的圆形插槽中。
在休斯顿,乘员系统部将一堆飞船设备倒在桌子上——塑料袋、飞行手册的纸板封面、宇航服软管和灰色胶带。他们必须临时拼凑出一套方案。他们制造了一个适配器,利用宇航服软管将空气吸入方形罐中。
任务控制中心向宇航员宣读了说明。“拿个塑料袋……用灰色胶带……”宇航员们组装了这个装置,亲切地称之为“邮箱”(The Mailbox)。当他们用胶带将其固定到位后,二氧化碳水平立即降至接近零。那是美国灰色胶带的胜利。
深冻
为了节省登月舱的电池(总共只有2181安培小时),宇航员关闭了几乎所有设备的电源。没有电脑,没有导航系统,没有加热器。船内温度骤降至38华氏度(3摄氏度)。
冷凝水浸透了墙壁。水滴在舱内漂浮。宇航员没有厚衣服——Lovell 和 Haise 穿上了月球靴,但 Swigert 没有。他们试图躲在对接通道里,挤在一起取暖,但寒气刺骨。睡眠不足开始损害他们的认知功能。
更糟糕的是,他们不得不配给饮水。水需要用来冷却飞船的电子设备,因此人类排在第二位。他们每天喝水量不足6盎司。Fred Haise 患上了严重的肾脏和尿路感染。当他们到达地球时,他正因发烧而痛苦地颤抖。
以太阳导航 爆炸使飞船周围笼罩着一层碎片云。数以千计晶莹剔透的冻氧薄片和金箔正随飞船一同飞行。这些“五彩纸屑”干扰了导航计算机的恒星追踪器——它无法从碎片中辨别真正的恒星。
在最后一次中途修正中,宇航员必须手动校准飞船。他们使用了唯一能肯定辨认的恒星:太阳。通过将窗口十字准线与地球的晨昏线(昼夜交界线)对齐,他们保持了航向正确。这是一次原始的手动驾驶,让人回想起风帆战舰的时代。
第七部分:再入与黑障
随着4月17日的黎明到来,地球填满了窗口。但最危险的阶段才刚刚开始。指令舱 Odyssey 是一个死寂、冰冷的庞然大物。必须将其通电以管理再入过程。
Ken Mattingly 在模拟器中花了几天时间编写核对表。序列非常微妙;如果耗电过多,再入电池就会耗尽,降落伞将永远无法打开。如果控制面板内部的冷凝水引起短路,计算机就会烧毁。
Jack Swigert 遵循 Mattingly 的核对表。他拨动了开关。电路板上的三防漆阻挡了水分。Odyssey 苏醒了。
永别 在进入大气层之前,他们必须抛弃多余的重量。首先,他们抛弃了服务舱。随着它翻滚而去,宇航员们终于看到了伤口。“那艘飞船的一整侧都消失了,”Lovell 惊呼道。面板从顶部一直炸到了发动机喷管。隔热罩没有裂开简直是个奇迹。
接着,他们抛弃了 Aquarius。登月舱,他们的救生艇,没有隔热罩。“永别了,Aquarius,我们谢谢你,”任务控制中心在无线电中说。这艘救了他们的船在高层大气中焚毁,带着原本用于月球实验的小型核发生器,安全地坠入了汤加海沟深处。
静默 指令舱以时速2.5万英里撞击大气层。隔热罩在5000华氏度的高温下烧蚀,在舱体周围形成了一层电离等离子体鞘。这种等离子体会阻断所有电磁波。
正常的阿波罗黑障持续三分钟。但阿波罗13号以浅角度切入,以尽量减轻筋疲力尽的宇航员所承受的重力负荷。黑障时间不断延长。三分钟过去了。接着是四分钟。
在任务控制中心,静默令人窒息。Gene Kranz 站在控制台前,抽着雪茄,盯着屏幕。是隔热罩失效了吗?是降落伞冻住了吗?
在4分27秒时,一个声音划破了静电噪音。“OK,Joe。”是 Swigert。
在主屏幕上,三顶美丽的橙白相间的降落伞绽放开来。太空舱溅落在太平洋中,距离回收船 硫磺岛号(USS Iwo Jima)不足四英里。奥德赛之旅结束了。
第八部分:遗产与电影
调查这起事故的科特赖特委员会(Cortright Commission)确认了一连串错误:掉落的氧气罐、电压不匹配、被忽视的温度表。调查导致了阿波罗14号到17号的彻底改进。增加了一个备用氧气罐。风扇被移除。电线套上了不锈钢护套。
但阿波罗13号的文化遗产可以说比技术遗产更强大。在几十年里,这次任务只是一个脚注。直到1994年 Jim Lovell 和 Jeffrey Kluger 撰写了《失落的月球》(Lost Moon)一书,以及随后的1995年 Ron Howard 导演的电影《阿波罗13号》(Apollo 13),世界才真正理解了当时发生了什么。
这部由 Tom Hanks、Ed Harris 和 Kevin Bacon 主演的电影基本准确,但也进行了一些艺术虚构:
- 冲突: 电影展示了宇航员之间的争吵和喊叫。现实中,录音显示宇航员们异常冷静。他们知道恐慌会消耗氧气,而他们付不起那种奢侈。
- “小故障”: 电影描绘爆炸在搅拌后立即发生。现实中,从拨动开关到爆炸之间有令人困惑的90秒延迟,增加了故障的神秘感。
- 台词: 著名的台词“Houston, we have a problem”是好莱坞对实际对话的精简,原话是:“Houston, we've had a problem。”
尽管有这些改动,电影仍将“失败不是选项”(Failure is not an option)这句话烙印在了文化词汇中(这句话是由编剧构思的,尽管它完美捕捉了 Gene Kranz 的哲学)。
第九部分:从阿波罗到阿尔忒弥斯
今天,近60年后,随着 NASA 准备通过 阿尔忒弥斯计划(Artemis program)重返月球,阿波罗13号的回响比以往任何时候都更加响亮。1970年吸取的教训正直接影响着2026年的硬件设计。
阿尔忒弥斯2号与自由返回 即将进行的阿尔忒弥斯2号(Artemis II)任务计划搭载四名宇航员环绕月球,其轨道与阿波罗13号被迫飞行的轨道惊人地相似。与登月任务不同,阿尔忒弥斯2号采用了“自由返回”飞行剖面。这意味着一旦月球转移轨道射入点火完成,飞船将自然地绕过月球并依靠引力返回地球,即使主发动机发生故障也是如此。这种轨道选择是对 Lovell、Swigert 和 Haise 所验证的安全规程的直接致敬。
猎户座 vs. 阿波罗 新的猎户座(Orion)飞船是阿波罗指令舱的精神继承者,但它的设计充分考虑了阿波罗13号的教训。
- 太阳能: 与依靠易出问题的氧气燃料电池的阿波罗不同,猎户座使用太阳能电池阵列。如果猎户座的氧气罐爆炸,灯依然会亮着。
- 独立生命支持: 猎户座的生命支持系统更为强大,采用了源自国际空间站的闭环技术,降低了困扰 Aquarius 的“二氧化碳危机”风险。
回收发动机 作为一个奇特的尾声,阿波罗时代的遗产字面上是从深海中被打捞上来的。2013年,由 Jeff Bezos 资助的探险队从大西洋海底发现并回收了土星5号火箭的 F-1 发动机。在扭曲的金属中,他们找到了序列号。保护专家使用了来自阿波罗13号事故调查的相同应力分析数据,以了解金属在撞击水面时是如何变形的,从而帮助保护这些文物以供博物馆展览。
结论
阿波罗13号没有带回月球岩石。它没有插上旗帜。在任务目标的二元逻辑中,它是一个失败。然而,历史对它的评价截然不同。
它被誉为“成功的失败”,展示了受过高度训练的人在拒绝向环境屈服时会发生什么。它剥去了太空探索的华丽外衣,揭示了其坚韧、危险的核心。它告诉我们,我们可以建造飞向恒星的火箭,但当这些火箭损坏时,我们可以用纸板、胶带和绝不认死的意志修筑一条回家的路。
当人类望向火星——一段没有“自由返回轨道”且无法快速回家的旅程时——阿波罗13号的教训就是生存手册。这次任务证明了任何飞船中最宝贵的组件不是计算机或发动机,而是人类的大脑。
Comments
No comments yet. Be the first!