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阿波罗13号——一次真实版的太空营救丨科学史

发布时间:2019-06-07 20:18 来源:未知 编辑:admin

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  原题目:阿波罗13号——一次实在版的太空救援丨科学史

  编者按:1970年4月11日, 美国阿波罗13号飞船起飞进入太空,预备施行登月打算。此次使命被称为史上“最成功的失败”的使命。变乱到底怎样发生的?来看中科院空间核心的解读。

  在太空摸索题材的片子中,救援在太空中脱险的宇航员是编剧导演们喜爱的素材。从《地心引力》到《火星救援》,这些影片在获得不俗的票房成就的同时,也向公家传布了与航天勾当相关的科普学问。与这些虚构的影片比拟,汤姆·汉克斯主演的《阿波罗13号》显得极为出格。这部斩获两个奥斯卡奖项的影片是按照1970年美国阿波罗登月打算中的一次线年前,在奔月的路上,阿波罗13号飞船俄然遭遇了办事舱氧气罐爆炸的险情。在地面节制人员和航天员的通力共同下,重重危机终究被化解,宇航员们也得以成功前往地面,让阿波罗13号使命成为NASA汗青上“最成功的失败使命”。

  历尽艰险前往地球后,美国总统尼克松为三位宇航员颁布了总统自在勋章

  1970年,那是一个春天,阿波罗13号飞船正在飞往月球富拉· 摩洛高原的路程中。作为阿波罗打算的第三次登月使命,阿波罗13号的飞翔在一起头显得颇为成功。除了土星5号火箭有一点可有可无的非常外,使命的各个系统都在一般工作。在发射后的第46小时43分钟,地面担任与宇航员讯通的工作人员捉弄地埋怨道:“飞船的情况太好,我们曾经无聊到流泪了。”发射后的第55小时46分钟,阿波罗13号上的宇航员通过电视直播,向地面观众展现了他们舒服的太空糊口。在49分钟的电视直播竣事时,宇航员吉姆·洛威尔向关心这艘飞船的人们道了晚安。

  阿波罗13号爆炸发生前的节制大厅沉浸在轻松高兴的空气中,电视直播正在进行

  然而期待阿波罗13号的,倒是一场恶梦。

  登月的阿波罗飞船采用三舱式的布局。位于飞船尾部的办事舱发生飞船变轨所需的动力,同时为指令舱供给电力和氧气等供给。飞船中部的指令舱是宇航员在大部门时间所处的舱段。宇航员们能够在这里节制飞船的飞翔,也会乘坐指令舱前往地球。飞船顶部的登月舱由上升段和下降段两部门构成。在登月时,登月舱与飞船分手并在月球概况着陆。在宇航员们完成月球概况的各项勾当后,登月舱的下降段会留在月球上,上升段焚烧将宇航员们送回绕月轨道,与指令舱、办事舱对接,并前往地球。

  在电视直播竣事后十多分钟,宇航员杰克·斯威格特按照地面的指令起头搅动办事舱中的氧气罐,以获得更精确的气压读数。突然,办事舱传来一阵巨响,飞船内的告警灯随即起头闪亮。斯威格赶紧向地面节制人员演讲:“休斯顿,我们这摊上事了!”(Houston,weve had a problem here.)

  一首混进阿波罗13号宇航员跟节制人员通话的电音曲子

  飞船的各个系统中,最先呈现非常的是B总线的电压读数。B总线是飞船的两个次要供电回路之一,爆炸发生后B总线的电压读数起头下降。随后,宇航员接连收到了一系列告警:两个燃料电池失效,办事舱中一个氧气罐内的氧气不知去向,另一个氧气罐的气压也在不竭下降中。巨响方才发生时,宇航员们忙于处置驾驶舱内各个仪表的告警,直到十三分钟后,洛威尔望向飞船舷窗之外,才真正发觉了不测的来历:办事舱曾经被爆炸粉碎,正在向外冒气!

  本来,飞船办事舱中的二号氧气罐发生了爆炸,在毁坏本身的同时也毁坏了一号氧气罐。氧气罐的泄露不单间接要挟了宇航员的根基保存前提,更连带激发了多重危机:阿波罗飞船的供电依托的是液氧与液氢在燃料电池中的反映,当液氧供应不足时,燃料电池就无法继续工作,飞甲板对的得到电能、在太空中“关机”的要挟。同时,燃料电池内化学反映发生的水也是宇航员饮水的来历,燃料电池遏制工作后,飞船同时进入缺水的困境。此时,飞船正在从地球向月球飞翔的过程中。若是要当即前往地球,必需让办事舱中的策动机开机才能改变飞船的轨道。在办事舱曾经发生爆炸的环境下,谁也不晓得策动机开机有会不会激发更大的灾难。

  阿波罗13号危机发生后严重的工作人员

  登月舱在宇航员登岸月球过程中要自主飞翔,因而登月舱中有独立的供电、供氧设备,还有能供给动力的策动机。此时,它成为了宇航员求生的独一依托。在确定爆炸给办事舱形成的损害无法管制后,洛弗尔和海斯两人进入登月舱,与留在指令舱中的斯韦格特一同起头抢险救灾的工作。他们起首把办事舱中残剩的氧气导入指令舱中,再将指令舱的电源切换到登月舱的蓄电池中。为了尽可能的节流登月舱氧化银电池里极为无限的电能,宇航员们封闭了一些非必需设备,使飞船进入了“超等省电模式”,功耗降低到了一般环境下的1/5。在飞船上,需要“喝水”的除了三位宇航员外,还有各类电子器件的水冷设备。为了尽量节流用水,宇航员们每天的饮水量只要一般环境下的五分之一,如许虽然勉强维持了生命,却给宇航员带来了很大的疾苦。前往地面时,三位宇航员由于脱水,体重总共降低了31.5磅(请急于减肥的读者不要效仿这种体例),海斯特还由于缺水惹起的排尿坚苦症入院医治。

  登月舱与指令舱分手后航天员为它拍摄的照片。在求助紧急时辰,它是航天员们的救生船

  登月舱本来只设想供两名宇航员利用两天,现在却有三名宇航员要靠它存活四天。登月舱上储蓄的氧气足够航天员们利用,但过滤二氧化碳的氢氧化锂过滤器却对峙不了那么长时间,飞船上的二氧化碳浓度一度触发了报警,提醒宇航员有中毒的危险。指令舱中储蓄了一些备用氢氧化锂过滤器,可是这种方形的过滤器无法安装到登月舱过滤系统圆柱形的安装槽中。在危在旦夕之际,地面人员想出领会决法子,指点宇航员们用飞船上可以或许获得的物资拼装上了两种分歧外形的过滤安装,成功降低了登月舱的二氧化碳浓度。

  宇航员们姑且拼装的二氧化碳过滤安装,工程师们将其戏称为“邮箱”

  为了操纵登月舱下降级策动机无限的推力前往地球,地面人员计较出了一条操纵月球引力前往地面的轨道。飞船在绕过月球后背后,下降级策动机焚烧工作一次,以加快飞船前往。在茫茫太空中有如一叶扁舟的阿波罗飞船,利用的导航体例和人类在晚期帆海中利用的定位导航体例一样:宇航员们用一个道理与六分仪雷同的千里镜寻找导航用的星星,飞控计较机遇协助宇航员们算出飞船准确的前进标的目的。然而爆炸的发生使得导航千里镜丧失了部门功能,宇航员们最初依托丈量太阳的方位才找到了本人回家的路。

  办事舱分手后航天员们拍摄的照片,可见爆炸对办事舱的毁坏程度

  与危机战役的不止三名宇航员。在地面上,NASA和飞船承包商的工程师们不分朝夕地工作。发送给航天员的每一条指令,都需要工程师们频频设想,并在模仿器长进行测试。美国总统尼克松亲身前去节制核心领会环境。通过旧事媒体不间断的报道,全美国人民都亲近关心着三位宇航员的安危。教皇保罗在梵蒂冈为三位宇航员祷告祝愿。就连与美国处在暗斗敌对形态的苏联都公开暗示“苏联当局曾经向他的公民和戎行下达号令,要求他们操纵一切可能的手段协助美国宇航员。”

  在历经艰险之后,回家之路终究将近走完了。在着陆前四个小时,受损的办事舱与指令舱分手,宇航员们也得以亲眼看到了办事舱的受损环境:办事舱被炸出了一个洞,一块面板曾经被炸飞。在着陆前一小时,呵护了宇航员生命的登月舱完成了使命,与指令舱分手。三名宇航员最终乘坐指令舱,下降在南承平洋中,被美国海军的搜救舰队打捞,安然前往了地球。

  安然回家的三位宇航员

  之后的查询拜访让所有人都大跌眼镜。在太空中惹祸的2号氧气罐竟然是个二手产物!这个编号为10024X-TA0009的氧气本来安装在阿波罗10号上,在安装过程中不慎被损坏。当阿波罗10号换用其他的氧气罐成功发射后,这个氧气罐被修复测试,安装到了阿波罗13号飞船上。阿波罗13号在发射前进行的一次测试中,这个氧气罐的氧气一直无法完全排空。节制人员决定启动罐内的加热器,排出残剩氧气。这个操作需要接通65伏的电源,但氧气罐内的电路一起头的设想电压是28伏。在8小时的加热后,接近加热器的导线华氏度,导线的绝缘层被粉碎。在太空中,这段导线短路,点燃了绝缘层,激发了爆炸。

  作者系中国科学院国度空间科学核心空间气候学国度重点尝试室研究人员前往搜狐,查看更多

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