50年前，谁炸掉了阿波罗13号飞船？

文章来自微信公众号：果壳（ID：Guokr42），作者：鸑鷟鹓鶵 ，Steed，题图来自：电影《太空救援》

50年前，也就是1970年4月11日，阿波罗13号发射升空。

阿波罗13号发射 | NASA

这次飞行，原本只是一次寻常的登月任务，不应该如此知名。就像50年后，大多数人可能分不清阿波罗12号和14号之间的具体区别。

然而，阿波罗13号的宇航员，却意外遇到了人类历史上最遥远的一次事故。

在断电、断WiFi通信和缺气、缺水的多重挑战下，3名宇航员上演了载人航天史上最著名的一次自救。

跟着阿波罗13号的视角飞掠月球 | NASA/本文作者汉化

休斯敦，我们有麻烦了

格林尼治标准时间1970年4月11日19点13分，美国佛罗里达当地时间凌晨2点13分，阿波罗13号发射升空。

这是一段看起来和阿波罗8/10/11/12号都差不多的旅程，尤其对于指令长（小）詹姆斯·洛威尔而言。

上一次，他驾驶的是阿波罗8号，那是人类历史上首次载人绕月飞行。于是，他成为历史上第一位第二次前往月球的宇航员。

指令长洛威尔在飞船上 | NASA

连续两天的飞行，似乎非常平淡，只有一些不起眼的小毛病。这点小插曲，对于类似阿波罗工程这样庞大的系统而言，根本就是家常便饭。

比如上一次的阿波罗12号，刚发射升空没多久，就被闪电击中了…… 还连劈了两次，瞬间警铃大作！

但这一次，却是风暴来临前的寂静。

发射后55小时52分，格林尼治标准时间4月14日3点09分，阿波罗13号的乘员刚刚结束例行检查，准备进入休息状态。突然，指令舱的主警报响彻飞船。

警报显示：1号气罐压力过低！难道是气罐漏气了？

更可怕的还在后面！

2分钟后，宇航员听到了“砰”的一声爆炸！

与此同时，飞船与地面失联1.8秒！

在这危急关头，指令长洛威尔沉着冷静地向地面说了一句话，日后成为一句经典：

——休斯顿，我们有麻烦了。（Houston，we have a problem.）

位于休斯敦的任务指挥中心 | NASA

事后我们知道，这声巨响来自于2号氧气罐的爆裂。

爆裂直接损坏了服务舱的外壳，产生的碎片击中了指令舱的高增益天线，使得通信瞬间中断！通信链路随即自动切换到了备用天线上。

氧气罐发生的泄露，不仅使得飞船内的氧气面临危机，还导致了电池组的罢工。

而事发现场的宇航员并不知道这些。他们能看到的故障显示，是：

1号氧气罐破裂并漏气，压力迅速减小；

2号氧气罐无法正常工作。

1号电池组和3号电池组相继罢工。

爆炸！停气！停电！停Wifi通信！

整个阿波罗13号的指令舱已经沦为一个大型灾难现场。

危急关头，登月就不用想了。可怜的指令长洛威尔，成为了目前唯一一位，两次前往月球，眼见月球近在咫尺，却都没能登陆的宇航员。这个记录，可能会保持很久吧……

可是，问题到底出在哪里呢？

从阿波罗13号近距离看月球 | NASA

潘多拉魔盒

想要找到问题之所在，我们需要回到发射之前。在飞船发射前，需要例行进行模拟倒计时测试。倒计时测试分为加注各种液体、气体的“湿测试阶段”和不加燃料的“干测试阶段”。“湿测试阶段”需要加注的液体，就包括液氧。

湿测试阶段加注液氧 | NASA

液氧需要保存在-183℃的液氧罐内，在加注的时候非常容易从连接的缝隙中挥发。通常来说，由于有风，挥发的液氧不会聚集在液氧罐周围。但是，测试当天风平浪静，液氧罐周边氧气浓度超级高。更要命的是，液氧罐旁边停着3辆巡逻车。

巡逻车事故现场，后面大写着“禁止吸烟”，却没有“禁止开车” | NASA

当巡逻车要发动的时候，汽油发动机启动了电火花塞……而在氧气浓度高的地方，哪怕只是一个小小的火花，后果就只有一个。3辆巡逻车无一幸免，焚毁殆尽，事发现场离火箭只有330米的距离。

聚光灯下的阿波罗13号 | NASA

所幸，这段插曲没有波及到火箭本身。反倒是这次“湿测试”之后出现的一个问题，指向了阿波罗13号服务舱2号氧气罐上可能存在的隐患。

这个氧气罐已经有年头了，原本是给阿波罗10号准备的。可是，在拆出来改装的过程中，这个气罐从大约5厘米高度意外跌落。谨慎起见，工程师给阿波罗10号换了一个新气罐，而把跌落的这个拿去作了检测。外部检测发现并无异样后，它被装在了阿波罗13号飞船上。

没有人知道，这个气罐的内部进气管线，可能已经轻微破损了。直到那次烧毁了3辆巡逻车的“湿测试”之后，工程师例行要排空氧气，才发现这个氧气罐只能排出8%的氧气。事后来看，这大概是阿波罗13号存在隐患的第一个征兆。如果当时工程师仔细追究问题原因的话，说不定有机会察觉氧气罐内遗留的问题。

可惜，并没有。

阿波罗13号服务舱内的氧气罐 | NASA

相反，为了排空气罐内的氧气，工程师大费了一番周章。他们决定，给气罐内的加热器通电，把排不出来的氧气逼出来。这本身倒是常规操作，却遇到了另一个历史遗留问题——电压。

28伏，是阿波罗飞船上指令舱和服务舱的电源电压，也是气罐最初设计时采用的电压标准。而肯尼迪航天中心地面的直流电源，电压是65伏。为了方便地面测试，这个气罐经过了重新设计，所有部件进行了升级，能够兼容地面的65伏电压，却单单遗漏了加热器的温控开关。这个疏漏，当时无人察觉。

温控开关的作用，是在气罐内部温度达到80℉（约26.7℃）时关闭加热器。这也是气罐上的温度计所能指示的最高温度。相对于氧气罐内通常在-300℉（约-184℃）到-100℉（-73℃）的“常温”而言，80℉已经足够高了。

于是，当工程师给加热器接通65伏电源时，温控开关很可能在一瞬间就被击穿了。随后长达8小时的通电里，气罐内部的温度一路飙升到了1000℉（约537℃）以上。过高的温度排空了气罐内的氧气，也严重损坏了气罐内风扇供电线上的绝缘材料。然而，由于气罐上的温度计最高只显示到80℉，仍然没有人察觉到任何的异样。加上之前摔坏的部分，2号氧气罐成为一个“潘多拉魔盒”，留在了阿波罗13号上，等待宇航员的开启。

阿波罗13号3名宇航员的合影 | NASA

还原事故瞬间

现在，让我们回到发射当天。装着这个氧气罐的阿波罗13号飞船，离开了地球，踏上了奔月之旅。接下来的两天时间里，阿波罗13号看起来平安无事。但是，按耐不住的潘多拉魔盒，在悄悄等待着被打开的那一刻。

升空后46小时40分，格林尼治标准时间4月13日17点15分，宇航员按照流程开启了2号氧气罐的风扇。一瞬间，氧气罐的读数表超过了最大量程。

咦！不太对头，似乎是哪里短路了……宇航员立刻关掉了开关。这是“魔盒”第一次蠢蠢欲动，小试了一把身手。

接下来的9小时里，除了2号氧气罐的风扇仍然故障之外，一切似乎都风平浪静。直到升空后55小时53分，格林尼治标准时间4月15日3点06分，宇航员按地面指示第三次“搅动”氧气罐，2号氧气罐内的风扇再次被接通电源。在那一瞬间，高达11.1安培的电流通过了电路。相当于我们只是打开了家用电风扇，却等同于一下子启动了好几台空调！

“魔盒”终于被打开了。

受损而裸露在外的电线引发了大规模短路，产生的热量点燃了原本就被高温破坏过的绝缘塑料。而氧气罐内部，是极其易燃易爆的纯氧环境。火焰沿着电线迅速蔓延，加热并提升了氧气罐内的压强。不到2分钟，2号氧气罐便爆裂开来，顺带炸开了阿波罗13号服务舱的外壳。

3名宇航员危在旦夕。

阿波罗13号服务舱爆裂瞬间，由阿波罗12号宇航员、月球艺术家艾伦‧宾绘制 | Alan Bean

真实版太空救援

追究问题出在哪里，是事后的我们才会考虑的事情。对于阿波罗13号上的宇航员来说，当时的目标只有一个，就是活着返回地球。

按照正常的计划，飞船往返地月之间的燃料和电力本完全由服务舱提供。而此时，服务舱已经严重损坏了。预料到服务舱处于崩溃边缘，并很可能连累用于返回地球的指令舱，地面决定，关机保平安，让宇航员关闭指令舱和服务舱的系统。

阿波罗登月飞船的舱段划分 | NASA

幸运的是，登月舱如同茫茫太空中的一片绿洲，没有受到波及。这成为了他们返回地球的关键。

登月舱，顾名思义，原本是登月用的，自带维生系统，可供2名宇航在月面短期逗留。于是，在接下来的大部分时间里，3名宇航员都挤在狭小的登月舱内，维持着生命。更加幸运的是，为了在登月时减速着陆，登月舱还自带了电池、发动机和燃料。多亏了阿波罗飞船的设计余量足够大，仅仅依靠登月舱的推力，也足够返回地球。

阿波罗13号的登月舱 | NASA

只是，他们现在飞行的方向，仍然是月球，跟返回地球背道而驰。如果直接往反方向推进，势必消耗大量燃料。这就好比在高速向前行驶时，突然需要高速向后倒车。

从阿波罗13号看月球 | NASA

于是，他们有了一个大胆的想法。

看过《流浪地球》的朋友想必对影片里的引力弹弓有印象。流浪中的地球借助木星引力，改变了运动方向和速度。阿波罗13号也利用了同样的原理，借助月球的引力弹弓，调转方向飞回地球。

不过，返回地球的旅程是漫长的，阿波罗13号要从遥远的月球返回，距离是其他低地球轨道载人飞船的1000倍！

休斯敦在讨论 | NASA

根据计算，他们需要5.5天~6.5天的时间才能返回。时间长的轨道肯定夜长梦多，风险更大。但最快并不意味着最好，因为返回地球的位置，没有船能去接应。最终，他们选择了一个折中方案，降落在原定降落的太平洋区域，因为舰队已在那里等候多时了。

阿波罗13号的宇航员在转运氢氧化锂空气循环系统 | NASA

在漫长的返回途中，最要命的可能还不是氧气，而是缺水。在阿波罗飞船上，水除了饮用之外，还有一些更重要的功能。

飞船的氧气-二氧化碳空气循环系统大量使用水。此外，电子及电力系统大量采用水冷散热。这些都占用了大量的水资源，一度使得飞船水资源短缺。为了解决燃眉之急，登月舱的一些非必要系统也关闭了，由此匀出了水冷占用的水。宇航员还从指令舱拿来了制取氧气的氢氧化锂模块，缓解登月舱的循环用水。

图中的盒子，是从指令舱取来的氢氧化锂模块，挂在登月舱内 | NASA

克服了重重困难之后，阿波罗13号终于快要接近地球了。在返回地球之前，地面让宇航员抛掉服务舱，好让大家看清受损的服务舱外观。不看不知道，一看吓一跳，服务舱就好像中弹了一样，发生爆裂的一侧十分狼藉。

抛出的服务舱，可见爆炸带来的损伤 | NASA

直到抵达地球前70分钟，3名宇航员才从登月舱回到指令舱。整个阿波罗13号飞船，只有指令舱有能力重返地球大气层，带着他们平安返回地面海面。这也是他们一路上都保持着指令舱关闭状态的原因——只有这样，才有可能保存指令舱内仅有的电力和氧气。而在当时，没有人知道指令舱有没有受损，还能不能闯过重返大气层这一关。

然而，也实在没有其他的选择了。

指令舱（返回舱）溅入太平洋 | NASA

所幸，返回舱经受住了重返大气层的“烤验”。

升空后142小时54分，格林尼治标准时间1970年4月17日18点07分，返回舱带着3位英勇的宇航员，安全溅落在太平洋上。这3位英雄分别是：

指令长小詹姆斯·洛威尔，当时世界上太空飞行次数和飞行小时最多的宇航员；

设计台词：“我读报道我自己的新闻” | NASA

登月舱驾驶员小弗雷德·海泽尔，阿波罗8号和11号两艘重量级飞船的替补宇航员；

设计台词：“没人比我更了解这个登月舱”| NASA

指令舱驾驶员杰克·斯威格特，他原本是阿波罗13号的替补指令舱驾驶员，因为首席驾驶员疑似得了风疹而被临时替换上阵。

设计台词：“回到地球的感觉真好” | NASA

在爆炸发生后的4天时间里，3名宇航员表现出了极大的智慧和勇气，地面工作人员提供了充分的技术支持，阿波罗飞船也提供了充足的余量。最终，他们克服重重困难，在服务舱几乎处于瘫痪的情况下，实现了自救，返回了地球！

NASA高度评价了阿波罗13号的飞行，称之为“一次成功的失败”。

如今，整整50年过去了，物是人非。

虽然人类还没能再次重返月球，但包括阿波罗13号在内，这些先辈的事迹，将激励一代又一代人投身航天事业，向着更广袤的宇宙进发！

文章来自微信公众号：果壳（ID：Guokr42），作者：鸑鷟鹓鶵 ，Steed