阿波羅13號（美國阿波羅計劃中第三次載人登月飛船）

阿波羅13號（美國阿波羅計劃中第三次載人登月飛船）

阿波羅13號 （美國阿波羅計劃中第三次載人登月飛船） 次瀏覽 | 2022.10.03 10:53:49 更新 來源 ：互聯網 精選百科 本文由作者推薦 阿波羅13號美國阿波羅計劃中第三次載人登月飛船

阿波羅13號（Apollo 13）是阿波羅計劃（Project Apollo）中的第三次載人登月任務。發射后兩天，服務艙的氧氣罐發生的爆炸嚴重損壞了航天器，使其大量損失氧氣和電力；三位宇航員使用航天器的登月艙作為太空中的救生艇。指令艙系統并沒有損壞，但是為了節省電力在返回地球大氣層之前都被關閉。三位宇航員在太空中經歷了缺少電力、正常溫度以及飲用水的問題，但仍然成功返回了地球。

中文名

阿波羅13號

外文名

Apollo 13

發射時間

1970年4月11日世界時19:13:00

成員人數

3

發射地點

佛羅里達州肯尼迪航天中心LC39A

降落時間

1970年4月17日世界時18:07:41

降落地點

南緯21度38分、西經165度21分

地球軌道周期

88.07分鐘

地球軌道傾角

33.5°

指令艙質量

28,945千克

登月艙質量

15,235千克

運載火箭

土星5號SA-508

指令艙代號

奧德賽

登月艙代號

水瓶座

簡介宇航員

阿波羅13號（Apollo 13）是由美國國家航空航天局（NASA）發射的第三艘載人登月宇宙飛船，在阿波羅載人登月計劃（Project Apollo）中是第7次執行載人任務。1970年4月11日，“阿波羅13號”升空，開始執行美國第三次登月計劃?！鞍⒉_13號”的登月艙被命名為“寶瓶座（寶瓶號）”，指令艙被命名為“奧德賽”。

發射后兩天，服務艙的氧氣罐發生的爆炸嚴重損壞了航天器，使其大量損失氧氣和電力；三位宇航員使用航天器的登月艙作為太空中的救生艇。指令艙系統并沒有損壞，但是為了節省電力在返回地球大氣層之前都被關閉。在“阿波羅13號”返航過程中，宇航員呼出的二氧化碳會導致他們缺氧，并最終使他們窒息死亡。負責地面指揮的工程師們很快想出辦法，讓宇航員利用飛船上的現有儀器置換了二氧化碳。三位宇航員在太空中經歷了缺少電力、正常溫度以及飲用水的問題，但仍然成功返回了地球。

2005年4月17日是美國“阿波羅13號”平安返回地球35周年紀念日。美國globalspec公司19日在休斯敦太空中心為當年成功挽救“阿波羅13號”并幫助3名宇航員死里逃生的工程師們頒發了集體榮譽獎———一個水晶球，以表彰他們的杰出貢獻。

任務成員阿波羅13號機組人員由以下宇航員組成，左起詹姆斯·A·洛弗爾、約翰·L·斯威格特、費雷德·W·海斯。

吉姆·洛威爾：（曾執行雙子星7號、12號、阿波羅8號以及阿波羅13號任務），指令長。

杰克·斯威格特：（曾執行阿波羅13號任務），指令/服務艙駕駛員。

弗萊德·海斯：（曾執行阿波羅13號任務），登月艙駕駛員。

替補成員

替補成員同樣接受任務訓練，在主力成員因各種原因無法執行任務時接替。

約翰·楊（John Young，曾執行雙子星3號、10號、阿波羅10號、16號、STS-1以及STS-9任務），指令長。

杰克·斯威格特（Jack Swigert，曾執行阿波羅13號任務），指令/服務艙駕駛員。

查爾斯·杜克（Charles Duke，曾執行阿波羅16號任務），登月艙駕駛員。

備份機組

操作表1

備份機組并不接受任務訓練，但被要求能夠在會議時代替某位宇航員，并參與任務計劃的細節敲定。他們也經常在任務被執行時擔任地面通訊任務。

文斯·布蘭德（Vance Brand，曾執行阿波羅-聯盟測試計劃、STS-5、STS-41-B以及STS-51任務）

杰克·洛斯馬（Jack Lousma，曾執行天空實驗室3號以及STS-3任務）

威廉·波格（William Pogue，曾執行天空實驗室4號任務）

約瑟夫·科文（Joph Kerwin，曾執行天空實驗室2號任務）

變更

肯·馬丁利是原計劃中的指令/服務艙駕駛員，但是他由于接觸了風疹，在發射前3天被杰克·斯威格特替換。他后來成為擔任了阿波羅16號任務的指令/服務艙駕駛員。

任務數據操作表2

1970年4月14日，02:08:53.555 UTC ，當時阿波羅13號離地球321,860千米。

距月球最近點：1970年4月15日，00:21:00 UTC ，距月球約254.3千米；距地球400,171千米

在太空中發生了什么？

類似液氧這類的液態冷凍液體在微重力環境下會傾向于“分層”，也就是說，在缺乏重力作用的情況下，它們會傾向于形成不同的分層并在其所處的空間內向周圍擴散。而當這一空間就是液氧罐的內部體積的時候，這種分層效應就會讓測量液氧罐內部的液體量變得十分困難。因此阿波羅飛船的服務艙液氧罐中還安裝了一套內部渦扇，就像小型船槳一般的葉輪，用于液氧罐內容物的攪拌，目的是使其更加均勻，以便對其內部液體的量更好的進行測量工作。

在每一次啊阿波羅任務飛行期間，都會進行這樣的例行攪拌操作。但沒有人知道的是，對于阿波羅13號而言，每一次這樣的攪拌都將可能引發一場潛在的巨大災難——每一次啟動二號罐的攪拌葉片，電流都將會通過受損的線路。

在任務進行到第56個小時之后，指令倉飛行員杰克·斯威格特進行了例行的攪拌操作。根據推測，這次操作產生了幾顆火星，點燃了二號罐內的特氟龍材料。在液氧環境下，特氟龍材料的燃燒十分迅速，在液氧罐內瞬間產生極高壓強(超過41MPa)。這樣的壓強不但超過了液氧罐閥門的承受極限，也超出了液氧罐結構強度的極限，于是，液氧罐發生了爆炸。[1]

技術改進三名宇航員在太平洋上指定降落地點獲救時的照片

阿波羅13號任務開始時也曾出現過一次不甚聞名但同樣危險的事故。第二級火箭燃燒時，中間的5號推進器提前關閉了，使其他四臺推進器必須延長燃燒時間。工程師們事后發現這個問題的起因是縱向耦合振動（pogo oscillation），而這種情況足以把第二級火箭撕裂。當時推進器承受著16赫茲的頻率，68g的重力，發動機架被拉長了約7.6厘米（3英寸）。幸運的是，震動導致了推進器壓力降低，控制電腦自動將其關閉。小幅度的縱向耦合振動也曾在之前的阿波羅任務中出現過（甚至在最早的巨人——雙子星無人任務時就被認為是潛在的問題），但在阿波羅13號時渦輪泵中的氣穴與縱向耦合的非正常作用時震動幅度加大。

后來的任務中，火箭進行了反縱向耦合修改（阿波羅13號之前就已經在進行），解決了這一問題。修改是在中間推進器的液體氧線上添加一個氦氣儲存罐，以降低振動的幾率，并保證在這一辦法無效時5號推進器會自動關閉，以及在所有五個第二級火箭推進器上簡化的燃料閥門。

爆炸事故被吊回甲板的阿波羅13號指令艙

在阿波羅13號向著月球飛行離地球321,860千米時，服務艙的二號氧氣罐發生了爆炸。指揮中心要求三位宇航員攪動氧氣罐，以保證氧氣能夠均勻分布。斯威格特攪動氧氣罐后，損壞的氧氣罐特氟綸絕緣電線起火，使氧氣罐內的氣壓增加（標準氣壓為7百萬帕），并導致爆炸。當時爆炸的原因不明，一種說法是有小行星擊中了服務艙乃至于登月艙。

爆炸同時也損壞了服務艙的其他部分，一號氧氣罐的損壞尤其嚴重。爆炸后，指令/服務艙的兩個氧氣罐的氧氣全部損失。服務艙里的氧氣是指令/服務艙電力產生系統的必須部分，也就是說，航天器的電力在爆炸后便所剩無幾。指令艙里還有返回大氣層時所需的電池，但只能在接近地球，與服務艙脫離后使用約十小時。由于返回大氣層的電池必須保留以安全返回，所以三位宇航員不得不把登月艙當作“救生艇”。登月艙作為“救生艇”的步驟在阿波羅13號之前不久才剛剛開始被模擬。

艱難返回阿波羅13號

航天器的嚴重受損使計劃中在弗拉·毛羅高地登月的任務被迫取消。指揮中心有人提出立刻使航天器掉頭并加速返回地球以節省時間。但是，整個航天器上唯一有直接掉頭所需推力的服務推進系統（SPS）卻位于服務艙尾部。由于不知道服務艙的損壞情況有多嚴重，點燃服務推進系統可能會引起服務艙二次爆炸，所以地面指揮為了安全考慮決定不使用服務推進系統。最終被選擇的返回方法是繞過月球，不進入軌道而進入自由返回軌道，使用月球引力將航天器送上返回地球的軌道。

為了能夠進入自由返回軌道，必須執行一次軌道糾正；通常情況下，軌道糾正會使用服務推進系統，但在不敢保證其安全性的情況下，在工程師進行長時間的研究后，指揮中心決定使用登月艙的降落火箭。在繞過月球后，登月艙降落火箭被點燃，進行PC+2（PeriCynthion，近月點+2小時）燃燒，以加速返回地球。返回地球途中登月艙降落火箭再次點燃，以完成一次簡單的軌道糾正。

安全返回的宇航員

安全操縱嚴重受損的航天器返回地球成為了三位宇航員和地面指揮人員所面臨的難題。最讓指揮人員頭痛的問題之一就是登月艙是為兩位宇航員生存兩天準備的，而三位宇航員需要它提供四天的生存保障。另外，登月艙上用以過濾二氧化碳的氫氧化鋰過濾器并不足以堅持四天。

盡管指令艙上有備用過濾器，但它們與登月艙上過濾器的接口形狀不同。在二氧化碳濃度越來越高的情況下，地面指揮最終設計了一個連接裝置，以降低登月艙的二氧化碳濃度。在航天器逐漸接近大氣層時，航空航天局作出了一個特殊的決定：先丟棄服務艙而不是常規狀態下先會被丟棄的登月艙，拍攝服務艙的照片以對事故進行調查。當三位宇航員首次看到服務艙外表面時，他們發現原來覆蓋氧氣罐和燃料電池的面板被炸飛了。

當時地面指揮擔心由于在返回途中指令艙里過低的溫度導致的水凝結會嚴重損壞指令艙的電子控制系統，而唯一檢測的方式是在重新啟動指令艙時。幸運的是，指令艙一切正常。三位宇航員最終安全返回了地球，盡管海斯由于飲用水的缺少以及排尿的困難患了尿道感染必須住院。返回途中，三位宇航員被告知不要將尿液及其他液體排入太空而是保留在太空艙內，因為在沒有推進器糾正軌道的情況下這樣會影響航天器的運行軌道。

盡管事故本身非常不幸，但三位宇航員仍應該感到幸運航天器在去月球途中出現了問題而不是返回途中；否則他們在緊急情況下可調動的資源、設備以及電力都會大大減少。如果服務艙的爆炸發生在環繞月球或者返回地球途中(如果正常登月，登月艙會在登月任務結束后被丟棄)，三位宇航員生存的幾率會變得很低。爆炸前氧氣罐的另一次故障可能恰恰救了阿波羅13號三位宇航員的性命。任務開始后46小時40分鐘后，二號氧氣罐指針讀數出現了問題，一度超過了100%。

為了解決問題，也為了找出原因，斯威格特被要求攪動氧氣罐：這次額外的攪動原本會被安排在登月之后。如果真的是這樣，洛威爾和海斯就可能在踏上月球之后再也沒有踏上地球的機會了。任務結束后，航空航天局對整個事件進行了一次詳細的調查，并對航天器進行了改進以保證類似事件不會再次發生。

事故起因

阿波羅13號上發生的爆炸引起了一場漫長的事故原因調查。由于阿波羅計劃保留了詳細的制造紀錄和問題紀錄，液態氧氣罐幾近災難的爆炸原因最終被縮小到幾個小故障的共同作用。

參考資料