來(lái)源：牧夫天文
2020年4月11日是阿波羅任務(wù)13號(hào)發(fā)射五十周年的紀(jì)念日，與前一年七月成功把人類首次送上月球的阿波羅11號(hào)不同，這次任務(wù)遇到了極其嚴(yán)重的爆炸事故。然而在所有人的共同努力下，三名航天員于1970年4月17日（50年前的今天）成功返回地球。因此，這次任務(wù)被稱為一次成功的失敗，值得后人紀(jì)念。
阿波羅13號(hào)任務(wù)紀(jì)念幣
一次太空任務(wù)最糟糕的結(jié)局大概就是把人送上天的同時(shí)人也順便升天（非字面意義）了吧。NASA（美國(guó)國(guó)家航空航天局）可說(shuō)是現(xiàn)今世界上最成功的組織之一了，但是再成功的組織也會(huì)遇到意外。1961年，當(dāng)時(shí)的美國(guó)總統(tǒng)約翰·F·肯尼迪設(shè)立了要在1970年前載人登陸月球的目標(biāo)。同年，剛剛成立三年的NASA啟動(dòng)了“阿波羅”計(jì)劃。這項(xiàng)登月計(jì)劃耗資254億美元，成為NASA當(dāng)時(shí)最昂貴的太空計(jì)劃。按通貨膨脹率計(jì)算，今天的這個(gè)方案約為1530億美元（約一兆人民幣）。
“阿波羅”計(jì)劃第一次使用三個(gè)部分構(gòu)建飛船。它們分別是：指令艙（CM）、服務(wù)艙（SM）和登月艙（LM）。飛船發(fā)射時(shí)的最前端是指令艙（CM），該模塊搭載了三名航天員。然后，服務(wù)艙（SM）連接到指令艙的后面，為航天員提供動(dòng)力和生命支持。兩者結(jié)合起來(lái)構(gòu)成了指令服務(wù)艙（CSM）。飛船的最后一部分是登月艙（LM），在離開(kāi)地球軌道后登月艙會(huì)跑到指令服務(wù)艙之前（見(jiàn)動(dòng)圖），最終將兩名航天員帶到月球表面，而另一名航天員則留在沿月球軌道飛行的指令服務(wù)艙中。在航天員重新進(jìn)入地球大氣層之前，服務(wù)艙和登月艙將被丟棄。這一革命性的設(shè)計(jì)為火箭節(jié)省了質(zhì)量和燃料。
阿波羅系列任務(wù)的火箭結(jié)構(gòu)示意圖，從左至右分別是登月艙LM，指揮艙CM和服務(wù)艙SM。注意左邊是前面月球方向。| pixabay
經(jīng)過(guò)廣泛的測(cè)試，阿波羅號(hào)火箭準(zhǔn)備行動(dòng)。阿波羅計(jì)劃的頭幾次發(fā)射，即阿波羅1-10號(hào)，是首次登月的“練習(xí)”。阿波羅1號(hào)原計(jì)劃是近地軌道載人飛行實(shí)驗(yàn)，但在地面演習(xí)中發(fā)生了火災(zāi)，三名航天員不幸喪生。這次任務(wù)原本名稱是AS-204，任務(wù)后三名航天員的家屬希望人們不要忘記這次事故，NASA便保留了“阿波羅1號(hào)”這一名稱。鑒于阿波羅1號(hào)出師不利，NASA只好將后續(xù)的任務(wù)改成無(wú)人實(shí)驗(yàn)，繼續(xù)檢驗(yàn)安全性能和技術(shù)性能。從阿波羅4號(hào)到6號(hào)，分別無(wú)人測(cè)試了指令服務(wù)艙、生命維持系統(tǒng)、主發(fā)動(dòng)機(jī)、登月艙等子系統(tǒng)。阿波羅7號(hào)到10號(hào)則為各種載人實(shí)驗(yàn)，每一次都為之后的載人登月累積了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。然后，1969年7月16日，阿波羅11號(hào)發(fā)射升空。在穿越無(wú)盡深邃的太空之后，1969年7月21日，尼爾·阿姆斯特朗（Neil Alden Armstrong）和巴茲·奧爾德林（Buzz Aldrin）降落在月球上。當(dāng)時(shí)美國(guó)的每個(gè)電視臺(tái)都通過(guò)電視廣播登月，慶祝這個(gè)國(guó)家成為第一個(gè)將人類送上月球的國(guó)家，擊敗了當(dāng)時(shí)正在冷戰(zhàn)另一端的蘇聯(lián)人。然而，每一次成功，都注定伴隨著背后的失敗。
阿波羅11號(hào)登月的巴茲·奧爾德林（Buzz Aldrin）| Wikipedia
阿波羅11號(hào)飛行任務(wù)之后，NASA計(jì)劃進(jìn)行更多發(fā)射，以進(jìn)行更多的測(cè)試。在正常程序中，如果主要機(jī)組人員任何一人無(wú)法執(zhí)行任務(wù)，則整組替換成后備小組去執(zhí)行，因?yàn)閳F(tuán)隊(duì)合作和航天員的共同訓(xùn)練對(duì)于空間生存很重要。但是，在發(fā)射前一周的一次例行體檢中，后備組員查理·杜克（Charlie Duke）被發(fā)現(xiàn)感染了風(fēng)疹。為了避免疾病傳播的風(fēng)險(xiǎn)，醫(yī)生進(jìn)行了進(jìn)一步的檢查，他發(fā)現(xiàn)只有原組員肯·馬汀利（Ken Mattingly）從小到大都沒(méi)有感染過(guò)風(fēng)疹，因此沒(méi)有對(duì)這一疾病的抵抗力?？紤]到兩組組員一起訓(xùn)練，有交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)，指揮中心擔(dān)心肯·馬汀利可能會(huì)在任務(wù)中發(fā)病。而原本應(yīng)該要整組換成后備小組的程序因?yàn)楹髠浣M員查理·杜克還在生病中所以無(wú)法執(zhí)行。NASA不得不決定提拔后備組員杰克·斯威格特（Jack Leonard Swigert， Jr。）來(lái)填補(bǔ)他的空缺。最終就是原組員小詹姆斯·亞瑟·洛威爾（James Jim Arthur Lovell， Jr。）和小弗萊德·華力士·海斯（Fred Wallace Haise， Jr。）帶后備組員杰克。這場(chǎng)突然的變化是注定要發(fā)生的阿波羅13 號(hào)不幸事件鏈中的第一個(gè)事件。
在新組員一起訓(xùn)練僅三天之后，1970年4月11日到了。那天是任務(wù)的一天，航天員在2：13 PM發(fā)射升空。發(fā)射的第一階段進(jìn)展順利，但在第二階段過(guò)早切斷助推火箭時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)小問(wèn)題。為了試圖彌補(bǔ)這一錯(cuò)誤，航天員點(diǎn)燃了第三級(jí)火箭，時(shí)長(zhǎng)比計(jì)劃的要長(zhǎng)一些。這個(gè)小錯(cuò)誤似乎不是什么大問(wèn)題，最終整個(gè)發(fā)射流程是如此的精確，以至于取消了計(jì)劃中的第一次航向校正。
任務(wù)開(kāi)始后55小時(shí)53分鐘，當(dāng)航天員離地球約33萬(wàn)公里時(shí)，災(zāi)難性的事故發(fā)生了。由經(jīng)驗(yàn)豐富的吉恩·克蘭茲（Gene Kranz）領(lǐng)導(dǎo)的休斯頓指揮中心要求杰克對(duì)服務(wù)艙中的氫氣和氧氣風(fēng)扇進(jìn)行例行循環(huán)，以解凍儲(chǔ)罐并提供更準(zhǔn)確的讀數(shù)。杰克運(yùn)行風(fēng)扇后兩分鐘，航天員聽(tīng)到了“相當(dāng)大的爆炸”。
“嘿，我們這里出了個(gè)問(wèn)題?！苯芸撕艚?。
“這是休斯頓；請(qǐng)?jiān)僬f(shuō)一次?！蹦z囊通訊器傳來(lái)回答。
“休斯頓，我們遇到了問(wèn)題（原句其實(shí)是Houston， we’ve had a problem而不是電影里有名的Houston， we have a problem）。我們的主B總線電壓過(guò)低?！苯芸苏f(shuō)道。
這種低電壓是指航天器兩個(gè)主要電路之一的功率下降。第一次對(duì)話為阿波羅13號(hào)機(jī)組人員和休斯頓指揮中心帶來(lái)了一系列嚴(yán)重問(wèn)題。一位記者稱其為“空間探測(cè)歷史上最大的公共緊急事件和最戲劇性的救援”。斷電后不久，兩個(gè)低溫氧氣罐中的一個(gè)氧氣含量降至零，這意味著如果航天員保持正常消耗水平，那么指令服務(wù)艙很快就將沒(méi)有動(dòng)力，也沒(méi)有氧氣。休斯頓指揮中心開(kāi)始迅速提出挽救航天員的方案?，F(xiàn)在，這次任務(wù)有了新的目標(biāo)：安全地將這些航天員送回家。
休斯頓指揮中心 |nasa.gov
休斯頓指揮中心和航天員認(rèn)為，最好的做法是將其登月艙用作一種“救生艇”，因?yàn)槿绻闯Ｒ?guī)程序使用指令服務(wù)艙，它將僅剩15分鐘的動(dòng)力。機(jī)組關(guān)閉了指令服務(wù)艙中的所有系統(tǒng)，希望它們可以節(jié)省足夠的動(dòng)力、氧氣和冷卻水以供再次進(jìn)入大氣層。然后，將機(jī)組人員轉(zhuǎn)移至登月艙。但是，這又帶來(lái)了另一個(gè)問(wèn)題：登月艙沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間供電的相關(guān)設(shè)計(jì)。因此，即使外部溫度接近絕對(duì)零度，機(jī)組也關(guān)閉了所有不必要的系統(tǒng)，包括暖氣。
當(dāng)時(shí)，機(jī)組人員離月球還有8萬(wàn)公里，20個(gè)小時(shí)的路程。機(jī)組人員計(jì)劃繞月球飛行并利用其引力通過(guò)“自由返回軌道”將航天員運(yùn)送回地球。由于計(jì)劃的變更，航天員開(kāi)啟登月艙試圖進(jìn)行航向校正以執(zhí)行此操作。但是，在之前嘗試節(jié)電的過(guò)程中，陀螺儀和其他導(dǎo)航儀器電源已關(guān)閉。因此，船員們以地球和太陽(yáng)為基準(zhǔn)，使他們的“救生艇”不會(huì)迷失在茫茫星海中。
當(dāng)機(jī)組人員抵御寒冷并停留在返回地球的登月艙上時(shí)，二氧化碳水平開(kāi)始上升到有毒水平。這是因?yàn)榈窃屡撛局挥糜谶^(guò)濾兩位航天員而非三位航天員使用的氧氣。這使休斯頓的指揮中心急忙尋找解決方案。指令服務(wù)艙的過(guò)濾器和登月艙的過(guò)濾器彼此不兼容，因此這不是一個(gè)可行方案。休斯頓的團(tuán)隊(duì)不得不想出一種方法，使指令艙的圓柱形過(guò)濾器相容于登月艙中的矩形過(guò)濾器。為此，他們制造了一個(gè)名為“郵箱（Mailbox）”的設(shè)備，該設(shè)備是一個(gè)額外的太空服的導(dǎo)管，使空氣通過(guò)過(guò)濾器返回。
解決了他們的氧氣問(wèn)題之后，接下來(lái)地面需要制定機(jī)組人員重返地球大氣層的計(jì)劃。這個(gè)問(wèn)題尤其困難，因?yàn)橹噶罘?wù)艙所剩電量不多，而登月艙沒(méi)有隔熱罩。指揮中心請(qǐng)肯·馬汀利（就是沒(méi)有風(fēng)疹抵抗力所以沒(méi)能執(zhí)行任務(wù)的那位組員）制定了一項(xiàng)計(jì)劃，用電池中剩余的少量能量為指令服務(wù)艙供電。他在地球上的模擬環(huán)境中用組員有的材料和工具制定了計(jì)劃，讓組員可以只為重新進(jìn)入大氣層所必需的設(shè)備供電。在馬汀利的計(jì)劃中，航天員將動(dòng)力從即將廢棄的登月艙轉(zhuǎn)移到指令服務(wù)艙，以便有足夠的能量為所有必需的系統(tǒng)供電。
他們?cè)俅吸c(diǎn)燃了登月艙的發(fā)動(dòng)機(jī)以調(diào)整軌道并制定了再入計(jì)劃后，機(jī)組人員準(zhǔn)備好了再入飛行。杰克進(jìn)入指令艙，以啟動(dòng)所需的儀器。詹姆斯和小弗萊德關(guān)閉了登月艙并轉(zhuǎn)移到指令艙。隨后他們分離了高度受損的服務(wù)艙和他們的救生艇登月艙。
經(jīng)過(guò)數(shù)小時(shí)的寒冷低溫和漫長(zhǎng)的夜晚，航天員重新回到地球的引力范圍內(nèi)。盡管已采取了所有節(jié)能的程序，但他們?nèi)匀徊恢滥芊衿桨不貧w，不知道隔熱罩是否已損壞或降落傘是否凍結(jié)而無(wú)法正確展開(kāi)。
航天員為重返大氣層作好防沖擊準(zhǔn)備，與此同時(shí)休斯頓則不得不在無(wú)線電中斷 的黑障期間等待六分鐘。中斷時(shí)間比預(yù)期長(zhǎng)87秒，全世界都以為已經(jīng)失去了他們。最終，詹姆斯通過(guò)無(wú)線電廣播讓世人得知航天員已經(jīng)幸存。飛船最后降落在太平洋上，美國(guó)和蘇聯(lián)的船只前來(lái)接回他們。
重新進(jìn)入地球大氣層后的“阿波羅13號(hào)”指揮艙 |pixabay
NASA與世界其他地方一樣松了一口氣。NASA組成了一個(gè)專家小組，對(duì)造成失敗的原因進(jìn)行了理論分析。他們得出的結(jié)論是，氧氣罐風(fēng)扇接線上的絕緣不良導(dǎo)致短路，從而點(diǎn)燃了絕緣層。這會(huì)引起氧氣罐爆炸，從而損壞了氧氣罐和周圍設(shè)備。
調(diào)查結(jié)果出來(lái)之后，NASA重新設(shè)計(jì)了氧氣罐，并增加了第三個(gè)氧氣罐。電線用不銹鋼覆蓋，以防止絕緣層著火。他們還對(duì)閥門和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了更新，以便在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，航天員和控制中心可以更快地做出反應(yīng)。阿波羅13號(hào)任務(wù)本來(lái)應(yīng)該是登月任務(wù)，對(duì)于這個(gè)目標(biāo)而言任務(wù)本身是一次徹底的失敗。然而，爆炸后，阿波羅13號(hào)成功完成了其新任務(wù)：將航天員帶回。航天員的安全歸來(lái)意味著阿波羅13號(hào)被認(rèn)為是NASA的“最大成就”之一。因此阿波羅13號(hào)又被稱為“成功的失敗”。而不論任務(wù)是成功還是失敗，阿波羅13號(hào)都避免了一次生命的悲劇，航天員和地面上的指揮人員都是偉大而值得贊揚(yáng)的！
從南太平洋歸來(lái)的阿波羅13號(hào)成員 |Wikipedia
