“成功的失敗”——關於《阿波羅13號》的航天科學

《阿波羅13號》，是一部由真實事件改編的影片，那次航天事件被稱為“成功的失敗”。雖然再次登月的計劃落空了，但三名宇航員在數千名航天工作者的共同努力下，歷經險象環生的各種變故，最終成功返回了地面，這次營救行動讓全世界都感到了無比的振奮。

飛船上的氧氣、水、電供應是如何實現的？

阿波羅飛船使用一套復雜的電池以及三台大型燃料電池為其所有設備供電，這種燃料電池的工作原理是將氫和氧進行化學反應，產生1.4kW的30V直流電，來維持飛船大部分的電力供應。燃料電池在工作過程中還會產生少量的水。這些水被用於飛船的冷卻系統，及宇航員的日常用水。

由於液體密度要遠遠大於氣體密度，為了盡可能攜帶更多的氫氣和氧氣，就要使它們處於液態的形式，所以在阿波羅飛船的服務艙內安裝有兩個大型的液態氫罐，還有兩個液態氧罐。

事故是如何發生的？

究其原因，阿波羅13號遇險的原因主要來自第二個液態氧罐。據記載，這個罐子發生過掉落事件——曾經從大約6厘米的高的地方摔落下來。這個可能遭受損壞的液態氧罐，經過檢查，並沒有發現損壞的情況。可是，這種外部檢查卻發生了一項致命的疏忽，就是其內部有一根管線遭受了輕微的破損。

於是美國宇航局便將這個有潛在隱患的液態氧罐分配給了阿波羅13號的服務艙繼續使用。在發射前，技術人員在清空液氧罐的過程中，由於錯誤的選擇了65V電壓，而不是設計用於飛船的28V電壓，隨著電壓增高，功率是成平方數增長的，所以電壓從28V增加到65V，實際上通過導線的電流增加了5.38倍。

從而導致加熱器開關被燒化，液態氧罐內的溫度超過了規定的20多倍，因此液態氧罐內部管路使用的特氟龍絕緣層遭受了嚴重的損壞，而這些損壞在外部又是無法檢測出來的。特氟龍是一種穩定的耐高溫材料，當絕緣層被破壞就失去了保護效果。

事故發生於杰克的一次例行攪拌操作，所謂攪拌，是為了在真空環境下讓液體能夠均勻分布到液氧罐中，從而便於測量。據推測，就是這次攪拌產生了一些火星，從而發生了爆炸。

航天作為一種探索性事業，在發展過程中危險重重，有很多人都付出了生命的代價，但也正是這些人的犧牲才換來了我們如今的成就。當人類在太空中越走越遠的時候，一定不能忘記這些為我們開疆拓土的英雄們。最后，我們還是要用到阿姆斯特朗在邁出阿波羅11號時說的那句話：“這只是我個人的一小步，但卻是整個人類的一大步。”（楊傲飛）

本文由北京工業大學應用數理學院教授岳宏進行科學性把關。