惡性事故!阿波羅1號,致命的火焰燃燒下宇航員被熔化

2020-11-19 09:32:16 3437 views
摘要

上文書講到,三個宇航員進入到阿波羅飛船裡面進行測試。這一次只是地面合練,並不是火箭發射。不過整體流程倒是和發射差不多。既然是測試,當然也就不會很順利,無線電出問題了,工程師們怎麼都修不好。就在這時候,飛船裡邊著火了,三個人拚命想打開艙門,但是就是打不開。


惡性事故!阿波羅1號,致命的火焰燃燒下宇航員被熔化


上文書講到,三個宇航員進入到阿波羅飛船裡面進行測試。這一次只是地面合練,並不是火箭發射。不過整體流程倒是和發射差不多。既然是測試,當然也就不會很順利,無線電出問題了,工程師們怎麼都修不好。就在這時候,飛船裡邊著火了,三個人拚命想打開艙門,但是就是打不開。


惡性事故!阿波羅1號,致命的火焰燃燒下宇航員被熔化

左起:格里森、懷特、查菲


阿波羅飛船的艙門要連開 12 個機構才能正式開啟。在那種危急情況下,你讓宇航員順利地把門打開實在是不可能。況且即便是所有機構都打開了,宇航員也不太可能憑藉自己的力氣打開艙門。因為飛船內部起火燃燒,溫度急劇上升,熱脹冷縮,飛船內部的氣壓升高,已經把艙門牢牢的壓在了門框上,這道門是向里開的。外邊的人一點辦法都沒有,眼睜睜看著這三個宇航員被活活燒死。


等到工程師們費勁力氣打開艙門,裡面已經燒得焦糊一片。因為宇航服含有大量的尼龍材料,飛船里含有大量塑料和泡沫材料,塑料高溫下發生融化,鋁合金在純氧環境下也會像木頭一樣燒起來,三個人的屍體都和宇航服熔鑄在了一起,分都分不開,別提多慘了。


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燒焦的座艙


事後,工程師們一點一點地去排查故障,發現可能是座位底下的線路發生了短路。這段線路是銅線,表面鍍了一層銀,外邊是特氟龍的外皮,但是不知道是機械原因還是什麼緣故,這段導線的外皮被刮開了一個大口子,銀色的導線裸露在了外面。碰巧,旁邊的冷卻劑管道破裂了,冷卻用的乙二醇就一滴一滴的滴到了電線上。乙二醇是會和金屬發生反應的,而且電線短路提供了熱量,乙二醇也會被電流所電解,產生可燃氣體,先前大家聞到的那股怪味可能就來自於這個反應過程。等積累到一定程度,乙二醇就燒起來了,外邊是 1 個大氣壓的純氧環境,燒起來就控制不住了,於是,悲劇就此釀成了。


當然,美國人後來檢討,雙子座計劃和阿波羅計劃都比較順利,工程師們好多次都是有驚無險地完成了任務,大家有點驕傲自滿了。測試不夠充分,比如說,有些塑料在普通空氣之中是不易燃的,但是在純氧環境下就變得易燃。大家居然就沒有想到,這也是個重要的因素。


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對阿波羅1號拆開檢查


至於艙門的問題,飛船的製造商北美公司也曾經提出過,是不是在艙門上安裝爆炸螺栓。這樣砰的一聲,艙門就能打開,何至於折騰這麼半天呢?但是,NASA 拒絕了這個提議。NASA 當然有自己的考慮,萬一爆炸螺栓意外啟動,在不該炸的時候炸了,那該如何是好?爆炸螺栓這種火工品本來就是隱患。


在這個問題上,最重要的反對意見恰恰就來自宇航員格里森自己,在水星計劃之中,他乘坐的「自由鍾 7 號」在掉進大西洋里以後,不知道怎麼的,艙門爆炸螺栓自己啟動了,一下炸飛了艙門,海水湧進了自由鍾 7 號。格里森差點淹死。他馬上爬出了水星飛船。直升飛機把他撈起來了,其他直升飛機也想把自由鍾 7 號飛船撈起來,無奈進水太多,最後還是沉到了海底。


所以,格里森對此是耿耿於懷,強烈反對在艙門上安裝爆炸螺栓。沒想到,這一次就因為打不開艙門,他們三個被活活地燒死在了阿波羅飛船裡面。格里森死就死在這上頭,這是誰也想不到的事兒。


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艙門做了修改


那麼 NASA 如何改進呢?首先改進了飛船的艙門,從向里開,變成了向外開。而且能夠快速開啟,10 秒鐘就能完全打開。宇航服不再使用尼龍材料,改用了玻璃纖維,飛船內部的易燃物全部換掉。電氣線路重新做了改進,要知道阿波羅飛船內部的電線錯綜複雜,像蜘蛛網一樣密集,加起來足有 50 公里長。這麼長的線路上,肯定會存在大量的隱患。NASA 前後排除了 1400 個隱患。


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燒焦的電線


美國人為什麼喜歡 1/3 大氣壓的純氧環境呢?其實這是有多方面考慮。首先,低氣壓就可以讓飛船這個殼子不用造得那麼結實,畢竟承受的壓力要小一點。其次是宇航服內部的供氧系統是低壓純氧。如果飛船裡面的大氣環境和宇航服是一致的,那麼就非常的方便。可以隨便穿脫。假如是一個標準大氣壓,用普通的空氣。那麼當穿上宇航服,改換成低壓純氧環境。人體要花一段時間適應低壓環境,需要讓身體里的氮氣逐漸冒出來,逐漸排出,否則會得潛水病。這顯然是太麻煩了。所以,美國人偏愛低壓純氧環境。


但是現在阿波羅飛船出了這麼嚴重的事故,純氧環境就是個非常大的隱患。美國人最後採用了一個折中的辦法。那就是在地面上的時候,採用一個標準大氣壓。在飛向月球的過程中,逐漸減少氮氣成分,逐漸變成純氧環境,不安全的問題基本解決了。不過呢,他們和俄國人的飛船還是不兼容,後來阿波羅飛船要和聯盟號對接的時候,還頗費了一番工夫呢。


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阿波羅飛船和聯盟號對接


本來阿波羅試驗飛船沒有正式編號,任務編號是 AS-204,在三位宇航員家屬的一致要求下,這艘飛船被追認為阿波羅 1 號,這個編號是出了事兒以後才給的。實際上最早的一艘飛船 AS201 飛船是無人試驗飛船,用土星 1B 火箭送入了太空,完成了一次亞軌道飛行。在太空之中飛船嘗試了重新啟動發動機,這是登月過程必須的步驟。飛船開發動機加速到了 8.3 公里每秒,就是為了模擬飛船返回的真實速度,也是為了測試飛船的隔熱罩。飛了 37 分鐘以後,落到了大西洋里,儘管出了各種各樣的毛病,但是飛船起碼是完整地回收了。


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AS-201發射升空


AS-202 飛船是第二次亞軌道飛行,還是用土星 1B 火箭進行發射。飛船再入大氣層的時候,對隔熱層做了測試,而且還實現了在大氣層里打水漂。飛船先是以 8.3 公里/秒的時速進入大氣層,斜插著玩兒起了打水漂,飛船下降到 67 公里的高度,然後被大氣層反彈到了81公里的高度,這時候飛船的速度只剩下 4.3 公里/秒了。然後繼續下降,最後在 7300 米左右開主降落傘,濺落在大西洋上。因為玩兒了一把打水漂,落點偏得有點遠,離開預定的著陸點有足足 380 公里遠。大黃蜂號航母花了 8 個小時才把飛船撈回來。


AS-203 不是用來測試飛船的,而是測試土星 1B 火箭的上面級在失重狀態下的可靠性。第二級火箭採用了氫氧發動機。


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AS-203比較粗,頂上也沒有逃逸塔


如果在地面上,那好辦,反正火箭是豎著的。在罐子頂上打氣,液體自然會被從底部的管子里擠出去。一級火箭發動機要是開著,一直在推著火箭加速,這就等於給火箭製造了一個微弱的人造重力。燃料也會聚集在罐子的底部。唯獨一級火箭燒完了,拋掉了,開始空檔滑行的這個階段。燃料是失重了,不在聚集在罐子底部,任憑你怎麼吹氣也沒用。在太空里給二級火箭點火,不是個容易的事兒。所以,每次火箭發射,二級火箭開始空檔滑行的時候,這就是一道坎兒。要不然科羅廖夫寧可做成助推器,玩兒一級半火箭,寧可在地面一口氣全點著呢。


所以,這一次土星 1B 火箭在第二級的燃料罐里裝了攝像頭,就是要研究一下,液氫在失重狀態下是什麼樣子。這是為了在太空里多次啟動發動機做準備。


AS-203 這顆火箭還是炸掉了,不過呢,這也算為以後積累了寶貴的經驗。下一個就是 AS-204,就是出火災事故的阿波羅1號。不過呢,NASA 只追認了 1 個。所以沒有什麼阿波羅 2 號和阿波羅 3 號。


當然,阿波羅 1 號這樣的惡性事故是不能再出的。整個系統上上下下都需要整頓,需要尋找 BUG,不能驕傲自滿,不能固步自封,有點成績就翹尾巴。好在當時的這些公司還都朝氣蓬勃,不像現在一個個都染上了大公司病。年輕的工程師們真的是敢打敢拼,可不是現在的狀態。現在有點暮氣深重的樣子,只有在馬斯克的公司還能看到當年美國航天業的活力。當時美國人的腦子裡是有個非常明確的目標的,那就是把人送到月亮上去。為了這個,什麼都能豁出去。洛克達因公司的年輕人甚至放話,就讓自己的骨灰埋在發動機試驗場吧。反正這輩子就陪著火箭發動機了,連下輩子也願意搭進去。


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洛克達因公司J-2發動機試驗場


說實話,態度決定一切。再加上當時美國人的對管理學的研究非常深,畢竟這是個老牌的工業化國家,知道這樣的大工程該如何地去協調。蘇聯人就差得多,他們經常受到領導層的干擾,對設計局的主心骨太過依賴。科羅廖夫在的時候,就全靠著科羅廖夫一個人的判斷力,執行力和關係協調能力,繼任者米申顯然沒這個本事。於是,蘇聯那一陣子,航天計劃就開始丁零噹啷的出問題了,而且出的都是大問題。


蘇聯的聯盟號飛船連續幾次試驗都不成功。按理說就該全面整頓,踏踏實實的做無人飛船實驗。但是領導不是這麼想的,勃列日涅夫讓米申他們一定趕在五一勞動節之前發射飛船,算是個獻禮工程。但是飛船有那麼多缺陷,勃列日涅夫是不知道的,下邊的人也不敢提醒領導。加加林不知道下了多少次決心,想直接跟領導去說,但是他話到嘴邊又咽回去了,最後也沒敢說什麼。畢竟他沒有什麼直接證據,一切都是預感罷了。加加林心裡掠過一絲不祥的預感。


所以說,當時在設計局內部,瀰漫著一股異樣的氣息,大家都知道這事兒有點懸,有太多的問題沒解決,但是大家都不敢說出來。蘇聯人還是不想被美國人超過,所以他們打算髮射兩艘聯盟飛船。聯盟 1 號先發射,第二天發射聯盟 2 號。兩艘飛船實現對接,然後用太空行走的辦法交換宇航員。聯盟一號只搭載了 1 個宇航員,那就是科馬洛夫。聯盟 2 號上搭載了 3 個人,貝科夫斯基,葉利謝耶夫,赫魯諾夫。聯盟 1 號過去一個,聯盟 2 號過去兩個。交換完了,兩艘飛船就都是兩名宇航員了,然後再返回地面。


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科馬洛夫和聯盟1號


當時蘇聯人的計劃是這麼設計的,但是執行起來就稀里嘩啦的了。聯盟 1 號的宇航員是科馬洛夫,他是曾經參與過上升 1 號任務。當時不是硬塞了三位宇航員嘛,他是唯一的軍人,另外一個是醫生葉戈羅夫。第三個是工程師費奧克蒂舍夫,他不是飛行員出身,而且他當時居然不是黨員,只是個普通群眾。不過後來他在蘇聯的空間站計劃之中扮演了非常重要的角色,可以說他就是空間站的主要負責人。這是後話了。


科馬洛夫和加加林的關係非常好,是鐵哥們。這一次科馬洛夫的替補隊員就是加加林。科馬洛夫也有不祥的預感,因為此前的聯盟飛船的飛行實驗沒有一次是成功的。一個新飛船,出毛病是難免的,但是就這麼草率地讓載人飛船上天,還是有點不負責任。但是他也不能不去,他不去,加加林就要去啊,加加林是替補嘛。一方面,加加林是過命的朋友。另一方面加加林是太空第一人,於公於私,科馬洛夫都不能讓加加林冒險。


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加加林和科馬洛夫是好朋友


1967 年 4 月 23 號凌晨,科馬洛夫坐進了聯盟 1 號飛船的座艙里。最新型號的聯盟火箭,這枚火箭還是 R-7 火箭家族的改進型號。凌晨 3 點 35 分,火箭在一片歡呼聲中順利發射,就這麼頂著飛船從哈薩克的大草原上飛向太空。9 分鐘以後,科馬洛夫被送進了地球軌道,火箭的任務算是順利完成了。


飛船繞著地球轉啊,轉到第 2 圈,科馬洛夫向地面報告,飛船左邊的太陽能電池板沒有打開,電源供電不足,無線電短波發射機沒有工作。姿態穩定系統也受影響,飛船的姿態控制不住。接下來,科馬洛夫做了幾次努力,左邊的太陽能電池板始終沒能打開,電力嚴重不足,很多事兒根本幹不了。轉到第 5 圈,飛船姿態變得更加不穩定。科馬洛夫也沒有什麼辦法。地面人員要他堅持轉 17 圈再開啟返回程序。因為不轉夠 17 圈,就無法落到預定的著陸場。假如說像上次上升 2 號那樣落到深山老林里,那起碼也還在在蘇聯的國土上。要是落在國外,那蘇聯就只能厚著臉皮找別的國家打招呼,這也還算好。萬一落在太平洋核心,那就真的自求多福了。


到了第 10 圈,科馬洛夫申請睡覺,地面批准了,當時的科馬洛夫已經累得精疲力竭了。然後,飛船就飛出了蘇聯的測控範圍,一直要等到第 13 圈,才能重新進入蘇聯的測控範圍。


科馬洛夫去休息了,地面上的工程師們根本沒時間休息。有個大問題還擺在面前呢。聯盟 2 號還發射不發射?原計劃是相差 1 天,也就是聯盟1號繞著地球飛 17 圈的時間,現在沒剩下幾圈了,要馬上做決定。最後,地面控制中心決定到聯盟 2 號不發射了,現在要全力以赴的確保聯盟 1 號的安全返回。聯盟 1 號如何返回地面還是個大問題呢。因為飛船上起碼有一半的設備不工作,因為電不夠嘛。


飛控中心技術人員研究了 3 種可能返回的姿態控制及導航方法,即星座定位、離子定位、手動控制。首先被排除的就是星座定位,看來不太可能,首先就被排除了。


第 2 種方法依賴於位置感測器,但是必須有足夠的電力,如果陽光照不到太陽能板上,感測器可能會不工作,這是有風險的。


第 3 種方法要求宇航員用潛望鏡校準地平線方位作為參照,假如飛船在地球陰影里,看不到地平線,那可就麻煩了,可是返回的時間恰恰在凌晨,未必就能看到太陽。


經過慎重研究,地面向科馬洛夫發出命令:在第 17 圈時,用第 2 種方式返回。科馬洛夫費了半天勁,沒能在第 17 圈實現返回。這下可就麻煩了。好在科馬洛夫經驗豐富,他在藉助潛望鏡看到了地平線,然後以此為依據校準了陀螺儀。等到第 19 圈的時候,飛船已經進入陰影區,成敗就在此一舉了。科馬洛夫以陀螺儀為參照,開啟了反推火箭,開始再入大氣層。周圍是無邊的黑暗,在全黑的環境之中再入大氣層也實在是迫不得已。沒辦法,科馬洛夫就這麼一頭扎了下去。


我們下次再說……


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