[科普中国]-“成功的失败”——关于《阿波罗13号》的航天科学

《阿波罗13号》，是一部由真实事件改编的影片，那次航天事件被称为“成功的失败”。虽然再次登月的计划落空了，但三名宇航员在数千名航天工作者的共同努力下，历经险象环生的各种变故，最终成功返回了地面，这次营救行动让全世界都感到了无比的振奋。

飞船上的氧气、水、电供应是如何实现的？

阿波罗飞船使用一套复杂的电池以及三台大型燃料电池为其所有设备供电，这种燃料电池的工作原理是将氢和氧进行化学反应，产生1.4kW的30V直流电，来维持飞船大部分的电力供应。燃料电池在工作过程中还会产生少量的水。这些水被用于飞船的冷却系统，及宇航员的日常用水。

由于液体密度要远远大于气体密度，为了尽可能携带更多的氢气和氧气，就要使它们处于液态的形式，所以在阿波罗飞船的服务舱内安装有两个大型的液态氢罐，还有两个液态氧罐。

事故是如何发生的？

究其原因，阿波罗13号遇险的原因主要来自第二个液态氧罐。据记载，这个罐子发生过掉落事件——曾经从大约6厘米的高的地方摔落下来。这个可能遭受损坏的液态氧罐，经过检查，并没有发现损坏的情况。可是，这种外部检查却发生了一项致命的疏忽，就是其内部有一根管线遭受了轻微的破损。

于是美国宇航局便将这个有潜在隐患的液态氧罐分配给了阿波罗13号的服务舱继续使用。在发射前，技术人员在清空液氧罐的过程中，由于错误的选择了65V电压，而不是设计用于飞船的28V电压，随着电压增高，功率是成平方数增长的，所以电压从28V增加到65V，实际上通过导线的电流增加了5.38倍。

从而导致加热器开关被烧化，液态氧罐内的温度超过了规定的20多倍，因此液态氧罐内部管路使用的特氟龙绝缘层遭受了严重的损坏，而这些损坏在外部又是无法检测出来的。特氟龙是一种稳定的耐高温材料，当绝缘层被破坏就失去了保护效果。

事故发生于杰克的一次例行搅拌操作，所谓搅拌，是为了在真空环境下让液体能够均匀分布到液氧罐中，从而便于测量。据推测，就是这次搅拌产生了一些火星，从而发生了爆炸。

航天作为一种探索性事业，在发展过程中危险重重，有很多人都付出了生命的代价，但也正是这些人的牺牲才换来了我们如今的成就。当人类在太空中越走越远的时候，一定不能忘记这些为我们开疆拓土的英雄们。最后，我们还是要用到阿姆斯特朗在迈出阿波罗11号时说的那句话：“这只是我个人的一小步，但却是整个人类的一大步。”（杨傲飞）

本文由北京工业大学应用数理学院教授岳宏进行科学性把关。