航天史:30.不祥的预感

上文书讲到,三个宇航员进入到阿波罗飞船里面进行测试。这一次只是地面合练,并不是火箭发射。不过整体流程倒是和发射差不多。既然是测试,当然也就不会很顺利,无线电出问题了,工程师们怎么都修不好。就在这时候,飞船里边着火了。三个人拼命想打开舱门,但是就是打不开。

左起:格里森、怀特、查菲

阿波罗飞船的舱门要连开12个机构才能正式开启。在那种危急情况下,你让宇航员顺利的把门打开实在是不可能。况且即便是所有机构都打开了,宇航员也不太可能凭借自己的力气打开舱门。因为飞船内部起火燃烧,温度急剧上升,热胀冷缩,飞船内部的气压升高,已经把舱门牢牢的压在了门框上,这道门是向里开的。外边的人一点办法都没有,眼睁睁看着这三个宇航员被活活烧死。
等到工程师们费劲力气打开舱门,里面已经烧得焦糊一片。因为宇航服含有大量的尼龙材料,飞船里含有大量塑料和泡沫材料,塑料高温下发生融化,铝合金在纯氧环境下也会像木头一样烧起来,三个人的尸体都和宇航服熔铸在了一起,分都分不开,别提多惨了。

烧焦的座舱

事后,工程师们一点一点的去排查故障。发现可能是座位底下的线路发生了短路。这段线路是铜线,表面镀了一层银,外边是特氟龙的外皮,但是不知道是机械原因还是什么缘故,这段导线的外皮被刮开了一个大口子,银色的导线裸露在了外面。碰巧,旁边的冷却剂管道破裂了,冷却用的乙二醇就一滴一滴的滴到了电线上。乙二醇是会和金属发生反应的,而且电线短路提供了热量,乙二醇也会被电流所电解,产生可燃气体,先前大家闻到的那股怪味可能就来自于这个反应过程。等积累到一定程度,乙二醇就烧起来了,外边是1个大气压的纯氧环境,烧起来就控制不住了,于是,悲剧就此酿成了。
当然,美国人后来检讨,双子座计划和阿波罗计划都比较顺利,工程师们好多次都是有惊无险的完成了任务,大家有点骄傲自满了。测试不够充分,比如说,有些塑料在普通空气之中是不易燃的,但是在纯氧环境下就变得易燃。大家居然就没有想到。这也是个重要的因素。

对阿波罗1号拆开检查

至于舱门的问题,飞船的制造商北美公司也曾经提出过,是不是在舱门上安装爆炸螺栓。这样砰的一声,舱门就能打开,何至于折腾这么半天呢?但是,NASA拒绝了这个提议。NASA当然有自己的考虑,万一爆炸螺栓意外启动,在不该炸的时候炸了,那该如何是好?爆炸螺栓这种火工品本来就是隐患。
在这个问题上,最重要的反对意见恰恰就来自宇航员格里森自己,在水星计划之中,他乘坐的“自由钟7号”在掉进大西洋里以后,不知道怎么的,舱门爆炸螺栓自己启动了,一下炸飞了舱门,海水涌进了自由钟7号。格里森差点淹死。他马上爬出了水星飞船。直升飞机把他捞起来了,其他直升飞机也想把自由钟7号飞船捞起来,无奈进水太多,最后还是沉到了海底。
所以,格里森对此是耿耿于怀,强烈反对在舱门上安装爆炸螺栓。没想到,这一次就因为打不开舱门,他们三个被活活的烧死在了阿波罗飞船里面。格里森死就死在这上头,这是谁也想不到的事儿。

舱门做了修改

那么NASA如何改进呢?首先改进了飞船的舱门,从向里开,变成了向外开。而且能够快速开启,10秒钟就能完全打开。宇航服不再使用尼龙材料,改用了玻璃纤维。飞船内部的易燃物全部换掉。电气线路重新做了改进,要知道阿波罗飞船内部的电线错综复杂,像蜘蛛网一样密集,加起来足有50公里长。这么长的线路上,肯定会存在大量的隐患。NASA前后排除了1400个隐患。

烧焦的电线

美国人为什么喜欢1/3大气压的纯氧环境呢?其实这是有多方面考虑。首先,低气压就可以让飞船这个壳子不用造的那么结实,毕竟承受的压力要小一点。其次是宇航服内部的供氧系统是低压纯氧。如果飞船里面的大气环境和宇航服是一致的,那么就非常的方便。可以随便穿脱。假如是一个标准大气压,用普通的空气。那么当穿上宇航服,改换成低压纯氧环境。人体要花一段时间适应低压环境,需要让身体里的氮气逐渐冒出来,逐渐排出,否则会得潜水病。这显然是太麻烦了。所以,美国人偏爱低压纯氧环境。
但是现在阿波罗飞船出了这么严重的事故,纯氧环境就是个非常大的隐患。美国人最后采用了一个折中的办法。那就是在地面上的时候,采用一个标准大气压。在飞向月球的过程中,逐渐减少氮气成分,逐渐变成纯氧环境,不安全的问题基本解决了。不过呢,他们和俄国人的飞船还是不兼容,后来阿波罗飞船要和联盟号对接的时候,还颇费了一番工夫呢。

阿波罗飞船和联盟号对接

本来阿波罗试验飞船没有正式编号,任务编号是AS-204,在三位宇航员家属的一致要求下,这艘飞船被追认为阿波罗1号,这个编号是出了事儿以后才给的。实际上最早的一艘飞船AS201飞船是无人试验飞船,用土星1B火箭送入了太空,完成了一次亚轨道飞行。在太空之中飞船尝试了重新启动发动机,这是登月过程必须的步骤。飞船开发动机加速到了8.3公里每秒,就是为了模拟飞船返回的真实速度,也是为了测试飞船的隔热罩。飞了37分钟以后,落到了大西洋里,尽管出了各种各样的毛病,但是飞船起码是完整的回收了。

AS-201发射升空

AS-202飞船是第二次亚轨道飞行,还是用土星1B火箭进行发射。飞船再入大气层的时候,对隔热层做了测试,而且还实现了在大气层里打水漂。飞船先是以8.3公里/秒的时速进入大气层,斜插着玩儿起了打水漂,飞船下降到67公里的高度,然后被大气层反弹到了81公里的高度,这时候飞船的速度只剩下4.3公里/秒了。然后继续下降,最后在7300米左右开主降落伞,溅落在大西洋上。因为玩儿了一把打水漂,落点偏得有点远,离开预定的着陆点有足足380公里远。大黄蜂号航母花了8个小时才把飞船捞回来。
AS-203不是用来测试飞船的,而是测试土星1B火箭的上面级在失重状态下的可靠性。第二级火箭采用了氢氧发动机。

AS-203比较粗,顶上也没有逃逸塔

如果在地面上,那好办,反正火箭是竖着的。在罐子顶上打气,液体自然会被从底部的管子里挤出去。一级火箭发动机要是开着,一直在推着火箭加速,这就等于给火箭制造了一个微弱的人造重力。燃料也会聚集在罐子的底部。唯独一级火箭烧完了,抛掉了,开始空档滑行的这个阶段。燃料是失重了,不在聚集在罐子底部,任凭你怎么吹气也没用。在太空里给二级火箭点火,不是个容易的事儿。所以,每次火箭发射,二级火箭开始空档滑行的时候,这就是一道坎儿。要不然科罗廖夫宁可做成助推器,玩儿一级半火箭,宁可在地面一口气全点着呢。
所以,这一次土星1B火箭在第二级的燃料罐里装了摄像头,就是要研究一下,液氢在失重状态下是什么样子。这是为了在太空里多次启动发动机做准备。
AS-203这颗火箭还是炸掉了,不过呢,这也算为以后积累了宝贵的经验。下一个就是AS-204,就是出火灾事故的阿波罗1号。不过呢,NASA只追认了1个。所以没有什么阿波罗2号和阿波罗3号。
当然,阿波罗1号这样的恶性事故是不能再出的。整个系统上上下下都需要整顿,需要寻找BUG,不能骄傲自满,不能故步自封,有点成绩就翘尾巴。好在当时的这些公司还都朝气蓬勃,不像现在一个个都染上了大公司病。年轻的工程师们真的是敢打敢拼,可不是现在的状态。现在有点暮气深重的样子。只有在马斯克的公司还能看到当年美国航天业的活力。当时美国人的脑子里是有个非常明确的目标的,那就是把人送到月亮上去。为了这个,什么都能豁出去。洛克达因公司的年轻人甚至放话,就让自己的骨灰埋在发动机试验场吧。反正这辈子就陪着火箭发动机了,连下辈子也愿意搭进去。

洛克达因公司J-2发动机试验场

说实话,态度决定一切。再加上当时美国人的对管理学的研究非常深,毕竟这是个老牌的工业化国家,知道这样的大工程该如何的去协调。苏联人就差得多,他们经常受到领导层的干扰,对设计局的主心骨太过依赖。科罗廖夫在的时候,就全靠着科罗廖夫一个人的判断力,执行力和关系协调能力,继任者米申显然没这个本事。于是,苏联那一阵子,航天计划就开始丁零当啷的出问题了,而且出的都是大问题。
苏联的联盟号飞船连续几次试验都不成功。按理说就该全面整顿,踏踏实实的做无人飞船实验。但是领导不是这么想的,勃列日涅夫让米申他们一定赶在五一劳动节之前发射飞船,算是个献礼工程。但是飞船有那么多缺陷,勃列日涅夫是不知道的,下边的人也不敢提醒领导。加加林不知道下了多少次决心,想直接跟领导去说,但是他话到嘴边又咽回去了,最后也没敢说什么。毕竟他没有什么直接证据,一切都是预感罢了。加加林心里掠过一丝不祥的预感。
所以说,当时在设计局内部,弥漫着一股异样的气息,大家都知道这事儿有点悬,有太多的问题没解决,但是的大家都不敢说出来。苏联人还是不想被美国人超过。所以他们打算发射两艘联盟飞船。联盟1号先发射,第二天发射联盟2号。两艘飞船实现对接,然后用太空行走的办法交换宇航员。联盟一号只搭载了1个宇航员,那就是科马洛夫。联盟2号上搭载了3个人,贝科夫斯基,叶利谢耶夫,赫鲁诺夫。联盟1号过去一个,联盟2号过去两个。交换完了,两艘飞船就都是两名宇航员了,然后再返回地面。

科马洛夫和联盟1号

当时苏联人的计划是这么设计的,但是执行起来就稀里哗啦的了。联盟1号的宇航员是科马洛夫,他是曾经参与过上升1号任务。当时不是硬塞了三位宇航员嘛,他是唯一的军人,另外一个是医生叶戈罗夫。第三个是工程师费奥克蒂舍夫,他不是飞行员出身,而且他当时居然不是党员,只是个普通群众。不过后来他在苏联的空间站计划之中扮演了非常重要的角色,可以说他就是空间站的主要负责人。这是后话了。
科马洛夫和加加林的关系非常好,是铁哥们。这一次科马洛夫的替补队员就是加加林。科马洛夫也有不祥的预感,因为此前的联盟飞船的飞行实验没有一次是成功的。一个新飞船,出毛病是难免的,但是就这么草率的让载人飞船上天,还是有点不负责任。但是他也不能不去,他不去,加加林就要去啊,加加林是替补嘛。一方面,加加林是过命的朋友。另一方面加加林是太空第一人,于公于私,科马洛夫都不能让加加林冒险。

加加林和科马洛夫是好朋友

1967年4月23号凌晨,科马洛夫坐进了联盟1号飞船的座舱里。最新型号的联盟火箭,这枚火箭还是R-7火箭家族的改进型号。凌晨3点35分,火箭在一片欢呼声中顺利发射,就这么顶着飞船从哈萨克斯坦的大草原上飞向太空。9分钟以后,科马洛夫被送进了地球轨道,火箭的任务算是顺利完成了。
飞船绕着地球转啊,转到第2圈,科马洛夫向地面报告,飞船左边的太阳能电池板没有打开,电源供电不足,无线电短波发射机没有工作。姿态稳定系统也受影响,飞船的姿态控制不住。接下来,科马洛夫做了几次努力,左边的太阳能电池板始终没能打开,电力严重不足,很多事儿根本干不了。转到第5圈,飞船姿态变得更加不稳定。科马洛夫也没有什么办法。地面人员要他坚持转17圈再开启返回程序。因为不转够17圈,就无法落到预定的着陆场。假如说像上次上升2号那样落到深山老林里,那起码也还在在苏联的国土上。要是落在国外,那苏联就只能厚着脸皮找别的国家打招呼,这也还算好。万一落在太平洋核心,那就真的自求多福了。
到了第10圈,科马洛夫申请睡觉,地面批准了,当时的科马洛夫已经累得精疲力竭了。然后,飞船就飞出了苏联的测控范围,一直要等到第13圈,才能重新进入苏联的测控范围。
科马洛夫去休息了,地面上的工程师们根本没时间休息。有个大问题还摆在面前呢。联盟2号还发射不发射?原计划是相差1天,也就是联盟1号绕着地球飞17圈的时间,现在没剩下几圈了,要马上做决定。最后,地面控制中心决定到联盟2号不发射了,现在要全力以赴的确保联盟1号的安全返回。联盟1号如何返回地面还是个大问题呢。因为飞船上起码有一半的设备不工作,因为电不够嘛。
飞控中心技术人员研究了3种可能返回的姿态控制及导航方法,即星座定位、离子定位、手动控制。首先被排除的就是星座定位,看来不太可能,首先就被排除了。
第2种方法依赖于位置传感器,但是必须有足够的电力,如果阳光照不到太阳能板上,传感器可能会不工作,这是有风险的。
第3种方法要求宇航员用潜望镜校准地平线方位作为参照,假如飞船在地球阴影里,看不到地平线,那可就麻烦了,可是返回的时间恰恰在凌晨,未必就能看到太阳。
经过慎重研究,地面向科马洛夫发出命令:在第17圈时,用第2种方式返回。科马洛夫费了半天劲,没能在第17圈实现返回。这下可就麻烦了。好在科马洛夫经验丰富,他在借助潜望镜看到了地平线,然后以此为依据校准了陀螺仪。等到第19圈的时候,飞船已经进入阴影区,成败就在此一举了。科马洛夫以陀螺仪为参照,开启了反推火箭,开始再入大气层。周围是无边的黑暗,在全黑的环境之中再入大气层也实在是迫不得已。没办法,科马洛夫就这么一头扎了下去。
我们下次再说……
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