阿波罗13号

阿波罗13号（Apollo 13）是阿波罗计划中的第三次载人登月任务，于1970年4月执行。发射后两天，服务舱（英语：Service Module）的氧气罐爆炸，太空船严重毁损，失去大量氧气和电力；三位太空人使用太空船的登月舱作为救生艇。导航与控制系统没有损坏，但是为了节省电力，在返回地球大气层之前都被关闭。三位太空人在太空中面临维生系统损坏所导致的种种危机，最后成功返回地球。替补成员同样接受任务训练，在主力成员因各种原因无法执行任务时接替。备选组员并不接受任务训练，但被要求能够在会议时代替某位太空人，并参与任务计划的细节敲定。他们也经常在任务被执行时担任地面通讯任务。肯·马丁利是原计划中的指令/服务舱驾驶员，但是他由于接触了风疹，在发射前3天被杰克·斯威格特替换。肯·马丁利后来成为担任了阿波罗16号任务的指令/服务舱驾驶员。电影界的名句之一，“休士顿，我们有个麻烦。”（Houston, we have a problem.）其实不是当时实际的情况所说的。真实的情况是太空员在检查仪表，直到理清情况后回报：“好，休士顿，刚刚我们这里有麻烦了”（Okay, Houston, we've had a problem here.），出自斯威格特之口。稍后洛威尔则回报了一句类似的话：“休士顿，我们刚刚有麻烦了。”（Houston, we've had a problem.）阿波罗13号任务开始时也曾出现过一次不甚闻名但同样危险的事故。第二级火箭燃烧时，中间的5号推进器提前关闭了，使其他四台推进器必须延长燃烧时间。 工程师们事后发现这个问题的起因是纵向耦合振动（英语：Pogo oscillation），而这种情况足以把第二级火箭撕裂。当时推进器承受着16赫兹的频率，68G的重力，发动机架被拉长了约7.6厘米(3英寸)。幸运的是，震动导致了推进器压力降低，控制电脑自动将其关闭。 小幅度的纵向耦合振动也曾在之前的阿波罗任务中出现过(甚至在最早的巨人-双子星无人任务时就被认为是潜在的问题)，但在阿波罗13号时涡轮泵中的气穴与纵向耦合的非正常作用时震动幅度加大。 后来的任务中，火箭进行了反纵向耦合修改(阿波罗13号之前就已经在进行)，解决了这一问题。修改是在中间推进器的液体氧线上添加一个氦气储存罐，以降低振动的几率，并保证在这一办法无效时5号推进器会自动关闭，以及在所有五个第二级火箭推进器上简化的燃料阀门。在阿波罗13号前往月球的航程中，离地球321,860公里时，服务舱的二号氧气罐发生爆炸。当时指挥中心要求三位太空人搅动氧气罐，以确保氧气均匀分布。斯威格特搅动氧气罐后，损坏的氧气罐特氟纶绝缘电线起火，使氧气罐内气压增加(标准气压为7百万帕)导致爆炸。爆炸的确切原因不明，一种说法是小行星击中了服务舱乃至于登月舱。爆炸同时也损坏了服务舱其余部分，一号氧气罐尤其严重。爆炸后，指挥/服务舱失去了两个氧气罐中所有的氧气。服务舱里的氧气是指挥/服务舱供电系统的必要部分，换句话说，航天器的电力在爆炸后便所剩无几。指挥舱里还有返回大气层时所需的电池，但只能使用约十小时。由于电力必须留待返航大气层时使用，所以三位太空人不得不把登月舱当作“救生艇”。登月舱作为“救生艇”的步骤在阿波罗13号出发不久前才刚开始有模拟训练。太空船受损使原定在弗拉·毛罗高地的登月任务被迫取消。指挥中心有人提议立刻让太空船掉头并加速返回地球。但是整个太空船上唯一有直接掉头所需推力的服务推进系统(SPS)位于发生事故的服务舱尾部，由于损坏状况不明，点燃推进系统有再次引起爆炸的风险，为了安全考量，指挥中心决定不使用推进系统。他们选择利用月球引力返航，绕过月球背面再让航天器进入自由返航轨道。为了进入自由返航轨道，必须校正一次飞行轨道；正常情况下会使用服务推进系统来校正轨道，但由于事故影响，在工程师团队长时间研究后，指挥中心决定使用登月舱的降落火箭。绕过月球后，登月舱降落火箭被点燃，进行PC+2(PeriCynthion，近月点+2小时)燃烧，以加速返回地球。返回地球途中登月舱降落火箭再次点燃，以完成一次简单的轨道校正。如何操纵严重受损的太空船安全返回地球是三位宇航员和地面指挥人员最大的难题。登月舱原本只设计供两名宇航员使用两天，如今却有三名太空人要靠它存活四天。登月舱上用以过滤二氧化碳的氢氧化锂过滤器无法负荷这种需求。尽管指挥舱另有备用过滤器，但它们与登月舱上的接口形状不同。在二氧化碳浓度不停升高的情况下，地面指挥及时想出了解决办法，他们指导太空人用太空船上仅有的物资拼装连接起两种不同形状的过滤装置，成功降低登月舱的二氧化碳浓度。在太空船逐渐接近大气层时，太空总署作了一个特殊决定：拍摄服务舱的照片以便分析事故起因，先抛弃服务舱而不是常态下应先被抛弃的登月舱。当三位太空人首次看到服务舱时，他们惊讶地发现燃料电池和氧气罐上整块面板都被炸飞了。地面指挥中心还担心返航途中为了省电关闭维生系统而失温的指挥舱，会因为水凝结导致电子控制系统短路，这无法预防，只有在系统重开机的当下才会知道系统是否顺利运作。幸运的是最后一切正常。三位宇航员最终安全返回了地球，尽管海斯由于缺少饮用水以及排尿困难患了尿道感染必须住院。返回途中，三位太空人被告知不可将尿液或其他液体排出舱外，因为在没有推进器校正轨道的情况下，这会影响太空船的运行轨道。尽管事故本身非常不幸，但三位太空人仍应该感到幸运太空船是在去月球途中出现问题，而非回程；否则他们在紧急情况下可调动的剩余资源会大大减少。如果服务舱的爆炸发生在绕月或返航途中，三位太空人生还的机会非常渺茫。（若正常完成登月任务，登月舱会被抛弃，三位太空人就没有救生舱）矛盾的是，爆炸前氧气罐的另一次故障可能刚好救了阿波罗13号三位太空船的性命。任务开始后46小时40分钟后，二号氧气罐指针读数异常，一度超过100%。为了找出原因，斯威格特被要求搅动氧气罐：这次额外的搅动原本会被安排在登月之后。如果真的是这样，洛威尔和海斯可能登月后就再也没有机会回到地球了。太空总署事后进行了详细调查，并修改了航天器设计以避免再发生类似事件。阿波罗13号上发生的爆炸引起了一场漫长的事故原因调查。由于阿波罗计划保留了详细的制造纪录和问题纪录，液态氧气罐几近灾难的爆炸原因最终被缩小到几个小故障的共同作用。