阿波羅12號: 當閃電擊中火箭

你好我是安弟 今天我們繼續來說阿波羅計劃 之前我做過一個視頻介紹了第一次登月任務 也就是阿波羅11號 當時因為預計的降落地點地勢非常危險 阿姆斯壯不得不飛越該區域尋找新的降落地點 但是這也耗費了大量的燃料 最後差點因為燃料不足而墜毀在月球表面 我之前也介紹過第三次登月任務 也就是阿波羅13號 當時在太空中氧氣罐發生了爆炸 登月任務取消 三名宇航員差一點就沒有回到地球 今天我們來說這兩次登月中間的一次任務 也就是阿波羅12號 這次登月也同樣是驚心動魄 1969年7月第一次登月任務成功以後 在全世界引起了很大的關注 隨後NASA就開始了第二次登月任務 時間是1969年的11月 本次任務也是三名宇航員 指揮官是最左側的Pete Conrad 中間的是控制艙駕駛員Richard Gordon 他是一直留在控制艙並不會登月 最右側的是登月艙駕駛員Al Bean 他們三個人的特點是關係非常的好 不僅僅是同事而且還是非常要好的朋友 一切準備就緒以後 三名宇航員就登上了火箭準備發射 發射的時間是11月14日的下午4點多 當時的天氣其實不是特別好 一直在下雨 而且還能聽見打雷和閃電的聲音 在天空中也可以看到厚厚的雲層 當時的總統Nixon也到現場觀看了發射過程 在發射以前天氣稍微好轉了一些 而且他們認為火箭在這種天氣條件發射應該沒有問題 所以火箭就進入了點火程序 It's a lovely liftoff. It's not bad at all. Everything is looking great. The sky is getting lighter. 但就在火箭發射以後36秒 意外發生了 天空中突然發出了閃電 而且還擊中了火箭 火箭被閃電擊中以後 在宇航員的控制艙內突然響起了警報 當時火箭上的宇航員完全不知道發生了什麼 但是當他們看到儀表盤時 卻嚇了一跳 艾倫比因後來回憶說 他這輩子沒有見過這麼多警報燈同時亮 而且完全沒有規律 指揮官Pete Conrad馬上把這種情況向指揮中心做了彙報 宇航員乘坐的控制艙配備了三個電源 它們就是飛船的主要電力來源 而這些警報的意思是 這三個電源全部失效 此時的控制艙已經自動轉為了有兩塊備用電池來供電 但它們卻監視不了多長時間 三名宇航員其實當時並不知道發生了什麼 但他們事後懷疑火箭可能是被閃電擊中了 事實上他們的確是被閃電擊中了 而且還不止一次 就在第一次閃電16秒以後 天空中又一次發生了閃電 而且再一次擊中了火箭 這時候控制艙內已經亂成了一片 宇航員還沒來得及弄清楚警報的原因 第二次閃電又使情況變得更加複雜 在他們的儀表盤上 又響起了一個新的警報RSS 意思是說控制艙的導航系統失效了 這個球狀的導航儀 原本是可以告訴宇航員它們的飛行高度 但是Conrad發現它現在正在毫無規律地轉動 但幸運的是 控制艙內有兩個相同的導航系統 另外一個還是在正常工作 而這個雙導航系統還不得不感謝一個人 他就是宇航員James McDavid 當時的工程師非常堅持 他認為控制艙安裝一個導航儀就足夠了 但是James McDavid堅持安裝兩個 否則我就不飛 所以後來在控制艙內就是安裝了兩個導航儀 但是除了電源失效、導航失靈以外 宇航員又發現了另外一個問題 電壓過低 從通話中可以聽出Conrad特別的驚訝 因為正常電壓是28伏 但實際上只有24伏 此時宇航員已經不是特別的震驚 因為系統當時出現的警報實在是太多了 他們無法理解問題出在哪裡 而且此時的火箭仍然在高速的前進 我們剛才聽到的這些都是火箭上宇航員之間的對話 那麼在火箭被閃電擊中以後 指揮中心又說了什麼呢? 只有一句話 他說的是One Bravo 這是什麼意思呢? 在阿波羅登月項目過程中 任務是可以隨時被取消的 但是根據火箭飛行高度的不同 任務的取消有四種模式 每一種模式的背後 都是對應了一系列的處理方法和救援方案 比如說像阿波羅12號 剛發射不到一分鐘就出現問題 宇航員可以選擇使用火箭最前端的 發射失敗逃逸系統 當火箭出現問題時 它將有能力和主火箭進行分離 將宇航員帶到一個安全的地方降落 而空軍和海軍也會根據飛行的軌跡 做好救援的準備 而如果火箭是在進入地球軌道以後出現問題 宇航員可能會選擇取消登月計劃 改變任務目標 圍繞地球旋轉一段時間 畢竟反正都已經飛到這兒 但是在第一種放棄任務的模式中 還可以再細分為三類 也就是One Alpha One Bravo 還有One Charlie 這三個名字都只是一種代號 野脈之意就是提醒宇航員 如果你們現在要放棄任務的話 模式就是One Bravo 但是宇航員當時卻並沒有選擇這麼做 他們還是在試圖尋找解決辦法 阿波羅12號使用的火箭是Saturn V 它當時攜帶了大量的液氫和液氧 還在高速地飛行 難道他們就不擔心火箭被閃電損壞 從而發生問題嗎? 實際上如果是火箭出現問題 靠人工放棄任務是根本來不及的 火箭上是有一套系統來監控運行狀態 從而決定是否啟動放棄任務的模式 在阿波羅項目上 這個系統叫做緊急情況監測系統 而且指揮中心也可以看到火箭的狀態 暫時看來火箭是正常的 但即便如此 指揮中心也必須盡快做出決定 要麼解決問題 要麼放棄任務 我們經常會看到火箭發射中心裡會坐滿很多人 他們會被分成不同的小組 分別監控火箭的一個部分 而他們每個部分都有一個名字 比如說ECOM主要是負責電力和艙內環境 FIDO是負責飛行姿態控制 而當出現問題的時候 指揮中心的負責人就會和每一部分的負責人徵求意見 比如說在第一次登月的阿波羅11號任務中 就有這樣一段對話 當時指揮中心的負責人是Jane Kranz 在登月艙正式降落月球以前 她向所有的負責人就飛船的狀態進行了最後一次確認 以決定是否繼續降落或者取消任務 Ok, all flight controllers gonna go for landing Retro, FIDO, Guidance, Control, Telcom, GNC, ECOM, Surgeon, CAPCOM We're go for landing Eagle, Houston, you're go for landing, over 而對於阿波羅12號的指揮官 他也需要和他的團隊徵求意見 尋找解決方案 當時指揮中心的負責人是Jerry Griffin 他是第一次作為飛行的總指揮 他也是夠幸運的 第一次當總指揮 還不到一分鐘就發生這種問題 而且完全沒有頭緒 而本次的主要問題 就是出現在ECOM 當時ECOM的負責人是John Aaron 他當時只有20多歲 剛大學畢業沒多久 整個指揮中心沒有人知道該如何解決這些問題 大家都猜測這個年輕人的答覆很可能就是放棄任務 因為阿波羅項目在訓練的過程中 會掩飾成千上萬種可能的情況 但唯獨沒有見過這種 但神奇的是 John Aaron在一次非常偶然的機會 竟然碰到過類似的情況 所以他向Jerry Griffin建議 將其中的一個控制系統 簡稱SCE轉為輔助電源 Jerry Griffin聽到這個建議以後的第一反應就是 而火箭上的K Conrad聽了這個指令以後 第一反應也是非常的驚訝 當時要在整個飛船內 迅速找到這個按鈕並不容易 因為這是一個非常不常用的功能 指揮官Conrad一開始都沒有聽清說的是什麼 但好在當時Allen Bean知道 他很快就找到了 他們迅速將SCE轉為了輔助電源 此時距離事故發生已經過去了1分20秒 指揮中心又進行了一次放棄任務的提示 也就是第一種放棄任務中的第三種 這時候他們又迎來了火箭發射過程中最危險的時刻 也就是第一機火箭的分離 緊接著指揮中心又讓宇航員重新啟動電源系統 重新啟動電源以後 電壓慢慢地回升 系統終於恢復了正常 問題到此就算是解決了 我會在視頻的最後來解釋原因 飛船進入地球軌道以後休整了一下 確認一切正常以後開始飛向了月球 宇航員飛往月球的過程比較順利 而本次阿波羅12號最大的特點就是降落地點極為精準 從1966年至1968年 美國開展了一項任務叫測量員計劃 他們向月球發送了7個著陸器 主要是為了證明在月球上軟著陸是可以實現的 其中有6個成功著陸有1個墜毀 這些著陸器也就是黃色的標誌 被分佈在月球表面不同的位置 而本次阿波羅12號的預計登月地點 就是在第三號著陸器的位置 宇航員Pete Conrad和Alan Bean駕駛著登月艙 在尋找著它們的降落地點 突然間Alan Bean找到了它們的降落地點 阿波羅12號的月球登陸器 就準確地降落在了第三號登陸器的旁邊 為了留作紀念 宇航員將第三號登陸器的一個攝像機摘了起來 並且帶回了地球 可惜宇航員Alan Bean在出艙的時候 不小心碰到了登月艙外的攝像機 使它指向了太陽從而被燒毀 所以阿波羅12號即使並沒有留下太多的影像資料 人們對這次登月的瞭解也是最少 本次宇航員還向月球表面放置了一套科學實驗設備 叫做阿波羅月球表面實驗裝置 這些設備可以測量太陽的輻射 月球的振動以及月球的磁場 這些設備預計的工作時間只有一年 但實際卻工作了八年時間 其中有一個設備可以偵測到月球內部的振動 所以NASA就想了一些方法讓月球產生一點振動 比如說在五個月以後 阿波羅13號登月任務中 太空飛船上的液體氧氣罐發生了爆炸 隨後他們便故意將損壞的第三級火箭推進器撞向了月球 科學家希望利用本次撞擊所產生的振動 來瞭解月球的地址情況 而阿波羅12號宇航員放置的測量儀 也將振動數據傳回了指揮中心 順帶一提 Aquarius我們現在看到12號的測量儀 看起來你的測量儀 剛才擊中了月球 它有一點點搖晃 是嗎? 至少有一點點搖晃 很高興我們也沒有受到振動 沒錯 在大約40年以後 圍繞月球飛行的探測器拍到了當時撞擊的痕跡 當時產生的撞擊坑直徑有30米 本次的撞擊地點距離阿波羅12號放置的地震測量儀有136公里 而在此後的阿波羅項目中 也都將第三級推進器撞向了月球 在此後阿波羅12號項目進行得也非常順利 宇航員完成任務以後離開了月球 並且最終安全地返回了地球 阿波羅12號任務成功結束以後 NASA對整個事故過程進行了仔細的調查 他們要知道事故的原因 以及工作人員當時處理的方法是否正確 我是仔細閱讀了阿波羅12號的任務報告 還有事故分析報告 終於弄清楚了事故的整個過程 下面我就來還原一下事故的整個經過 火箭發射升空以後36秒進入了雲層 而此時的雲層中都是帶電的 因為火箭的外殼是由金屬構成的 所以當它穿過雲層時 就相當於一個巨大的導電體 將不同雲層的電荷連接到了一起 從而也就發生了閃電 自然也就擊中了火箭 第一次閃電不但擊中了火箭 還順著火箭產生的氣流一直延伸到地面 擊中了發射臺 火箭發射以後第52秒 同樣的事情又發生了一次 但這次只是擊中了火箭 並沒有擊中地面 閃電產生了巨大的電流 但所幸對火箭本身並沒有產生太大影響 火箭仍然按照預定的軌道在飛行 但是宇航員所在的控制艙內的電子設備 卻感受到了這種電壓的急劇增加 隨後控制艙內的三個主要電源全部斷線 地面系統的設計就是 當電壓急劇升高 就會主動切斷電源以保護電子設備 當三個主要電源被切斷以後 兩個備用電池立刻啟動 此時艙內所有的電子設備 都是通過這兩個電池來提供電量 但是這兩塊電池的電力是有限的 無法支持所有的電子設備 從而就出現了電壓過低 而且有些電子設備無法正常地工作 其中有一個很關鍵的設備 是用來收集和處理飛船上各種設備的數據 並且將數據傳回指揮中心 而這個設備就是簡稱為SCE 因為電壓不足 所以這個設備傳回的數據也是不正常的 但SCE是配備有一個獨立的備用電源 John Aaron建議將它轉為備用電源以後 SCE就恢復了正常工作 所以它顯示的數據也就恢復了正常 最後再重新啟動電源系統 重新連接電源 問題也就解決了 所以簡單地說 最後解決的問題方法就是重新啟動系統 看來NASA工程師和我平時解決問題的方法 也差不太多 但是為什麼在事故發生以後 指揮中心和宇航員都沒有選擇放棄任務呢? 其實阿波羅項目對於何時應該放棄任務 是有非常詳細的規定 畢竟發射一次火箭也不便宜 除非有充分的理由 否則任務是不可以被輕易放棄的 在火箭發射兩分鐘以內 如果它檢測到特定的情況 比如超過一個發動機失效 或者火箭出現不規則的旋轉 EDS就會馬上啟動放棄任務 因為這些都屬於非常嚴重的故障 可能造成災難性的後果 火箭發射兩分鐘以後 EDS就會被關閉 此時要想再放棄任務 只能通過手動完成 火箭上的宇航員和指揮中心 都有權利做出這樣的決定 但這種操作都是有章可循的 NASA也明確列出了可能需要放棄任務的情況 比如說當火箭的分離出現問題時 或者是控制艙內出現了火或者煙霧 而對於電力的部分 也是列出了三種情況 其中的第一種情況 就是如果損失了三個電源 還有一塊電池 而在火箭被閃電擊中以後 的確是失去了三個電源 但是電池並沒有出現問題 所以並沒有滿足放棄任務的條件 而至於導航的失效 並沒有在放棄任務的清單上 所以並不認為它是一個 可以導致任務馬上放棄的故障 那麼在真正執行放棄任務時 又該如何操作呢? 很多人會想像會有一個按鈕 只要按一下任務就結束了 實際上並不是這麼操作的 而是有非常嚴格的程序 在宇航員的操作檯上 的確是有一個放棄任務的標誌 但它可不是用來按的 萬一不小心碰到 任務豈不就結束了 實際上它僅僅是一個警報標誌 真正用來放棄任務的機關 是一個梯形的手柄 只要將它逆時針旋轉90度 任務就結束了 所以如果宇航員想要結束任務 非常簡單 只要旋轉一下手柄就可以了 而如果是指揮中心想要放棄任務 程序要稍微複雜一些 它必須向宇航員同時發出兩個指令 第一個是將放棄任務的電子指令 發送至太空飛船 此時放棄任務的警報就會響起 同時還需要用口頭的方式通知宇航員 最後也還是需要宇航員 轉動梯形手柄來結束任務 阿波羅12號的指揮官 佩克·康瑞後來回憶說 他從來沒有考慮過要放棄任務 至少也要進入地球軌道以後 把情況弄清楚再說 而且當時放棄任務的警報 也並沒有響起 此外讓飛船隨機地落入大海 也不是特別的安全 這期視頻其實是我感覺做得最累的一期 我是聽了很多現場的錄音 還看了很多項目的報告 這些報告真的是好難讀 看得我眼睛都花了 而且全是專有名詞 我看完以後感覺自己都可以做出火箭了 短期內我應該不會再做登月的視頻 因為現在我一聽到阿波羅相思 我的胃馬上就有肺 好吧 關於阿波羅12號 我們就說到這兒 我們下一個視頻再見