被遗忘的事实：一个严重的错误威胁着阿波罗11号

原创：牧夫天文

作者：Ethan Siegel

翻译：毛明远

校对：牧夫天文组

后台：库特莉亚芙卡 李子琦

尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林在月球上举起美国国旗，我们可以看到登月模块的阴影，这张照片就是从这里拍摄的。

Credit: NASA/ullstein bild via Getty Images

在人类登月50周年之际，回首那段载入人类史册的事件：人类首次成功地站在地球外的天体上，他们踏上了距离我们38万公里外的月球。他们在月球上行走；设置科学仪器；获取月球土壤和岩石样本；并安全返回地球。

1969年7月24日，阿波罗11号的3名宇航员英雄在离开月球3天后在海洋上成功降落。然而，阿波罗11号在这一过程中曾遇到严重的问题。南希·阿特金森(Nancy Atkinson)在她的新书《飞向月球的8年》描述了这一问题，这对宇航员阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯是致命的。

1969年7月16日，几千人聚集在肯尼迪航天中心的周围观看阿波罗11号任务发射。

Credit: NASA / AFP / Getty Images

根据记录，整个阿波罗11号任务从发射、入轨、登月和返航完美地实现了肯尼迪总统期许的载人登月计划，让我们先快速回顾一下整个阿波罗11号任务过程。

1969年7月16日，阿波罗11号任务搭载土星五号火箭在肯尼迪角成功升空。

7月17日，阿波罗服务推进系统第一次成功点火，来调整方向前往月球轨道。本次发射和点火调整均非常完美，甚至原计划的3次额外的点火调整都不需要了。

7月19日，阿波罗11号经过一系列推进调整，成功地进入绕月轨道。

7月20日，登月模块老鹰号从指令和服务模块哥伦比亚号脱离，成功降落在月球表面。

1969年7月20日，登月模块老鹰号(照片右前方)成功降落在月球的“宁静海”，宇航员奥尔德林正在一个科学设备旁边，远处可以看到美国国旗。

Credit: NASA/Newsmakers

在登月模块着陆的4小时后，阿姆斯特朗和奥尔德林离开登月舱执行2.5小时的出舱活动：包括设置科学设备；收集土壤和岩石标本；并在月面插上了美国国旗。

7月21日，在着陆的21小时36分后，登月模块点火升空，与服务和指令模块重新对接，阿姆斯特朗、奥尔德林与柯林斯重新相聚。

7月21日，服务推进系统点火，指令和服务模块开始返回地球，并在22日返航途中进行方向调整。

7月24日，返回大气层操作启动，阿波罗11号在太平洋成功溅落，宇航员安全返航。

艺术效果图展示了指令模块返回大气层时承受着摄氏3000度的高温。

Credit: Heritage Space/Heritage Images/Getty Images

整个过程看似按部就班地简简单单地进行着，但实际上背后危机四伏。科研人员尽可能的谨慎处理每一个细节确保宇航员的安全。我们回到阿波罗11号返回大气层的那个阶段，这是一个非常关键的时刻。如果遇到问题会直接造成宇航员死亡。比如导致前苏联宇航员弗拉基米尔·科马洛夫死亡的事故。

在阿波罗11号任务之前，阿波罗8号和10号任务均已成功实现安全返回大气层这一危险阶段。因此，大家都认为这一过程问题不大。

该图展示了登月模块点火升空；与指令和服务模块对接；登月模块分离；服务模块分离；指令模块返回地球大气层，并打开降落伞溅落在太平洋的过程。

Credit: SSPL/Getty Images

理论上重返大气层的过程是宇航员返航的最后一步。指令和服务模块首先分离，宇航员身处指令模块。指令模块是宇航员最后返回地球的关键，在进入大气层后，最终打开降落伞，溅落在太平洋上。指令模块拥有强大的隔热保护罩，在服务模块分离后，它就调整姿态，让隔热保护罩朝向降落方向，吸收冲击波并隔绝高温来保护舱内的宇航员。正常的情况下，大气浓度足够让速度和温度降低到一定程度，之后降落伞打开，进一步减速，5分钟后指令模块平稳的溅落在太平洋上。

目前没有阿波罗11号指令模块溅落太平洋的照片，上图展示了阿波罗14号任务返航溅落的照片，整个过程大致相同。

Credit: SSPL/Getty Images

而实际的任务过程是复杂的，一个危险因素来自服务模块，正常的情况下，服务模块分离后会在大气层燃毁，但服务模块的碎片会威胁到指令模块。技术人员为了避免这一问题，会让服务模块分离后执行一系列推进操作，尽可能远离指令模块，这样服务模块就不会与指令模块同时进入大气层，并且拥有各自的降落轨迹。

阿波罗11号任务的指令模块和服务模块同时沿着相似的轨迹进入大气层，这是非常危险的。

Credit: NASA

引用南希书中的表述，领航员弗兰克·布朗(Frank
A.
Brown)在距离降落点725公里远的地方报告了他的发现：“我看到两个物体，一个在另一个上方，一个是指令模块，一个是服务模块...我看到壮观的碎片散落的景象，上方是一个稳定的物体，下方的物体散落开来，显然这是服务模块的碎片。”幸运的是这些碎片没有影响到指令模块，没有造成灾难。

阿波罗11号的3名宇航员：尼尔·阿姆斯特朗、迈克尔·柯林斯和巴兹·奥尔德林返回后需要隔离一段时间，旁边是总统尼克松。

Credit: MPI/Getty Images

到底发生了什么？

问题发生在服务模块丢弃剩余燃料的错误设置。之后技术人员发现阿波罗8号和阿波罗10号任务同样存在这一问题。这样原本应该分离开来的服务模块，继续保持和指令模块相近的轨迹，它的燃毁破碎直接威胁到指令模块和它上面的宇航员。

服务模块拥有两种类型的推进器：一种是-X RCS喷射器；一种是RCS转动喷射器。-X RCS持续喷射工作时，RCS转动喷射的作用是稳定服务模块。

图像左侧可以看到反应控制系统，有两种推进控制装置，一种控制加速，另一种控制方向。如果服务模块与指令模块相撞，后果不堪设想。

Credit: NASA

调查人员在阿波罗11号任务后认为：“为了避免服务模块和指令模块相撞，需要-X和转动喷射器在恰当的时候点火。貌似服务模块与指令模块撞击的可能性非常低。”但是我们要注意：航天器到处都是活动部件。比如，服务模块和指令模块分离后，服务模块抛弃出的燃料，会带来不确定性，一定程度上会影响运行轨迹。

上图是美国宇航局在1970年4月17日拍摄的从阿波罗13号任务中分离的服务模块。我们可以看到服务模块右侧明显的损坏。这是阿波罗计划第三次载人登月任务，但因故障取消。

Credit: AFP/Getty Images

我们足够幸运，阿波罗11号任务成功了。但通过之后的任务报告，巴兹·奥尔德林也记录到他看到了旋转的服务模块从指令模块飞过。工程师嘉里·约翰逊(Gary Johnson)对之后的阿波罗12号服务模块的分离控制进行调整。

1969年7月24日，指令模块溅落在太平洋上。

Credit: CBS Photo Archive/Getty Images

我推荐这本来自阿特金森的《飞向月球的8年》，你可以看到很多不为人知的细节，包括与工程师嘉里·约翰逊的访谈。我们用总统演讲词做结语：“在这次登月探索中，全人类团结在一起；他们的付出，链接了全人类！在古代，人们仰望星空，上面有我们英雄的星座。现在，同样地我们有血有肉的英雄站在了月球上。还会有更多后继者，他们也会安全地返回地球。人类对宇宙的探索永不止步，他们是我们的先驱，将永载史册。”

原文链接

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/07/19/everyone-missed-an-apollo-11-mistake-and-it-almost-killed-the-astronauts-returning-to-earth/#50a1a1c97cbd

『天文时刻』 牧夫出品

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Credit: NASA