
美國太空總署成立56年來,已經將人類送上月球,將機器人送上火星。但它最偉大的成就之一卻鮮為人知:1970年,一次駭客攻擊拯救了三名被困太空人的生命。
阿波羅13號在接近月球時,一個氧氣罐發生爆炸,三名太空人必須中止任務,關閉指令艙電源,轉移到登月艙返回地球。登月艙原本設計容納兩人,很快就充滿了危險濃度的二氧化碳。
為了自救,太空人必須設法將一個方形的二氧化碳吸收器連接到登月艙過濾系統的圓形開口上。地面團隊利用艙內有限的物品,包括太空衣上的軟管、長襪和膠帶,設計了一個轉接器。
太空人肯·馬丁利原本應該執行阿波羅13號任務,但因為接觸過德國麻疹病毒而被取消了任務資格。因此,當災難發生時,馬丁利正在地面上。他參與了NASA的救援工作,並在阿波羅13號太空人從指令/服務艙(CSM)轉移到登月艙(LM)後,幫助他們改造了一個空氣過濾器,使其適用於新的艙室。 (指令/服務艙可以拆分為兩個獨立的艙段:指令艙(CM)和服務艙(SM)。)
馬丁利向《大眾科學》雜誌詳細描述了這段磨難。
《大眾科學》 :空氣過濾系統是如何運作的?
肯·馬丁利:在任何太空船中——至少是載人太空船——大氣控制都是一項重要的設計考量。在指令艙/服務艙(CSM)和登月艙(LM)中,大氣都會流經一個裝有氫氧化鋰過濾器的容器。氫氧化鋰會吸收二氧化碳。過濾器的作用是吸收異味和過濾灰塵,防止堵塞調節氣流的小閥門。
PS:指令/服務艙內的系統與登月艙內的系統有何不同?
KM:指令艙/服務艙最終採用了矩形塊狀的燃料罐。登月艙最終採用了圓形盤狀燃料罐——就是一個大圓盤,氣體通過中心的小孔流入和流出。這兩個燃料罐在化學成分上可以互換,但在物理結構上不能互換。
飛行器設計僅可容納兩人,但很快就充滿了危險濃度的二氧化碳。
PS:燃料箱爆炸後,為什麼太空人必須轉移到登月艙?
KM:氧氣迅速耗盡對指令/服務艙(CSM)來說意味著兩件事。首先,它會失去電力。氧氣耗盡後,燃料電池就會停止運作,維生系統和增壓系統也會隨之停止。 CSM 還配備了兩塊小型電池,但從與服務艙分離到著陸,指令艙都需要這兩個電池供電。因此,我們非常非常擔心任何會消耗電池電量的操作。我們決定:「好吧,我們把這些太空人送進登月艙,讓他們靠登月艙供電。」登月艙全部使用電池供電,沒有燃料電池。
PS:登月艙內的狀況是什麼時候也演變成危機的?
KM:大約在我們繞月飛行的時候,登月艙開始接收高濃度二氧化碳的光照。他們更換了空氣過濾罐。人們開始說:「嗯,你知道,我們很快就會用完這些罐子了。我們有什麼替代方案?」嗯,指令艙/服務艙裡有一堆氫氧化鋰,但它放不進登月艙的容器裡。那麼,我們該怎麼辦呢?

PS:太空人是否已做好應對這類問題的準備?
KM:作為我們為這些任務做準備的一部分,模擬主管在飛行計劃演練中加入了我們未曾計劃的各種異常情況和突發事件,以測試我們制定的應急和緊急程序。
在早期的一次任務中——可能是阿波羅10號或阿波羅9號——他們製造了一種情況:指令艙內的空氣被污染了,他們必須想辦法清除污染。他們說:“為什麼我們不進入登月艙?我們先關閉指令艙並使其洩壓,清除艙內所有空氣,然後再重新加壓,打開登月艙,把宇航員接回來?”
PS:那麼團隊是如何處理 CSM 濾罐和 LM 過濾系統之間不相容的問題的呢?
KM:嗯,大家都覺得模擬問題真是個棘手的難題。沒人能想到任何合理的辦法會陷入那種境地。但阿波羅13號發生這種情況後,有人說:“你們還記得登月艙的救生艇嗎?” 這句話一下子喚起了大家的記憶,他們都說:“哦,對!”
“這件事最精彩的地方在於,這些人甚至對最不可能發生的事情都做好了充分的準備。”
那我們在模擬中是怎麼做的呢?我們剪開一些包裝物品的塑膠袋,然後用普通的灰色膠帶把袋子套在罐子上。接著我們把它插入太空衣的軟管,用膠帶分別固定在兩端的噴嘴上,這樣就可以吹氣了。啟動需要一些時間,但效果和直接把它裝進歧管裡一樣。我們在阿波羅13號任務中也用了同樣的方法。
PS:聽起來地面局勢相當平靜。情況真是如此嗎?
KM:這件事最精彩的地方在於,這些人對各種可能發生的情況都做好了萬全準備。他們知道從來沒有人模擬過完全一樣的情況,但他們模擬了系統及其成員可能承受的壓力。他們清楚自己有哪些選擇,並且已經對下一步行動有了一些初步的想法。
電影裡,他們把整個過程演繹得好像沒人想到這一點。他們把一堆亂七八糟的東西堆在桌子上,然後說:「你們能搞定嗎?」電影只能用這種方式來展現我們是如何走到這一步的。 [實際上,]我們對硬體設備非常熟悉。
為什麼要用膠帶?
無論是在太空船還是地球上的車庫,膠帶用途廣泛的秘訣在於其織物層。夾在柔韌的聚乙烯塗層和黏性橡膠黏合劑之間的棉網層,如同鋼筋加強混凝土一般,增強了膠帶的抗拉強度。同時,水平和垂直的線跡也使得膠帶易於手工撕開。
本文原刊於2014年10月的《大眾科學》雜誌。此網路版本對其進行了擴充。