本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
美国宇航局的阿波罗计划始于该组织有史以来最严重的灾难之一。一次例行的发射前测试变成致命的,一场大火席卷了航天器的乘员舱,导致三名宇航员全部遇难。今天标志着阿波罗 1 号火灾 45 周年,这是一起悲惨且本可避免的事故。早有预警,在美国和国外都曾发生过类似的事故,夺走了生命。阿波罗 1 号的机组人员本可以避免惨死。
拔出插头
阿波罗 1 号的指挥官是格斯·格里索姆,他是最初的“水星”号宇航员之一,他的第一次太空飞行因其太空舱在溅落后沉没而受损。他再次乘坐“双子座”号飞行,将他的太空舱命名为“莫莉·布朗”。阿波罗 1 号机组的高级飞行员是爱德·怀特,一位“双子座”号的资深宇航员,他在 1965 年完成了美国的首次太空行走。机组的最后一名成员是飞行员罗杰·查菲,他是一位才华横溢的新手,完全有能力与经验丰富的队友并驾齐驱。他是一个出了名的好人,他竭尽全力感谢每个人对阿波罗计划的贡献,甚至包括清洁工。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保关于塑造当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
到 1967 年 1 月底,机组人员正在进行最后的发射前测试;除非出现重大挫折,否则他们将在 2 月 21 日进行首次载人阿波罗飞行。自“水星”号以来,美国宇航局进行的一项例行测试是“拔出插头”测试,这是对航天器系统的最后检查。
航天器已完全组装并堆放在 34 号发射台上未加注燃料的土星 IB 发射器顶部。通常供电的脐带电源线被移除——插头拔掉了——航天器切换到电池电源。座舱内加压了每平方英寸 16.7 磅 (psi) 的 100% 氧气,压力略高于一个大气压。一切都和 2 月 21 日一样,机组人员进行了倒计时和发射的全面模拟。
任务控制中心的一支完整的发射日工程师团队也进行了模拟。白色房间,宇航员进入航天器的房间,仍然紧靠着飞行器。一组工程师监控着航天器,距离宇航员只有几英尺远。
格里索姆、怀特和查菲穿上宇航服,在下午 1 点进入阿波罗 1 号指挥舱,并连接到航天器的氧气和通信系统。在接下来的五个半小时里,测试只发生了轻微的干扰。格里索姆抱怨说,他的宇航服中循环的氧气中有一种酸牛奶的气味,经过短暂的停顿后得到解决,宇航服中的高氧气流量触发了警报。但这些都是小问题,并没有在任务控制中心引起任何警觉。
真正的问题是通信。静电使机组人员和任务控制中心无法相互听到声音。越来越沮丧的格里索姆开始质疑,如果他们无法在几栋大楼之间交谈,他们如何才能到达月球。
当晚 6:31 刚过,例行测试发生了转变。任务控制中心的工程师看到舱内氧气流量和压力增加。遥测数据伴随着一段含糊不清的传输,听起来像是“着火了”。官方记录反映了通信问题。传输不清楚,但恐慌显而易见,一名宇航员喊着类似于“他们正在与一场大火搏斗——让我们出去。打开它”或“我们着火了——让我们出去。我们快烧起来了”。静电使人无法听到确切的单词,甚至无法分辨是谁在说话。
但是,从指挥舱的小舷窗中可以看到火焰,这毫无疑问地证明了机组人员所说的话。白色房间的工程师试图打开舱门,但没有成功。这是一个向内打开的设计,无论是航天器外部的工程师还是内部的宇航员都没有足够的力量强行打开它。任务控制中心的人们无助地观看着现场视频直播。
就在机组人员含糊不清地报告起火三秒钟后,舱内压力变得如此之大,以至于船体破裂。与舱门搏斗的人们被火焰和烟雾喷射到白色房间时抛到了房间的另一边。许多人继续奋力向航天器靠近,但由于烟雾太浓而看不清,被迫撤退。在任务控制中心,来自阿波罗 1 号的遥测和语音通信完全沉默了。
一个半小时后,消防员和急救人员成功地移走了尸体;爱德·怀特在他的沙发上转过身,伸手去够舱门。在接下来的两个月里,为了找出火灾的原因,航天器被逐件拆解。全面调查持续了一年。
阿波罗 1 号事故审查委员会确定,来自尿液收集系统的管道上的一根电线发生了电弧。火灾是从机组人员脚下开始的,因此从他们仰卧在沙发上的位置来看,他们没有及时看到并做出反应。舱内的所有东西都浸泡在纯氧中数小时,电线附近的易燃材料立即着火。从那里开始,航天器用了十秒钟就充满了火焰。
机组人员的官方死亡原因是吸入烟雾导致窒息。一旦他们的氧气管被切断,他们就开始吸入有毒气体。三名宇航员都在不到一分钟的时间内死亡。许多试图营救他们的人都因吸入烟雾而接受治疗。
寂静之室
夺走格里索姆、怀特和查菲生命的火灾与 1961 年夺走宇航员瓦连京·邦达连科生命的火灾惊人地相似。邦达连科在同事中以其和蔼可亲和慷慨大方而闻名,他拥有卓越的运动能力,并且孜孜不倦地工作以证明他应该获得太空飞行的荣誉。
宇航员的部分训练是在一个隔离舱中进行的,该隔离舱旨在模拟太空飞行的精神压力。这个房间,人们称之为“寂静之室”,至少说是朴素的。它配备了一张钢床、一张木桌、一个与他们在“东方”号太空舱中相同的座位、最少的卫生设施、一个用于加热食物的开式电热板以及少量的用于洗涤和烹饪的水。该舱加压以模拟太空舱在太空中的环境。在这种情况下,氧气浓度为 68%。
在测试期间,宇航员会通过使用带彩色方块的墙面图进行记忆游戏来锻炼思维敏捷性。他们会通过阅读或着色来忙碌——会为受试者提供一些休闲材料。寂静经常被古典音乐打断,以了解受试者对令人愉悦的冲击的反应。除了这些干扰之外,舱内的感觉剥夺是绝对的。房间安装在厚橡胶减震器上,可抑制外部运动产生的任何振动,而 16 英寸厚的墙壁可吸收任何声音。宇航员通过灯光与医生交流。一盏灯告诉受试者将医疗传感器贴在身上,舱外的一盏灯向医生示意他们可以开始测试。另一盏灯将标志着隔离测试的结束。
环境旨在挑战宇航员的精神稳定性和适应性。但最困难的部分是,没有受试者事先知道他的测试会持续多久。它可能会持续几个小时到几周的任何时间。
邦达连科是第 17 位进入“寂静之室”的宇航员,3 月 23 日,他为期十天的测试结束了。一盏灯示意外部技术人员已开始对舱室减压以匹配外部大气。这是测试的例行部分,但这次却被火灾警报中断了。
在等待离开舱室时,邦达连科取下他的生物医学传感器,并用棉垫上的外用酒精擦拭掉粘合剂。由于他急于离开,并且表现出在进行十天精神测试后所预期的注意力不集中,他没有看他把棉垫扔到哪里。它落在电热板的线圈上。宇航员帕维尔·波波维奇推测他当时就站在它旁边。许多受试者一直开着小型加热器以温暖寒冷的房间。
火灾瞬间爆发并蔓延;包括邦达连科在内的一切都充满了高浓度的氧气。技术人员强行打开舱门,将舱室暴露在空气中,瞬间扑灭了火焰,但损害已经造成。医生们从房间里拉出了一名蜷缩且严重烧伤的邦达连科。“是我的错,”当医生找到他时,他低声说道,“我很抱歉……不怪别人。”火灾的严重性立即显现出来。邦达连科的羊毛衣服融化在他的身体上,下面的皮肤已经烧焦了。他的头发着火了。他的眼睛肿胀并融化闭合。
在莫斯科,外科医生和创伤学家弗拉基米尔·尤里耶维奇·戈利亚科夫斯基在办公室接到一个疯狂的电话;严重烧伤的病人正在来的路上。十分钟后,一群身穿军装的人带着裹着毯子的宇航员来了。戈利亚科夫斯基后来回忆说,他们还伴随着一股浓烈的烧焦肉味。
邦达连科恳求给他一些“可以止痛”的东西。戈利亚科夫斯基照办了,给病人脚底注射了一针吗啡。这是他身体上唯一没有受伤的部分,这要归功于他的厚重靴子,也是医生能找到静脉的唯一地方。他无力挽救这个人的生命。邦达连科第二天早上去世。官方原因是休克和严重烧伤。
国内的教训
阿波罗 1 号机组人员和邦达连科的死亡之间的相似之处显而易见,但每个航天机构处理死亡的方式却大不相同。格里索姆、怀特和查菲都根据各自的军事传统进行了公开葬礼。邦达连科的死被保密了,他的身份被一个假名掩盖了。直到 1986 年,世界才听到他死亡的真相。这引发了人们的猜测,如果苏联体制更加开放,美国宇航局就会知道在高压纯氧环境中训练的危险,并且本可以挽救阿波罗 1 号的机组人员。前宇航员阿列克谢·列昂诺夫甚至暗示,中情局知道邦达连科,因为美国在事故发生前就已刺穿了铁幕。
但这不太可能。此外,美国宇航局也不必求助于苏联来了解在高压氧气环境中进行测试的危险。在美国,有足够的事件清楚地表明了这种危险。阿波罗 1 号事故发生前五年发生的四起氧气火灾就足以证明这一点。
1962 年 9 月 9 日,在布鲁克斯空军基地的一个模拟航天器舱中发生了火灾。该舱室在纯氧下加压至 5psi。两名受试者都受到加压服的保护。两人都没有被烧伤,但两人都因吸入烟雾而接受治疗。
两个月后的 11 月 16 日,四名男子在美国海军的机组人员设备实验室里,在加压至 5psi 的 100% 氧气环境中待了 17 天。此时,一根裸露的电线发生电弧并引发火灾。火焰迅速蔓延到这些人的衣服和手上,持续了 40 秒后他们才被救出。所有人都因严重烧伤接受治疗,这是唯一一次确定火源的事故。
1965 年 2 月 16 日,两名海军潜水员在海军实验潜水装置的测试中丧生。该装置加压至 55.6psi,以模拟 92 英尺深度的环境。这是一个混合气体环境:28% 的氧气,36% 的氮气和 36% 的氦气。不知何故,用于去除空气中毒气的二氧化碳洗涤器着火了。舱室内的压力升高,使得外面的技术人员无法打开舱门将人员救出。
1966 年发生了一起氧气环境火灾,险些预示了阿波罗 1 号事故。4 月 28 日,在阿波罗环境控制系统的无人资格测试中发生火灾。舱室加压至 5psi 的 100% 氧气,就像宇宙飞船在飞行时一样。火灾归咎于舱内的商用条形加热器,因此该事件被忽略了。商用材料不会被用于任何载人飞行。调查事故的委员会没有提及危险的环境。
缺乏想象力
这些事故并不是秘密。美国国家航空航天局(NASA)知道加压氧气环境的危险,这促使阴谋论者认为该航天机构故意将阿波罗 1 号的机组人员置于危险之中。但事实并非如此。事实上,美国国家航空航天局没有人过多地考虑宇宙飞船上的火灾。
在 1960 年代初期,当阿波罗号处于初步阶段时,曾为乘员舱提出了双气体系统(可能是氧气和氮气)。如果发生火灾,这将更安全,但总体上会更困难。混合气体环境需要更多的管道和布线,这反过来会增加重量。纯氧气更简单、更轻便,并且美国国家航空航天局已经很熟悉它了。双气体方案被取消了。
美国国家航空航天局确实考虑过宇宙飞船上发生火灾的可能性,但只制定了在太空中发生火灾时的程序,那时最近的消防站距离 180 英里。阿波罗号,像水星号和双子座号一样,没有专门的机载消防系统。人们认为太空中 5psi 的氧气太稀薄,无法助长大型火灾。任何可能在这种环境中产生火花的东西都可以用宇航员的水枪进行几次精确的喷射来解决。
没有针对地面火灾的程序。由于每次测试都有很多工程师在场,因此假设只要附近有灭火器,宇航员就是安全的。但更重要的是,在阿波罗 1 号事故中,“拔插头测试”的状态:它没有被归类为危险的。
曾参加双子座任务,后来在阿波罗 8 号登上月球的弗兰克·博尔曼,担任阿波罗 1 号事故调查委员会的宇航员代表。他清楚地阐明了“拔插头测试”的状态。“我不认为我们中的任何一个人认识到这项测试的测试条件是危险的,”他在记录中说。由于运载火箭中没有燃料,并且所有烟火螺栓都未解除武装,因此没有人想到会发生火灾,更不用说火灾会蔓延了。博尔曼本人在执行双子座 7 号任务之前通过“拔插头测试”时也没有多想。他信任美国国家航空航天局及其工程师,并公开表示,如果他在机组人员中,他也会通过阿波罗 1 号测试。
博尔曼暗示了阿波罗 1 号机组人员的共同信心。阿波罗的开发出现了一些问题,每位宇航员都有权拒绝进入宇宙飞船。“尽管有时人们将浪漫的丝巾态度归因于此类工作,但最终我们是专业人士,会接受风险,但不会接受不应有的风险,”博尔曼解释说。阿波罗 1 号机组人员认为危险是最小的。
博尔曼通过这句话指出了他认为问题的症结所在,以及机组人员死亡背后真正的原因,尽管是间接的。“我们没有考虑,”他说,“这是我和所有与我们相关的人的失败;我们没有认识到我们拥有三个要素,一个点火源,大量的燃料,当然,我们知道我们有氧气。”
格斯·格里索姆在双子座计划期间偶然写了他的回忆录。他在本书的最后一节中谈到了太空飞行的内在风险。“正如任何实验计划中存在风险一样,迟早,不可避免地,我们将会碰到平均法则并失去某人。我希望这种情况永远不会发生……但如果确实发生了,我希望美国人民不会认为这是为我们的太空计划付出的代价太高。我们没有人被命令进行载人航天飞行。我们是在知道如果那里真的出了问题,根本没有获救希望的情况下飞行的。我们之所以能够做到这一点,是因为我们完全信任设计和建造我们宇宙飞船并运行我们任务控制中心的科学家和工程师……现在要奔向月球了。”
尽管悲惨,他们的死并没有白费。火灾发生后,对阿波罗指令舱进行的大幅重新设计,产生了更安全、更强大的宇宙飞船,在 NASA 在十年末到达月球的过程中发挥了重要作用。他们牺牲的发射台上的牌匾上写着 “ad astra per aspera”——通往星星的坎坷道路,这是对机组人员的恰当致敬。
建议阅读
- 阿波罗 1 号官方网站: http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/Apollo204/
- 科林·伯吉斯和雷克斯·霍尔。《第一支苏联宇航员团队》。2009 年。
- 格斯·格里索姆。《双子座》。1968 年。
- 阿波罗 204 号事故。美国航空航天科学委员会的报告。1968 年。在线提供:http://klabs.org/richcontent/Reports/Failure_Reports/as-204/senate_956/index.htm
- 阿波罗 204 号审查委员会致美国国家航空航天局局长的报告。1968 年。在线提供:http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/Apollo204/content.html
- 科学与宇航委员会的美国国家航空航天局监督小组委员会听证会。1967 年。