太空競賽!(5):阿波羅 1 號-永未完成的旅程

「雙子星計畫」是美國為了登月所進行的中繼計畫,同時也是美國在太空競賽中反超蘇聯的關鍵。在這基礎之上,登月任務「阿波羅計劃」開始了。然而,這個計畫出師不利,第一場載人發射任務「阿波羅 1 號」還在測試階段就造成三名太空人喪生。

撰文|許世穎

來源:Wikipedia / Apollo 1

 

● 雙子星計畫(Project Gemini)

美國前總統約翰.甘迺迪(John Kennedy)的著名演講「我們選擇登月」,將登月任務從太空競賽昇華到全人類的使命,獲取了美國人民對登月計畫的支持。

當時美國還在進行「水星計畫」,有能力一次將一位太空人送到太空繞行地球。但 NASA 規劃的登月任務一次需要三名太空人,而且還得打開太空船走入外太空。這之間有許多技術需要克服。1962 年 1 月「雙子星計畫(Project Gemini)」就此誕生,目標是為了未來的登月任務作準備。

雙子星計畫時期重新設計了太空船。首先,能乘坐的太空人由一位變成兩位,這就是取名為「雙子星計畫」的原因。另外,太空船可以調整上下、左右、前後,也能改變飛行軌道,不像水星計畫只能在固定的軌道平面上調整。內部的設備則依照功能「分艙」,將動力系統、生命維持系統獨立出來。

圖一、雙子星計畫太空船|來源:Wikipedia / Project Gemini

 

雙子星計畫是美國在太空競賽中勝出的關鍵,如果將太空競賽細分為好幾個小階段的話,美國就是在雙子星計畫期間正式超車蘇聯,替未來的太空霸權奠下基礎。

 

● 阿波羅1號(Project Apollo):永未完成的旅程

美國的登月任務就是著名的「阿波羅計劃(Project Apollo)」。在「雙子星計畫」的基礎下,「阿波羅計劃」必須再度升級太空船,最終目標是把三名太空人直接送到月球。

為了讓人類在太空船中也能順利呼吸,船艙內勢必要有氧氣。但若填充與地表上一樣成分、一樣壓力的大氣(氮氣加氧氣共 1 大氣壓),則必須要搭載大量的設備,成本會大幅提高。相較之下,如果太空船內部是純氧,那就只需少量的氧氣(約為地面壓力的三分之一),就能讓太空人順利呼吸,成本就可以降低很多。

如果外面的氣壓(約 1 大氣壓)比太空船內部的氣壓大的話,外面的空氣就很容易跑到太空船裡面,污染內部的環境。在太空中當然沒有這個問題,可是在地面上時就要特別注意。換句話說,理想上發射之前,船艙內部是一大氣壓的純氧,在發射過程中要慢慢減調整,最後到了太空中只剩下低壓的純氧。

其實太空船在地面上時,內部的空氣也可以是氮氣加氧氣的組合,不過一來設計會變得非常複雜,二來氮氣有可能在減壓過程中造成潛水伕病。因此在水星計畫、雙子星計畫中都是使用純氧,而阿波羅計劃也打算沿用。

不過純氧非常危險,哪怕是一點點的小火花,都會引發爆炸、釀成火災。

「阿波羅-農神 204 號(AS-204)」任務原定在 1967 年 2 月執行,目標是載三名太空人繞行地球,這是阿波羅計劃中第一個載人升空的任務,因此預定要命名為「阿波羅1號(Apollo 1)」。為了確保這個任務的安全,必須先進行一系列的測試。然而就在預定發射的前一個月,最後測試時出了意外,導致裡面的三名太空人喪生:維吉爾.格里森(Gus Grissom)、愛德.懷特(Ed White)及羅傑.查菲(Roger Chaffee)

 

圖二、阿波羅 1 號的徽章(左),以及三名不幸喪生的太空人(右)維吉爾.格里森(Gus Grissom)、愛德.懷特(Ed White)及羅傑.查菲(Roger Chaffee)|來源:Wikipedia / Apollo 1

 

根據調查,這場火是太空船內的電火花引起的。一般狀況下,小小的電火花不致於引來熊熊大火。可是太空船內填充的是純氧,因此火勢一發不可收拾。在內部太空人回報火警的短短 14 秒後,就沒有任何回應了。

圖三、發生火災後的遺骸|來源:Wikipedia / Apollo 1

 

火災發生時,船艙內的三名太空人當然都曾嘗試逃生,可是太空船的艙門有兩層,還用了 12 個門閂來固定,根本就無法在短短幾秒內打開。另外,艙門設計為「向內開啟」,目的是在太空中的時候,內部的氣壓可以將門向外壓緊迫,減少氣體外洩。可是當大火發生時,內部的氣壓也快速增加,把門緊緊壓住,因此所有的門閂真的都解除,也不可能打開艙門了。

圖四、阿波羅 1 號的艙門,有兩層,由內向外開,還用了 12 個門閂|來源:Wikipedia / Apollo 1

 

這場大火讓NASA趕緊取消這之後的一系列載人任務,並對原先的太空船、太空衣進行改正。包括將太空船在地面時的空氣改為「氮氣加氧氣」,在升空過程中才慢慢轉為純氧。太空船的艙門也改為向外推出,並且可以在 10 秒內打開。太空衣、太空船中許多易燃材料也換成會自動熄滅的材料。太空船內的線路也做了改良,並外加強絕緣防護。

「阿波羅-農神 204 號(AS-204)」是原先計畫中的第一個載人升空任務,雖然在測試階段就出了意外而沒有發射,但在犧牲者的遺孀堅持下,NASA 決定保留「阿波羅 1 號」的任務名稱給它。原先有人建議乾脆把前面兩次無人飛行任務(AS-201、AS-202)也依樣改名叫阿波羅 2 號、3 號,但最後 NASA 並沒有採用,而是直接把下一次的無人飛行任務命名為「阿波羅 4 號」。因此阿波羅 2 號、3 號官方命名中並不存在。

當時在任的美國前總統林登.詹森(Lyndon Johnson)一直是登月任務的擁護者,在他的努力下,總體而言美國仍然持續支持登月的目標。而這場大火讓NASA在太空船的安全上做出了極大的改良,認真檢討整個飛行任務,修正了本來許多潛在的風險。隔年 10 月的「阿波羅 7 號」是NASA在這之後的第一個載人飛行任務,任務相當成功,也替 NASA 打了一劑強心針 [3]。

在這之後的阿波羅飛行任務中,再也沒有意外事故造成太空人死亡 [3]。

 

參考資料:

[1] Wikipedia / Project Gemini (2022.02.03)

[2] Wikipedia / Apollo 1 (2022.02.03)

[3] Wikipedia / Apollo program (2022.02.03)


 

【太空競賽系列】

太空競賽!(1):第一顆人造衛星

太空競賽!(2):太空犬萊卡

太空競賽!(3):太空人始祖--尤里.加加林

太空競賽!(4):《我們選擇登月》一場演講,帶領人類登月

 

 

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