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标题: [转帖] 【科技】阿波罗13号[10P] [打印本页]

作者: jfhgye 时间: 2021-8-2 18:18 标题: 【科技】阿波罗13号[10P]

阿波罗13号（英语：Apollo 13）是阿波罗计划的第七次载人任务和第三次登月尝试，火箭1970年4月11日从肯尼迪航天中心起飞，但两天后因服务舱氧气瓶故障被迫中止登月任务。机组人员驾驶飞船绕月旋转，直到4月17日安全返回地球。吉姆·洛弗尔是任务指令长，指令舱和登月舱驾驶员分别是杰克·斯威格特与弗莱德·海斯。肯·马丁利本是指令舱驾驶员，但因接触风疹病毒被斯威格特取代。

氧气瓶内的电线绝缘层因温度过高受损并引起爆炸，导致服务舱两罐液氧排入太空。没有发电及人员呼吸所需氧气，服务舱的推进和生命保障系统都无法运作。为保障再入所需资源，三人只能用登月舱充当救生舱，关闭指令舱系统节省能源。登月任务被迫取消，地面任务中心想方设法确保机组人员安全返航。

登月舱原本的设计要求是保障两人在月表停留两天所需，经休斯顿任务控制中心指导改善成保障三人生存四天。机组人员面临极其严峻的考验，电力和饮用水不足、舱内又湿又冷。为确保生存，航天员必须改造指令舱二氧化碳吸收器适应登月舱使用，三人与任务控制中心通力合作找到解决办法。阿波罗13号事故重燃公众对阿波罗计划的关注，数千万观众在电视上观看航天器溅落南太平洋。

调查委员会发现火箭升空前测试的氧气瓶就有缺陷，里面装有聚四氟乙烯。委员会提出众多调整建议，如尽量不在罐内使用可燃材料的提议就在阿波罗14号落实。阿波罗13号的经历多次改编成传媒作品，其中又以1995年的同名电影最出名，根据洛弗尔等人合著的1994年回忆录《与月球失之交臂》改编，另外还有1998年电视短剧《从地球到月球》的分集。

背景
1961年，约翰·肯尼迪总统宣布美国要在60年代结束前将航天员送上月球并安全返回[3]。美国国家航空航天局逐渐朝目标迈进，在水星计划和双子座计划把航天员送入太空后又启动阿波罗计划[4]。1969年7月20日，阿波罗11号登陆月球。尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林在月表行走，迈克尔·科林斯在哥伦比亚号指令舱绕月飞行。1969年7月24日，航天器带着三名航天员安全返回地球，告慰前总统在天之灵。[3]

航空航天局无法肯定需要多少次任务才能达成目标，先签合同购买15枚土星五号运载火箭[5]:232–233。阿波罗11号使用第六枚火箭，剩下九枚就意味着共计十次登月。公众兴趣在阿波罗11号达到顶峰后迅速回落，国会不断削减航空航天局预算，阿波罗20号任务很快取消。[5]:285登月任务虽然顺利完成，但保险公司认为航天飞行风险极大，要求支付的人寿保险保费金额远超航天员所能承受[注 1][6]。

事故发生前不久的任务控制中心，电视直播画面上是航天员弗莱德·海斯
美国航天员1961年首度飞入太空，此前科学家就已开始规划监控航天器性能并保持通信的集中设施，其中以小克里斯托弗·卡夫特（Christopher C. Kraft Jr.）的构想贡献最大，他还是航空航天局首任飞行指导。1962年2月，约翰·格伦乘坐友谊七号成为首位进入地球轨道的美国航天员，但任务期间航空航天局高管曾否决卡夫特的某项决定。任务后分析认可他的决定并确立新规则，任务期间飞行指导拥有绝对主控权[7]，除非马上叫他卷铺盖走人，否则航空航天局不能改变他的任何指令[8]。阿波罗计划飞行指导的任务只有一句话：“采取任何必要措施确保机组人员安全和任务成功”[9]。

1965年，卡夫特参与设计的休斯顿任务控制中心建成，如今已更名小克里斯托弗·卡夫特任务控制中心[7]。每位飞行操控人员除监控航天器遥测数据外，还用语音回路与控制人员支持大厅（又称“后厅”）的专业人士通信，这些专业人士各自负责航天器不同系统[8]。

阿波罗13号是第二次H任务，这类任务旨在演示精确登月并探索月球特定地点的能力[10]。阿波罗11号已达成肯尼迪的期望，阿波罗12号又证明航天员能够精确登月，所以阿波罗13号可以重点关注安全登陆，为航天员提供最低限度的地质学训练，以便他们收集月球样本带回地球。阿波罗13号更加注重科研，特别是地质学领域，这也正与任务座右铭相符：“来自月球的知识”。[11]

航天员与关键任务控制人员
吉姆·洛弗尔是阿波罗13号指令长，任务时42岁，这是他第四次也是最后一次航天飞行。从美国海军学院毕业后，他曾担任海军飞行员和试飞员，1962年入选第二组航天员。1965年洛弗尔与弗兰克·博尔曼执行双子座7号任务，第二年又和巴兹·奥尔德林乘双子座12号飞入太空，再于1968年乘阿波罗8号执行首次航天器载人绕月飞行任务。[12]:108–109阿波罗13号升空前，洛弗尔是航空航天局在太空停留最久的航天员，三次任务共计572小时[13]。

指令舱驾驶员杰克·斯威格特38岁，拥有机械工程理学士和航天科学硕士学位，曾在美国空军和州空军国民警卫队服役并担任工程试飞员，1966年入选第五组航天员[14]。登月舱驾驶员弗莱德·海斯35岁，拥有航天工程理学士学位，曾任美国海军陆战队战斗机飞行员，1966年入选第五组航天员时还是航空航天局平民研究飞行员[12]:111–112。阿波罗13号是斯威格特和海斯唯一的太空飞行[5]:589–593。

根据阿波罗任务轮换标准，阿波罗13号主机组人员应该是阿波罗10号替补组员[注 2]，水星和双子座计划老将戈尔登·库勃任指令长，唐·埃斯利任指令舱驾驶员，艾德加·米切尔任登月舱驾驶员。但是，航空航天局飞行任务成员办公室主任迪克·斯雷顿无意再安排库勃和埃斯利执行阿波罗任务，因为库勃对待训练态度懒散，埃斯利曾在执行阿波罗7号任务期间失态，而且还有闹到满城风雨的婚外情。阿波罗十号任务时只是因为没有其他资深航天员可用才让他们充当替补。[16]:236斯雷顿原计划让艾伦·谢泼德担任阿波罗13号指令长，斯图尔特·罗萨任指令舱驾驶员，米切尔当登月舱驾驶员。但管理层觉得谢泼德训练不足，而且前不久还因内耳疾病手术，1961年后就没再飞行。最后阿波罗11号替补人员、原计划担任阿波罗14号主机组人员的洛弗尔、海斯和肯·马丁利与谢泼德三人交换位置。[16]:236

发射前一天的斯威格特、洛弗尔和海斯
斯威格特本是阿波罗13号替补指令舱驾驶员，替补指令长和登月舱驾驶员分别是约翰·杨与查尔斯·杜克[17]。火箭发射七天前，杜克从儿子的朋友那里接触风疹病毒[18]。主机组人员和替补在一起训练，其中只有马丁利没有感染过风疹并免疫。通常主机组人员只要有人不能执行任务就都会被替补取代，但杜克同样因感染无法飞行。[19]:6火箭发射两天前，航空航天局决定由斯威格特代替马丁利[14]。马丁利没有患上风疹，后随阿波罗16号飞上太空[20]。

水星和双子座计划期间，每次太空任务都包括主要和替补两组人员。但阿波罗九号指令长詹姆斯·麦克迪维特认为，各组人员需到全美各地设施训练，可能会错过会议，故而斯雷顿为阿波罗计划增加人称支持队伍的第三组人员。支持人员按指令长要求提供协助，[16]:184大多资历较浅，负责整理并及时更新任务规则、飞行计划和检查清单[21][22]:261。阿波罗13号的前两名支持人员是文斯·布兰德、杰克·洛斯马，第三人说法不一，部分文献声称是约瑟夫·科文[16]:251，其他认为是威廉·波格[22]:378[2]:137[23][24]。

阿波罗13号的飞行指导分别是：吉恩·克兰兹（Gene Kranz，白队，首席飞行指导）[25]:I-1[26][27]:79、格林·伦尼（Glynn Lunney，黑队）、米尔顿·温德勒（Milton Windler，栗队）和杰拉尔德·格里芬（Gerald D. Griffin，金队）[25]:I-1。负责在任务控制中心同航天员通话的通讯员分别是科文、布兰德、洛斯马、杨和马丁利[28][29]:362。

任务徽章和呼号

阿波罗13号太空飞行罗宾斯纪念银章
阿波罗13号的任务徽章呈圆形，中间是三匹马拉着希腊神话中太阳神阿波罗的战车从月球附近掠过，地球位于远方。图案代表阿波罗将知识之光带给全人类，旁边是任务座右铭“来自月球的知识”。座右铭由洛弗尔选定，是他把母校海军学院的座右铭“海权来自知识”略加改动所得。[27]:81[2]:283

徽章以罗马数字显示任务名称“APOLLO XIII”。斯威格特在最后时间取代马丁利，故而微章上没有三名航天员的姓氏，除阿波罗13号外，所有阿波罗任务只有阿波罗11号徽章同样没有机组人员姓氏。阿波罗13号的徽章由美术家鲁门·马丁·温特（Lumen Martin Winter）设计，以他在纽约瑞吉酒店所绘壁画为基础。[30]在电影《阿波罗13号》扮演洛弗尔的男演员汤姆·汉克斯后来买下壁画[31]，现存伊利诺伊州詹姆斯·洛弗尔上校联邦卫生保健中心[32]。

洛弗尔借宝瓶座之名为登月舱敲定呼号“宝瓶”，进而选定任务座右铭[5]:291[27]:87，但有媒体误称“宝瓶”源自音乐剧《毛发》的同名歌曲[27]:87[33]。指令舱呼号“奥德赛”除意指同名荷马史诗外，还指不久前上映、根据科幻作家亚瑟·查理斯·克拉克短篇小说改编的科幻片《2001太空漫游》[5]:291。洛弗尔在著作中透露，选中“奥德赛”主要是喜欢词义：漫长而充满风险的历程[27]:87。

发射火箭与航天器

操作与测试大楼内的CSM-109“奥德赛”号
带阿波罗13号升空的土星五号运载火箭编号SA-508，与阿波罗8号到12号使用的火箭基本相同[12]:74。火箭与航天器共重294万9136公斤[2]:284。火箭第一级发动机额定推力比阿波罗12号小44万牛顿，但仍在规格许可范围。未来飞往月球的J任务需要增加推进剂提升载荷，所以本次发射的火箭带有额外推进剂来测试，创下航空航天局发射火箭重量新纪录，而且阿波罗13号点火后升空所需时间明显比过去任务长。[34]

阿波罗13号航天器主要由三部分组成，其中109号指令舱与109号服务舱合称CSM-109，呼号“奥德赛”，七号登月舱编号LM-7，呼号“宝瓶”（Aquarius）。航天器还包括发射逃逸系统，如果发射升空时出现故障就会将指令舱送往安全地点，航天器与登月舱对接适配器编号SLA-16，任务早期登月舱就装在对接适配器内。[29]:364[12]:78, 81

登月舱、指令舱和服务舱都在1969年6月送到肯尼迪航天中心，土星五号火箭各部分在六至七月送到。经过测试和组装，运载火箭在1969年12月15日完成装配并在顶部搭载航天器。[29]:364阿波罗13号原计划1970年3月12日发射，但这年一月航空航天局宣布任务推迟到4月11日，提供更多规划时间的同时，也将阿波罗任务分散到更长的时间段[35]。阿波罗20号任务因预算限制不久前取消[36]，航空航天局决定把每年的阿波罗任务压缩到两次[37]。

训练和准备

洛弗尔练习立国旗
阿波罗13号主机组人员接受上千小时特定任务培训，任务计划持续十天，平均每小时任务时间的训练时长超过五小时。三人都在指令舱模拟器训练四百多小时，其中洛弗尔和海斯还在登月舱模拟器训练四百多小时，训练地点位于肯尼迪航天中心和休斯顿，有时还需任务控制中心飞行控制人员参与。[12]:104飞行控制人员模拟航天器飞行期间可能遇到的各种问题，以便及时有效地应对紧急情况[8]。机组人员还在其他地点使用各种专业模拟器训练[12]:104。

阿波罗11号航天员基本没接受地质学训练，从分配人员到火箭发射仅六个月时间，大部分用在更重要的事项[38]:100。阿波罗12号的训练更充分，如配合航天器通信员和模拟科学家后台的野外练习，航天员需向通信员描述自己看到的事物[38]:103–104。航天员兼科学家哈里森·施密特发现阿波罗13号机组人员对野外地质考察兴趣不大，有必要邀请善于启发和激励教老师。施密特想到就读加州理工学院时的老师李·西尔弗（Leon Silver）教授，请他与洛弗尔、海斯见面。洛弗尔、海斯与替补人员杨和杜克抽时间随西尔弗到野外考察，一路消费自掏腰包。相处一周后，洛弗尔邀请西尔弗担当航天员地质学导师，后者大量参与阿波罗13号的地质学研究规划。[38]:107–111法鲁克·埃尔-巴兹（Farouk El-Baz）监督马丁利和替补斯威格特的训练，主要是模拟拍摄月球地标照片并描述景观[38]:134。埃尔-巴兹要求三位主机组人员在乘飞机往返休斯顿到肯尼迪航天中心期间描述沿途地质特征。马丁利积极配合，促使包括阿波罗14号指令舱驾驶员罗萨在内的其他航天员邀请埃尔-巴兹指导。[38]:141–142

阿波罗11号登月舱降落月球期间推进剂差点不够用，航空航天局决定从阿波罗13号开始用指令舱把登月舱送到近月轨道，再用登月舱登月。相比之下，阿波罗11和12号都是登月舱点火后飞到近月轨道。上述变更还能增加航天员在月球轨道的悬停时间，以便登陆更加困难的地形。[39]:53

根据计划，阿波罗13号共有两次各长四小时的月表舱外活动，其中第一次安装阿波罗月球表面实验数据包（Apollo Lunar Surface Experiments Package）的科学仪器，第二次洛弗尔与海斯前往登月地点附近的圆锥环形山勘测[29]:363。两人需穿上宇航服演练20次舱外活动程序，包括采集样本、使用工具及其他设备。航天员在“呕吐彗星”内模拟微重力或月球引力，练习穿、脱宇航服。洛弗尔乘登月研究飞行器飞行，为实际登月打基础。[12]:105阿波罗计划期间全部五架登月研究飞行器及类似设备共有四架坠毁，但各任务指令长仍然认为乘坐这些飞行器为他们增添宝贵经验[40]。

实验与科学目标

1970年1月，洛弗尔（左）与海斯在夏威夷接受地质学训练
阿波罗13号计划在弗拉·毛罗环形山附近登月，科学家估计弗拉·毛罗建造源自月球史早期形成雨海的撞击事件，这里的月岩更具科研价值。对此地物质断代研究不但有望了解月球历史，还可能获得地球早期历史信息。估计规模庞大的圆锥环形山能够找到所需材料，这里当年撞击力度很大，足以掀开雨海撞击事件以来积累的表岩屑，取得月壳深处样本。[39]:51–53

阿波罗11号在月表留下地震仪，但所在位置的黑夜长达两周，太阳能供电模块已经失效。阿波罗12号安放的月表实验数据包附有核能地震仪。[39]:38–39阿波罗13号月表实验数据包的地震仪人称被动地震实验包（Passive Seismic Experiment），与阿波罗12号类似，同样计划留在月表[12]:29。阿波罗13号的登月舱上升段与指令舱分离后撞击月面，相当于用已知质量和速度的物体撞击月球已知方位，撞击过程可用于地震仪校准[12]:42。

阿波罗13号的月表实验数据包还包括热流实验（Heat Flow Experiment），需在月表钻两个三米深的洞[12]:33。海斯负责此项实验，还需再钻第三个同样深度的洞获取月岩样本[41]。带电粒子月球环境实验包（Charged Particle Lunar Environmental Experiment）检测太阳传达到月球表面的质子和电子粒子能量[12]:49，月球大气探测器（Lunar Atmosphere Detector）[12]:51和粉尘探测器用于检测月球大气与尘土[12]:62。阿波罗13号的月表实验数据包除热流实验与带电粒子月球环境实验属新设备外，其他各项都曾在过去的阿波罗任务部署[41]。

海斯练习拆除登月舱安装的燃料罐。因任务中止，阿波罗13号登月舱的燃料罐未经打开就随其中的放射物沉入太平洋
与阿波罗12号一样，阿波罗13号携带美国原子能委员会开发的放射性同位素热电机SNAP-27为月表实验数据包供电。准备运往月球的燃料罐装有约3.79公斤二氧化钚，用隔热石墨和铍制作，结构部件用钛和英高镍合金打造，能承受再入地球大气层产生的热量，如果任务中止也不会泄露钚污染空气。[12]:65

航天器携带计划立在月表的美国国旗[12]:33, 65，阿波罗11和12号所带国旗放在登月舱前方着陆腿的耐热管内，阿波罗13号改到登月舱下降段的模块化装备存储组件内。月球表面大气稀薄，与阿波罗12号相比，阿波罗13号用来树立国旗的设备经过改良。[12]:73

阿波罗11号任务拍下大量照片，但难以区分穿上航天服的阿姆斯特朗和奥尔德林。航空航天局决定在指令长的阿波罗/天空实验室航天服头盔和手脚位置增加红色条纹，但因批准时间太晚，阿波罗12号没赶上，阿波罗13号才首度落实。[42]头盔内装有新水袋，以便航天员在月表行走时饮水，海斯还在阿波罗13号故障前最后一次电视直播时演示[43][44]。

阿波罗13号的主要任务目标包括：“弗拉·毛罗建造预选地区的月球天文学检测、斟探和材料取样。部署并激活阿波罗月球表面实验数据包。开发人类在月球环境的工作能力。拍摄候选勘探地点照片。”[45]:3-26航天员还需拍摄其他目标，如在月球轨道拍摄对日照，返回地球期间拍摄月球等。根据计划，部分照片需洛弗尔与海斯登月后由斯威格特摄制。[29]:385斯威格特还需拍摄地月系的拉格朗日点。阿波罗13号配有12台相机，其中包括用于电视直播和纪录影片的设备。[41]机组人员还计划用下行双基地雷达观测月球，但因事故影响，上述目标均未达成[29]:385。

发射与切入地月转移轨道

1970年4月11日，阿波罗13号在肯尼迪航天中心发射
任务按计划在协调世界时4月11日19点13分点火，第二级火箭发生异常，中央发动机（内侧）提前约两分钟熄火[46][47]:494–499。异常是由严重的纵向耦合振动导致，从阿波罗十号开始，土星五号运载火箭的制导系统会在发动机腔室压力偏移时自动关闭发动机[48]:5-13。双子座计划使用的大力神系列运载火箭和过去阿波罗计划的运载火箭都曾发生纵向耦合振动[49][48]:5-7–5-12，但阿波罗13号因与涡轮泵空穴现象相互影响变得特别严重[50][51]。航空航天局本来有办法解决上述故障，但因时间太紧未能在阿波罗13号的运载火箭落实[48]:5-13[52]。事后调查表明中央发动机距发生灾难事故只差一个运转周期[48]:5-13。中央发动机关闭后，外侧的四个发动机和第三级火箭的燃烧时间更长，基本足以补偿动力损失，火箭距190公里高空的预定圆形停泊轨道非常近，并在约两小时后切入地月转移轨道，准备前往月球[46][47]:494–499。

阿波罗13号切入地月转移轨道后，斯威格特先分离和换位，把服务与指令舱“奥德赛”号和登月舱“宝瓶”号对接，再将航天器与第三级火箭分离[53]。地面控制人员接下来控制第三级火箭朝阿波罗12号留下的地震仪范围撞击月球，撞击时间是在阿波罗13号计划启动正好三天后[29]:367。

机组人员设定航天器花三天时间飞往弗拉·毛罗建造。任务启动30小时40分50秒，机组人员在电视镜头前演示点火，将阿波罗13号送入混合轨道。航天器离开自由返回轨道，这也意味着如果发动机不能再度点火，航天器就无法自主返回地球。[54]航天器经自由返回轨道只能在月球赤道附近着陆，航天器切入地月转移轨道后可以随时进入混合轨道，这样就能从包括弗拉·毛罗建造在内的高纬度地点登月[55]。通话期间，斯威格特突然想起因日程繁忙，他忘记在4月15日最后期限前填写联邦个人所得税申报表，通信马上变得热烈起来，他在任务控制人员的笑声中询问如何取得延期。最后斯威格特因“出国”获60天延期。[19]:8

根据计划，机组人员需在火箭点火58小时后进入登月舱检测各项功能。机组人员在任务第三天醒来时，地面控制人员通知他们提前三小时开始，之后又提前一小时。任务开始55小时是预定的电视直播时间，洛弗尔充当司仪向观众介绍“奥德赛”与“宝瓶”内部景观。[56]但美国电视网均未直播，阿波罗13号的演出没多少观众[57]:206，洛弗尔的夫人玛丽莲（Marilyn）前往任务控制中心贵宾室才能看到丈夫和队友[5]:285–287。

事故
火箭起飞近56小时、电视直播结束约六分半钟后，阿波罗13号距地约33万公里[58]。海斯此时完成功能检查正在关闭登月舱，洛弗尔收起电视摄像头，通信员杰克·洛斯马向斯威格特发出指令，其中包括调整航天器角度，以便拍摄班尼特彗星的照片[58][5]:292。

服务舱氧气瓶的压力传感器此前似乎有故障，负责监控服务与指令舱电气系统的电气、环境与耗材主任西摩·李伯格（Seymour Liebergot）要求启动罐内搅拌风扇。氧气瓶内风扇通常每天都会启动，确保罐内气流和温度更均匀，压力读数更准确。[58]飞行指导克兰兹要求李伯格过几分钟再启动，等待电视直播后机组人员收尾[57]:207，接下来洛斯马把要求传达给斯威格特，后者打开风扇开关并在数秒钟后关闭[58][5]:292。

休斯顿，我们遇上麻烦
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1970年4月14日，斯威格特与洛弗尔汇报事故（2分59秒）《休斯顿，我们遇上麻烦》
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斯威格特打开开关95秒后[57]:207，航天员听到“巨响”，同时电力显著波动，航天器定向控制推进器点火[29]:368[2]:152–157。与地球的通信和遥测中断1.8秒，直到系统自动从窄束模式切换成用于跨月通讯的宽束模式高增益S波段天线[45]:4-44。事故发生在UTC4月14日凌晨3点8分，火箭点火55小时54分53秒。斯威格特在26秒后汇报：“休斯顿，我们遇上麻烦”，洛弗尔的声音也在任务启动55小时55分42秒时响起：“休斯顿，我们遇上麻烦。主电源B电压不足。”[58]

洛弗尔本以为巨响是海斯启动登月舱增压阀所致（海斯经常这样吓唬队友），但马上看出海斯根本不知道怎么回事。斯威格特以为是流星体撞上登月舱，但他和洛弗尔很快就确定没有漏气情况。[5]:293服务舱有两个配电系统，服务与指令舱几乎所有功能都需电力驱动。“主电源B电压不足”表明服务仓三个燃料电池无法向第二个配电系统提供充足电压，这些电池是从液氢和液氧罐抽取气体燃烧产生电能。主电源B一度恢复正常，但很快主电源A和B的电压都偏低。海斯检查时发现三个燃料电池有两个没电，根据任务守则，所有燃料电池都正常才能进入月球轨道。[5]:293–294

众多读数在事故发生后几分钟内出现异常，显示二号罐已空，一号罐气压缓慢下降，航天器上的计算机重启，高增益天线不起作用。李伯格事故前集中关注一号罐，认为一号罐的读数对二号罐很有参考价值，没发现二号罐搅拌后的危险信号，支持大厅任务控制人员当时同意他的看法。面对克兰兹的质疑，李伯格一度表示仪器问题可能导致读数错误，此后多年他人都以此取笑李伯格。[8]洛弗尔看向窗外并汇报，航天器正朝太空排放“某种气体”，表明肯定发生重大故障[57]:215。

燃料电池需要氧气才能工作，所以电池都会在一号液氧罐耗尽时失效，服务与指令舱此后完全要靠指令舱电池与氧气“调压罐”供电和供氧。指令舱电池和供氧在返航阶段的作用无可替代，但剩余燃料电池已耗尽液氧罐的氧，开始消耗调压罐。克兰兹下令隔断调压罐节省氧气，但这就意味着燃料电池会在两小时内没电。[5]:293–294航天器周围空间到处是事故产生的小碎片，加大利用恒星导航的难度[5]:299。原有任务目标全部放弃，变成确保航天员活着回到地球[59]。

绕月旋转

1966年的计划报告假设航天器发生事故后直接中断任务返回，但中断时间远比阿波罗13号早，航天器离地球更近
File:NASA-Apollo13-ViewsOfMoon-20200224.webm
阿波罗13号任务拍摄的月球景观（2分24秒）
为满足月表作业需要，登月舱配有充满电的电池和装满氧气的气罐，克兰兹要求航天员启动登月舱充当“救生艇”[8]，这种手段过去曾有设想，但当时认为不大可能需要[27]:83–87。阿波罗十号模拟训练后，登月舱飞行控制人员对需要登月舱保障人员生命安全时如何操作制定紧急规定，这些规定都要求不像任务原本计划的那样消耗登月舱电力[59]。如果阿波罗13号的事故发生在返程阶段，登月舱已经弃置，航天员就无法生还[60]；或是登月舱降落月表，洛弗尔和海斯在月表作业，服务与指令舱在月球轨道爆炸，航天员同样无法生还[61]。

为确保航天员安全返回，路线选择至关重要。如果采用“直接中止”机制，在抵达月球前用服务舱主发动机（服务推进系统）返回，那么不但要确保服务推进系统没有因事故受损，而且燃料电池必须继续供电至少一小时才能满足功率要求。克兰兹决定迂回：航天器先绕月球旋转，转到朝地球方向时再返航。事故发生时，阿波罗13号位于混合轨道，准备前往弗拉·毛罗建造，如今需要回到自由返回轨道。登月舱的下降级推进系统虽不及服务推进系统强劲，但足以完成上述任务。不过，任务规划从未考虑在登月舱操控服务与指令舱，所以需要技术人员在任务控制中心的计算机上编写新软件。洛弗尔关闭指令舱时抄下制导系统方向信息，经过笔算输入登月舱制导系统。接下来航天员关闭登月舱制导系统，任务控制中心根据他的要求检查数据。[59][5]:297–298任务启动61小时29分43.49秒，下降级推进系统点火34.23秒，将阿波罗13号带回自由返回轨道[29]:369。

阿波罗13号机组人员拍下登月舱外的月球照片
经过上述调整，阿波罗13号还需约四天才能返回地球并溅落印度洋，但航空航天局在印度洋的搜救实力不足。杰里·博斯蒂克（Jerry Bostick）等飞行动力官员忧心忡忡，既想缩短时间，又希望能把溅落地点移到大部分搜救部队所在的太平洋。第一种方案能节省36小时，但需抛弃服务舱，导致指令舱隔热罩返程期间暴露在太空中，任务规划时从未设想这种情况。飞行动力官员还提出其他方案。航空航天局官员和工程师开会研讨后，现场资深人员、载人航天中心主任罗伯特·吉鲁斯（Robert R. Gilruth）决定用下降级推进系统点火，节省12小时并溅落太平洋。此次点火计划在航天器抵达近月点（绕月轨道距月球最近的位置）两小时后开始。[59]据《吉尼斯世界纪录》所述，阿波罗13号在近月点创下载人航天器绝对高度纪录并保持至今：UTC4月15日0点21分，离地40万零171公里[62][注 3]。

等待下降级推进系统点火期间，三人得知第三级火箭正如计划的那样撞击月球，洛弗尔自嘲：“好吧，至少此次飞行不至一事无成”[64][65]。克兰兹领导的白队任务控制人员大部分时间花在协助其他队伍并制订保障航天员返航急需规程，此次点火也由他们操控[57]:221–222。正常情况下，只需把洛弗尔输入登月舱计算机的数据对应航天员用于导航的恒星位置就能精确把握点火时间，但航天器周围飘浮的大量闪光碎片导致这根本不可能。航天员最后采用不会与碎片混淆的太阳导航。休斯顿告知三人，点火时月球是在登月舱指令长窗口正中，每秒误差不到0.3米。[64]任务启动79小时27分38.95秒，下降级推进系统点火并持续4分23秒[29]:391，航天员接下来关闭登月舱大部分系统节省资源[64]。

返回地球

斯威格特与改装供登月舱使用的氢氧化锂罐
登月舱氧气充足，但仍需解决二氧化碳吸收器效能不足的问题。这种仪器的工作原理是用氢氧化锂颗粒罐吸收二氧化碳，登月舱的吸收器是按两名航天员在月球停留45小时设计，不足以保障三名航天员返回地球所需。[57]:224指令舱的氢氧化锂颗粒罐充足，但形状和尺寸都与登月舱设备不符。地面工程师提出多种方案弥合差距，如利用塑料、操作手册封面，胶带等。[66][67]航空航天局工程师把临时改造的设备称作“邮箱”。航天器通讯员约瑟夫·科文花费一小时将制造方法念给机组人员，洛弗尔与海斯制作“邮箱”，效果立竿见影，二氧化碳含量马上下降。洛弗尔称，此次临时改造堪称“地面与太空合作典范”。[68]:257–262

洛弗尔尝试在寒冷的航天器内休息
燃料电池为服务与指令舱供电时能生成水，但登月舱用的是不产生水的银锌电池，不但电力有限，设备冷却和维持生命必须的水也很紧张，航天员把登月舱能耗降至最低[25]:III‑17, III-33, III-40。斯威格特从指令舱水龙头接满几个饮用水袋[64]，但据海斯初步计算，即使各人按比例限量用水，航天器再入前五小时就会没有冷却用水。考虑到阿波罗11号登月舱在月球轨道抛弃后虽然没水，但仍能继续工作七到八小时，所以再入前五小时没水应该不会影响航天员生存，最后阿波罗13号溅落时还剩12.8公斤水。[68]:254–257每名航天员每天的用水额度仅0.2升，三人一共瘦下来14公斤，海斯还患上尿道感染[69][68]:262–263。海斯的病情可能是因饮水太少所致，同时微重力和宇宙辐射可能削弱免疫系统对病原体的抵抗力[70]。

File:Apollo 13 Houston, We've Got a Problem.ogv
《阿波罗13号：休斯顿，我们遇上麻烦》，1970年航空航天局纪录片
黑暗的航天器内气温低至3°C，洛弗尔一度考虑三人穿上航天服，但又担心这样太热。最后洛弗尔与海斯套上登月靴，斯威格特多穿一件外套。三人都很冷，特别是用水袋装水时把脚弄湿的斯威格特，而且他不用登月，所以没有登月靴。为避免影响航道，他们不能向太空排尿，所以只能把尿装在袋子里。水滴在墙上凝结，设备面板背面也可能有冷凝水，[68]:257–263但这些水没有引起故障，估计阿波罗1号事故后的大量电力绝缘改进功不可没[71]。面对重重困难，三名航天员基本没有表达不快[72]。

飞行控制员约翰·亚伦（John Aaron）与马丁利及众多工程师和设计师设计规程，将完全关闭的指令舱启动，此前还在飞行的指令舱从未彻底关闭后再通电启动，更不用说还是电力和时间都很紧张的阿波罗[73]。航天员按亚伦等人命令启动指令舱，过程基本顺利。克兰兹事后表示，三名航天员都曾是试飞员，心理素质过硬，能够在面临生命危险的情境下从容应对，所以才能全部生还。[72]

再入与溅落
阿波罗13号精确切入地球轨道，但航天器仍然缓慢偏离航向，需要校正。登月舱在下降级推进系统点火进入自由返回轨道后关闭，地面控制人员要求航天员利用地球上的昼夜分隔线导航，这种导航方式虽在航空航天局的地球轨道任务实践，但从未在月球任务返航时用过。[72]任务第105小时18分42秒，下降级推进系统点火并保持14秒，把再入飞行路径角度带回安全范围，此后又在137小时40分13秒使用登月舱反推力系统再次点火并保持21.5秒。机组人员在不到半小时后抛弃服务舱，从而首度看到事故损失情况并拍照。据航天员汇报，服务舱外部整块面板不知所踪，液氧罐上的燃料电池倾斜，高增益天线受损，大量碎片四处飘散。[29]:370–371海斯还看到服务舱的发动机很可能损伤，证明克兰兹此前不动用服务推进系统的决定正确[72]。

1970年4月17日，阿波罗13号溅落南太平洋
接下来众人需要确保登月舱在适当时机与指令舱分离，保障再入时两舱的安全间隔。登月舱正常情况应在月球轨道抛弃，用服务舱的反推力系统将服务与指令舱拉走，但阿波罗13号的服务舱此时已经抛弃。制作登月舱的格鲁门公司派出多伦多大学工程师研究组，由资深科学家伯纳德·埃特金（Bernard Etkin）带队计算分离两舱所需气压。航天员落实埃特金一行提出的方案后解决问题。[74]登月舱再入地球大气层后烧毁，残余部分掉入大海[60][75]。美国原子能委员会要求确保航天器上计划用于放射性同位素热电机SNAP-27的二氧化钚不会落入他国之手，阿波罗13号的最后一次中途校正达成目标，核燃料罐落入深度名列前茅的太平洋汤加海沟，一直沉到约万米深的海底。事后直升机测量没有发现放射物泄露。[72]

再入期间，指令舱周围的电离层通常会引起四分钟通讯中断。阿波罗13号的再入角度很浅，通讯中断超过预期达到六分钟，地面人员一度担心指令舱隔热罩损毁。[76]。恢复无线电通信后，“奥德赛”安全溅落南太平洋，溅落点在21°38′24″S 165°21′42″W[77]:1-2，美属萨摩亚东南方向，距搜救船硫磺岛号两栖攻击舰6.5公里[29]:371。三名航天员非常疲累，但除海斯因饮水不足导致严重尿道感染外，另外两人身体良好[68]:262–263。在舰上过夜后，三人次日飞抵美属萨摩亚帕果帕果，随后又飞往夏威夷接受理查德·尼克松总统颁发的美国平民最高荣誉：总统自由勋章[78]。航天员在夏威夷过夜后飞回休斯顿[77]:10-5。

尼克松总统前往檀香山中途先到休斯顿向阿波罗13号任务控制组人员颁发总统自由勋章[79]。他原计划颁给航空航天局局长托马斯·潘恩（Thomas O. Paine），是潘恩建议授予任务控制组[80]。

公众和媒体关注
阿波罗13号事故令世界各地重新燃起对阿波罗计划的关注，数以百万计的民众通过电视关注事态进展。四艘苏联舰船开往溅落地点，以便在需要时伸出援手，[19]:15其他国家表示愿意派船协助溅落其他地点的航天器[47]:489–494尼克松暂停官员任命致电航天员家属，乘车前往航空航天局位于马里兰州绿带城的戈达德太空飞行中心，了解航天器追踪和通讯协调情况[19]:15。

公众对搜救过程的关注同样超出以往，包括首次登月的阿波罗11号。除世界各地的头条新闻外，人们围在电视机前了解最新进展，电视台中断常规节目发布公告。教皇保禄六世带领一万名会众祈祷航天员安全返回，印度宗教节庆活动期间的祈祷人数更达十万。[5]:316美国参议院4月14日通过决议，呼吁企业当晚九点暂停作业，方便雇员祈祷[19]:15。

估计有四千万美国人收看阿波罗13号溅落实况，美国三大电视网现场直播；电视直播长达六个半小时，另有约三千万人至少观看部分实况。其他国家和地区的观众人数更多，杰克·古尔德（Jack Gould）在《纽约时报》刊文指出，阿波罗13号“虽然差点变成悲惨的灾难，但却很可能比又一次成功登月更有力地团结全世界，表达世界人民的相互关注。”[81]

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