Nella nostra serie originale 5 anni fa sul "13 Things That Saved Apollo 13", il primo argomento di cui abbiamo discusso è stato il momento dell'esplosione. Come ci ha detto l'ingegnere della NASA Jerry Woodfill, se il carro armato dovesse rompersi e l'equipaggio stesse per sopravvivere alla prova, l'esplosione non avrebbe potuto avvenire in un momento migliore.
Un'esplosione all'inizio della missione (supponendo che sarebbe avvenuta dopo che Apollo 13 aveva lasciato l'orbita terrestre) avrebbe significato che la distanza e il tempo per tornare sulla Terra sarebbero stati così grandi che non ci sarebbero stati abbastanza energia, acqua e ossigeno per l'equipaggio per sopravvivere. Un'esplosione più tardi, forse dopo che gli astronauti Jim Lovell e Fred Haise erano già scesi sulla superficie lunare e tutti e tre i membri dell'equipaggio non sarebbero stati in grado di usare il lander lunare come scialuppa di salvataggio. Inoltre, i due veicoli spaziali probabilmente non sarebbero potuti tornare insieme, e senza i materiali di consumo della fase di discesa lasciati sulla Luna (batterie, ossigeno, ecc.) Sarebbe stato uno sforzo inutile.
Ora, per il nostro primo articolo della nostra serie successiva "13 ALTRE cose che hanno salvato Apollo 13", rivedremo quel tempismo, ma esamineremo più in dettaglio il PERCHÉ l'esplosione è avvenuta quando è successo e come ha influito sul salvataggio dell'equipaggio. La risposta sta nel fallimento di un sensore di pressione nel serbatoio dell'ossigeno 2, un problema non correlato ai fili non isolati nel serbatoio che ha causato l'esplosione.
La maggior parte di coloro che hanno familiarità con la storia dell'Apollo 13 conoscono la causa dell'esplosione, successivamente determinata da un comitato di indagine sugli incidenti guidato da Edgar Cortright, direttore del Langley Research Center.
Il serbatoio era stato lasciato cadere cinque anni prima del volo dell'Apollo 13, e nessuno si rese conto che il tubo di sfiato sul serbatoio dell'ossigeno non era allineato. Dopo un Count Down Demonstration Test (CDDT) condotto il 16 marzo 1970, quando tutti i sistemi furono testati mentre la navicella spaziale Apollo 13 sedeva in cima al razzo Saturn V sulla piattaforma di lancio, l'ossigeno liquido freddo non si svuotava dal serbatoio dell'ossigeno 2 attraverso quel tubo di sfiato difettoso.
L'approccio normale era quello di utilizzare l'ossigeno gassoso per spingere l'ossigeno liquido fuori dal serbatoio attraverso il tubo di sfiato. Dal momento che non funzionava, i tecnici hanno deciso che il modo più semplice e veloce per svuotare l'ossigeno liquido sarebbe far bollire usando i riscaldatori nel serbatoio.
"In ogni serbatoio di ossigeno c'erano riscaldatori e un ventilatore a ruota a pale", ha spiegato Woodfill. “Il dispositivo di riscaldamento e ventola (agitatore) ha incoraggiato una parte del liquido freddo 02 a trasformarsi in una pressione più alta del gas 02 e a fluire nelle celle a combustibile. Un ventilatore noto anche come agitatore criogeno veniva alimentato ogni volta che il riscaldatore veniva alimentato. Il ventilatore serviva a mescolare il liquido 02 per assicurare che fosse uniformemente coerente nella densità. "
Per proteggere il riscaldatore dal surriscaldamento, un dispositivo simile a un interruttore chiamato un relè ha spento l'alimentazione del riscaldatore ogni volta che la temperatura ha superato gli 80 gradi F. Inoltre, c'era un indicatore di temperatura che i tecnici a terra potevano monitorare se la temperatura superava gli 80 gradi F.
La navicella spaziale Apollo originale funzionava a 28 volt di elettricità, ma dopo l'incendio del 1967 sul Launchpad per Apollo 1, i sistemi elettrici della navicella spaziale Apollo erano stati modificati per gestire 65 volt dalle apparecchiature di prova a terra esterne. Sfortunatamente Beech, il produttore del serbatoio non è riuscito a sostituire questo serbatoio e l'interruttore di sicurezza del riscaldatore era ancora impostato per un funzionamento a 28 volt.
"Quando il riscaldatore è stato alimentato per sfiatare il serbatoio, la tensione più elevata" ha fuso "i contatti del relè in modo che l'interruttore non potesse spegnere l'alimentazione quando la temperatura del serbatoio ha superato gli 80 gradi F (27 ° C)", ha dichiarato Woodfill.
Inoltre, l'indicatore di temperatura sul pannello di prova a terra è andato solo a 88 ° F (29,5 C), quindi nessuno era a conoscenza di questo calore eccessivo.
"Di conseguenza", ha detto Woodfill, "il riscaldatore e i fili che lo alimentavano hanno raggiunto una temperatura stimata di circa 1000 gradi F. (538 ° C), abbastanza calda da sciogliere l'isolamento in teflon sui fili del riscaldatore e lasciarli scoperti . I fili nudi significavano il potenziale per un cortocircuito e un'esplosione poiché questi fili erano immersi nell'ossigeno liquido. "
Poiché il serbatoio era stato fatto cadere e perché il suo design del riscaldatore non era stato aggiornato per un funzionamento a 65 volt, il serbatoio era una bomba virtuale, ha detto Woodfill. Ogni volta che veniva applicata energia a quei riscaldatori per agitare l'ossigeno liquido del serbatoio, era possibile un'esplosione.
Alle 55:54:53 Mission Elapsed Time (MET), all'equipaggio fu chiesto di condurre un movimento delle bombole di ossigeno. Fu allora che i fili danneggiati nel serbatoio dell'ossigeno 2 si cortocircuitarono e l'isolamento si accese. Il fuoco risultante aumentò rapidamente la pressione oltre il limite nominale di 1.000 psi (7 MPa) e il serbatoio o la cupola del serbatoio fallirono.
Ma torniamo al sensore di quantità sul serbatoio dell'ossigeno 2. Per un motivo ancora da capire, durante la prima parte del volo Apollo 13, il sensore non funzionava. Prima del lancio, quel sensore di quantità del serbatoio 2 era monitorato dal sistema di telemetria di bordo e apparentemente funzionava perfettamente.
"Il fallimento di quella sonda nello spazio è, forse, il motivo più importante per cui l'equipaggio dell'Apollo 13 ha vissuto", ha detto Woodfill.
Ecco la spiegazione del perché Woodfill fa questa affermazione.
La ricerca di Woodfill su Apollo 13 ha indicato che la procedura operativa standard (SOP) aveva richiesto il controllo della missione un rimescolamento del pianto circa ogni 24 ore. Per la missione Apollo 13, la prima scalata è arrivata all'incirca 24 ore (23:20:23 MET). Di solito, la successiva mescolanza di crio non sarebbe stata richiesta fino a 24 ore dopo. La procedura di agitazione riscaldatore-crioce è stata eseguita per garantire l'accuratezza dell'indicatore di quantità e il corretto funzionamento del sistema attraverso l'eliminazione della stratificazione di O2. Il sensore ha letto più accuratamente perché l'agitazione ha reso l'ossigeno liquido più uniforme e meno stratificato. Dopo la prima agitazione, è stata indicata la quantità di ossigeno residua dell'87%, un po 'più avanti delle aspettative. L'agitazione successiva avvenne un giorno dopo, circa 46:40 MET.
Al momento di questo secondo riscaldamento-agitazione, il sensore di quantità del serbatoio dell'ossigeno 2 è fallito. L'analisi post missione del comitato investigativo ha indicato che il guasto non era correlato ai fili del riscaldatore nudo.
La perdita della capacità di monitorare la quantità di Oxygen Tank 2 ha causato il controllo della missione da trasmettere all'equipaggio: “(Poiché il sensore di quantità non è riuscito,) ti chiederemo di mescolare il pianto ogni sei ore per aiutare a calcolare quanto 02 è in serbatoio 2. "
Tuttavia, Mission Control ha scelto di eseguire alcune analisi della situazione nel Carro armato 2, chiedendo un'altra agitazione, non alle 53 ore MET ma alle 47:54:50 MET e ancora un'altra alle 51:07:41. Poiché l'altro serbatoio di ossigeno, il serbatoio 1, indicava una bassa pressione, entrambi i serbatoi venivano agitati a 55:53.
"Conta il numero di mescolanze dal lancio", ha detto Woodfill. “1. alle 23:20:23, 2. alle 46:40, 3. alle 47:54:50, 4. alle 51:07:44 e 5. alle 55:53. C'erano cinque applicazioni di corrente a quei fili del riscaldatore nudo. Gli ultimi tre si sono verificati in un periodo di sole 8 ore anziché 72 ore. Se non fosse stato per il fallimento non minaccioso della sonda quantitativa del serbatoio 2 e la bassa pressione nel serbatoio O2 1, non sarebbe stato così. "
Woodfill ha spiegato che chiunque abbia analizzato i guasti hardware capisce che più frequente e più breve è il periodo tra le operazioni di un componente difettoso che accelera il fallimento finale. La NASA esegue test di stress su centinaia di sistemi elettrici utilizzando questo approccio. Accensioni più frequenti a intervalli più brevi incoraggiano i sistemi difettosi a fallire prima.
Il cortocircuito nel serbatoio dell'ossigeno 2 dopo la quinta agitazione del riscaldatore provocò l'esplosione del serbatoio dell'ossigeno 2 dell'Apollo 13. Se la sequenza normale di agitazione fosse stata eseguita a intervalli di 24 ore e il fallimento arrivasse dopo la quinta agitazione, l'esplosione si sarebbe verificato dopo che il modulo lunare, la scialuppa di salvataggio, non era più disponibile.
"Sostengo che il malfunzionamento del sensore di quantità sia stato casuale e assicurato che il lander fosse presente e completamente alimentato al momento del disastro", ha detto Woodfill.
5 azionamenti del riscaldatore a periodi di 24 ore equivalgono a un TEM di 120 ore.
"Il lander lunare sarebbe partito per la Luna a 103,5 ore dalla missione", ha detto Woodfill. “A 120 ore dall'inizio della missione, l'equipaggio di Lovell e Haise sarebbe stato svegliato dal loro periodo di sonno, dopo aver completato la loro prima passeggiata sulla luna otto ore prima. Avrebbero ricevuto una chiamata urgente da Jack Swigert e / o Mission Control che qualcosa non andava con la nave Madre in orbita attorno alla Luna. "
Inoltre, Woodfill ha ipotizzato che l'analisi dei problemi della nave di Swigert sarebbe probabilmente offuscata dall'assenza dei suoi due membri dell'equipaggio sulla superficie lunare. Ulteriori problemi per il controllo delle missioni sarebbero stati l'interruzione delle comunicazioni ogni volta che la nave di comando andava dietro la Luna, interrompendo la telemetria così cruciale per analizzare il fallimento. Quando divenne evidente, il sistema criogenico non avrebbe più prodotto ossigeno, acqua ed energia elettrica, quelle batterie di emergenza del modulo di comando sarebbero state attivate. Probabilmente, Mission Control avrebbe ordinato un aborto del lander lunare prima, ma, naturalmente, sarebbe stato inutile. Se il piccolo stadio di risalita del lander si fosse rincontrato e attraccato con il CM esaurito, tutti i materiali di consumo a supporto della fase di discesa sarebbero rimasti sulla Luna.
"L'incubo avrebbe visto l'equipaggio dell'Apollo 13 dire i loro ultimi addii alle loro famiglie e amici", ha detto Woodfill. "Si può solo speculare su come potrebbe essere arrivata la fine."
E probabilmente non ci sarebbe stato Apollo 14, 15, 16 e 17 - almeno non per molto tempo.
Un altro aspetto della tempistica dell'esplosione che Woodfill ha preso in considerazione è: perché il serbatoio non è esploso sul Launchpad?
Dopo il CDDT del 16 marzo, non sono stati programmati ulteriori "power-up" o test. Tuttavia, non è raro che venga eseguita una nuova verifica pre-lancio.
"Uno di questi re-check potrebbe essere stato facilmente questi circuiti di riscaldamento poiché erano stati utilizzati in modo non standard per svuotare l'ossigeno dai serbatoi di crio dopo il Countdown Demonstration Test (CDDT) settimane prima", ha detto Woodfill. "Tali re-do si verificano spesso per una miriade di ragioni. Per Apollo 13, nonostante il sistema compromesso, nessuno si è verificato fino a quando l'imbarcazione non si è messa in salvo sulla Luna. "
Tuttavia, un nuovo test di routine che coinvolge l'agitazione di crio avrebbe inconsapevolmente compromesso il veicolo di lancio, le persone di supporto o l'equipaggio dell'astronauta.
Oppure, se il sensore di quantità si fosse guastato a terra, probabilmente lo stesso tipo di risoluzione dei problemi che era stato effettuato dal Mission Control e dall'equipaggio dell'Apollo 13, sarebbe stato eseguito dalla squadra di terra del KSC.
Se il sensore si fosse guastato in quel momento, sarebbe stata eseguita una serie di azionamenti / agitazioni del riscaldatore per risolvere i problemi del dispositivo.
"Naturalmente, il risultato sarebbe stato lo stesso tipo di esplosione circa 55 ore e 55 minuti dopo il lancio", ha dichiarato Woodfill. "A terra, l'esplosione dell'Apollo 13 avrebbe potuto prendere la vita di Lovell e dell'equipaggio se fossero stati fatti dei problemi mentre l'equipaggio attendeva il lancio."
Se la risoluzione dei problemi fosse stata eseguita in precedenza, con diverse attivazioni / agitazioni del riscaldatore durante i giorni prima del lancio, Woodfill ha dichiarato: “Ne conseguirebbe una terribile perdita di vite umane con, potenzialmente, decine di operatori aerospaziali del Kennedy Space Center dedicati che coraggiosamente tentano di risolvi il problema. E la torreggiante trentasei storia di Saturno 5 sarebbe crollata verso terra in una sfera di fuoco che ricorda quella fine del dicembre 1957 del missile americano Vanguard. "
"Sì, il fatto che il sensore di quantità del serbatoio dell'ossigeno 2 non si sia guastato sulla piattaforma di lancio, ma sia fallito all'inizio del volo, è stata una delle cose aggiuntive che ha salvato Apollo 13."
Articoli aggiuntivi in questa serie che sono stati ora pubblicati:
Parte 4: Entrata anticipata nel Lander
