W naszej oryginalnej serii 5 lat temu na temat „13 rzeczy, które uratowały Apollo 13”, pierwszą rzeczą, o której rozmawialiśmy, był czas wybuchu. Jak powiedział nam inżynier Jerry Woodfill z NASA, jeśli czołg miałby pęknąć, a załoga przetrwałaby tę próbę, eksplozja nie byłaby możliwa w lepszym momencie.
Eksplozja na początku misji (zakładając, że miałaby miejsce po tym, jak Apollo 13 opuścił orbitę Ziemi) oznaczałaby, że odległość i czas powrotu na Ziemię byłyby tak duże, że nie byłoby wystarczającej mocy, wody i tlenu do załoga, która przeżyje. Eksplozja później, być może po tym, jak astronauci Jim Lovell i Fred Haise już zstąpili na powierzchnię księżycową, a wszyscy trzej członkowie załogi nie byliby w stanie użyć lądownika księżycowego jako łodzi ratunkowej. Ponadto dwa statki kosmiczne prawdopodobnie nie mogły się zadokować, a bez materiałów eksploatacyjnych zejścia na Księżyc (baterii, tlenu itp.) Byłoby to bezowocne przedsięwzięcie.
Teraz, w naszym pierwszym artykule z naszej kolejnej serii „13 WIĘCEJ rzeczy, które uratowały Apollo 13”, powrócimy do tego momentu, ale przyjrzymy się bardziej szczegółowo, DLACZEGO eksplozja się wydarzyła i jak wpłynęła na akcję ratunkową załogi. Odpowiedzią jest awaria czujnika ciśnienia w zbiorniku tlenu 2, problem niezwiązany z nieizolowanymi drutami w zbiorniku, który spowodował wybuch.
Większość osób zaznajomionych z historią Apollo 13 zna przyczynę wybuchu, ustaloną później przez komitet dochodzeniowy w sprawie wypadków pod przewodnictwem Edgara Cortrighta, dyrektora Langley Research Center.
Zbiornik został upuszczony na pięć lat przed lotem Apollo 13 i nikt nie zdawał sobie sprawy, że rurka odpowietrzająca na zbiorniku tlenu została zgnieciona z wyrównania. Po teście demonstracyjnym odliczania (CDDT) przeprowadzonym 16 marca 1970 r., Kiedy wszystkie systemy zostały przetestowane, podczas gdy statek kosmiczny Apollo 13 siedział na rakiecie Saturn V na wyrzutni, zimny ciekły tlen nie opuściłby zbiornika tlenu 2 przez ta wadliwa rura odpowietrzająca.
Normalnym podejściem było użycie tlenu gazowego do wypchnięcia ciekłego tlenu ze zbiornika przez rurę odpowietrzającą. Ponieważ to nie działało, technicy zdecydowali, że najłatwiejszym i najszybszym sposobem na opróżnienie ciekłego tlenu byłoby gotowanie go za pomocą grzejników w zbiorniku.
„W każdym zbiorniku tlenu znajdowały się grzejniki i wentylator łopatkowy” - wyjaśnił Woodfill. „Grzałka i wentylator (mieszadło) zachęcały część zimnej cieczy 02 do przekształcenia się w gaz o wyższym ciśnieniu 02 i wpłynięcia do ogniw paliwowych. Wentylator znany również jako krio-mieszadło był zasilany za każdym razem, gdy podgrzewacz był zasilany. Wentylator służył do mieszania cieczy 02, aby upewnić się, że gęstość jest jednolicie jednolita. ”
Aby zabezpieczyć grzejnik przed nadmiernym nagrzaniem, urządzenie przełączające zwane przekaźnikiem wyłączało moc grzejnika za każdym razem, gdy temperatura przekraczała 80 stopni F. Ponadto istniał wskaźnik temperatury, który technicy na ziemi mogliby monitorować, gdyby temperatura przekroczyła 80 stopni F.
Oryginalny statek kosmiczny Apollo pracował na 28 woltach prądu, ale po pożarze Launchpad z 1967 r. Dla Apollo 1, układy elektryczne statku kosmicznego Apollo zostały zmodyfikowane, aby obsłużyć 65 woltów z zewnętrznego naziemnego sprzętu testowego. Niestety, buk, producent zbiornika nie zmienił tego zbiornika, a wyłącznik bezpieczeństwa nagrzewnicy był nadal ustawiony na działanie 28 woltów.
„Kiedy podgrzewacz był zasilany w celu odpowietrzenia zbiornika, wyższe napięcie„ stopiło ”styki przekaźnika, dzięki czemu przełącznik nie mógł wyłączyć zasilania, gdy temperatura zbiornika przekroczyła 80 stopni F (27 ° C)”, powiedział Woodfill.
Ponadto wskaźnik temperatury na naziemnym panelu testowym wyniósł tylko 88 stopni F (29,5 C), więc nikt nie był świadomy tego nadmiernego ciepła.
„W rezultacie”, powiedział Woodfill, „grzejnik i przewody, które go zasilały, osiągnęły szacunkowe temperatury około 1000 stopni F. (538 ° C), wystarczająco gorące, aby stopić izolację teflonową na drutach grzejnika i pozostawić ich gołe części . Gołe przewody oznaczały możliwość zwarcia i wybuchu, ponieważ przewody te były zanurzone w ciekłym tlenie. ”
Woodfill powiedział, że ponieważ zbiornik został upuszczony i ponieważ jego grzejnik nie został zaktualizowany do pracy z napięciem 65 woltów, zbiornik był wirtualną bombą. Za każdym razem, gdy do tych grzejników doprowadzano energię do mieszania ciekłego tlenu ze zbiornika, wybuch był możliwy.
O 55:54:53 Misja, która upłynęła (MES), załoga została poproszona o poruszenie butli z tlenem. Właśnie wtedy uszkodzone przewody w zbiorniku tlenu 2 zwarły się i nastąpiła zapłon izolacji. W wyniku pożaru gwałtownie wzrosło ciśnienie powyżej jego nominalnego limitu 7 000 psi (7 MPa), co spowodowało awarię zbiornika lub kopuły zbiornika.
Ale wracając do czujnika ilościowego w zbiorniku tlenu 2. Z przyczyn, które nie zostały jeszcze zrozumiane, podczas wczesnej części lotu Apollo 13 czujnik zawiódł. Przed uruchomieniem czujnik ilości zbiornika 2 był monitorowany przez pokładowy system telemetryczny i najwyraźniej działał idealnie.
„Awaria tej sondy w kosmosie jest być może najważniejszym powodem, dla którego załoga Apollo 13 żyła” - powiedział Woodfill.
Oto wyjaśnienie, dlaczego Woodfill tak twierdzi.
Badanie Apollo 13 przeprowadzone przez Woodfill wykazało, że standardowa procedura operacyjna (SOP) wymagała, aby Kontrola Misji wymagała mieszania kriosów co około 24 godziny. W przypadku misji Apollo 13 pierwsze poruszenie nastąpiło około 24 godziny po misji (23:20:23 MET). Zazwyczaj następne kriokapowanie nie będzie wymagane dopiero po 24 godzinach. Wykonano procedurę mieszania podgrzewacza i kriogeniki w celu zapewnienia dokładności miernika ilości i prawidłowego działania systemu poprzez wyeliminowanie stratyfikacji O2. Czujnik odczytał dokładniej, ponieważ mieszanie sprawiło, że ciekły tlen stał się bardziej jednolity i mniej rozwarstwiony. Po pierwszym mieszaniu wskazano 87% pozostałej ilości tlenu, nieco wyprzedzając oczekiwania. Kolejne poruszenie nastąpiło dzień później, około 46:40 MET.
W czasie drugiego mieszania kriogenicznego podgrzewacza czujnik ilości zbiornika tlenu 2 nie działa. Analiza przeprowadzona przez komisję śledczą po misji wykazała, że awaria nie była związana z nieizolowanymi drutami nagrzewnicy.
Utrata możliwości monitorowania ilości Zbiornika Tlenowego 2 spowodowała, że załoga przeprowadziła kontrolę misji w radiu: „(Ponieważ czujnik ilości zawiódł), będziemy prosić o wymieszanie kriosów co sześć godzin, aby pomóc ustalić, ile jest 02 tank 2. ”
Jednak Kontrola Misji postanowiła przeprowadzić analizę sytuacji w Czołgu 2, wzywając do kolejnego zamieszania, nie po 53 godzinach MET, ale o 47:54:50 MET i jeszcze innym o 51:07:41. Ponieważ drugi zbiornik tlenu, Zbiornik 1, wskazywał na niskie ciśnienie, oba zbiorniki mieszano w 55:53.
„Policz liczbę zamieszań od uruchomienia” - powiedział Woodfill. „1. o 23:20:23, 2. o 46:40, 3. o 47:54:50, 4. o 51:07:44 i 5. o 55:53. Było pięć podań prądu do nieizolowanych przewodów grzejnika. Ostatnie trzy miały miejsce w ciągu zaledwie 8 godzin zamiast 72 godzin. Gdyby nie niezagrożona awaria sondy ilościowej w zbiorniku 2 i niskie ciśnienie w zbiorniku 1 O2, nie byłoby tak. ”
Woodfill wyjaśnił, że każdy, kto analizował awarie sprzętu, rozumie, że im częstszy i krótszy okres między działaniami wadliwego komponentu przyspiesza ostateczną awarię. NASA przeprowadza testy warunków skrajnych na setkach systemów elektrycznych, stosując to podejście. Częste włączanie zasilania w krótszych odstępach czasu zachęca wadliwe systemy do wcześniejszej awarii.
Zwarcie w zbiorniku tlenu 2 po piątym mieszaniu kriogenicznym grzejnika doprowadziło do wybuchu zbiornika tlenu 2 Apollo 13. Gdyby normalna sekwencja mieszania była przeprowadzana w odstępach 24 godzinnych, a awaria nastąpiła po piątym mieszaniu, wybuch nastąpiłoby po tym, jak moduł księżycowy, łódź ratunkowa, nie był już dostępny.
„Twierdzę, że awaria czujnika ilości była przypadkowa i zapewniłem, że lądownik będzie obecny i w pełni zatankowany w chwili katastrofy”, powiedział Woodfill.
5 uruchomień nagrzewnicy w odstępach 24-godzinnych daje MET wynoszące 120 godzin.
„Lądownik lądowałby na Księżycu o 103,5 godziny od rozpoczęcia misji” - powiedział Woodfill. „Po 120 godzinach od rozpoczęcia misji załoga Lovell i Haise obudziłaby się z okresu snu po ukończeniu pierwszego marszu po księżycu osiem godzin wcześniej. Otrzymaliby pilne wezwanie od Jacka Swigerta i / lub kontroli misji, że coś jest nie tak z okrętem-matką krążącym wokół Księżyca.
Co więcej, Woodfill przypuszczał, że analiza problemów statku Swigert prawdopodobnie zostałaby zachmurzona przez nieobecność jego dwóch członków załogi na powierzchni Księżyca. Dodatkowymi problemami dla kontroli misji byłyby przerwy w komunikacji za każdym razem, gdy statek dowodzenia szedł za Księżycem, przerywając telemetrię tak istotną dla analizy awarii. Gdy stało się to oczywiste, system kriogeniczny nie wytwarzałby już tlenu, wody i energii elektrycznej, baterie awaryjne modułu sterującego zostałyby aktywowane. Prawdopodobnie Kontrola Misji zleciłaby wcześniej przerwanie lądownika księżycowego, ale oczywiście byłoby to bezcelowe. Gdyby stopień wynurzania małego lądownika zetknął się i zadokował zubożonym CM, wszystkie materiały eksploatacyjne na etapie zejścia pozostałyby na Księżycu.
„Koszmar sprawi, że załoga Apollo 13 pożegna się ze swoimi rodzinami i przyjaciółmi” - powiedział Woodfill. „Można jedynie spekulować, jak mógł nadejść koniec.”
I prawdopodobnie nie byłoby Apollo 14, 15, 16 i 17 - przynajmniej nie przez bardzo długi czas.
Innym aspektem czasu eksplozji, który rozważał Woodfill, jest to, dlaczego czołg nie wybuchł na Launchpadzie?
Po CDDT z 16 marca nie planowano żadnych dodatkowych „rozruchów” ani testów. Jednak nierzadko przeprowadza się ponowną weryfikację przed uruchomieniem.
„Jednym z takich ponownych sprawdzeń mogły być z łatwością te obwody grzewcze, ponieważ zostały użyte w niestandardowy sposób do opróżnienia tlenu ze zbiorników kriogenicznych po teście demonstracji odliczania (CDDT) kilka tygodni wcześniej” - powiedział Woodfill. „Takie przeróbki często występują z wielu powodów. W przypadku Apollo 13, pomimo skompromitowanego systemu, nic się nie wydarzyło, dopóki statek nie był bezpiecznie w drodze na Księżyc. ”
Jednak taki rutynowy ponowny test obejmujący mieszanie kriogeniczne stanowiłby nieświadomie zagrożenie dla pojazdu startowego, osób wspierających lub załogi astronautów.
Lub, jeśli czujnik ilości zawiódł na ziemi, prawdopodobnie ten sam rodzaj rozwiązywania problemów, który został wykonany przez Mission Control i załogę Apollo 13, zostałby wykonany przez zespół naziemny KSC.
Gdyby czujnik w tym czasie zawiódł, wykonano by serię uruchomień / mieszania nagrzewnicy, aby rozwiązać problem z urządzeniem.
„Oczywiście rezultatem byłby ten sam rodzaj eksplozji prawie 55 godzin 55 minut po starcie” - powiedział Woodfill. „Na ziemi eksplozja Apollo 13 mogłaby pozbawić życia Lovella i załogi, gdyby udało się rozwiązać problemy w oczekiwaniu na start załogi”.
Woodfill powiedziałby, że gdyby rozwiązywanie problemów odbyło się wcześniej, z kilkoma uruchomieniami / mieszaniem grzejników w dniach poprzedzających start, „straszna utrata życia nastąpiłaby, potencjalnie, przez dziesiątki oddanych pracowników kosmicznych Kennedy Space Center odważnie próbujących naprawić problem. A wysoki, trzydziestosześciopiętrowy Saturn 5 zawaliłby się na ziemi w kuli ognia przypominającej upadek amerykańskiej rakiety Vanguard w grudniu 1957 r. ”
„Tak, fakt, że czujnik ilości zbiornika tlenu 2 nie zawiódł na wyrzutni, ale zawiódł na początku lotu, był jedną z dodatkowych rzeczy, które uratowały Apollo 13.”
Dodatkowe artykuły z tej serii, które zostały już opublikowane:
Część 4: Wczesne wejście do lądownika
