In onze originele serie 5 jaar geleden over de "13 dingen die Apollo 13 hebben gered", was het eerste item dat we bespraken de timing van de explosie. Zoals NASA-ingenieur Jerry Woodfill ons vertelde, als de tank zou scheuren en de bemanning de beproeving zou overleven, dan had de explosie niet op een beter moment kunnen plaatsvinden.
Een explosie eerder in de missie (ervan uitgaande dat deze zou hebben plaatsgevonden nadat Apollo 13 de baan om de aarde had verlaten) zou betekenen dat de afstand en tijd om terug te keren naar de aarde zo groot zouden zijn geweest dat er niet voldoende stroom, water en zuurstof voor zouden zijn geweest. de bemanning om te overleven. Een explosie later, misschien nadat astronauten Jim Lovell en Fred Haise al naar het maanoppervlak waren afgedaald, en alle drie de bemanningsleden de maanlander niet als reddingsboot hadden kunnen gebruiken. Bovendien hadden de twee ruimtevaartuigen waarschijnlijk niet meer aan elkaar kunnen worden gedokt, en zonder de verbruiksartikelen van de afdalingsfase op de maan (batterijen, zuurstof, enz.) Zou dat een vruchteloze onderneming zijn geweest.
Nu, voor ons eerste artikel in onze volgende serie "13 MEER dingen die Apollo 13 hebben gered", gaan we die timing opnieuw bekijken, maar gaan we in meer detail bekijken WAAROM de explosie plaatsvond toen deze plaatsvond en hoe deze de redding beïnvloedde van de bemanning. Het antwoord ligt in het falen van een druksensor in zuurstoftank 2, een probleem dat geen verband houdt met de niet-geïsoleerde draden in de tank die de explosie veroorzaakten.
De meesten die bekend zijn met het verhaal van Apollo 13 kennen de oorzaak van de explosie, later vastgesteld door een onderzoekscommissie voor ongevallen onder leiding van Edgar Cortright, directeur van het Langley Research Center.
De tank was vijf jaar voor de vlucht van Apollo 13 gevallen en niemand realiseerde zich dat de ontluchtingsslang op de zuurstoftank niet goed was uitgelijnd. Na een Count Down Demonstration Test (CDDT) uitgevoerd op 16 maart 1970, toen alle systemen werden getest terwijl het Apollo 13-ruimtevaartuig bovenop de Saturn V-raket op het lanceerplatform zat, zou de koude vloeibare zuurstof niet uit de zuurstoftank 2 wegvloeien die gebrekkige ontluchtingspijp.
De normale aanpak was om gasvormige zuurstof te gebruiken om de vloeibare zuurstof door de ontluchtingspijp uit de tank te duwen. Omdat dat niet werkte, besloten technici dat de eenvoudigste en snelste manier om de vloeibare zuurstof te legen, zou zijn om het af te koken met behulp van de kachels in de tank.
"In elke zuurstoftank waren verwarmingstoestellen en een schoepenwielventilator," legde Woodfill uit. “Het apparaat voor verwarming en ventilator (roerder) moedigde een deel van de koude vloeistof 02 aan om in een gas met hogere druk 02 te veranderen en in de brandstofcellen te stromen. Een ventilator, ook wel de cryo-roerder genoemd, werd elke keer dat de verwarming werd aangezet van stroom voorzien. De ventilator diende om de vloeistof 02 te roeren om te verzekeren dat deze een uniforme consistentie in dichtheid had.
Om te voorkomen dat de kachel te heet wordt, schakelde een schakelaarachtig apparaat, een relais genaamd, het verwarmingsvermogen uit wanneer de temperatuur hoger was dan 80 graden F. Er was ook een temperatuurmeter die technici op de grond konden controleren als de temperatuur hoger was dan 80 graden F.
Het originele Apollo-ruimtevaartuig werkte op 28 volt elektriciteit, maar na de brand in 1967 op het lanceerplatform voor Apollo 1 waren de elektrische systemen van het Apollo-ruimtevaartuig aangepast om 65 volt van de externe grondtestapparatuur aan te kunnen. Helaas heeft Beech, de fabrikant van de tank deze tank niet vervangen, en de veiligheidsschakelaar van de verwarming was nog steeds ingesteld op 28 volt.
"Toen de verwarming werd aangezet om de tank te ontluchten," versmolten "de relaiscontacten met de hogere spanning, zodat de schakelaar de stroom niet kon uitschakelen wanneer de temperatuur van de tank hoger was dan 27 ° C," zei Woodfill.
Bovendien ging de temperatuurmeter op het grondtestpaneel slechts naar 88 graden F (29,5 C), dus niemand was op de hoogte van deze overmatige hitte.
"Als gevolg", zei Woodfill, "bereikten de verwarming en de draden die hem aandreven een geschatte temperatuur van ongeveer 1000 graden F. (538 ° C), warm genoeg om de teflon-isolatie op de verwarmingsdraden te smelten en delen ervan bloot te laten . Kale draden betekenden de mogelijkheid van kortsluiting en een explosie omdat deze draden in de vloeibare zuurstof waren ondergedompeld. ”
Omdat de tank was gevallen en omdat het ontwerp van de verwarming niet was bijgewerkt voor 65 volt, was de tank een virtuele bom, zei Woodfill. Telkens wanneer die verwarmingselementen werden ingeschakeld om de vloeibare zuurstof in de tank te roeren, was er een explosie mogelijk.
Om 55:54:53 Mission Elapsed Time (MET) werd de bemanning gevraagd om de zuurstoftanks te roeren. Op dat moment werden de beschadigde draden in zuurstoftank 2 kortgesloten en ontstak de isolatie. De resulterende brand verhoogde snel de druk boven de nominale limiet van 1000 psi (7 MPa) en de tank of de tankkoepel faalde.
Maar terug naar de hoeveelheidssensor op zuurstoftank 2. Om een nog niet te begrijpen reden, tijdens het vroege deel van de Apollo 13-vlucht, faalde de sensor. Vóór de lancering werd die Tank 2-kwantiteitssensor gecontroleerd door het ingebouwde telemetriesysteem en het werkte blijkbaar perfect.
"Het falen van die sonde in de ruimte is misschien wel de belangrijkste reden waarom de bemanning van Apollo 13 leefde", zei Woodfill.
Hier is de uitleg waarom Woodfill die bewering doet.
Woodfills onderzoek van Apollo 13 wees uit dat bij de standaard operationele procedure (SOP) Mission Control een verzoek om roeren van de cryo's ongeveer elke 24 uur had. Voor de Apollo 13-missie kwam de eerste opschudding ongeveer 24 uur na de missie (23:20:23 MET). Normaal gesproken zou de volgende cryo-roer pas 24 uur later worden opgeroepen. De verwarmings-cryo-roerprocedure werd uitgevoerd om de nauwkeurigheid van de kwantiteitsmeter en een goede werking van het systeem te verzekeren door de eliminatie van O2-stratificatie. De sensor las nauwkeuriger omdat het roeren de vloeibare zuurstof uniformer en minder gestratificeerd maakte. Na de eerste roering werd 87% resterende zuurstofhoeveelheid aangegeven, iets voor op de verwachtingen. De volgende opschudding kwam ongeveer een dag later, ongeveer 46:40 MET.
Op het moment van deze tweede kachel-cryo-roer, faalde de hoeveelheidssensor van de zuurstoftank 2. Analyse na de missie door de onderzoekscommissie gaf aan dat de storing niet te maken had met de blootliggende verwarmingsdraden.
Het verlies van het vermogen om de hoeveelheid van de zuurstoftank 2 te bewaken, veroorzaakte missiecontrole naar de radio naar de bemanning: “(Omdat de kwantiteitssensor niet werkte), zullen we u vragen de cryo's elke zes uur te roeren om te bepalen hoeveel 02 er in tank 2. "
Mission Control koos er echter voor om een analyse van de situatie in Tank 2 uit te voeren door opnieuw te roeren, niet om 53 uur MET, maar om 47:54:50 MET en nog een andere om 51:07:41. Omdat de andere zuurstoftank, tank 1, een lage druk aangaf, werden beide tanks om 55:53 geroerd.
'Tel het aantal keren dat het is gelanceerd sinds de lancering,' zei Woodfill. '1. om 23:20:23, 2. om 46:40, 3. om 47:54:50, 4. om 51:07:44 en 5. om 55:53. Er waren vijf stroomtoepassingen op die kale verwarmingsdraden. De laatste drie vonden plaats over een periode van slechts 8 uur in plaats van 72 uur. Zonder het niet-dreigende falen van de hoeveelheidssonde van Tank 2 en de lage druk in O2 Tank 1, zou dit niet het geval zijn geweest. "
Woodfill legde uit dat iedereen die hardwarefouten heeft geanalyseerd, begrijpt dat hoe vaker en korter de periode tussen bewerkingen van een gebrekkig onderdeel, uiteindelijk falen wordt versneld. Met deze aanpak voert NASA stresstests uit op honderden elektrische systemen. Frequentere power-ups met kortere intervallen moedigen gebrekkige systemen aan om sneller te falen.
De kortsluiting in zuurstoftank 2 na de vijfde verwarming-cryo-roer resulteerde in de explosie van Apollo 13's zuurstoftank 2. Als de normale volgorde van roeren met tussenpozen van 24 uur was uitgevoerd, en de storing was er na het vijfde roeren, de explosie zou hebben plaatsgevonden nadat de maanmodule, de reddingsboot, niet meer beschikbaar was.
"Ik beweer dat de storing van de kwantiteitssensor toevallig was en verzekerde dat de lander aanwezig en volledig van brandstof zou zijn op het moment van de ramp", zei Woodfill.
5 verwarmingsbeurten in perioden van 24 uur komen neer op een MET van 120 uur.
'De maanlander zou om 103.5 uur na de missie naar de maan zijn vertrokken', zei Woodfill. 'Na 120 uur missie zouden de bemanning van Lovell en Haise uit hun slaap zijn gewekt, nadat ze hun eerste maanwandeling acht uur eerder hadden voltooid. Ze zouden een dringend telefoontje krijgen van Jack Swigert en / of Mission Control dat er iets niet klopte met het Moederschip dat om de Maan cirkelde. '
Bovendien, vermoedde Woodfill, zou de analyse van de scheepsproblemen van Swigert waarschijnlijk vertroebeld worden door de afwezigheid van zijn twee bemanningsleden op het maanoppervlak. Bijkomende problemen voor Mission Control zouden de onderbreking van de communicatie zijn geweest telkens wanneer het commandoschip achter de maan ging, waardoor de telemetrie werd onderbroken die zo cruciaal was voor het analyseren van de storing. Toen het duidelijk werd dat het cryogene systeem geen zuurstof, water en elektriciteit meer zou produceren, zouden die noodbatterijen van de commandomodule geactiveerd zijn. Waarschijnlijk zou Mission Control eerder een annulering van de maanlander hebben besteld, maar dat zou natuurlijk zinloos zijn geweest. Als het opstijgpodium van de kleine lander was afgesproken met de verarmde CM, dan zouden al de levensondersteunende afdaalpodium-verbruiksmaterialen op de maan blijven.
"De nachtmerrie zou ervoor zorgen dat de Apollo 13-bemanning hun laatste vaarwel zei tegen hun familie en vrienden," zei Woodfill. 'Je kunt alleen speculeren hoe het einde zou kunnen zijn gekomen.'
En Apollo 14, 15, 16 en 17 zouden er waarschijnlijk niet zijn geweest - althans niet voor een zeer lange tijd.
Een ander aspect van de timing van de explosie die Woodfill heeft overwogen, is: waarom explodeerde de tank niet op het Launchpad?
Na de CDDT van 16 maart waren er geen extra 'power-up' of tests gepland. Het is echter niet ongebruikelijk dat herverificatie voorafgaand aan de lancering wordt uitgevoerd.
"Een van deze hercontroles zouden gemakkelijk deze verwarmingscircuits kunnen zijn, omdat ze op een niet-standaard manier waren gebruikt om de zuurstof uit de cryotanks te legen na de Countdown Demonstration Test (CDDT) weken eerder", zei Woodfill. "Dergelijke herhalingen vinden vaak plaats om talloze redenen. Voor Apollo 13 gebeurde er, ondanks het gecompromitteerde systeem, niets totdat het vaartuig veilig op weg was naar de maan. ”
Een dergelijke routinematige hertest met cryo-roeren zou echter onbewust het lanceervoertuig, de ondersteuners of de astronautenploeg in gevaar hebben gebracht.
Of, als de hoeveelheidssensor op de grond was uitgevallen, zou waarschijnlijk hetzelfde soort probleemoplossing zijn uitgevoerd door Mission Control en de Apollo 13-bemanning, door het KSC-grondteam.
Als de sensor op dat moment was uitgevallen, zou een reeks verwarmingsbedieningen / roeringen zijn uitgevoerd om het apparaat problemen op te lossen.
"Het resultaat zou natuurlijk ongeveer 55 uur en 55 minuten na de lancering hetzelfde soort explosie zijn geweest," zei Woodfill. "Op de grond had de explosie van Apollo 13 het leven kunnen kosten aan Lovell en de bemanning als er problemen waren opgelost terwijl de bemanning op de lancering wachtte."
Als de probleemoplossing eerder was gedaan, met verschillende verhuizingen / roeringen in de dagen voor de lancering, zei Woodfill, "zou er een vreselijk verlies van leven zijn ontstaan met mogelijk tientallen toegewijde Kennedy Space Center-ruimtevaartmedewerkers die dapper probeerden het probleem oplossen. En de torenhoge zesendertig verdiepingen tellende Saturnus 5 zou naar de aarde zijn ingestort in een vuurbal die doet denken aan die ondergang van de Amerikaanse Vanguard-raket in december 1957. "
"Ja, het feit dat de Oxygen Tank 2-hoeveelheidssensor niet faalde op het lanceerplatform, maar vroeg in de vlucht faalde, was een van de extra dingen die Apollo 13 redde."
Extra artikelen in deze serie die nu zijn gepubliceerd:
Deel 4: vroege toegang tot de Lander
