V naší původní sérii před 5 lety na téma „13 věcí, které zachránily Apollo 13“, byl prvním bodem, o kterém jsme diskutovali, načasování exploze. Jak nám řekl inženýr NASA Jerry Woodfill, pokud by tank měl prasknout a posádka přežila utrpení, k explozi nemohlo dojít v lepším čase.
Výbuch dříve v misi (za předpokladu, že by k němu došlo poté, co Apollo 13 opustil orbitu Země) by znamenal, že vzdálenost a čas na návrat zpět na Zemi by byly tak velké, že by na to nebyl dostatek energie, vody a kyslíku pro posádka přežít. Výbuch později, snad poté, co astronauti Jim Lovell a Fred Haise již sestoupili na lunární povrch, a všichni tři členové posádky by nebyli schopni použít lunární přistávací plochu jako záchranný člun. Navíc by dvě kosmické lodi pravděpodobně nemohly dokovat dohromady a bez spotřebního materiálu sestupné fáze na Měsíci (baterie, kyslík atd.) By to bylo zbytečné úsilí.
Nyní, pro náš první článek v naší následující sérii „13 VÍCE věcí, které zachránily Apollo 13“, se chystáme znovu načasovat, ale podrobněji se podíváme na to, proč se výbuch stal, když se to stalo, a jak to ovlivnilo záchranu posádky. Odpověď spočívá v selhání tlakového senzoru v Oxygen Tank 2, což je problém nesouvisející s neizolovanými dráty v nádrži, který způsobil explozi.
Většina lidí, kteří jsou obeznámeni s příběhem Apolla 13, je obeznámena s příčinou výbuchu, později určeno vyšetřovací komisí vedenou Edgarem Cortrightem, ředitelem výzkumného centra Langley.
Nádrž byla upuštěna pět let před letem Apolla 13 a nikdo si neuvědomil, že ventilační trubice na kyslíkové nádrži byla vynucena z vyrovnání. Po testu odpočtu dolů (CDDT) provedeném 16. března 1970, kdy byly testovány všechny systémy, zatímco kosmická loď Apollo 13 seděla na raketě Saturn V na odpalovací rampě, studený kapalný kyslík se nevyprázdnil z kyslíkové nádrže 2 skrz to vadné větrací potrubí.
Normálním přístupem bylo použití plynného kyslíku k vytlačení tekutého kyslíku z nádrže odvzdušňovacím potrubím. Protože to nefungovalo, technici se rozhodli, že nejjednodušším a nejrychlejším způsobem, jak vyprázdnit tekutý kyslík, je vařit ho pomocí ohřívačů v nádrži.
"V každé kyslíkové nádrži byly topení a ventilátor s lopatkovým kolem," vysvětlil Woodfill. „Ohřívací a ventilátorové (míchací) zařízení povzbudilo část studené kapaliny 02, aby se proměnila na plyn o vyšším tlaku 02 a proudila do palivových článků. Ventilátor také známý jako kryo-míchadlo byl napájen pokaždé, když byl zdroj tepla. Ventilátor sloužil k promíchání kapaliny 02, aby se ujistil, že je hustota rovnoměrně konzistentní. “
Aby nedošlo k přehřátí ohřívače, vypínací zařízení, které se nazývá relé, vypne napájení ohřívače, kdykoli teplota přesáhne 80 ° F. Také byl měřič teploty, který by technici na zemi mohli sledovat, pokud by teplota přesáhla 80 ° F.
Původní kosmická loď Apollo pracovala na 28 voltech elektřiny, ale po požáru Launchpadu pro Apollo 1 v roce 1967 byly elektrické systémy kosmické lodi Apollo upraveny tak, aby zvládly 65 voltů z externího pozemního zkušebního zařízení. Společnost Beech bohužel tuto nádrž nevyměnila a bezpečnostní spínač topení byl stále nastaven na provoz 28 V.
"Když byl ohřívač napájen pro ventilaci nádrže, vyšší napětí" pojistilo "relé kontaktů, takže spínač nemohl vypnout napájení, když teplota nádrže přesáhla 80 ° F (27 ° C)," řekl Woodfill.
Navíc byl měřič teploty na zemním zkušebním panelu pouze na 29,5 ° C, takže nikdo si nebyl vědom tohoto nadměrného tepla.
"Výsledkem je," řekl Woodfill, "ohřívač a dráty, které jej napájely, dosáhly odhadované teploty kolem 538 ° C, dostatečně horké, aby roztavily teflonovou izolaci na drátech ohřívače a nechaly jejich části holé . Holé dráty znamenaly potenciál pro zkrat a výbuch, protože tyto dráty byly ponořeny do tekutého kyslíku. “
Protože nádrž byla upuštěna a protože její konstrukce ohřívače nebyla aktualizována na provoz 65 V, byla nádrž virtuální bombou, řekl Woodfill. Kdykoli byla na tyto ohřívače přiváděna energie, aby se promíchal kapalný kyslík v nádrži, byla možná exploze.
V 55:54:53 Uplynulý čas (MET) byla posádka požádána, aby provedla míchání kyslíkových nádrží. Tehdy došlo k zkratu poškozených vodičů v kyslíkové nádrži 2 a izolace se zapálila. Výsledný požár rychle zvýšil tlak nad jeho nominální limit 1 000 psi (7 MPa) a buď došlo k selhání nádrže nebo nádrže.
Ale zpět k kvantitativnímu senzoru na kyslíkové nádrži 2. Z důvodu, který ještě nebyl pochopen, během počáteční části letu Apolla 13 senzor selhal. Před spuštěním byl tento kvantitativní senzor Tank 2 monitorován palubním telemetrickým systémem a zjevně to fungovalo dokonale.
"Selhání této sondy ve vesmíru je snad nejdůležitějším důvodem, proč posádka Apolla 13 žila," řekl Woodfill.
Zde je vysvětlení, proč Woodfill činí toto tvrzení.
Výzkum Apolla 13 provedený Woodfillem ukázal, že standardní operační postup (SOP) vyžadoval, aby Mission Control požádal o míchání kryosů přibližně každých 24 hodin. U mise Apollo 13 přišlo první rozruch asi 24 hodin do mise (23:20:23 MET). Obyčejně by další kryokonzervace nebyla vyžadována až o 24 hodin později. Byl proveden postup míchání ohřívačem a kryo, aby byla zajištěna přesnost měřiče množství a správná funkce systému eliminací stratifikace O2. Senzor odečítal přesněji, protože při míchání byl kapalný kyslík rovnoměrnější a méně vrstvený. Po prvním míchání bylo indikováno zbývající 87% množství kyslíku, o něco před očekáváním. Další rozruch přišel o den později, asi 46:40 MET.
V době druhého ohřívače-kryokonzervace došlo k selhání senzoru množství kyslíku Tank 2. Analýza po misi vyšetřovacím výborem naznačila, že selhání nesouviselo s dráty holého ohřívače.
Ztráta schopnosti monitorovat množství kyslíku Tank 2 způsobila ovládání mise rádiem posádce: „(Protože snímač množství selhal,) budeme požadovat, abyste zamíchali kryo každých šest hodin, abyste pomohli měřit, kolik je 02 v tank 2. “
Mission Control se však rozhodl provést nějakou analýzu situace v Tank 2 tím, že vyzve k dalšímu rozruchu, ne na 53 hodin MET, ale na 47:54:50 MET a ještě další na 51:07:41. Protože druhá kyslíková nádrž, nádrž 1, indikovala nízký tlak, byly obě nádrže míchány při 55:53.
"Počítejte počet rozruchů od startu," řekl Woodfill. „1. v 23:20:23, 2. v 46:40, 3. v 47:54:50, 4. v 51:07:44 a 5. v 55:53. Na tyto holé dráty topného tělesa bylo pět aplikací proudu. Poslední tři nastaly v období pouhých 8 hodin, nikoli 72 hodin. Kdyby to nebylo ohrožující selhání kvantitativní sondy Tank 2 a nízkého tlaku v O2 Tank 1, tak by tomu tak nebylo. “
Woodfill vysvětlil, že kdokoli, kdo analyzoval selhání hardwaru, chápe, že častější a kratší doba mezi operacemi vadné komponenty urychluje konečné selhání. NASA provádí stresové testování na stovkách elektrických systémů pomocí tohoto přístupu. Častější výpadky v kratších intervalech vybízejí vadné systémy k selhání dříve.
Zkrat v kyslíkové nádrži 2 po pátém ohřívači - kryogenním míchání vedl k explozi kyslíkové nádrže 2 Apollo 13. Pokud byla normální sekvence míchání provedena v 24 hodinových intervalech a selhání přišlo po pátém míchání, exploze k tomu by došlo poté, co by již nebyl dostupný měsíční modul, záchranná loď.
"Tvrdím, že porucha čidla množství byla náhodná a ujistil se, že v době katastrofy bude přistávací modul přítomen a plně podporován," řekl Woodfill.
5 aktivací ohřívače za 24 hodin činí MET 120 hodin.
"Měsíční přistát by odešlo na Měsíc 103,5 hodiny do mise," řekl Woodfill. "Za 120 hodin mise by se posádka Lovell a Haise probudila z doby spánku, když před osmi hodinami dokončila první procházku po Měsíci." Od Jacka Swigerta a / nebo Mission Control by naléhavě zavolali, že něco není v pořádku s matkou lodí obíhající po Měsíci. “
Woodfill navíc usoudil, že analýza problémů Swigertovy lodi by pravděpodobně byla zahalena nepřítomností jeho dvou členů posádky na lunárním povrchu. Dalším problémem pro Mission Control by bylo přerušení komunikace pokaždé, když velitelská loď za Měsícem přeruší telemetrii, která je pro analýzu selhání tak zásadní. Když se to ukázalo, kryogenní systém by již nevyráběl kyslík, vodu a elektrickou energii, nouzové baterie velitelského modulu by byly aktivovány. Pravděpodobně by Mission Control nařídilo přerušit lunární přistání dříve, ale to by samozřejmě bylo marné. Pokud by se stádium výstupu malého landera setkalo a ukotvilo s vyčerpanou CM, veškerý život podporující spotřební materiál sestupné fáze by zůstal na Měsíci.
"Noční můra by nechala posádku Apolla 13, aby řekla své poslední rozloučení se svými rodinami a přáteli," řekl Woodfill. "Člověk může jen spekulovat, jak by mohlo dojít k cíli."
A pravděpodobně by tam nebyl Apollo 14, 15, 16 a 17 - alespoň ne velmi dlouhou dobu.
Dalším aspektem načasování výbuchu, který Woodfill zvažoval, je, proč tank nevybuchl na Launchpadu?
Po CDDT 16. března nebyly plánovány žádné další „zapnutí“ ani testy. Není však neobvyklé, že se provede opětovné ověření před spuštěním.
"Jednou takovou opětovnou kontrolou by mohly být tyto topné okruhy, protože byly použity nestandardním způsobem k vyprázdnění kyslíku z cryo tanků po týdnech před odpočítávacím testem (CDDT)," řekl Woodfill. "K takovým opakovaným činnostem dochází často z nesčetných důvodů." Pro Apollo 13, navzdory kompromitovanému systému, k žádnému nedošlo, dokud nebylo plavidlo bezpečně na cestě na Měsíc. “
Takový rutinní opakovaný test, který zahrnuje míchání kryo, by však nevědomky ohrozil startovací vozidlo, podpůrné osoby nebo posádku astronautů.
Nebo, pokud by snímač množství selhal na zemi, pravděpodobně by stejný druh řešení problémů, jaký provedli Mission Control a posádka Apolla 13, provedl pozemní tým KSC.
Pokud by senzor v té době selhal, byla by provedena řada aktivací / míchání ohřívače, aby bylo možné zařízení správně vyřídit.
"Výsledkem by samozřejmě byl stejný druh výbuchu téměř 55 hodin 55 minut po spuštění," řekl Woodfill. "Na zemi by výbuch Apolla 13 mohl vzít život Lovellovi a posádce, pokud by se při odstraňování posádky čekalo řešení problémů, zatímco posádka čekala na start."
Pokud by bylo řešení problémů provedeno dříve a během několika dnů před vypuštěním došlo k několika aktivacím ohřívačů / mícháním, Woodfill řekl: „hrozná ztráta života by mohla následovat, potenciálně by se desítky oddaných leteckých pracovníků Kennedy Space Center statečně pokusili opravit chybu. A tyčící se třicet šest příběhů Saturn 5 by se zhroutila na zem v ohnivé kouli připomínající zánik americké rakety Vanguard z prosince 1957. “
"Ano, skutečnost, že snímač množství kyslíku Tank 2 na startovací ploše selhal, ale selhal na začátku letu, byla jednou z dalších věcí, které zachránily Apolla 13."
Byly publikovány další články v této sérii:
Část 4: Předčasný vstup do Landeru
