I vores originale serie for 5 år siden om ”13 ting, der reddede Apollo 13”, var det første punkt, vi diskuterede, tidspunktet for eksplosionen. Som NASA-ingeniøren Jerry Woodfill fortalte os, at hvis tanken skulle sprænge og besætningen skulle overleve prøvelsen, kunne eksplosionen ikke have fundet sted på et bedre tidspunkt.
En eksplosion tidligere i missionen (antaget, at den ville have fundet sted efter at Apollo 13 forlod Jorden bane) ville have betydet, at afstanden og tiden til at komme tilbage til Jorden ville have været så stor, at der ikke ville have været tilstrækkelig strøm, vand og ilt til besætningen til at overleve. En eksplosion senere, måske efter at astronauter Jim Lovell og Fred Haise allerede var faldet ned til månens overflade, og alle tre besætningsmedlemmer ville ikke have været i stand til at bruge månelanderen som en redningsbåd. Derudover kunne de to rumfartøjer sandsynligvis ikke have forankret sig sammen igen, og uden nedstigningsstadiets forbrugsstoffer tilbage på Månen (batterier, ilt osv.), Ville det have været en frugtløs bestræbelse.
Nu, til vores første artikel i vores efterfølgende serie "13 MERE ting, der reddede Apollo 13," vil vi genoptage denne timing, men se nærmere på HVORFOR eksplosionen skete, da den gjorde det, og hvordan det påvirkede redningen af besætningen. Svaret ligger ved svigt i en tryksensor i Oxygen Tank 2, et problem, der ikke er forbundet med de uisolerede ledninger i tanken, der forårsagede eksplosionen.
De fleste, der kender historien om Apollo 13, er bekendt med årsagen til eksplosionen, der senere blev bestemt af et ulykkesundersøgelsesudvalg ledet af Edgar Cortright, direktør for Langley Research Center.
Tanken var blevet droppet fem år før flyvningen fra Apollo 13, og ingen var klar over, at udluftningsrøret på iltbeholderen var skåret ud af justeringen. Efter en nedtællingstest (CDDT), der blev udført den 16. marts 1970, da alle systemer blev testet, mens Apollo 13-rumfartøjet sad øverst på Saturn V-raketten på startpuden, ville det kolde, flydende ilt ikke tømme ud af Oxygen Tank 2 gennem det mangelfulde udluftningsrør.
Den normale fremgangsmåde var at bruge gasformigt ilt til at skubbe det flydende ilt ud af tanken gennem udluftningsrøret. Da det ikke fungerede, besluttede teknikere, at den nemmeste og hurtigste måde at tømme det flydende ilt ville være at koge det af ved hjælp af varmeapparater i tanken.
”I hver iltbeholder var varmeovne og en blæser,” forklarede Woodfill. ”Varmeapparatet og ventilatoren (omrøreren) opmuntrede en del af den kolde væske 02 til at omdanne til et højere tryk 02-gas og strømme ind i brændselscellerne. En ventilator, også kendt som kryo-omrøreren, blev tændt hver gang varmeapparatet blev tændt. Ventilatoren tjente til at omrøre væsken 02 for at sikre, at den var ensartet konsistent i densitet. ”
For at beskytte varmeapparatet mod at være for varmt blev en switch-lignende enhed kaldet et relæ slukket for varmeapparatet når som helst temperaturen oversteg 80 grader F. Der var også en temperaturmåler, som teknikere på jorden kunne overvåge, hvis temperaturen oversteg 80 grader F.
Det originale Apollo-rumfartøj arbejdede på 28 volt elektricitet, men efter branden i 1967 på startpladen til Apollo 1 var Apollo-rumfartøjets elektriske systemer blevet ændret til at håndtere 65 volt fra det eksterne jordprøveudstyr. Desværre Beech, tankens fabrikant kunne ikke udskifte denne tank, og varmesikkerhedskontakten var stadig indstillet til 28 volt drift.
”Da varmeapparatet blev tændt for at udlufte tanken,” smeltede ”højspændingen relæet, så kontakten ikke kunne slukke for strøm, når temperaturen på tanken oversteg 80 ° F (27 C),” sagde Woodfill.
Derudover gik temperaturmåleren på jordtestpanelet kun til 88,5 ° C (29,5 ° C), så ingen var klar over denne overdreven varme.
"Som et resultat," sagde Woodfill, "varmeren og ledningerne, der drev den, nåede anslåede temperaturer på ca. 1000 grader F. (538 ° C), varme nok til at smelte Teflon-isoleringen på varmeapparatets ledninger og lade dele af dem være blotte . Bare ledninger betød potentialet for en kortslutning og en eksplosion, da disse ledninger var nedsænket i det flydende ilt. ”
Fordi tanken var blevet droppet, og fordi dens varmeapparatdesign ikke var blevet opdateret til 65 volt drift, var tanken en virtuel bombe, sagde Woodfill. Når som helst strøm blev anvendt til disse varmeapparater for at omrøre tankens flydende ilt, en eksplosion var mulig.
Kl. 55:54:53 Mission Elapsed Time (MET) blev besætningen bedt om at udføre en omrøring af iltbeholdere. Det var dengang, de beskadigede ledninger i Oxygen Tank 2 kortsluttede, og isoleringen antændes. Den resulterende brand øgede hurtigt trykket ud over den nominelle grænse på 7 000 psi (7 psa), og enten bragte tanken eller tankens kuppel.
Men tilbage til mængdesensoren på Oxygen Tank 2. Af en grund, der endnu ikke blev forstået, fejrede sensoren under den tidlige del af Apollo 13-flyvningen. Før lanceringen blev den kvantitetssensor for Tank 2 overvåget af telemetrisystemet ombord, og det fungerede tilsyneladende perfekt.
”Fejlen i denne sonde i rummet er måske den vigtigste grund til, at Apollo 13's besætning levede,” sagde Woodfill.
Her er forklaringen på, hvorfor Woodfill fremsætter denne påstand.
Woodfills undersøgelse af Apollo 13 indikerede, at standard driftsprocedure (SOP) havde Mission Control anmodet om omrøring af kryos hver 24 timer. For Apollo 13-missionen kom den første røre omkring 24 timer ind i missionen (23:20:23 MET). Normalt kaldes det ikke til næste kryo-omrøring før 24 timer senere. Opvarmnings-kryo-omrøringsproceduren blev udført for at sikre nøjagtighed af mængdemåleren og korrekt drift af systemet gennem eliminering af O2-stratificering. Sensoren læste mere nøjagtigt, fordi omrøringen gjorde det flydende ilt mere ensartet og mindre lagdelt. Efter den første omrøring blev 87% resterende iltmængde indikeret, lidt foran forventningen. Den næste omrøring kom omkring en dag senere, ca. 46:40 MET.
På tidspunktet for denne anden varmeapparat-kryo-omrøring mislykkedes Oxygen Tank 2's mængdesensor. Efter undersøgelsesudvalgets analyse af postmissionen angav, at fiasko ikke var relateret til ledningerne til bare varmeelementet.
Tabet af evnen til at overvåge Oxygen Tank 2's mængde forårsagede missionskontrol til radio til besætningen: “(Fordi mængdesensoren mislykkedes,) vi vil bede dig om at omrøre cryos hver sjette time for at hjælpe gage, hvor meget 02 der er tank 2. ”
Mission Control valgte imidlertid at udføre en analyse af situationen i Tank 2 ved at kræve en ny opstigning, ikke ved 53 timers MET men ved 47:54:50 MET og endnu en kl 51:07:41. Fordi den anden iltbeholder, tank 1, indikerede et lavt tryk, blev begge tanke omrørt ved 55:53.
”Tæl antallet af omrøringer siden lanceringen,” sagde Woodfill. ”1. kl 23:20:23, 2. kl 46:40, 3. kl 47:54:50, 4. kl 51:07:44 og 5. kl 55:53. Der var fem anvendelser af strøm til disse bare varmelegemer. De sidste tre fandt sted over en periode på kun 8 timer snarere end 72 timer. Havde det ikke været for den ikke-truende fiasko i tank 2's mængde sonde og lavt tryk i O2 tank 1, ville dette ikke have været tilfældet. ”
Woodfill forklarede, at enhver, der har analyseret hardwarefejl, forstår, at jo hyppigere og kortere perioden mellem betjening af en defekt komponent fremskynder den ultimative fiasko. NASA udfører stresstest på hundreder af elektriske systemer ved hjælp af denne tilgang. Hyppigere power-ups med kortere intervaller tilskynder fejlbehæftede systemer til at mislykkes før.
Kortslutningen i Oxygen Tank 2 efter den femte varmeapparat-kryo-omrøring resulterede i eksplosionen af Apollo 13's Oxygen Tank 2. Havde den normale række af omrøringer været udført med 24 timers intervaller, og fiaskoen kom efter den femte omrøring, eksplosionen ville have fundet sted, efter at månemodulet, livbåden, ikke længere var tilgængeligt.
”Jeg hævder, at funktionsfejlen i mængde-sensoren var heldig, og forsikrede, at landeriet ville være til stede og fuldt brændstof på tidspunktet for katastrofen,” sagde Woodfill.
5 varmeaktueringer i 24 timers perioder udgør en MET på 120 timer.
”Månelanderen ville være rejst til Månen kl. 103,5 timer ind i missionen,” sagde Woodfill. ”120 timer efter missionen ville besætningen på Lovell og Haise være blevet vækket fra deres søvnperiode, efter at have afsluttet deres første månetur otte timer før. De ville modtage et presserende opkald fra Jack Swigert og / eller Mission Control om, at der var noget galt med moderskibet, der kredsede om månen. ”
Desuden antog Woodfill, at analyse af Swigerts skibsproblemer sandsynligvis ville blive oversvømmet af fraværet af hans to besætningskammerater på månens overflade. Tilføjede problemer til Mission Control ville have været afbrydelse af kommunikation hver gang kommandoskibet gik bag Månen og afbrydelse af telemetrien så vigtig for at analysere fejlen. Da det blev tydeligt, ville det kryogene system ikke længere producere ilt, vand og elektrisk energi, disse kommandomodulets nødbatterier ville være blevet aktiveret. Sandsynligvis ville Mission Control have beordret en abort af månelanderen tidligere, men selvfølgelig ville det have været nytteløst. Havde den lille landers stigningstrin mødtes og anbragt med den udtømte CM, ville alle de livsstøttende forbrugsstoffer til nedstigningsstadiet forblive på Månen.
”Mareridt ville have, at Apollo 13-besætningen siger deres sidste farvel til deres familier og venner,” sagde Woodfill. ”Man kan kun spekulere i, hvordan slutningen kan være kommet.”
Og der ville sandsynligvis ikke have været Apollo 14, 15, 16 og 17 - i det mindste ikke i meget lang tid.
Et andet aspekt af timingen for den eksplosion, Woodfill har overvejet, er, hvorfor eksploderede ikke tanken på Launchpad?
Efter CDDT den 16. marts var der ikke planlagt yderligere "power-up" eller test. Det er dog ikke ualmindeligt, at re-verifikation før lancering udføres.
”En sådan genkontrol kunne let have været disse varmekredse, da de var blevet brugt på en ikke-standardiseret måde til at tømme ilt fra kryotanke efter Countdown Demonstration Test (CDDT) uger tidligere,” sagde Woodfill. ”Sådanne genopgaver forekommer ofte af utallige grunde. På trods af det kompromitterede system forekom Apollo 13 ingen, før håndværket var sikkert på vej til Månen. ”
Imidlertid ville en sådan rutinemæssig gentest, der involverede kryo-omrøring, ubevidst have bragt startkøretøjet, støttepersoner eller astronautbesætningen i fare.
Eller, hvis mængdesensoren var svigtet på jorden, ville sandsynligvis den samme form for fejlfinding, der blev udført af Mission Control og Apollo 13-besætningen, være blevet udført af KSC-jordteamet.
Havde sensoren svigtet på det tidspunkt, ville en række varmeaktuationer / omrøringer være blevet udført for at skyde enheden fejl.
”Naturligvis ville resultatet have været den samme form for eksplosion næsten 55 timer 55 minutter efter lanceringen,” sagde Woodfill. ”På jorden kunne Apollo 13-eksplosionen have taget Lovells og besætnings liv, hvis der var sket fejlskydning, mens besætningen ventede på lancering.”
Hvis fejlskydningen var blevet udført tidligere med flere varmeaktuatorer / omrøringer i dagene før lanceringen, sagde Woodfill, ”ville et frygteligt tab af liv være sket med, potentielt, scoringer af dedikerede Kennedy Space Center-rumfarearbejere modigt forsøg på at Løs problemet. Og den ruvende trettiseks historie Saturn 5 ville have kollapset jorden ned i en ildkugle der minder om den december 1957-død af Amerikas Vanguard-raket. ”
”Ja, det faktum, at Oxygen Tank 2-mængdesensoren ikke svigtede på startpuden, men mislykkedes tidligt i flyvningen, var en af de ekstra ting, der reddede Apollo 13.”
Yderligere artikler i denne serie, der nu er blevet offentliggjort:
Del 4: Tidlig indrejse i Lander
