V našej pôvodnej sérii pred 5 rokmi na tému „13 vecí, ktoré zachránili Apollo 13“, bola prvá položka, o ktorej sme diskutovali, načasovanie výbuchu. Ako nám povedal inžinier NASA Jerry Woodfill, ak by sa tank pretrhol a posádka prežila utrpenie, k výbuchu nemohlo dôjsť v lepšom čase.
Výbuch na začiatku misie (za predpokladu, že by k nemu došlo po odchode Zeme Apollo 13) by znamenal, že vzdialenosť a čas na návrat na Zem by boli také veľké, že by na to nebola dostatočná sila, voda a kyslík na posádka prežiť. Explózia neskôr, pravdepodobne po tom, čo sa astronómovia Jim Lovell a Fred Haise už zostúpili na lunárny povrch, a všetci traja členovia posádky by nemohli použiť lunárny pristávací pristroj ako záchranný čln. Pravdepodobne by tieto dve kozmické lode nemohli dokovať dokopy a bez spotrebného materiálu zostupnej fázy na Mesiaci (batérie, kyslík atď.) By to bolo zbytočné úsilie.
Teraz, pre náš prvý článok v našej nasledujúcej sérii „13 VIAC Veci, ktoré zachránili Apollo 13“, sa chystáme prehodnotiť toto načasovanie, ale podrobnejšie sa pozrieme na to, PREČO k výbuchu došlo, keď sa stalo, a ako to ovplyvnilo záchranu posádky. Odpoveď spočíva v poruche snímača tlaku v nádrži 2 na kyslík, čo je problém nesúvisiaci s neizolovanými vodičmi v nádrži, ktoré spôsobili výbuch.
Väčšina ľudí, ktorí sú oboznámení s príbehom Apolla 13, sú oboznámení s príčinou explózie, ktorú neskôr určil výbor pre vyšetrovanie nehôd vedený Edgarom Cortrightom, riaditeľom výskumného centra Langley.
Nádrž bola vypustená päť rokov pred letom Apolla 13 a nikto si neuvedomil, že vetracia trubica na kyslíkovej nádrži bola vyladená z vyrovnania. Po teste odpočítavania demonštrácií (CDDT), ktorý sa uskutočnil 16. marca 1970, keď boli testované všetky systémy, zatiaľ čo kozmická loď Apollo 13 sedela na rakete Saturn V na odpaľovacej podložke, studený tekutý kyslík sa nevyprázdnil z kyslíkovej nádrže 2 prostredníctvom to vadné vetracie potrubie.
Normálnym prístupom bolo použitie plynného kyslíka na vytlačenie tekutého kyslíka z nádrže cez vetracie potrubie. Keďže to nefungovalo, technici sa rozhodli, že najjednoduchším a najrýchlejším spôsobom, ako vyprázdniť tekutý kyslík, by bolo variť ho pomocou ohrievačov v nádrži.
"V každej nádrži na kyslík boli ohrievače a ventilátor s lopatkovým kolesom," vysvetlil Woodfill. „Ohrievacie a ventilátorové (miešacie) zariadenie povzbudilo časť studenej kvapaliny 02, aby zmenila plyn na vyšší tlak 02 a prúdila do palivových článkov. Pri každom zapnutí ohrievača bol napájaný ventilátor, známy aj ako kryo-miešadlo. Ventilátor slúžil na miešanie kvapaliny 02, aby sa zabezpečila rovnomerná hustota. “
Na ochranu ohrievača pred príliš horúcim spínacím zariadením, ktoré sa nazýva relé, sa vypne napájanie ohrievača vždy, keď teplota presiahne 80 stupňov F. Taktiež bol k dispozícii merač teploty, ktorý môžu technici na zemi monitorovať, ak teplota presiahne 80 stupňov F.
Pôvodná kozmická loď Apollo pracovala na 28 V elektrickej energie, ale po požiari Launchpadu pre Apollo 1 v roku 1967 boli elektrické systémy kozmickej lode Apollo upravené tak, aby zvládli 65 voltov z vonkajšieho pozemného testovacieho zariadenia. Bohužiaľ, výrobca nádrže nedokázal túto nádrž vymeniť a bezpečnostný spínač ohrievača bol stále nastavený na 28 voltovú prevádzku.
„Keď bol ohrievač zapnutý na odvzdušnenie nádrže, vyššie napätie„ poistilo “relé, takže kontakt nemohol vypnúť napájanie, keď teplota v nádrži prekročila 27 ° C,“ uviedol Woodfill.
Okrem toho teplota na pozemnom testovacom paneli klesla iba na 29,5 ° C, takže nikto si nebol vedomý tohto nadmerného tepla.
„V dôsledku toho,“ uviedol Woodfill, „ohrievač a káble, ktoré ho poháňali, dosiahli odhadovanú teplotu okolo 538 ° C, dostatočne horúce na to, aby roztavili teflónovú izoláciu na drôtoch ohrievača a nechali ich časti holé. , Holé drôty znamenali potenciál skratu a výbuchu, pretože tieto drôty boli ponorené do tekutého kyslíka. “
Pretože nádrž bola spustená a konštrukcia ohrievača nebola aktualizovaná na 65 V, prevádzka bola virtuálnou bombou, uviedol Woodfill. Kedykoľvek bola na tieto ohrievače privedená energia na miešanie tekutého kyslíka v nádrži, bola možná explózia.
O 55:54:53 Uplynutý čas misie (MET) bola posádka požiadaná, aby vykonala rozruch kyslíkových nádrží. Potom došlo k skratu poškodených drôtov v kyslíkovej nádrži 2 a izolácia sa zapálila. Výsledný požiar prudko zvýšil tlak nad jeho nominálny limit 1 000 psi (7 MPa) a nádrž alebo nádrž sa pokazila.
Ale späť k senzoru množstva na kyslíkovej nádrži 2. Z dôvodu, ktorý ešte nebol pochopený, počas počiatočnej časti letu Apollo 13 senzor zlyhal. Pred spustením bol tento snímač množstva v nádrži 2 monitorovaný palubným telemetrickým systémom a zjavne fungoval dokonale.
"Zlyhanie tejto sondy vo vesmíre je pravdepodobne najdôležitejším dôvodom, prečo posádka Apolla 13 žila," uviedol Woodfill.
Tu je vysvetlenie, prečo Woodfill robí toto tvrdenie.
Woodfillov výskum Apolla 13 naznačil, že štandardný prevádzkový postup (SOP) vyžadoval, aby misia Control request miešala kryosy približne každých 24 hodín. Pri misii Apollo 13 prišlo prvé rozruch asi 24 hodín do misie (23:20:23 MET). Zvyčajne by sa ďalšie kryokálne miešanie nevyžadovalo skôr ako o 24 hodín. Bol uskutočňovaný postup miešania ohrievača a kryo, aby sa zabezpečila presnosť merača množstva a správna činnosť systému elimináciou stratifikácie O2. Senzor čítal presnejšie, pretože miešanie spôsobilo, že tekutý kyslík bol rovnomernejší a menej stratifikovaný. Po prvom premiešaní bolo indikované zostávajúce množstvo kyslíka 87%, čo bolo trochu pred očakávaním. Ďalší rozruch prišiel o deň neskôr, asi 46:40 MET.
V čase tohto druhého zahrievania - kryokonzervácie zlyhal snímač množstva kyslíka Tank 2. Analýza vyšetrovacej komisie po misii naznačila, že porucha nesúvisí s vodičmi holého ohrievača.
Strata schopnosti monitorovať množstvo kyslíka v nádrži 2 spôsobila, že ovládanie misie sa rozbehlo s posádkou: „(Pretože snímač množstva zlyhal,) požiadame vás, aby ste krysy zamiešali každých šesť hodín, aby ste pomohli zistiť, koľko 02 je v nádrž 2. “
Misia Control sa však rozhodla vykonať nejakú analýzu situácie v Tank 2 vyzvaním na ďalšie rozruch, nie na 53 hodín MET, ale na 47:54:50 MET a ešte ďalšie na 51:07:41. Pretože druhá nádrž na kyslík, nádrž 1, ukázala nízky tlak, obidve nádrže sa miešali pri 55:53.
"Počítajte počet rozruchov od uvedenia na trh," uviedol Woodfill. "1. o 23:20:23, 2. o 46:40, 3. o 47:54:50, 4. o 51:07:44 a 5. o 55:53. Na tieto holé drôty ohrievača bolo päť aplikácií prúdu. Posledné tri sa vyskytli v období iba 8 hodín, nie 72 hodín. Keby to nebolo pre neohrozujúce zlyhanie kvantitatívneho sondy nádrže 2 a nízky tlak v nádrži O2 2, nebolo by to tak. ““
Woodfill vysvetlil, že každý, kto analyzoval zlyhania hardvéru, chápe, že častejšie a kratšie obdobie medzi operáciami chybnej súčasti urýchľuje konečné zlyhanie. NASA vykonáva stresové testovanie na stovkách elektrických systémov pomocou tohto prístupu. Častejšie zapínanie v kratších intervaloch podporuje chybné systémy, aby skôr zlyhali.
Skrat v kyslíkovej nádrži 2 po piatom zahrievaní - kryo-miešaní vyústil do výbuchu kyslíkovej nádrže 2 Apollo 13 na kyslík. Keby sa vykonala normálna sekvencia miešaní v 24 hodinových intervaloch a zlyhanie nastalo po piatom miešaní, výbuchu došlo by potom, ako by už nebol k dispozícii lunárny modul, záchranná loď.
"Tvrdím, že porucha čidla množstva bola náhodná a ubezpečila sa, že v čase katastrofy bude pristávací modul prítomný a bude úplne naplnený palivom," uviedol Woodfill.
5 spustení ohrievača za 24 hodín predstavuje MET 120 hodín.
"Lunárny lander by odišiel na Mesiac o 103,5 hodiny do misie," uviedol Woodfill. "Po 120 hodinách od misie by posádka Lovell a Haise bola prebudená z obdobia spánku, keď pred ôsmimi hodinami dokončili prvú prechádzku po mesiaci." Od Jacka Swigerta a / alebo misijnej kontroly by naliehavo zavolali, že niečo nie je v poriadku, keď sa materská loď obieha okolo Mesiaca. “
Woodfill ďalej predpokladal, že analýza problémov Swigertovej lode by bola pravdepodobne zahalená neprítomnosťou jeho dvoch členov posádky na lunárnom povrchu. Ďalším problémom pre misijné riadenie by bolo prerušenie komunikácie zakaždým, keď veliteľská loď za Mesiacom prerušila telemetriu, ktorá je pre analýzu zlyhania taká rozhodujúca. Keď sa ukázalo, že kryogénny systém už nebude vyrábať kyslík, vodu a elektrickú energiu, tieto núdzové batérie príkazového modulu by sa aktivovali. Pravdepodobne by misijná kontrola nariadila prerušenie lunárneho pristávača skôr, ale to by, samozrejme, bolo zbytočné. Keby sa výstupná etapa malej landerky stretla a ukotvila s vyčerpanou CM, všetok životný materiál podporujúci zostupnú fázu zostal na Mesiaci.
"Nočná mora by prinútila posádku Apolla 13, aby oznámila svoje posledné rozlúčky so svojimi rodinami a priateľmi," uviedol Woodfill. "Dá sa len špekulovať, ako mohol prísť koniec."
A pravdepodobne by tam nebol Apollo 14, 15, 16 a 17 - aspoň nie veľmi dlho.
Ďalším aspektom načasovania výbuchu, ktorý Woodfill zvažoval, je, prečo nevystrelil tank na Launchpade?
Po CDDT 16. marca sa neplánovali žiadne ďalšie „zapínania“ ani testy. Nie je však neobvyklé, že sa vykoná opätovné overenie pred spustením.
"Jednou takouto opätovnou kontrolou by mohli byť ľahko tieto ohrievacie okruhy, pretože boli použité neštandardným spôsobom na vyprázdnenie kyslíka z kryo-nádrží po teste odpočítavania (CDDT) pred týždňom," uviedol Woodfill. „Takéto opakované operácie sa často vyskytujú z nespočetných dôvodov. Pre Apollo 13, napriek kompromitovanému systému, k žiadnemu nedošlo, kým plavidlo nebolo bezpečne na ceste na Mesiac. ““
Takýto rutinný opakovaný test, ktorý zahŕňa miešanie kryo, by však nevedomky ohrozil štartovacie vozidlo, podporné osoby alebo posádku astronautov.
Alebo, ak by kvantitatívny snímač zlyhal na zemi, pravdepodobne by ten istý druh riešenia problémov, aký vykonali Mission Control a posádka Apolla 13, vykonal pozemný tím KSC.
Keby v tom čase senzor zlyhal, bola by vykonaná séria ovládaní / miešaní ohrievača, aby sa zariadenie správne vystrelilo.
"Výsledok by, samozrejme, bol rovnaký výbuch takmer 55 hodín 55 minút po spustení," uviedol Woodfill. "Na zemi by výbuch Apolla 13 mohol vziať život Lovellovi a posádke, ak by sa pri odstraňovaní problémov urobilo, kým posádka čaká na spustenie."
Ak by sa odstraňovanie problémov uskutočnilo skôr, s niekoľkými stlačeniami ohrievačov / miešaním počas dní pred vypustením, Woodfill povedal: „hrozná strata na životoch by nastala, potenciálne by sa desiatky špecializovaných leteckých pracovníkov Kennedyho vesmírneho strediska odvážne pokúšali napraviť problém. A týčiaci sa tridsaťšesť príbehov Saturn 5 by sa zhroutil na zem v ohnivej gule pripomínajúcej zánik americkej predvojovej rakety z decembra 1957. “
"Áno, skutočnosť, že snímač množstva kyslíka v nádrži 2 nezlyhal na odpaľovacej plošine, ale zlyhal na začiatku letu, bola jednou z ďalších vecí, ktoré zachránili Apolla 13."
Ďalšie články v tejto sérii, ktoré už boli uverejnené:
Časť 4: Predčasný vstup na Lander
