50 anni fa oggi, il 17 aprile 1970, l'equipaggio dell'Apollo 13 tornava a casa. In sicurezza. Con successo.
Il mondo ha tirato un sospiro di sollievo collettivo mentre guardava la NASA trasformare un disastro in uno dei più drammatici lieto fine di sempre.
Il volo dell'Apollo 13 è stato diverso da qualsiasi altra missione Apollo, e anche le ultime ore del volo – la preparazione e l'attuazione del rientro sulla Terra – sono state diverse da qualsiasi altra.
L'equipaggio ha dovuto eseguire una lista di controllo di oltre 500 articoli che era stata scritta solo poche ore prima. Erano in costante contatto con il team di controllo della missione per verificare ogni passaggio. L'equipaggio, esausto, freddo e disidratato, aveva bisogno di eseguire più manovre non pianificate, inclusa la correzione della traiettoria di emergenza utilizzando i propulsori del modulo lunare (LM).
Dopo la manovra finale di correzione della traiettoria mentre la navicella spaziale si dirigeva verso la Terra, i dati di tracciamento dalla Terra hanno mostrato che l'ustione è stata eseguita esattamente come sperato. Tuttavia, in seguito a quella manovra, l'equipaggio ha dovuto assicurarsi di non eseguire ulteriori accensioni del propulsore, poiché la fornitura di carburante del sistema di controllo della reazione LM si stava avvicinando a un punto basso in cui le misurazioni accurate non erano più affidabili. Tutti volevano assicurarsi di avere abbastanza carburante per il tratto finale verso la Terra.
Il getto di elementi durante le ultime ore critiche della missione Apollo 13 è mostrato in questo disegno in sequenza. Credito: NASA.
Quindi l'equipaggio ha dovuto assicurarsi di riaccendere i sistemi nel modulo di comando freddo nella giusta sequenza - e spegnere eventuali accessori extra come i riflettori - per garantire che le batterie CM durassero fino al rientro. Si prevedeva che almeno una delle tre batterie si sarebbe guastata all'incirca nel tempo necessario per il dispiegamento dei paracadute. ( Leggi come sono state ricaricate le batterie qui.)
E, naturalmente, in un tipico volo spaziale Apollo, gli astronauti avrebbero gettato a mare il LM mentre erano ancora in orbita lunare. Ma l'uso del LM Aquarius è stato necessario fino quasi alla fine della missione, in quanto era la scialuppa di salvataggio per gli astronauti, mantenendoli in vita al posto del Modulo di Comando storpio, inutilizzabile a seguito dell'esplosione di una bombola di ossigeno nel Servizio annesso Modulo.
Pertanto, la sequenza degli eventi di rientro era piuttosto insolita. Il modulo di servizio è stato effettivamente gettato a mare prima del LM. Il jettison SM aveva qualche dramma in più, oltre ai problemi incontrati per l'Apollo 13.
Come ho scritto nel mio libro 'Otto anni sulla luna: la storia delle missioni Apollo', L'ingegnere elettrico della NASA Gary Johnson ha condiviso documenti che hanno rivelato che un'anomalia di rientro era stata scoperta dopo la missione Apollo 11, in cui l'SM non si è separato correttamente dal CM. Una serie di accensioni del propulsore sull'SM avrebbe dovuto allontanare i due veicoli, ma un'errata sequenza delle accensioni del propulsore riportò l'SM verso il CM e l'equipaggio dell'Apollo 11 riferì di aver visto l'SM volare oltre. Un'indagine ha rivelato che l'anomalia non si era verificata solo sull'Apollo 11, ma anche su altri voli precedenti dell'Apollo.
Johnson ha presentato al pannello di controllo della configurazione del programma Apollo le modifiche all'elettronica per cambiare la sequenza di accensione del propulsore, e ricorda di aver tentato di far apportare le modifiche ingegneristiche il prima possibile, in modo che potesse essere fatto a partire dall'Apollo 12. Ma quando l'indagine e l'analisi su come risolvere il problema furono completate, era quasi ora del lancio dell'Apollo 12 e il Programma Apollo prese la decisione di lanciare l'Apollo 12 senza che venisse apportata questa modifica. Le modifiche al controller SM Jettison sono state approvate e completate per il volo dell'Apollo 13, nonché per le missioni successive.
Ma la sequenza di separazione aggiornata non sarebbe avvenuta sull'Apollo 13. Il modulo di servizio per l'Apollo 13 era morto, con i suoi propulsori inutilizzabili a seguito dell'esplosione. UN secondo l'Apollo Flight Journal, questa sequenza di eventi doveva aver luogo per SM settembre: prima i collegamenti elettrici tra SM e CM sono stati tagliati utilizzando bulloni esplosivi, quindi un'altra ghigliottina esplosiva ha separato il modulo di servizio ombelicale dal modulo di comando. Quindi tre cariche tagliano i legami di tensione che tenevano insieme i moduli di servizio e di comando e creano un'azione a molla che spinge via il CM.
Per mettere quanta più distanza tra l'SM e il CM e il LM attaccato, l'equipaggio aveva bisogno di azionare manualmente i jet LM RCS per prima separarli, quindi girarsi in un modo che consentisse all'equipaggio di osservare e fotografare il modulo di servizio .
Questa vista del modulo di servizio (SM) dell'Apollo 13 gravemente danneggiato è stata fotografata dal modulo lunare/modulo di comando (LM/CM) dopo il getto di SM. Come si vede qui, un intero pannello sull'SM è stato spazzato via dall'apparente esplosione della bombola di ossigeno numero due situata nel settore 4 dell'SM. Credito: NASA.
'E manca un intero lato di quella navicella spaziale', ha detto Jim Lovell a terra, incredulo nella sua voce alla vista del malconcio SM.
Quando è arrivato il momento di gettare a mare la LM Aquarius, l'equipaggio era a bordo della CM Odyssey, ora potenziata. L'Odyssey non aveva capacità di manovra, senza carburante per i propulsori RCS. Hanno dovuto gettare a mare il modulo lunare in modo tale che il modulo lunare non entrasse in collisione con il modulo di comando o lo mettesse in pericolo in alcun modo. Gli ingegneri e i controllori di volo della NASA hanno dovuto lavorare su una procedura suggerita dal Retrofire Officer (RETRO) Chuck Deiterich, usando la pressione nel tunnel di attracco tra i due velivoli per agire come una molla per separarli.
Normalmente, i due veicoli spaziali venivano separati usando una carica esplosiva. In un volo nominale, il tunnel sarebbe stato depressurizzato prima della separazione. Ma con il tunnel ancora pressurizzato, gli esplosivi potrebbero mettere in pericolo il portello di Odyssey e mettere a rischio gli astronauti durante il rientro.
Il loro piano ha funzionato perfettamente. Capcom Joe Kerwin ha trasmesso in modo commovente via radio da Mission Control, 'Addio Acquario e ti ringraziamo'.
Questa vista del modulo lunare (LM) dell'Apollo 13 è stata fotografata dal modulo di comando (CM) subito dopo che il LM era stato gettato a mare. Il getto è avvenuto pochi minuti prima delle 11:00 (CST), il 17 aprile 1970, poco più di un'ora prima dell'ammaraggio del CM nell'Oceano Pacifico meridionale. Credito: NASA
L'equipaggio ha quindi fatto gli ultimi preparativi per tornare a casa. Tutto quello che chiunque poteva fare ora era sperare che ogni procedura e calcolo dell'ultimo minuto fosse stato corretto.
Quando l'equipaggio è precipitato nell'atmosfera terrestre, le comunicazioni con il Controllo Missione erano impossibili. Durante l'era Apollo, il blackout radio era una parte normale del rientro, causato dall'aria ionizzata che circondava il CM durante il suo rientro surriscaldato attraverso l'atmosfera, che interferiva con le onde radio. Praticamente per ogni rientro da Mercurio attraverso l'Apollo 12, il tempo di blackout radio era prevedibile, quasi al secondo. Tuttavia, il periodo di blackout radio dell'Apollo 13 è stato lunghissimo: si è protratto per circa 87 secondi in più del previsto.
Cinque anni fa, in una precedente serie di '13 cose', abbiamo discusso delle possibili ragioni per cui il periodo di blackout è stato atrocemente lungo. La spiegazione più probabile era che il veicolo spaziale stesse arrivando su una traiettoria meno profonda del previsto. Ciò comporterebbe un periodo più lungo nell'atmosfera superiore dove c'è stata una minore decelerazione del veicolo spaziale. A sua volta, il ridotto ritmo di decelerazione ha allungato il tempo in cui il calore di rientro ha prodotto i gas ionizzati che avrebbero bloccato le comunicazioni.
Ma perché la traiettoria era meno profonda del previsto? Gli ingegneri e i controllori di volo della NASA si fanno questa domanda da 50 anni. Un gruppo guidato dall'Apollo Flight Dynamics Officer (FIDO) Dave Reed, Retrofire Officer (RETRO) Chuck Deiterich e dai sistemi elettrici, ambientali e di comunicazione (EECOM) John Aaron ha recentemente condotto una revisione completa dei dati e ha utilizzato la modellazione al computer per ricreare ogni dettaglio degli eventi che hanno portato al rientro. La loro conclusione? Incolpare lo sfiato in eccesso da un sistema di raffreddamento sull'LM.
'Il nostro modello era abbastanza complesso', ha detto Reed a Universe Today, 'con molte variabili regolabili, come l'orientamento e la velocità effettivi del controllo termico passivo (PTC), la relazione tra la traiettoria e l'orientamento del PTC, il diagramma di sfiato del sublimatore e le foto, le stime della percentuale di propulsione da sfiati 'non propulsivi', contributi di sfiato di O2, potenziale di perdita di idrogeno, effetti della velocità sull'angolo di ingresso a varie distanze dall'ingresso, sfiato dell'elio, fisica della sublimazione lato caldo e lato freddo e durata dello sfiato.
Ingegneri nel controllo della missione durante l'Apollo 13. Credito: NASA
Reed ha affermato che dopo aver studiato tutte le possibilità identificate e aver modellato il momento di sfiato di vari sistemi, 'è evidente che la velocità delta necessaria per causare l'abbassamento della traiettoria osservata dallo stack CSM LM, proveniva principalmente dal sistema di raffreddamento del modulo lunare', ha affermato. disse. 'Ulteriori fonti di perdite erano comunque presenti, sia dai serbatoi di idrogeno SM situati sotto i serbatoi di O2 danneggiati, sia dal serbatoio di O2 rimanente'.
Reed, Deiterich e Aaron hanno scritto che le loro conclusioni corrispondono ai dati in tempo reale della missione e sono supportate da 'una serie di trasmissioni dall'equipaggio che riportano di nuovo, di nuovo, di sfogo e di 'scintille' provenienti dal CSM (che sarebbe sono stati attivati dai cicli caldo-freddo PTC) e dai calcoli della quantità di moto massima che potrebbe essere generata dal sistema di raffreddamento LM, nonché da qualsiasi sfiato dai serbatoi di idrogeno e ossigeno SM.
In questo video, puoi percepire la palpabile preoccupazione in Mission Control per il lungo blackout delle comunicazioni. E contrariamente alle scene finali del film 'Apollo 13', i controllori di volo, i direttori di volo e tutti i presenti al controllo missione non hanno iniziato a festeggiare fino a quando i paracadute non sono stati dispiegati e l'equipaggio è atterrato lentamente e in sicurezza nell'Oceano Pacifico meridionale.
La navicella spaziale Apollo 13 si dirige verso un ammaraggio nell'Oceano Pacifico meridionale. Nota la capsula e i suoi paracadute appena visibili contro uno spazio vuoto tra le nuvole scure. Credito: NASA.
'Durante il blackout', ha ricordato Reed, 'Ricordo distintamente di aver guardato Chuck (Deiterich) con la netta consapevolezza che se noi - Chuck e io - avessimo usato un vettore errante per calcolare l'ultima correzione di metà rotta, e che se l'equipaggio non è sopravvissuto……eravamo solo noi due che saremmo stati responsabili. Posso dirti che per quei 90 secondi di blackout in eccesso, tutta la gravità a Houston era sotto i nostri piedi. Festeggia l'inferno. Non ho modo di esprimere l'orrore di quei secondi, né il mio sollievo quando ho visto l'equipaggio sugli scivoli'.
I nostri ringraziamenti all'ingegnere della NASA Jerry Woodfill per le sue idee e intuizioni per tutta la nostra serie di articoli sull'Apollo 13 a partire da '13 cose che hanno salvato Apollo 13' poi ' 13 ALTRE cose che hanno salvato Apollo 13. '
Un ulteriore ringraziamento agli ingegneri della NASA Norm Chaffee e Gary Johnson e ai controllori di volo Dave Reed e Chuck Deiterich per le loro intuizioni e ricordi per questa serie attuale:
Parte 1: Il Barbecue Roll , e Parte 2: Ricarica delle batterie.
Immagini dell'Apollo 13 tramite la NASA. Montaggio di Judy Schmidt.