En nuestra serie original de hace 5 años sobre "Las 13 cosas que salvaron al Apolo 13", el primer tema que discutimos fue el momento de la explosión. Como nos dijo el ingeniero de la NASA Jerry Woodfill, si el tanque se rompiera y la tripulación sobreviviera a la terrible experiencia, la explosión no podría haber ocurrido en mejor momento.
Una explosión anterior en la misión (suponiendo que hubiera ocurrido después de que el Apolo 13 abandonara la órbita terrestre) habría significado que la distancia y el tiempo para regresar a la Tierra hubieran sido tan grandes que no habría habido suficiente energía, agua y oxígeno para la tripulación para sobrevivir. Una explosión más tarde, tal vez después de que los astronautas Jim Lovell y Fred Haise ya habían descendido a la superficie lunar, y los tres miembros de la tripulación no habrían podido usar el módulo de aterrizaje lunar como bote salvavidas. Además, las dos naves espaciales probablemente no podrían haberse acoplado de nuevo, y sin los consumibles de la etapa de descenso que quedaron en la Luna (baterías, oxígeno, etc.) eso habría sido un esfuerzo infructuoso.
Ahora, para nuestro primer artículo en nuestra serie posterior "13 MÁS cosas que salvaron al Apolo 13", vamos a revisar ese momento, pero veremos con más detalle por QUÉ la explosión ocurrió cuando ocurrió y cómo afectó el rescate de la tripulación La respuesta radica en la falla de un sensor de presión en el tanque de oxígeno 2, un problema no relacionado con los cables no aislados en el tanque que causaron la explosión.
La mayoría de los que están familiarizados con la historia del Apolo 13 conocen la causa de la explosión, luego determinada por un comité de investigación de accidentes dirigido por Edgar Cortright, Director del Centro de Investigación Langley.
El tanque se había caído cinco años antes del vuelo del Apolo 13, y nadie se dio cuenta de que el tubo de ventilación del tanque de oxígeno estaba desalineado. Después de una prueba de demostración de cuenta regresiva (CDDT) realizada el 16 de marzo de 1970, cuando todos los sistemas se probaron mientras la nave espacial Apolo 13 se sentaba encima del cohete Saturno V en la plataforma de lanzamiento, el oxígeno líquido frío no se vaciaría del tanque de oxígeno 2 a través de ese tubo de ventilación defectuoso.
El enfoque normal era usar oxígeno gaseoso para empujar el oxígeno líquido fuera del tanque a través de la tubería de ventilación. Como eso no funcionaba, los técnicos decidieron que la forma más fácil y rápida de vaciar el oxígeno líquido sería hervirlo usando los calentadores del tanque.
"En cada tanque de oxígeno había calentadores y un ventilador de rueda de paletas", explicó Woodfill. “El dispositivo de calentador y ventilador (agitador) alentó a una porción del líquido frío 02 a convertirse en un gas 02 de mayor presión y fluir hacia las celdas de combustible. Un ventilador también conocido como el agitador criogénico se activaba cada vez que se alimentaba el calentador. El ventilador sirvió para agitar el líquido 02 para asegurar que fuera uniformemente consistente en densidad ”.
Para proteger el calentador de un calor excesivo, un dispositivo tipo interruptor llamado relé apaga la energía del calentador cada vez que la temperatura excede los 80 grados F. Además, había un medidor de temperatura que los técnicos en el terreno podrían monitorear si la temperatura excede los 80 grados F.
La nave espacial Apollo original funcionó con 28 voltios de electricidad, pero después del incendio de 1967 en el Launchpad para Apollo 1, los sistemas eléctricos de la nave espacial Apollo habían sido modificados para manejar 65 voltios del equipo externo de prueba de tierra. Desafortunadamente Beech, el fabricante del tanque no pudo cambiar este tanque, y el interruptor de seguridad del calentador todavía estaba configurado para una operación de 28 voltios.
"Cuando el calentador se encendió para ventilar el tanque, el voltaje más alto" fusionó "los contactos del relé para que el interruptor no pudiera apagar la energía cuando la temperatura del tanque excedía los 80 grados F (27 C)", dijo Woodfill.
Además, el medidor de temperatura en el panel de prueba de tierra solo fue a 88 grados F (29.5 C), por lo que nadie era consciente de este calor excesivo.
"Como resultado", dijo Woodfill, "el calentador y los cables que lo alimentaron alcanzaron temperaturas estimadas de alrededor de 1000 grados F (538 ° C), lo suficientemente calientes como para derretir el aislamiento de teflón en los cables del calentador y dejar porciones de ellos desnudos . Los cables desnudos significaban la posibilidad de un cortocircuito y una explosión ya que estos cables estaban inmersos en el oxígeno líquido ".
Debido a que el tanque se había caído, y debido a que el diseño de su calentador no se había actualizado para una operación de 65 voltios, el tanque era una bomba virtual, dijo Woodfill. Cada vez que se aplicaba energía a esos calentadores para agitar el oxígeno líquido del tanque, era posible una explosión.
A las 55:54:53 tiempo transcurrido de la misión (MET), se le pidió a la tripulación que agitara los tanques de oxígeno. Fue entonces cuando los cables dañados en el tanque de oxígeno 2 se cortaron y el aislamiento se encendió. El incendio resultante aumentó rápidamente la presión más allá de su límite nominal de 1,000 psi (7 MPa) y el tanque o el domo del tanque fallaron.
Pero volvamos al sensor de cantidad en el tanque de oxígeno 2. Por una razón aún por entender, durante la primera parte del vuelo del Apolo 13, el sensor falló. Antes del lanzamiento, el sensor de cantidad del tanque 2 estaba siendo monitoreado por el sistema de telemetría a bordo, y aparentemente funcionaba perfectamente.
"El fracaso de esa sonda en el espacio es, quizás, la razón más importante por la que vivió la tripulación del Apolo 13", dijo Woodfill.
Aquí está la explicación de por qué Woodfill hace esa afirmación.
La investigación de Woodfill sobre el Apolo 13 indicó que el procedimiento operativo estándar (SOP) hizo que el Control de Misión solicitara una agitación de los crios aproximadamente cada 24 horas. Para la misión Apolo 13, la primera conmoción se produjo aproximadamente 24 horas en la misión (23:20:23 MET). Por lo general, no se requeriría el siguiente agitado criogénico hasta 24 horas después. El procedimiento de agitación crio-calentador se realizó para asegurar la precisión del medidor de cantidad y el funcionamiento adecuado del sistema mediante la eliminación de la estratificación de O2. El sensor leyó con mayor precisión porque la agitación hizo que el oxígeno líquido fuera más uniforme y menos estratificado. Después de la primera agitación, se indicó una cantidad restante de oxígeno del 87%, un poco por delante de las expectativas. El siguiente revuelo se produjo un día después, alrededor de las 46:40 MET.
En el momento de este segundo calentador-crio-agitación, el sensor de cantidad del tanque de oxígeno 2 falló. El análisis posterior a la misión realizado por el comité de investigación indicó que la falla no estaba relacionada con los cables desnudos del calentador.
La pérdida de la capacidad de monitorear la cantidad de Oxygen Tank 2 causó el control de la misión por radio a la tripulación: “(Debido a que el sensor de cantidad falló), vamos a solicitarle que agite los crios cada seis horas para ayudar a medir cuánto hay en 02 tanque 2. "
Sin embargo, Mission Control eligió realizar un análisis de la situación en el Tanque 2 llamando a otro revuelo, no a las 53 horas MET sino a las 47:54:50 MET y aún a las 51:07:41. Debido a que el otro tanque de oxígeno, el tanque 1, indicaba una baja presión, ambos tanques se agitaron a 55:53.
"Cuente la cantidad de movimientos desde el lanzamiento", dijo Woodfill. "1. a las 23:20:23, 2. a las 46:40, 3. a las 47:54:50, 4. a las 51:07:44 y 5. a las 55:53. Hubo cinco aplicaciones de corriente para esos cables desnudos del calentador. Los tres últimos ocurrieron en un período de solo 8 horas en lugar de 72 horas. Si no hubiera sido por la falla no amenazante de la sonda de cantidad del Tanque 2 y la baja presión en el Tanque 1 de O2, este no hubiera sido el caso ".
Woodfill explicó que cualquiera que haya analizado fallas de hardware comprende que cuanto más frecuente y más corto sea el período entre las operaciones de un componente defectuoso, se acelera la falla final. La NASA realiza pruebas de estrés en cientos de sistemas eléctricos utilizando este enfoque. Los arranques más frecuentes a intervalos más cortos alientan a los sistemas defectuosos a fallar antes.
El cortocircuito en el tanque de oxígeno 2 después del quinto crio-agitación del calentador resultó en la explosión del tanque de oxígeno 2 del Apolo 13. Si la secuencia normal de agitación se realizara a intervalos de 24 horas, y la falla se produjo después del quinto agitado, la explosión habría ocurrido después de que el módulo lunar, el bote salvavidas, ya no estuviera disponible.
"Sostengo que el mal funcionamiento del sensor de cantidad fue fortuito y aseguró que el módulo de aterrizaje estaría presente y totalmente alimentado en el momento del desastre", dijo Woodfill.
5 accionamientos del calentador en períodos de 24 horas equivalen a un MET de 120 horas.
"El módulo de aterrizaje lunar habría partido hacia la Luna a las 103.5 horas en la misión", dijo Woodfill. “A las 120 horas de la misión, la tripulación de Lovell y Haise habrían despertado de su período de sueño, habiendo completado su primera caminata lunar ocho horas antes. Recibirían una llamada urgente de Jack Swigert y / o Control de la Misión de que algo andaba mal con la nave Madre que orbita la Luna ".
Además, supuso Woodfill, el análisis de los problemas de la nave de Swigert probablemente se vería nublado por la ausencia de sus dos compañeros de tripulación en la superficie lunar. Los problemas adicionales para el Control de la Misión habrían sido la interrupción de las comunicaciones cada vez que la nave de mando iba detrás de la Luna, interrumpiendo la telemetría tan crucial para analizar la falla. Cuando se hizo evidente, el sistema criogénico ya no produciría oxígeno, agua y energía eléctrica, esas baterías de emergencia del módulo de comando se habrían activado. Probablemente, el Control de la Misión habría ordenado un aborto del módulo de aterrizaje lunar antes, pero, por supuesto, eso habría sido inútil. Si la etapa de ascenso del pequeño módulo de aterrizaje se hubiera reunido y atracado con el CM agotado, todos los consumibles de la etapa de descenso de soporte vital permanecerían en la Luna.
"La pesadilla haría que la tripulación del Apolo 13 diera sus últimas despedidas a sus familiares y amigos", dijo Woodfill. "Uno solo puede especular cómo podría haber llegado el final".
Y probablemente no habría habido Apolo 14, 15, 16 y 17, al menos durante mucho tiempo.
Otro aspecto del momento de la explosión que Woodfill ha considerado es, ¿por qué el tanque no explotó en el Launchpad?
Después del CDDT del 16 de marzo, no se planearon pruebas o "power-ups" adicionales. Sin embargo, no es raro que se realice una nueva verificación previa al lanzamiento.
"Una de esas comprobaciones podría haber sido fácilmente estos circuitos de calefacción, ya que se habían utilizado de una manera no estándar para vaciar el oxígeno de los tanques criogénicos después de la Prueba de demostración de cuenta regresiva (CDDT) semanas antes", dijo Woodfill. "Tales rehacimientos ocurren a menudo por innumerables razones. Para el Apolo 13, a pesar del sistema comprometido, ninguno ocurrió hasta que la nave se dirigió de manera segura a la Luna ”.
Sin embargo, una nueva prueba de rutina que involucra la agitación criogénica habría puesto en peligro sin saberlo el vehículo de lanzamiento, las personas de apoyo o la tripulación de astronautas.
O, si el sensor de cantidad hubiera fallado en el suelo, probablemente el mismo equipo de tierra del KSC hubiera realizado el mismo tipo de solución de problemas realizado por Mission Control y la tripulación del Apollo 13.
Si el sensor fallara en ese momento, se habrían ejecutado una serie de activaciones / agitadores del calentador para solucionar el problema del dispositivo.
"Por supuesto, el resultado habría sido el mismo tipo de explosión casi 55 horas 55 minutos después del lanzamiento", dijo Woodfill. "En tierra, la explosión del Apolo 13 podría haberle quitado la vida a Lovell y a la tripulación si se hubieran solucionado los problemas mientras la tripulación esperaba su lanzamiento".
Si la solución de problemas se hubiera hecho antes, con varias activaciones / agitaciones de los calentadores durante los días previos al lanzamiento, Woodfill dijo: "una terrible pérdida de vidas se habría producido con, potencialmente, decenas de trabajadores aeroespaciales dedicados del Centro Espacial Kennedy que intentaron valientemente arreglar el problema. Y la torre de treinta y seis pisos, Saturno 5, se habría derrumbado hacia la Tierra en una bola de fuego que recuerda la desaparición de diciembre de 1957 del cohete Vanguard de Estados Unidos ".
"Sí, el hecho de que el sensor de cantidad del tanque de oxígeno 2 no falló en la plataforma de lanzamiento, pero falló temprano en el vuelo fue una de las cosas adicionales que salvó al Apolo 13".
Artículos adicionales de esta serie que ahora se han publicado:
Parte 4: Entrada Temprana al Lander
