В нашата оригинална поредица преди 5 години на „13 неща, които спасиха Аполон 13“, първият елемент, който обсъдихме, беше времето на експлозията. Както ни каза инженерът от НАСА Джери Уудфил, ако танкът щеше да се спука и екипажът щеше да преживее изпитанието, експлозията нямаше да се случи в по-добър момент.
Експлозия по-рано в мисията (ако приемем, че щеше да стане след като Аполон 13 напусна орбитата на Земята) щеше да означава, че разстоянието и времето за връщане на Земята биха били толкова големи, че нямаше да има достатъчно мощност, вода и кислород за екипажът да оцелее. Експлозия по-късно, може би след като астронавтите Джим Ловел и Фред Хейз вече са се спуснали към лунната повърхност и всичките три члена на екипажа не биха могли да използват лунния кацар като спасителен съд. Освен това, двата космически кораба вероятно не биха могли да се свържат обратно и без оставените на Луната консумативи на етапа на спускане (батерии, кислород и др.), Които биха били безплодни начинания.
Сега, за първата ни статия в следващата ни поредица „13 ПОВЕЧЕ неща, които спасиха Аполон 13“, ще преразгледаме този момент, но ще разгледаме по-подробно ЗАЩО експлозията е станала, когато е станала и как е повлияла на спасяването на екипажа. Отговорът се крие в повредата на сензор за налягане в Oxygen Tank 2, проблем, който не е свързан с неизолирани проводници в резервоара, причинили експлозията.
Повечето, които са запознати с историята на Аполон 13, са запознати с причината за експлозията, определена по-късно от комисия за разследване на произшествия, ръководена от Едгар Кортрайт, директор на изследователския център в Лангли.
Резервоарът е бил изпуснат пет години преди полета на Аполон 13 и никой не е осъзнал, че вентилационната тръба на резервоара с кислород е била изведена от движение. След преброяване на демонстрационния тест (CDDT), проведено на 16 март 1970 г., когато всички системи бяха тествани, докато космическият апарат Apollo 13 седеше над ракетата Saturn V на стартовата площадка, студеният течен кислород няма да се изпразни от кислородния резервоар 2 през тази дефектна вентилационна тръба.
Нормалният подход беше да се използва газообразен кислород за изтласкване на течния кислород от резервоара през вентилационната тръба. Тъй като това не работеше, техниците решиха, че най-лесният и бърз начин да изпразнят течния кислород би бил да го свари с помощта на нагревателите в резервоара.
„Във всеки резервоар за кислород имаше нагреватели и вентилатор на греблото“, обясни Уудфил. „Нагревателят и вентилаторът (бъркалката) насърчиха част от студената течност 02 да се превърне в газ с по-високо налягане 02 и да потече в горивните клетки. Вентилатор, известен още като крио-бъркалка, се захранва всеки път, когато нагревателят се захранва. Вентилаторът служи за разбъркване на течността 02, за да се гарантира, че тя е еднакво постоянна по плътност. "
За да предпазят нагревателя от прекалено горещо, устройство, подобно на превключвател, наречено реле, изключва мощността на нагревателя по всяко време, когато температурата надвишава 80 градуса F. Освен това, имало температурен манометър, който техниците на земята могат да наблюдават, ако температурата надвиши 80 градуса F.
Оригиналният космически апарат Apollo работеше с електрическа енергия от 28 волта, но след пожара през 1967 г. на стартовия панел за Apollo 1, електрическите системи на космическия кораб Apollo бяха модифицирани, за да се справят с 65 волта от външното наземно изпитателно оборудване. За съжаление Beech, производителят на резервоара не успя да смени този резервоар и защитният превключвател все още беше настроен за работа с 28 волта.
„Когато нагревателят е бил захранван за изпускане на резервоара, по-високото напрежение е„ сляло “контактите на релето, така че превключвателят да не може да изключи захранването, когато температурата на резервоара надхвърли 80 градуса F (27 C)“, каза Woodfill.
Освен това, температурният манометър на тестовия панел на земята е достигнал само до 88 градуса F (29,5 C), така че никой не е бил наясно с тази прекомерна топлина.
„В резултат - каза Уудфил, - нагревателят и проводниците, които го захранват, достигнаха прогнозни температури от около 1000 градуса F. (538 ° C), достатъчно горещи, за да стопят тефлоновата изолация върху проводниците на нагревателя и да оставят части от тях голи , Голи проводници означаваха потенциал за късо съединение и експлозия, тъй като те бяха потопени в течния кислород. "
Тъй като резервоарът е бил изпуснат и тъй като неговият дизайн на нагревателя не е бил актуализиран за 65 волтова работа, резервоарът е виртуална бомба, каза Woodfill. Всеки път, когато към тези нагреватели е била приложена мощност, за да се разбърква течният кислород в резервоара, е била възможна експлозия.
В 55:54:53 Изминало време за мисия (MET), екипът е помолен да извърши разбъркване на кислородните резервоари. Тогава повредените проводници в Oxygen Tank 2 се скъсиха и изолацията се запали. Полученият пожар бързо повиши налягането над номиналната си граница от 1000 psi (7 MPa) и резервоарът или куполът на резервоара не успяха.
Но обратно към датчика за количество в резервоар Oxygen 2. По причина, която все още не е разбрана, по време на ранната част на полета на Apollo 13 сензорът не успя. Преди пускането този сензор за количество Tank 2 се следи от бордовата телеметрична система и той очевидно работи перфектно.
„Провалът на тази сонда в космоса е може би най-важната причина екипажът на Аполон 13 да живее“, каза Уудфил.
Ето обяснението защо Woodfill прави това твърдение.
Изследванията на Woodfill на Apollo 13 показват, че стандартната оперативна процедура (SOP) изисква контрол на мисията да изисква разбъркване на криосите приблизително на всеки 24 часа. За мисията Аполон 13 първото раздвижване дойде около 24 часа в мисията (23:20:23 МЕТ). Обикновено следващото крио раздвижване няма да бъде изискано чак след 24 часа. Процедурата за разбъркване на нагревателя беше извършена, за да се гарантира точността на количеството и правилната работа на системата чрез премахване на стратификацията на O2. Сензорът чете по-точно, защото разбъркването направи течния кислород по-равномерен и по-малко стратифициран. След първото разбъркване бе посочено 87% останало количество кислород, малко преди очакванията. Следващото раздвижване дойде около ден по-късно, около 46:40 МЕТ.
По време на това второ нагревателно крио-разбъркване сензорът за количеството на кислородния резервоар 2 не успя. След анализ на мисията от разследващата комисия показа, че повредата не е свързана с голите проводници на нагревателя.
Загубата на способността да се следи количеството на Oxygen Tank 2 предизвика контрола на мисията да се свърже по радио с екипажа: „(Тъй като сензорът за количество не успя,) ще искаме да разбърквате криоса на всеки шест часа, за да помогнете да прецените колко е 02 резервоар 2. ”
Контролът на мисиите обаче избра да извърши някакъв анализ на ситуацията в резервоар 2, като призова за още едно раздвижване, не в 53 часа MET, а в 47:54:50 MET и още едно в 51:07:41. Тъй като другият кислороден резервоар, резервоар 1, показа ниско налягане, и двата резервоара бяха разбъркани при 55:53.
„Пребройте броя на стикерите след старта“, каза Уудфил. "1. в 23:20:23, 2. в 46:40, 3. в 47:54:50, 4. в 51:07:44 и 5. в 55:53. Имаше пет приложения на ток към тези голи проводници на нагревателя. Последните три се случиха за период от само 8 часа, а не 72 часа. Ако не беше опасният отказ на количествената сонда на резервоар 2 и ниското налягане в O2 резервоар 1, това нямаше да е така. "
Woodfill обясни, че всеки, който е анализирал хардуерни грешки, разбира, че по-честият и по-кратък периодът между операциите на дефектния компонент ускорява крайната повреда. НАСА извършва стрес тестове на стотици електрически системи, използвайки този подход. По-честото включване на захранването на по-кратки интервали насърчава погрешните системи да се провалят по-бързо.
Късото съединение в кислороден резервоар 2 след петия нагревател-крио-разбъркване доведе до експлозията на кислородния резервоар на Аполон 13 2. Ако нормалната последователност на раздвижване беше извършена на интервали от 24 часа и повредата дойде след петото разбъркване, експлозията щеше да се случи, след като лунният модул, спасителната лодка, вече не беше налице.
„Твърдя, че неизправността на датчика за количество е случайна и уверих, че по време на бедствието земеделският производител ще присъства и ще се зарежда напълно“, казва Уудфил.
5 задействания нагревател за период от 24 часа възлизат на MET от 120 часа.
„Лунният кацач щеше да замине за Луната в 103,5 часа в мисията“, каза Уудфил. „След 120 часа на мисията екипажът на Ловел и Хейз щеше да се събуди от сънния си период, след като приключи първата си лунна разходка осем часа преди това. Те щяха да получат спешно обаждане от Джак Суигерт и / или Контрол на мисията, че нещо не е наред с кораба-майка на орбитата на Луната. "
Освен това, предположи Уудфил, анализът на проблемите на кораба на Суигерт вероятно ще бъде помътнен от отсъствието на двамата му съотборници на лунната повърхност. Добавените проблеми за контрола на мисията биха били прекъсването на комуникациите всеки път, когато командният кораб отиде зад Луната, прекъсвайки телеметрията, която е толкова важна за анализа на отказа. Когато стане очевидно, криогенната система вече няма да произвежда кислород, вода и електрическа енергия, тези аварийни батерии на командния модул щяха да бъдат активирани. Вероятно, Контролът на мисиите би поръчал прекъсване на лунния кацар по-рано, но, разбира се, това би било безрезултатно. Ако етапът на изкачване на малкия ландър се пренасочи и свърже с изчерпаната СМ, през целия живот, поддържащ консумативите за спускане, щеше да остане на Луната.
„Кошмарът ще накара екипажа на Аполон 13 да каже последни сбогувания на своите семейства и приятели“, каза Уудфил. „Човек може само да спекулира как може да е дошъл краят.“
И вероятно нямаше да има Аполон 14, 15, 16 и 17 - поне не за много дълго време.
Друг аспект от времето на експлозията, който Woodfill е взел предвид, е защо танкът не избухна на стартовия панел?
След CDDT от 16 март не са планирани допълнителни „захранване“ или тестове. Не е рядкост обаче да се извърши повторна проверка преди стартиране.
„Една такава повторна проверка може лесно да са тези вериги на нагревателя, тъй като те са били използвани по нестандартен начин за изпразване на кислорода от крио резервоарите след теста за демонстрация на обратно отброяване (CDDT) седмици по-рано“, каза Уудфил. „Подобни повторни действия често се случват по безброй причини. За Аполон 13, въпреки компрометираната система, никой не се е случил, докато корабът е бил на път безопасно към Луната. "
Въпреки това, такъв рутинен повторен тест, включващ крио разбъркване, несъзнателно би застрашил изстрелващото превозно средство, лицата за поддръжка или екипажа на астронавтите.
Или, ако датчикът за количеството се е провалил на земята, вероятно същият вид стрелба за неизправности, извършена от мисията контрол и екипажа на Apollo 13, щеше да бъде извършена от наземния екип на KSC.
Ако сензорът се е провалил по това време, щеше да се извърши серия от задействания / разбърквания на нагревателя, за да се задейства проблемът с устройството.
"Разбира се, резултатът щеше да бъде същия вид експлозия близо 55 часа 55 минути след изстрелването", каза Уудфил. „На земята, експлозията на Аполон 13 можеше да отнеме живота на Ловел и екипажа, ако беше направено отстраняване на проблеми, докато екипажът очакваше изстрелването.“
Ако отстраняването на проблемите беше направено по-рано, с няколко задействания / раздвижвания на нагревателя през дните преди изстрелването, Вудфил каза, „ужасна загуба на живот щеше да настъпи, потенциално, десетки специализирани космически центрове на Кенеди от космическия център, които смело се опитват да реши проблема. И извисяващият се тридесет и шест етаж Сатурн 5 щеше да се срине на земята в огнена топка, напомняща смъртта на американската ракета "Авангард" от декември 1957 г. "
„Да, фактът, че сензорът за количество Oxygen Tank 2 не се е провалил на стартовата площадка, но се е провалил в началото на полета, беше едно от допълнителните неща, които спасиха Apollo 13.“
Допълнителни статии от тази поредица, които вече са публикувани:
Част 4: Ранно влизане в Ландара
