I vår originale serie for 5 år siden om “13 ting som reddet Apollo 13”, var det første elementet vi diskuterte tidspunktet for eksplosjonen. Som NASA-ingeniøren Jerry Woodfill fortalte oss at hvis tanken skulle briste og mannskapet skulle overleve prøvelsen, kunne eksplosjonen ikke ha skjedd på et bedre tidspunkt.
En eksplosjon tidligere i oppdraget (forutsatt at det ville ha skjedd etter at Apollo 13 forlot jorden bane) ville betydd at avstanden og tiden for å komme tilbake til jorden ville vært så stor at det ikke ville ha vært tilstrekkelig med kraft, vann og oksygen til mannskapet for å overleve. En eksplosjon senere, kanskje etter at astronautene Jim Lovell og Fred Haise allerede hadde gått ned til månens overflate, og alle de tre besetningsmedlemmene ikke ville ha kunnet bruke månelanderen som en livbåt. I tillegg kunne de to romfartøyene sannsynligvis ikke ha forankret seg sammen, og uten forbruksmaterialene til nedstigningsstadiet som var igjen på Månen (batterier, oksygen, etc.) ville det vært en fruktløs innsats.
Nå, for vår første artikkel i vår påfølgende serie “13 MER ting som reddet Apollo 13”, kommer vi til å se på den timingen, men se nærmere på HVORFOR eksplosjonen skjedde da den gjorde det, og hvordan den påvirket redningen av mannskapet. Svaret ligger i feilen av en trykksensor i Oxygen Tank 2, et problem som ikke er relatert til de uisolerte ledningene i tanken som forårsaket eksplosjonen.
De fleste som er kjent med historien om Apollo 13, er kjent med årsaken til eksplosjonen, som senere ble bestemt av en ulykkesetterforskningskomité ledet av Edgar Cortright, direktør for Langley Research Center.
Tanken hadde blitt droppet fem år før flyturen til Apollo 13, og ingen skjønte at luftrøret på oksygenbeholderen ble satt ut av justering. Etter en Count Down Demonstration Test (CDDT) gjennomført 16. mars 1970 da alle systemer ble testet mens romfartøyet Apollo 13 satt øverst på Saturn V-raketten på oppskytningsputen, ville det kalde flytende oksygenet ikke tømme seg ut av Oxygen Tank 2 gjennom det mangelfulle ventilasjonsrøret.
Den normale tilnærmingen var å bruke gassformig oksygen for å skyve det flytende oksygenet ut av tanken gjennom ventilasjonsrøret. Siden det ikke fungerte, bestemte teknikere at den enkleste og raskeste måten å tømme det flytende oksygenet ville være å koke det av ved å bruke ovner i tanken.
Woodfill forklarte: "I hver oksygenbeholder var det varmeovner og en vifte på hjulet. “Varmeapparatet og vifteinnretningen (røreinnretningen) oppmuntret en del av den kalde væsken 02 til å bli til en gass med høyere trykk og strømme inn i brenselcellene. En vifte også kjent som kryo-omrøreren fikk strøm hver gang varmeapparatet ble drevet. Viften serverte å røre væsken 02 for å sikre at den var jevn ensartet i tetthet. ”
For å beskytte varmeapparatet mot å bli for varmt, slått en bryterlignende enhet, kalt et relé, av varmeapparatet når temperaturen oversteg 80 grader F. Dessuten var det en temperaturmåler som teknikere på bakken kunne overvåke hvis temperaturen oversteg 80 grader F.
Det originale Apollo-romfartøyet fungerte på 28 volt strøm, men etter brannen fra 1967 på Launchpad for Apollo 1, hadde Apollo-romfartøyets elektriske systemer blitt modifisert for å håndtere 65 volt fra det eksterne bakketestutstyret. Dessverre klarte ikke Beech, produsenten av tanken å skifte ut denne tanken, og sikkerhetsbryteren for varmeren var fortsatt innstilt på 28 volt drift.
"Da varmeren ble slått på for å lufte tanken, smeltet" høyere spenning relékontaktene slik at bryteren ikke kunne slå av strømmen når temperaturen på tanken oversteg 27 ° C, ”sa Woodfill.
I tillegg gikk temperaturmåleren på bakken testpanel bare til 29,5 ° C, så ingen var klar over denne overdreven varmen.
"Som et resultat," sa Woodfill, "varmeren og ledningene som drev den nådde estimerte temperaturer på rundt 1000 grader F. (538 ° C), varme nok til å smelte Teflon-isolasjonen på varmerens ledninger og la deler av dem være nakne . Bare ledninger betydde potensialet for en kortslutning og en eksplosjon siden disse ledningene var nedsenket i det flytende oksygenet. "
Fordi tanken hadde blitt droppet, og fordi varmeapparatets utforming ikke hadde blitt oppdatert for 65 volt drift, var tanken en virtuell bombe, sa Woodfill. Når som helst kraft ble brukt til disse varmeovnene for å røre tankens flytende oksygen, en eksplosjon var mulig.
Kl. 55:54:53 Mission Elapsed Time (MET) ble mannskapet bedt om å gjennomføre en røring av oksygenbeholderne. Det var da de skadede ledningene i Oxygen Tank 2 kortsluttet og isolasjonen antennet. Den resulterende brannen økte raskt trykket utover den nominelle grensen på 7 000 psi (7 MPa), og enten svarte tanken eller tankens kuppel.
Men tilbake til mengdesensoren på Oxygen Tank 2. Av en grunn som ennå ikke ble forstått, sviktet sensoren under den tidlige delen av Apollo 13-flyet. Før lansering ble den kvantitetssensoren for Tank 2 overvåket av telemetrisystemet ombord, og det virket tilsynelatende perfekt.
"Svikt i den sonden i verdensrommet er kanskje den viktigste grunnen til at mannskapet til Apollo 13 levde," sa Woodfill.
Her er forklaringen på hvorfor Woodfill fremsetter påstanden.
Woodfills undersøkelse av Apollo 13 indikerte at standard operasjonsprosedyre (SOP) hadde Mission Control forespurt om omrøring av kryosene omtrent hver 24. time. For Apollo 13-oppdraget kom den første røre rundt 24 timer inn i oppdraget (23:20:23 MET). Vanligvis vil ikke den neste kryo-røringen bli kalt før 24 timer senere. Oppvarmings-kryo-omrøringsprosedyren ble utført for å sikre nøyaktighet av mengdemåleren og riktig drift av systemet gjennom eliminering av O2-stratifisering. Sensoren leste mer nøyaktig fordi omrøringen gjorde det flytende oksygen mer jevn og mindre lagdelt. Etter den første omrøringen ble 87% gjenværende oksygenmengde indikert, litt foran forventningene. Neste røre kom omtrent et døgn senere, omtrent 46:40 MET.
På tidspunktet for denne andre varmeapparatet-kryo-røre, mislyktes mengden av Oxygen Tank 2. Etter oppdragsanalyse av etterforskningskomiteen indikerte at feilen ikke var relatert til ledningsvarmer.
Tapet av muligheten til å overvåke mengden Oxygen Tank 2 forårsaket misjonskontroll til radio til mannskapet: “(Fordi mengdesensoren mislyktes,) vi kommer til å be deg om å røre på kryos hver sjette time for å hjelpe gage hvor mye 02 som er i tank 2. ”
Mission Control valgte imidlertid å utføre en analyse av situasjonen i Tank 2 ved å be om en ny oppstussing, ikke ved 53 timer MET men ved 47:54:50 MET og enda en gang på 51:07:41. Fordi den andre oksygentanken, Tank 1, indikerte et lavt trykk, ble begge tankene omrørt ved 55:53.
Woodfill sa "antall teller siden oppskytingen." "1. kl 23:20:23, 2. kl 46:40, 3. kl 47:54:50, 4. kl 51:07:44 og 5. kl 55:53. Det var fem anvendelser av strøm på de nakne varmereledningene. De tre siste skjedde over en periode på bare 8 timer i stedet for 72 timer. Hadde det ikke vært for den ikke-truende svikten i Tank 2s mengdesonde og lavtrykket i O2 Tank 1, ville dette ikke vært tilfelle. "
Woodfill forklarte at alle som har analysert maskinvarefeil forstår at jo hyppigere og kortere perioden mellom operasjoner av en feil komponent fremskynder den endelige feilen. NASA utfører stresstesting på hundrevis av elektriske systemer ved bruk av denne tilnærmingen. Hyppigere power-ups med kortere intervaller oppfordrer feil systemer til å mislykkes før.
Kortslutningen i Oxygen Tank 2 etter den femte varmeapparatet, resulterte i eksplosjonen av Apollo 13's Oxygen Tank 2. Hadde den normale rørsekvensen blitt utført med 24 timers intervaller, og feilen kom etter den femte omrøringen, eksplosjonen ville ha skjedd etter at månemodulen, livbåten, ikke lenger var tilgjengelig.
Woodfill sa: "Jeg hevder at funksjonsfeil i mengdeføleren var heldig og forsikret om at lander var til stede og fulgte drivstoff på katastrofen.
5 varmeeffekter på 24 timer utgjør en MET på 120 timer.
"Månelanderen ville ha dratt til månen klokken 103,5 timer inn i oppdraget," sa Woodfill. 120 timer etter oppdraget ville mannskapet på Lovell og Haise blitt vekket fra søvnperioden etter å ha fullført sin første månetur åtte timer før. De ville motta en presserende samtale fra Jack Swigert og / eller Mission Control om at det var noe galt med moderskipet som kretset rundt månen. ”
Videre antok Woodfill at analyse av Swigerts skipets problemer sannsynligvis ville bli tåket av fraværet av hans to besetningskamerater på månens overflate. Problemer med Mission Control ville ha vært avbrudd i kommunikasjonen hver gang kommandoskipet gikk bak Månen, og avbrutt telemetrien så avgjørende for å analysere feilen. Da det ble tydelig, ville det kryogene systemet ikke lenger produsere oksygen, vann og elektrisk kraft, de nødbatteriene for kommandomodulen ville blitt aktivert. Sannsynligvis ville Mission Control ha bestilt en abort av månelanderen tidligere, men selvfølgelig hadde det vært nytteløst. Hadde den lille landerens stigningsscenen blitt møtt og forankret med den uttømte CM, ville alle livsstøttende forbruksartikler for nedstigningsstadiet forbli på Månen.
"Marerittet ville ha Apollo 13-mannskapet til å si sine siste farvel til familie og venner," sa Woodfill. "Man kan bare spekulere i hvordan slutten kan ha kommet."
Og det hadde sannsynligvis ikke vært Apollo 14, 15, 16 og 17 - i alle fall ikke på veldig lang tid.
Et annet aspekt av tidspunktet for eksplosjonen Woodfill har vurdert er, hvorfor eksploderte ikke tanken på Launchpad?
Etter CDDT 16. mars, ble det ikke planlagt ytterligere "oppstart" eller tester. Det er imidlertid ikke uvanlig at det blir utført en ny verifisering før lansering.
"En slik ny sjekk kan lett ha vært disse varmekretsene siden de hadde blitt brukt på en ikke-standard måte å tømme oksygenet fra kryotankene etter Countdown Demonstration Test (CDDT) uker tidligere," sa Woodfill. "Slike gjentagelser forekommer ofte av mange grunner. For Apollo 13, til tross for det kompromitterte systemet, skjedde det ingen før fartøyet var trygt på vei til Månen. "
Imidlertid ville en slik rutinemessig omprøving som involverte kryo-omrøring ubevisst ha bragt utskytningsbilen, støttepersonene eller astronautpersonalet i fare.
Eller, hvis mengdesensoren hadde sviktet på bakken, ville sannsynligvis den samme typen trøbbelskyting som ble gjort av Mission Control og Apollo 13-mannskapet, blitt utført av KSC-bakken.
Hadde sensoren sviktet på det tidspunktet, ville en serie varmeaktuasjoner / omrøringer blitt utført for å skyte enheten feil.
"Naturligvis ville resultatet blitt den samme typen eksplosjon nesten 55 timer 55 minutter etter lansering," sa Woodfill. "På bakken kunne eksplosjonen Apollo 13 ha tatt livet av Lovell og mannskap hvis det hadde blitt gjort skyting mens mannskapet ventet på oppskyting."
Hvis problemskytingen hadde blitt utført tidligere, med flere varmeaktiveringer / omrøringer i løpet av dagene før oppskytningen, sa Woodfill, "ville et fryktelig tap av liv ha fulgt med, potensielt, mange dedikerte Kennedy Space Center-romfarearbeidere tappert forsøk på å fiks problemet. Og den ruvende trettiseks historien Saturn 5 ville ha kollapset jordover i en ildkule som minner om den desember 1957-dødsfallet av Amerikas Vanguard-rakett. "
"Ja, det faktum at mengdeføleren Oxygen Tank 2 ikke sviktet på startplaten, men mislyktes tidlig i flyturen var noe av det som reddet Apollo 13."
Ytterligere artikler i denne serien som nå er publisert:
Del 4: Tidlig inntreden i Lander
