Apollo 13-ulykken kramet romfartøyet og tok ut de to viktigste oksygenbeholdere i servicemodulen. Men å ha for mye karbondioksid (CO2) ble fort et problem.
Lunar Module, som ble brukt som en livbåt for mannskapet, hadde litiumhydroksyddåser for å fjerne CO2 for to menn i to dager, men om bord var tre menn som prøvde å overleve i LM-livbåten i fire dager. Etter halvannen dag i LM begynte CO2-nivåer å true astronautenes liv og ringte alarmer. CO2 kom fra astronautenes egne utåndinger.
NASA-ingeniøren Jerry Woodfill hjalp design og overvåking av Apollo-advarsels- og advarselssystemer. Et av systemene som landers varslingssystem overvåket var miljøkontroll.
I likhet med karbonmonoksid kan karbondioksid være en ‘stille morder’ - det kan ikke oppdages av menneskets sanser, og det kan overvinne en person raskt. Woodfill og hans medarbeidere skjønte tidlig i arbeidet med å vurdere varslingssystemet for miljøkontrollsystemet viktigheten av en CO2-sensor.
"Tilstedeværelsen av den potensielt dødelige gassen kan bare oppdages av en ting - en instrumenteringsomformer," sa Woodfill til Space Magazine. "Jeg hadde en urovekkende tanke, 'Hvis det ikke fungerer, ville ingen være klar over at mannskapet kveles av sitt eget åndedrag.'"
Sensorens jobb var ganske enkelt å konvertere innholdet av karbondioksid til en elektrisk spenning, et signal overført til alle, både jordkontrollene og kabinettmåleren.
"Systemet mitt hadde to kategorier alarmer, den ene, et gult lys for forsiktighet når astronauten kunne påkalle en backup-plan for å unngå en katastrofal hendelse, og den andre, en ravfarlig advarselsindikasjon for forestående livstruende fiasko," forklarte Woodfill. "Fordi CO2-innholdet ombord stiger sakte, tjente alarmsystemet ganske enkelt til å gi råd og advare mannskapet om å bytte filter. Vi ville angitt terskelen eller "trippenivået" for alarmsystemets elektronikk for å gjøre det. "
Og like etter eksplosjonen av Apollo 13s oksygenbeholder, bestemte vurderingen av livstøttesystemer at systemet for å fjerne karbondioksid (CO2) i månemodulen ikke gjorde det. Systemer i både Command og Lunar Modules brukte dunker fylt med litiumhydroksyd for å absorbere CO2. Dessverre kunne ikke de rikelige dunkene i den forkrøplede kommandomodulen brukes i LM, som var designet for to menn i to dager, men om bord var tre menn som prøvde å overleve i LM-livbåten i fire dager: CM hadde firkantede dunker mens LM hadde runde.
Som det ble beskrevet så godt av Jim Lovell i sin bok "Lost Moon", og deretter portrettert i detalj i filmen "Apollo 13", konstruerte en gruppe ingeniører ledet av Ed Smylie, som utviklet og testet livsstøttesystemer for NASA, en kanal-teipet-jury-rigget CO2-filter, bare ved å bruke det som var ombord i romfartøyet for å konvertere de mange kvadratiske filtre til å fungere i det runde LM-systemet. (Du kan lese detaljene om systemet og dets utvikling i vår forrige "13 Things" -serie.)
Unødvendig å si, historien hadde en lykkelig slutt. Apollo 13-vurderingsstyret rapporterte at Mission Control ga mannskapet ytterligere instruksjoner for å feste ytterligere kassetter når det var nødvendig, og karbondioksydets deltrykk forble under 2 mm Hg for resten av jord-tur-retur.
Men historien om Jerry Woodfill og CO2-sensoren kan også tjene som en inspirasjon for alle som føler seg skuffet i karrieren, spesielt innen STEM (vitenskap, teknologi, ingeniørfag og matematikk) -felt, og føler at det du gjør egentlig ikke saken.
"Jeg tror nesten alle som kom til NASA ønsket å være astronaut eller flydirektør, og jeg har alltid følt at karrieren minket av det faktum at jeg ikke var flygeleder eller astronaut eller til og med en veilednings- og navigasjonsingeniør," sa Woodfill sa. “Jeg var det som ble kalt instrumenteringsingeniør. Andre hadde sagt at dette er den typen jobb som var overflødig. ”
Woodfill arbeidet på romfartøyets metallpaneler som rommer bryterne og målerne. "Det er sannsynlig at en maskiningeniør ikke synes at en slik jobb er spennende," sa han, "og for å tenke, hadde jeg en gang studert feltteori, kvanteelektronikk og andre kjedelige disipliner som kandidat til elektroteknikk i ris."
Senere, for å legge til motløshet, var en samtale med en annen ingeniør. "Kommentaren hans var:" Ingen vil bli instrumenteringsingeniører, "husket Woodfill," trodde det er en blindveioppgave, best unngås hvis man vil bli forfremmet. Det så ut til at instrumentering ble sett på som en slags ‘menial servant’, som i liten grad var å betjene sluttbrukere som radar, kommunikasjon, elektrisk strøm til og med veiledningsdatamaskiner. Faktisk kunne brukerne like enkelt integrere instrumentering i enhetene sine. Da ville det ikke være behov for en autonom gruppe instrumenteringsgutta. ”
Men etter noen endringer i ledelse og arbeidsstyrke, ble Woodfill den ledende Command Module Engineer and Warning Project Engineer, samt Lunar Lander Forsiktighets- og advarselsleder - en jobb han trodde ingen andre egentlig ønsket.
Men han tok på seg jobben med gusto.
"Jeg besøkte med et dusin eller flere ledere av elementer som advarselssystemet overvåket for å mislykkes," sa Woodfill. Han sammenkalte et NASA-Grumman-team for å vurdere hvordan man best kan advare mot CO2 og andre trusler. ”Vi trengte å bestemme på hvilket terskelnivå skal advarselssystemet ringe en alarm. Alle komponentene må fungere, starter med CO2-sensoren. Signalet må passere derfra gjennom den overførende elektronikken, kabling, og til slutt nå mitt varslingssystem "hjerne" kjent som forsiktighets- og advarselselektronikkforsamlingen (CWEA). "
Og så, noen timer etter eksplosjonen på Apollo 13, tilkalte misjonsingeniørsjefen Woodfill til kontoret sitt.
Woodfill sa at han ønsket å diskutere varslingssystemet mitt som ringer karbondioksidalarmer. "Jeg forklarte historien og la kalibreringskurvene til CO2 Partial Pressure Transducer foran ham og viste ham hva denne instrumenteringsenheten forteller oss om trusselen mot mannskapet."
Det Woodfill en gang hadde ansett som trivielt var helt essensielt for å redde livet til en Apollo 13-astronautbesetning. Ja, instrumentering var like viktig som ethvert avansert system ombord kommandoskipet eller månelanderen.
"Og jeg trodde, uten det, sannsynligvis, ville ingen ha visst at mannskapet var i alvorlig fare," sa Woodfill, "enn si hvordan du kan redde dem. Instrumenteringsteknikk var tross alt ikke et dårlig karrierevalg! ”
Dette er et eksempel på teaminnsatsen som reddet Apollo 13: at personen som arbeidet med svingeren årene før var like viktig som personen som kom med den geniale duct tape-løsningen.
Og det var noe av det ekstra som reddet Apollo 13.
Ytterligere artikler i denne serien:
Del 4: Tidlig inntreden i Lander
