Em nossa série original, há cinco anos, sobre as “13 coisas que salvaram a Apollo 13”, o primeiro item que discutimos foi o momento da explosão. Como o engenheiro da NASA, Jerry Woodfill nos disse, se o tanque fosse romper e a tripulação sobreviveria à provação, a explosão não poderia ter acontecido em um momento melhor.
Uma explosão no início da missão (assumindo que teria ocorrido depois que a Apollo 13 deixou a órbita da Terra) significaria que a distância e o tempo para voltar à Terra teriam sido tão grandes que não haveria energia, água e oxigênio suficientes para a tripulação para sobreviver. Uma explosão depois, talvez depois que os astronautas Jim Lovell e Fred Haise já tivessem descido para a superfície lunar, e os três membros da tripulação não teriam sido capazes de usar o módulo lunar como barco salva-vidas. Além disso, as duas naves provavelmente não poderiam ter se encaixado novamente, e sem os consumíveis do estágio de descida deixados na Lua (baterias, oxigênio etc.) que teriam sido um empreendimento infrutífero.
Agora, para o nosso primeiro artigo em nossa série subsequente “13 MAIS COISAS QUE SALVARAM A Apollo 13”, revisitaremos esse momento, mas veremos mais detalhadamente por que a explosão aconteceu quando ocorreu e como afetou o resgate. da tripulação. A resposta está na falha de um sensor de pressão no tanque de oxigênio 2, um problema não relacionado aos fios não isolados no tanque que causaram a explosão.
A maioria dos que estão familiarizados com a história da Apollo 13 conhece a causa da explosão, mais tarde determinada por um comitê de investigação de acidentes liderado por Edgar Cortright, diretor do Centro de Pesquisa Langley.
O tanque havia caído cinco anos antes do voo da Apollo 13, e ninguém percebeu que o tubo de ventilação no tanque de oxigênio estava desalinhado. Após um teste de demonstração de contagem regressiva (CDDT) realizado em 16 de março de 1970, quando todos os sistemas foram testados enquanto a sonda Apollo 13 estava no topo do foguete Saturn V na plataforma de lançamento, o oxigênio líquido frio não se esvaziava do tanque de oxigênio 2 através esse tubo de ventilação defeituoso.
A abordagem normal era usar oxigênio gasoso para empurrar o oxigênio líquido para fora do tanque através do tubo de ventilação. Como isso não estava funcionando, os técnicos decidiram que a maneira mais rápida e fácil de esvaziar o oxigênio líquido seria evitá-lo usando os aquecedores no tanque.
"Em cada tanque de oxigênio havia aquecedores e um ventilador de roda de pás", explicou Woodfill. “O dispositivo de aquecimento e ventilador (agitador) incentivou uma porção do líquido frio 02 a se transformar em um gás de pressão mais alta 02 e a fluir para as células de combustível. Um ventilador também conhecido como crio-agitador era ligado cada vez que o aquecedor era ligado. O ventilador serviu para agitar o líquido 02 para garantir que ele fosse uniformemente consistente em densidade. ”
Para proteger o aquecedor de ficar excessivamente quente, um dispositivo parecido com um interruptor chamado relé desligava a energia do aquecedor sempre que a temperatura excedia 80 graus F. Além disso, havia um medidor de temperatura que os técnicos no solo podiam monitorar se a temperatura excedesse os 80 graus F.
A espaçonave Apollo original trabalhava em 28 volts de eletricidade, mas após o incêndio de 1967 no Launchpad para Apollo 1, os sistemas elétricos da espaçonave Apollo foram modificados para lidar com 65 volts do equipamento externo de teste de solo. Infelizmente, o Beech, o fabricante do tanque, não conseguiu trocá-lo, e o interruptor de segurança do aquecedor ainda estava definido para uma operação de 28 volts.
“Quando o aquecedor foi ligado para ventilar o tanque, a tensão mais alta“ fundiu ”os contatos do relé para que o interruptor não desligasse a energia quando a temperatura do tanque ultrapassasse 27 ° C”, disse Woodfill.
Além disso, o medidor de temperatura no painel de teste de solo só foi para 29,5 ° C (88 graus F), portanto ninguém estava ciente desse calor excessivo.
“Como resultado”, disse Woodfill, “o aquecedor e os fios que o alimentavam atingiram temperaturas estimadas em torno de 538 ° C, quente o suficiente para derreter o isolamento de Teflon nos fios do aquecedor e deixar partes deles nuas. . Os fios desencapados significavam o potencial de um curto-circuito e uma explosão, uma vez que esses fios estavam imersos no oxigênio líquido. ”
Como o tanque havia caído e o design do aquecedor não havia sido atualizado para operação de 65 volts, o tanque era uma bomba virtual, disse Woodfill. Sempre que a energia era aplicada a esses aquecedores para agitar o oxigênio líquido do tanque, era possível uma explosão.
Às 55:54:53, o tempo decorrido da missão (MET), a tripulação foi solicitada a conduzir um movimento dos tanques de oxigênio. Foi então que os fios danificados no tanque de oxigênio 2 entraram em curto-circuito e o isolamento se acendeu. O incêndio resultante aumentou rapidamente a pressão além do limite nominal de 1.000 psi (7 MPa) e o tanque ou a cúpula do tanque falharam.
Mas voltando ao sensor de quantidade no tanque de oxigênio 2. Por um motivo ainda a ser entendido, durante a parte inicial do vôo da Apollo 13, o sensor falhou. Antes do lançamento, o sensor de quantidade do Tanque 2 estava sendo monitorado pelo sistema de telemetria a bordo e, aparentemente, funcionava perfeitamente.
"O fracasso dessa sonda no espaço é, talvez, o motivo mais importante pela qual a equipe da Apollo 13 viveu", disse Woodfill.
Aqui está a explicação de por que o Woodfill faz essa afirmação.
A pesquisa de Woodfill da Apollo 13 indicou que o procedimento operacional padrão (POP) solicitou que o Controle da Missão agitasse os crios aproximadamente a cada 24 horas. Para a missão Apollo 13, o primeiro alvoroço ocorreu cerca de 24 horas na missão (23:20:23 MET). Normalmente, a próxima agitação do crio não seria solicitada até 24 horas depois. O procedimento de agitação aquecedor-crio foi realizado para garantir a precisão do medidor de quantidade e a operação adequada do sistema através da eliminação da estratificação de O2. O sensor leu com mais precisão porque a agitação tornou o oxigênio líquido mais uniforme e menos estratificado. Após a primeira agitação, foi indicada 87% da quantidade restante de oxigênio, um pouco acima das expectativas. A agitação seguinte ocorreu um dia depois, cerca de 46:40 MET.
No momento deste segundo aquecimento do cryo-stir, o sensor de quantidade do tanque de oxigênio 2 falhou. A análise pós-missão pelo comitê de investigação indicou que a falha não estava relacionada aos fios desencapados do aquecedor.
A perda da capacidade de monitorar a quantidade do Tanque de Oxigênio 2 fez com que o controle da missão fosse transmitido por rádio à tripulação: “(Como o sensor de quantidade falhou), solicitaremos que você mexa os crios a cada seis horas para ajudar a medir quanto 02 está em tanque 2. "
No entanto, o Controle da Missão optou por realizar algumas análises da situação no Tanque 2, solicitando outra agitação, não às 53 horas, mas às 47:54:50 e ainda outra às 51:07:41. Como o outro tanque de oxigênio, o Tanque 1, indicou uma pressão baixa, os dois tanques foram agitados às 55:53.
"Conte o número de agitações desde o lançamento", disse Woodfill. 1. às 23:20:23, 2. às 46:40, 3. às 47:54:50, 4. às 51:07:44 e 5. às 55:53. Havia cinco aplicações de corrente nos fios desencapados do aquecedor. Os três últimos ocorreram em um período de apenas 8 horas, em vez de 72 horas. Se não fosse pela falha não ameaçadora da sonda de quantidade do tanque 2 e a baixa pressão no tanque de O2 1, esse não seria o caso. ”
Woodfill explicou que qualquer pessoa que tenha analisado falhas de hardware entende que quanto mais frequente e mais curto o período entre as operações de um componente defeituoso, apressa a falha final. A NASA realiza testes de estresse em centenas de sistemas elétricos usando essa abordagem. Ligações mais frequentes em intervalos mais curtos incentivam os sistemas defeituosos a falharem mais cedo.
O curto-circuito no Tanque de Oxigênio 2 após o quinto agitador do aquecedor resultou na explosão do Tanque de Oxigênio 2. da Apollo 13. Se a sequência normal de agitações fosse realizada em intervalos de 24 horas e a falha ocorresse após o quinto agitador, a explosão teria ocorrido depois que o módulo lunar, o barco salva-vidas, não estivesse mais disponível.
"Eu afirmo que o mau funcionamento do sensor de quantidade foi fortuito e garanti que a sonda estivesse presente e totalmente abastecida no momento do desastre", disse Woodfill.
5 atuações de aquecedor em períodos de 24 horas equivalem a um TEM de 120 horas.
"O módulo lunar teria partido para a Lua às 103,5 horas da missão", disse Woodfill. “Com 120 horas de missão, a tripulação de Lovell e Haise teria sido despertada do período de sono, tendo completado sua primeira caminhada lunar oito horas antes. Eles receberiam uma ligação urgente de Jack Swigert e / ou Controle da Missão de que algo estava errado com a nave Mãe orbitando a Lua. ”
Além disso, Woodfill supôs que a análise dos problemas do navio de Swigert provavelmente seria obscurecida pela ausência de seus dois companheiros de tripulação na superfície lunar. Problemas adicionais para o Controle da Missão teriam sido a interrupção das comunicações toda vez que a nave de comando fosse atrás da Lua, interrompendo a telemetria tão crucial para analisar a falha. Quando se tornasse evidente, o sistema criogênico não produziria mais oxigênio, água e energia elétrica, essas baterias de emergência do módulo de comando teriam sido ativadas. Provavelmente, o Controle da Missão teria ordenado um abortamento do módulo lunar mais cedo, mas, é claro, isso teria sido inútil. Se o estágio de subida do pequeno lander se encontrasse e atracasse com o CM empobrecido, todos os consumíveis do estágio de descida que sustentariam a vida permaneceriam na Lua.
"O pesadelo faria a equipe da Apollo 13 se despedir de suas famílias e amigos", disse Woodfill. "Só se pode especular como o fim pode ter chegado."
E provavelmente não haveria Apollo 14, 15, 16 e 17 - pelo menos não por muito tempo.
Outro aspecto do momento da explosão que Woodfill considerou é: por que o tanque não explodiu na barra de lançamento?
Após o CDDT de 16 de março, nenhum "arranque" ou teste adicional foi planejado. No entanto, não é incomum que a re-verificação de pré-lançamento seja realizada.
"Uma dessas verificações pode ter sido facilmente esses circuitos de aquecimento, uma vez que eles foram usados de maneira não-padrão para esvaziar o oxigênio dos tanques de crio após o Teste de Demonstração de Contagem Regressiva (CDDT) semanas antes", disse Woodfill. "Essas refazeres costumam ocorrer por inúmeras razões. Para a Apollo 13, apesar do sistema comprometido, nada ocorreu até que a nave estivesse em segurança a caminho da Lua. ”
No entanto, um novo teste de rotina envolvendo agitação criogênica sem saber colocaria em risco o veículo de lançamento, as pessoas de apoio ou a tripulação de astronautas.
Ou, se o sensor de quantidade tivesse falhado no chão, provavelmente o mesmo tipo de solução de problemas que foi feito pelo Controle da Missão e pela equipe da Apollo 13, teria sido realizado pela equipe de terra do KSC.
Se o sensor falhasse naquele momento, uma série de acionamentos / agitadores do aquecedor teria sido executada para solucionar o problema do dispositivo.
"É claro que o resultado teria sido o mesmo tipo de explosão quase 55 horas e 55 minutos após o lançamento", disse Woodfill. "No solo, a explosão da Apollo 13 poderia ter tirado a vida de Lovell e da tripulação se houvesse ocorrido uma solução de problemas enquanto a tripulação aguardava o lançamento".
Se a solução de problemas tivesse sido feita anteriormente, com várias acionamentos / agitações do aquecedor nos dias anteriores ao lançamento, Woodfill disse: “uma terrível perda de vidas teria ocorrido com, potencialmente, dezenas de trabalhadores aeroespaciais do Centro Espacial Kennedy, bravamente tentando corrigir o problema. E os 36 andares, Saturno 5, teriam colapsado na Terra em uma bola de fogo que lembra o desaparecimento de dezembro de 1957 do foguete Vanguard da América. ”
"Sim, o fato de o sensor de quantidade do tanque de oxigênio 2 não ter falhado na plataforma de lançamento, mas ter falhado no início do voo foi uma das coisas adicionais que salvaram a Apollo 13."
Artigos adicionais desta série que já foram publicados:
Parte 4: Entrada antecipada no Lander
