In unserer ursprünglichen Serie vor 5 Jahren über die „13 Dinge, die Apollo 13 gerettet haben“ war der erste Punkt, den wir diskutierten, der Zeitpunkt der Explosion. Wie uns der NASA-Ingenieur Jerry Woodfill sagte, hätte die Explosion zu keinem besseren Zeitpunkt stattfinden können, wenn der Panzer platzen und die Besatzung die Tortur überleben würde.
Eine Explosion zu Beginn der Mission (vorausgesetzt, sie hätte stattgefunden, nachdem Apollo 13 die Erdumlaufbahn verlassen hatte) hätte bedeutet, dass die Entfernung und die Zeit, um zur Erde zurückzukehren, so groß gewesen wären, dass es nicht genügend Energie, Wasser und Sauerstoff dafür gegeben hätte die Crew zu überleben. Eine Explosion später, vielleicht nachdem die Astronauten Jim Lovell und Fred Haise bereits zur Mondoberfläche hinabgestiegen waren und alle drei Besatzungsmitglieder den Mondlander nicht als Rettungsboot hätten benutzen können. Außerdem hätten die beiden Raumschiffe wahrscheinlich nicht wieder aneinander andocken können, und ohne die auf dem Mond verbliebenen Verbrauchsmaterialien der Abstiegsstufe (Batterien, Sauerstoff usw.) wäre dies ein vergebliches Unterfangen gewesen.
Für unseren ersten Artikel in unserer nachfolgenden Serie „13 weitere Dinge, die Apollo 13 gerettet haben“ werden wir dieses Timing noch einmal überdenken, aber genauer untersuchen, WARUM die Explosion zu diesem Zeitpunkt stattgefunden hat und wie sie sich auf die Rettung ausgewirkt hat der Besatzung. Die Antwort liegt im Ausfall eines Drucksensors im Sauerstofftank 2, ein Problem, das nicht mit den nicht isolierten Drähten im Tank zusammenhängt, die die Explosion verursacht haben.
Die meisten, die mit der Geschichte von Apollo 13 vertraut sind, kennen die Ursache der Explosion, die später von einem Unfalluntersuchungsausschuss unter der Leitung von Edgar Cortright, Direktor des Langley Research Center, ermittelt wurde.
Der Tank war fünf Jahre vor dem Flug von Apollo 13 fallen gelassen worden, und niemand bemerkte, dass das Entlüftungsrohr am Sauerstofftank nicht richtig ausgerichtet war. Nach einem Countdown-Demonstrationstest (CDDT) am 16. März 1970, bei dem alle Systeme getestet wurden, während das Raumschiff Apollo 13 auf der Saturn V-Rakete auf der Startrampe saß, entleerte sich der kalte flüssige Sauerstoff nicht durch den Sauerstofftank 2 das fehlerhafte Entlüftungsrohr.
Der normale Ansatz bestand darin, gasförmigen Sauerstoff zu verwenden, um den flüssigen Sauerstoff durch das Entlüftungsrohr aus dem Tank zu drücken. Da dies nicht funktionierte, entschieden die Techniker, dass der einfachste und schnellste Weg zum Entleeren des flüssigen Sauerstoffs darin besteht, ihn mit den Heizelementen im Tank abzukochen.
"In jedem Sauerstofftank befanden sich Heizungen und ein Schaufelradlüfter", erklärte Woodfill. „Die Heizung und der Lüfter (Rührer) ermutigten einen Teil der kalten Flüssigkeit 02, sich in ein Gas mit höherem Druck 02 umzuwandeln und in die Brennstoffzellen zu fließen. Ein Lüfter, auch als Kryorührer bekannt, wurde jedes Mal mit Strom versorgt, wenn die Heizung mit Strom versorgt wurde. Der Ventilator diente dazu, die Flüssigkeit 02 zu rühren, um sicherzustellen, dass ihre Dichte gleichmäßig ist. “
Um die Heizung vor zu hoher Hitze zu schützen, schaltete ein schalterartiges Gerät, das als Relais bezeichnet wird, die Heizung aus, wenn die Temperatur 80 ° F überschritt. Außerdem gab es eine Temperaturanzeige, die von Technikern am Boden überwacht werden konnte, wenn die Temperatur 80 ° F überschritt.
Das ursprüngliche Apollo-Raumschiff arbeitete mit 28 Volt Elektrizität, aber nach dem Brand von 1967 auf dem Launchpad für Apollo 1 waren die elektrischen Systeme des Apollo-Raumfahrzeugs so modifiziert worden, dass sie 65 Volt von den externen Bodentestgeräten verarbeiten konnten. Leider konnte der Tankhersteller Beech diesen Tank nicht austauschen, und der Sicherheitsschalter der Heizung war immer noch auf 28-Volt-Betrieb eingestellt.
"Wenn die Heizung eingeschaltet wurde, um den Tank zu entlüften," verschmolz "die höhere Spannung die Relaiskontakte, so dass der Schalter die Stromversorgung nicht ausschalten konnte, wenn die Temperatur des Tanks 27 ° C (80 ° F) überschritt“, sagte Woodfill.
Darüber hinaus wurde die Temperaturanzeige auf dem Bodentestfeld nur auf 29,5 ° C (88 ° F) eingestellt, sodass niemand von dieser übermäßigen Hitze erfuhr.
"Infolgedessen", sagte Woodfill, "erreichten die Heizung und die Drähte, die sie versorgten, geschätzte Temperaturen von etwa 538 ° C (1000 Grad F), heiß genug, um die Teflonisolierung auf den Heizungsdrähten zu schmelzen und Teile davon frei zu lassen . Bloße Drähte bedeuteten das Potenzial für einen Kurzschluss und eine Explosion, da diese Drähte in den flüssigen Sauerstoff eingetaucht waren. “
Da der Tank fallen gelassen worden war und das Heizungsdesign für den 65-Volt-Betrieb nicht aktualisiert worden war, war der Tank eine virtuelle Bombe, sagte Woodfill. Immer wenn diese Heizungen mit Strom versorgt wurden, um den flüssigen Sauerstoff des Tanks zu rühren, war eine Explosion möglich.
Um 55:54:53 Mission Elapsed Time (MET) wurde die Besatzung gebeten, die Sauerstofftanks zu rühren. Zu diesem Zeitpunkt wurden die beschädigten Drähte im Sauerstofftank 2 kurzgeschlossen und die Isolierung entzündet. Das resultierende Feuer erhöhte den Druck schnell über seine nominelle Grenze von 1.000 psi (7 MPa) hinaus und entweder der Tank oder die Tankkuppel versagten.
Aber zurück zum Mengensensor am Sauerstofftank 2. Aus einem noch zu verstehenden Grund fiel der Sensor zu Beginn des Apollo 13-Fluges aus. Vor dem Start wurde dieser Mengensensor für Tank 2 vom Bordtelemetriesystem überwacht und funktionierte anscheinend einwandfrei.
"Der Ausfall dieser Sonde im Weltraum ist vielleicht der wichtigste Grund, warum die Besatzung von Apollo 13 lebte", sagte Woodfill.
Hier ist die Erklärung, warum Woodfill diese Behauptung aufstellt.
Woodfills Untersuchungen zu Apollo 13 ergaben, dass Mission Control nach dem Standardbetriebsverfahren (SOP) etwa alle 24 Stunden ein Rühren der Kryos anforderte. Für die Apollo 13-Mission kam der erste Aufruhr ungefähr 24 Stunden nach Beginn der Mission (23:20:23 MET). Normalerweise würde das nächste Kryorühren erst 24 Stunden später erforderlich sein. Das Heiz-Kryo-Rührverfahren wurde durchgeführt, um die Genauigkeit des Mengenmessgeräts und den ordnungsgemäßen Betrieb des Systems durch Eliminierung der O2-Schichtung sicherzustellen. Der Sensor las genauer, weil das Rühren den flüssigen Sauerstoff gleichmäßiger und weniger geschichtet machte. Nach dem ersten Rühren wurde eine verbleibende Sauerstoffmenge von 87% angezeigt, etwas über den Erwartungen. Der nächste Aufruhr kam ungefähr einen Tag später, ungefähr 46:40 MET.
Zum Zeitpunkt dieses zweiten Heiz-Kryo-Rührens fiel der Mengensensor von Sauerstofftank 2 aus. Die Analyse nach der Mission durch das Untersuchungskomitee ergab, dass der Fehler nicht mit den blanken Heizungsdrähten zusammenhängt.
Der Verlust der Fähigkeit, die Menge von Sauerstofftank 2 zu überwachen, führte dazu, dass die Missionskontrolle der Besatzung per Funk übermittelt wurde: „(Da der Mengensensor ausgefallen ist) Wir werden Sie bitten, die Kryos alle sechs Stunden zu rühren, um zu messen, wie viel 02 enthalten ist Tank 2. ”
Mission Control entschied sich jedoch dafür, eine Analyse der Situation in Tank 2 durchzuführen, indem sie eine weitere Bewegung forderte, nicht um 53 Uhr MET, sondern um 47:54:50 MET und noch eine um 51:07:41. Da der andere Sauerstofftank, Tank 1, einen niedrigen Druck anzeigte, wurden beide Tanks um 55:53 Uhr gerührt.
"Zählen Sie die Anzahl der Rührungen seit dem Start", sagte Woodfill. „1. um 23:20:23, 2. um 46:40, 3. um 47:54:50, 4. um 51:07:44 und 5. um 55:53. Es gab fünf Stromanwendungen für diese blanken Heizdrähte. Die letzten drei traten über einen Zeitraum von nur 8 Stunden statt 72 Stunden auf. Wäre nicht der nicht bedrohliche Ausfall der Mengensonde von Tank 2 und der niedrige Druck in O2-Tank 1 gewesen, wäre dies nicht der Fall gewesen. “
Woodfill erklärte, dass jeder, der Hardwarefehler analysiert hat, versteht, dass je häufiger und kürzer der Zeitraum zwischen den Vorgängen einer fehlerhaften Komponente ist, desto mehr Fehler treten auf. Die NASA führt mit diesem Ansatz Stresstests an Hunderten von elektrischen Systemen durch. Häufigeres Einschalten in kürzeren Abständen führt dazu, dass fehlerhafte Systeme früher ausfallen.
Der Kurzschluss in Sauerstofftank 2 nach dem fünften Heizen-Kryo-Rühren führte zur Explosion des Sauerstofftanks 2 von Apollo 13. Wäre die normale Rührsequenz in 24-Stunden-Intervallen durchgeführt worden, und der Fehler trat nach dem fünften Rühren auf, der Explosion wäre aufgetreten, nachdem das Mondmodul, das Rettungsboot, nicht mehr verfügbar war.
"Ich behaupte, dass die Fehlfunktion des Mengensensors zufällig war und versicherte, dass der Lander zum Zeitpunkt der Katastrophe anwesend und voll betankt sein würde", sagte Woodfill.
5 Heizungsbetätigungen in 24-Stunden-Zeiträumen entsprechen einer MET von 120 Stunden.
"Der Mondlander wäre um 103,5 Stunden nach Beginn der Mission zum Mond aufgebrochen", sagte Woodfill. „Nach 120 Stunden Mission wäre die Besatzung von Lovell und Haise aus ihrer Schlafphase erwacht, nachdem sie acht Stunden zuvor ihren ersten Mondspaziergang absolviert hatte. Sie würden einen dringenden Anruf von Jack Swigert und / oder Mission Control erhalten, dass etwas mit dem Mutterschiff, das den Mond umkreist, nicht stimmte. “
Woodfill vermutete außerdem, dass die Analyse der Schiffsprobleme von Swigert wahrscheinlich durch die Abwesenheit seiner beiden Besatzungsmitglieder auf der Mondoberfläche getrübt würde. Zusätzliche Probleme für die Missionskontrolle wären die Unterbrechung der Kommunikation jedes Mal gewesen, wenn das Kommandoschiff hinter den Mond gefahren wäre, wodurch die für die Analyse des Fehlers so wichtige Telemetrie unterbrochen worden wäre. Als sich herausstellte, dass das kryogene System keinen Sauerstoff, kein Wasser und keine elektrische Energie mehr produzieren würde, wären diese Notfallbatterien des Befehlsmoduls aktiviert worden. Wahrscheinlich hätte Mission Control früher einen Abbruch des Mondlanders angeordnet, aber das wäre natürlich zwecklos gewesen. Hätte sich die Aufstiegsbühne des winzigen Landers mit dem erschöpften CM verabredet und angedockt, würden alle lebenserhaltenden Verbrauchsmaterialien für die Abstiegsstufe auf dem Mond verbleiben.
"Der Albtraum würde die Apollo 13-Crew dazu bringen, sich von ihren Familien und Freunden zu verabschieden", sagte Woodfill. "Man kann nur spekulieren, wie das Ende gekommen sein könnte."
Und es hätte wahrscheinlich nicht Apollo 14, 15, 16 und 17 gegeben - zumindest nicht für eine sehr lange Zeit.
Ein weiterer Aspekt des Zeitpunkts der Explosion, den Woodfill in Betracht gezogen hat, ist, warum der Panzer auf dem Launchpad nicht explodiert ist.
Nach dem CDDT vom 16. März waren keine zusätzlichen „Power-Ups“ oder Tests geplant. Es ist jedoch nicht ungewöhnlich, dass eine erneute Überprüfung vor dem Start durchgeführt wird.
"Eine solche Überprüfung könnte leicht diese Heizkreise gewesen sein, da sie nach dem Countdown-Demonstrationstest (CDDT) Wochen zuvor auf nicht standardmäßige Weise verwendet worden waren, um den Sauerstoff aus den Kryotanks zu entleeren", sagte Woodfill. "Solche Wiederholungen finden oft aus unzähligen Gründen statt. Für Apollo 13 gab es trotz des kompromittierten Systems keine, bis das Fahrzeug sicher auf dem Weg zum Mond war. “
Ein solcher routinemäßiger erneuter Test mit Kryorühren hätte jedoch unwissentlich die Trägerrakete, die Unterstützungspersonen oder die Astronautenbesatzung gefährdet.
Wenn der Mengensensor am Boden ausgefallen wäre, hätte das KSC-Bodenteam wahrscheinlich die gleiche Art von Fehlerbehebung durchgeführt, die von Mission Control und der Apollo 13-Crew durchgeführt wurde.
Wäre der Sensor zu diesem Zeitpunkt ausgefallen, wäre eine Reihe von Heizungsbetätigungen / -rührungen ausgeführt worden, um das Gerät zu beheben.
"Natürlich wäre das Ergebnis fast 55 Stunden 55 Minuten nach dem Start dieselbe Explosion gewesen", sagte Woodfill. "Am Boden hätte die Explosion von Apollo 13 Lovell und seiner Crew das Leben kosten können, wenn die Fehlerbehebung durchgeführt worden wäre, während die Crew auf den Start wartete."
Wenn die Fehlersuche früher durchgeführt worden wäre und in den Tagen vor dem Start mehrere Heizungsbetätigungen / -bewegungen ausgelöst worden wären, sagte Woodfill: „Ein schrecklicher Verlust an Leben hätte möglicherweise dazu geführt, dass Dutzende engagierter Luft- und Raumfahrtarbeiter des Kennedy Space Center mutig versucht hätten das Problem lösen. Und der hoch aufragende sechsunddreißigstöckige Saturn 5 wäre in einem Feuerball, der an den Untergang der amerikanischen Vanguard-Rakete im Dezember 1957 erinnert, auf der Erde zusammengebrochen. "
"Ja, die Tatsache, dass der Mengensensor für Sauerstofftank 2 auf der Startrampe nicht ausgefallen ist, aber zu Beginn des Fluges ausgefallen ist, war eines der zusätzlichen Dinge, die Apollo 13 gerettet haben."
Zusätzliche Artikel in dieser Reihe, die jetzt veröffentlicht wurden:
Teil 4: Früher Eintritt in den Lander
