Apollo 13

Apollo 13
Crewed Space Mission
Missionsabzeichen
Mission Abzeichen
Missionsdaten
Schiff • CSM Apollo ( CSM-109 )
• LM Apollo ( LM-7 )
Schiffstyp Bemannte Module
Tor Landung auf dem Krater von Fra Mauro
Besatzung • Jim Lovell
• Jack Swigert
• Fred Haise
Rufzeichen • CM  : Odyssee
• LM  : Wassermann
Startprogramm Saturn V Rakete ( SA-508 )
Veröffentlichungsdatum 11. April 197019  h  13 UTC
Startplatz LC-39 , Kennedy Space Center
Landedatum 17. April 197018  h  7  min  41  s UTC
Landeplatz Süd - Pazifik
21 ° 38 '24 "S, 165 ° 21' 42" W
Dauer 5 Tage 22  h  54  min  41  s
Mannschaftsfoto
Jim Lovell, Jack Swigert und Fred Haise.
Jim Lovell , Jack Swigert und Fred Haise .
Navigation
Bisherige Apollo 12 Apollo 12 Missionsabzeichen Apollo 14 Apollo 14 Missionsabzeichen folgenden

Apollo 13 (11. April 1970 - - 17. April 1970) ist die dritte Mission des amerikanischen Apollo-Weltraumprogramms , eine Crew zum Mond zu bringen. Die Astronauten Jim Lovell und Fred Haise sollten in der Nähe der geologischen Formation Fra Mauro landen , wo sich einer der größten Asteroideneinschläge auf der Mondoberfläche befand, während Ken Mattingly im Orbit bleiben sollte. Aber die NASA glaubte, dass er durch die Krankheit eines anderen Astronauten in Gefahr war, Masern zu fangen, und Jack Swigert wurde an seine Stelle geschickt. Darüber hinaus ereignete sich während des Transits zwischen Erde und Mond ein schwerer Unfall, der für die Besatzung tödlich gewesen sein könnte und die Aufgabe der Mission und die Rückkehr zur Erde erforderlich machte.

Durch die Explosion eines Sauerstofftanks wird das Apollo-Servicemodul außer Betrieb gesetzt , das im Normalfall während des größten Teils der Mission gleichzeitig Energie, Wasser, Sauerstoff und das Antriebssystem liefert. Um zu überleben, flüchtete die Besatzung in das Mondmodul Wassermann , dessen relativ begrenzte Ressourcen sie verwendeten. Das Raumschiff kann sich nicht umdrehen und muss um den Mond herumgehen, bevor es zur Erde zurückkehrt, die es bestenfalls nach einigen Tagen erreichen kann. Die Bodenteams haben Verfahren entwickelt, um das Schiff unter diesen sehr verschlechterten Bedingungen zu betreiben und ausreichende Verbrauchsmaterialien (insbesondere Energie und Wasser) zu sparen, um das Überleben der Besatzung und die Durchführung von Manövern zu ermöglichen, die bis zur Rückkehr zur Erde unerlässlich sind.

Die nach dem erfolgreichen Abschluss der Mission durchgeführte Untersuchung zeigt, dass der Unfall durch einen Handhabungsfehler und mehrere Anomalien bei der Konstruktion und Herstellung des Sauerstofftanks verursacht wurde. Es wurden Maßnahmen ergriffen, um diese für die folgenden Missionen zu korrigieren.

Kontext

Das Apollo-Programm wird von Präsident John F. Kennedy am initiiert2. Mai 1961mit dem Ziel, vor Ende des Jahrzehnts zum ersten Mal Männer zum Mond zu schicken. Es geht darum, die Überlegenheit der Vereinigten Staaten gegenüber der Sowjetunion im Weltraum zu demonstrieren , was im Kontext des Kalten Krieges zu einem politischen Thema wurde . Das20. Juli 1969, Die angestrebte Ziel der amerikanischen Raumfahrtbehörde , NASA , wird erreicht, wenn die Astronauten der Apollo - 11 - Mission zu landen auf dem Mond zu verwalten. Die Apollo 12- Mission , die vier Monate später erfolgreich war, bestätigte diesen Erfolg und validierte das Verfahren für die Präzisionslandung.

Apollo 13 ist die dritte Mission, um Menschen auf dem Mond zu landen. Sieben weitere Missionen sind geplant, darunter sechs "J" -Missionen, bei denen ein schwereres Mondmodul einen Mondrover trägt und einen längeren Aufenthalt mit drei Weltraumspaziergängen ermöglicht . Budgetkürzungen, die durch schwierigere wirtschaftliche Bedingungen und das Erreichen des von Kennedy gesetzten Ziels motiviert waren, wirkten sich jedoch stark auf das Apollo-Programm aus  : Die letzte geplante Mission, Apollo 20 , wurde abgesagt, und die Produktion der Riesenraketen Saturn V ist geplant Keine Hoffnung, dass das Programm fortgesetzt wird.

Auswahl des Landeplatzes auf dem Mond

Die Apollo 12 - Mission war es möglich , eine zu entwickeln Brennstoff- effiziente und präzise Landetechnik . Die Programmbeamten beschlossen daher, die Mindestmenge an Treibmitteln zu reduzieren, die das Apollo-Mondmodul zurückhalten muss, um einen Standort in einem Breitengrad weiter vom Mondäquator zu wählen. Die Notwendigkeit eines alternativen Landeplatzes zum Ausgleich des Versatzes des Startdatums wird ebenfalls aufgehoben, was die Einbeziehung weiter westlich liegender Koordinaten ermöglicht. Die Präzision der Landung, die während der vorherigen Mission demonstriert wurde, ermöglicht es auch, Regionen auszuwählen, die durch ein gequälteres Relief gekennzeichnet sind, da die Astronauten nur mehr als eine klare Zone von relativ kleiner Größe (Ellipse von 1,5 Kilometern) benötigen.

Der von Geologen im Zusammenhang mit dem Weltraumprogramm ausgewählte Landeplatz für Mondmodule befindet sich nördlich des Kraters Fra Mauro , 180 Kilometer östlich des Landeplatzes Apollo 12 . Diese Hügelregion ist von Ejekta und Trümmern des riesigen Aufpralls bedeckt , der wenige hundert Millionen Jahre nach der Entstehung der Planeten das im Osten gelegene Regenmeer (Mare Imbrium) verursachte . Die Analyse dieser Gesteine ​​ist von großem Interesse, da sie zweifellos aus der Tiefe und damit aus der ursprünglichen Kruste stammen: Als solche stellen sie Relikte von Materialien dar, die auf der Erde vollständig von der Oberfläche verschwunden sind, von der Plattentektonik . Die Wissenschaftler hoffen auch, das Datum des Aufpralls aus den von den Astronauten zurückgebrachten Gesteinsproben bestimmen und so die Beziehungen zu den benachbarten geologischen Formationen herstellen zu können.

Wissenschaftliche Ziele

Die wichtigsten wissenschaftlichen Ziele der Apollo 13- Mission sind:

Voraussichtlicher Fortschritt der Apollo 13-Mission

Die Apollo 13- Mission setzt den Verlauf der vorherigen Apollo 12- Mission fort  :

Besatzung

Die Apollo 13 Crew , benannt von der NASA am6. August 1969besteht aus drei ehemaligen Militärpiloten:

Die Reservecrew, die bei Ausfall eines oder mehrerer Vollmitglieder mobilisiert werden kann, besteht aus der Crew des zukünftigen Apollo 16  :

Apollo Raumschiff

Die Apollo 13- Besatzung begibt sich an Bord eines Schiffes, das aus vier verschiedenen Modulen besteht ( siehe Abbildung 1 ). Zum einen das Apollo-Befehls- und Servicemodul (CSM- Akronym für Command and Service Module ) mit einem Gewicht von mehr als 30 Tonnen, das Astronauten zum und vom Transport transportiert und selbst aus dem Befehlsmodul (CM, Command Module ) besteht. in dem die drei Astronauten während der Mission bleiben, außer wenn zwei von ihnen zum Mond absteigen, und des Servicemoduls (SM, Servicemodul ), in dem fast alle notwendigen Ausrüstungsüberleben der Besatzung zusammengefasst sind: Hauptantriebsmotor, Energiequellen, Sauerstoff, Wasser. Auf der anderen Seite bleibt das Apollo-Mondmodul (LM, Abkürzung für Lunar Module ), das nur von zwei Astronauten in der Nähe des Mondes verwendet wird, um abzusteigen, an der Oberfläche zu bleiben und dann in die Umlaufbahn zurückzukehren, bevor es an dem Modul der Ordnung und festmacht Bedienung. Das Mondmodul selbst besteht aus zwei Stockwerken: Eine Abstiegsstufe ermöglicht die Landung auf dem Mond und dient auch als Startplattform für die zweite Stufe, die Aufstiegsstufe, die die Astronauten am Ende im Orbit zum Apollo-Raumschiff zurückbringt von ihrem Aufenthalt auf dem Mond. Das Funkrufzeichen des CSM ist Odyssey , während das Rufzeichen des Mondmoduls Wassermann ist . Die vier Module, aus denen diese beiden Schiffe bestehen, sind:



Durchführung der Mission

Starten (11. April 1970)

Die Saturn V- Rakete , die die Apollo 13- Mission trägt, startet11. April 1970. Der Werfer, der von der vorherigen Apollo 12- Mission verwendet wurde , war während des Starts zweimal vom Blitz getroffen worden, wodurch mehrere Schlüsselsysteme des Raumfahrzeugs vorübergehend angehalten wurden. Die Auslösung des Phänomens war auf die Erzeugung eines Nachlaufs von Partikeln zurückzuführen, die vom Werfer ionisiert wurden und über die gebildete leitfähige Gassäule den Boden und die untere Wolkenschicht in Beziehung setzen, die durch unterschiedliche Potentiale gekennzeichnet sind. Um die vom Trägerraketen in Bodennähe verursachten Störungen im elektrischen Feld zu messen, wurden mehrere Sensoren für die Apollo 13- Mission über den Startplatz verteilt und sammeln nutzbare Informationen.

Der Zentralmotor der zweiten Stufe des Trägers schaltet zwei Minuten zu früh ab, die anderen vier Motoren laufen jedoch länger, wodurch der Schubverlust ausgeglichen werden kann. Dieses Triebwerksschubmanagementsystem im Fehlerfall wurde bei den ersten Flügen von Saturn I- Raketen getestet . Später durchgeführte Untersuchungen zeigen, dass der Motor aufgrund eines besonders hohen Pogo-Effekts (Schwingungsphänomen) abgestellt wurde, wodurch Biegungen der Schubstruktur von 7,6 cm induziert wurden  . Das Design nachfolgender Trägerraketen wird geändert, um dieses Phänomen zu verringern. Die Apollo - Raumschiff und die dritte Stufe der Rakete in der platziert gezielte Parkumlaufbahn km ). Zwei Stunden später wird der Antrieb der dritten Stufe wieder gezündet: Das Apollo-Raumschiff verlässt seine Umlaufbahn und wird auf eine Flugbahn gebracht, die es zum Mond bringt.

Die dritte Stufe der Saturn V- Rakete wird abgeworfen, während die vom Apollo Command and Service Module und dem Apollo Lunar Module gebildete Baugruppe ihren Kurs in Richtung Mond fortsetzt. Während früherer Missionen war diese Stufe der Rakete in eine heliozentrische Umlaufbahn gebracht worden. Für die Apollo 13- Mission ist die S-IVB-Stufe auf die Mondoberfläche gerichtet. Ziel ist es, die durch den Aufprall der Bühne erzeugten seismischen Wellen mit dem passiven Seismometer zu messen, das von der Besatzung von Apollo 12 auf dem Mondboden abgelagert wurde . Die 14-Tonnen-Bühne stürzt mit einer Geschwindigkeit von 2,6  km / s ( 10.000  km / h ) etwa 140 Kilometer vom Seismometer entfernt ab, was einer Explosion von 7,7 Tonnen TNT entspricht. Die seismischen Wellen erreichen das Seismometer etwa 28 Sekunden später und treten noch sehr lange auf, ein Phänomen, das auf der Erde noch nie beobachtet wurde.

Explosion des Sauerstofftanks

Audiodatei
Houston hatten wir ein Problem
Die berühmte Zeile, die Jack Swigert während seines Radiogesprächs mit Houston ausgesprochen hat  : Swigert: Ich glaube, wir hatten hier ein Problem . (Ich glaube, wir hatten hier ein Problem) - Lousma (Kontrollzentrum auf der Erde in Houston): Dies ist Houston. Sagen Sie bitte noch einmal - Lovell: Houston, wir hatten ein Problem. Wir hatten eine Unterspannung des Hauptbus B (Houston, wir hatten ein Problem. Die Spannung am elektrischen Hauptbus B ist unter Spannung) - Lousma: Roger. Haupt B Undervolt . - Lousma: Okay, stehen Sie bereit , 13. Wir sehen uns das an (in Ordnung, warten Sie, 13. Wir werden uns das ansehen.).
Schwierigkeiten bei der Verwendung dieser Medien?

Das 14. April 1970bis 15  Uhr  7 UTC , fast 56 Stunden nach dem Start und fast auf halber Strecke zum Ziel des Schiffes (mehr als 300.000 Kilometer von der Erde entfernt), löste Swigert auf Ersuchen des Missionskontrollzentrums Houston aus und braute durch einen Ventilator den darin enthaltenen Sauerstoff das Reservoir n o  Diese 2. ist eine der beiden Reservoire in dem Servicemodul , das, einerseits, atembare Atmosphäre der Apollo Kapsel bereitzustellen , und auf der anderen Seite, die drei Strom Brennstoffzellen , die den Strom erzeugen - und Wasser - des Raumfahrzeugs. Dieses routinemäßige Mischen dient dazu, den im flüssigen Zustand unter Druck gespeicherten Sauerstoff zu homogenisieren, um den Betrieb des Sensors zu optimieren, der die verbleibende Sauerstoffmenge misst. 16 Sekunden später hörte die Besatzung eine gedämpfte Explosion, während nach einem Spannungsabfall am Stromkreis B des Steuermoduls ein Alarm ausgelöst wurde.

Astronauten ignorieren, sondern eine Kurzschlussleistung von dem Stromkabel (abisolierten Teil) des Ventilators in dem Sauerstofftank erzeugten n o  2 ausgelöst , um die Verbrennung der Isolierschicht umgibt , die elektrische Verdrahtung, die Temperatur auf über Anheben 500  ° C . Der resultierende Druck detonierte den Tank. Das sofort verursachte Geräusch lässt die Astronauten reagieren. Dies ist, wenn Swigert diese berühmten Worte ausspricht:

„Houston, wir hatten ein Problem. (Audiodatei anhören) "

Der Capcom , Jack Lousma , lädt ihn ein, es zu wiederholen, aber es ist Lovell, der den Satz dann erneut ausspricht. Letzteres gibt dann an, dass die Spannung des Stromkreises B abgefallen ist, während es anzeigt, dass sich die Situation einige Sekunden später erholt hat.

Während der ersten Minuten nahm die Besatzung den Ernst der Lage nicht wahr. Er konzentriert sich auf ein scheinbar größeres Problem: Der Computer wurde neu gestartet und die Ventile einiger kleiner Triebwerke des Lageregelungssystems haben geschlossen. Im Kontrollzentrum von Houston bemerkten der Leiter der elektrischen Systeme des Schiffes, Sy Liebergot, und sein Team jedoch andere, viel schwerwiegendere Anomalien. Die an das Servicemodul angeschlossene Antenne mit hoher Verstärkung funktioniert nicht mehr und die Kommunikation wird nun über die Rundstrahlantenne mit niedriger Verstärkung geleitet. Andererseits zeigen Dutzende von Indikatoren an, dass verschiedene Geräte des Raumfahrzeugs nicht mehr normal funktionieren. Nach ihnen Brennstoffzellen n os  1 und 3 sind entspannt und liefern mehr Strom. Nur die Brennstoffzelle n o  2 bietet noch. Der Druck im Sauerstofftank n o  2 scheint Null, während die der Tanks n o  1 Tropfen schnell. Das Schiff hat einen der beiden Stromverteilungskreise und alle dazugehörigen Geräte vollständig verloren.

Die Druckwelle der Explosion ausgeworfen die Außenplatte des Servicemoduls und teilweise ein Rohr aus Sauerstofftank geschnitten n o  1. Die Platte ebenfalls beschädigt große Antenne ausgeworfenen Verstärkung in der Nähe befestigt. Äußerlich wäre dieser Schaden leicht sichtbar, aber die Form des Befehlsmoduls und die Position seiner Bullaugen verhindern, dass Astronauten im Inneren diesen Teil des Servicemoduls sehen.

Für die Besatzung sind die Folgen der Explosion möglicherweise sehr schwerwiegend. Die Rückkehr zur Erde ist aufgrund der Gesetze der Weltraummechanik mehrere Tage lang nicht möglich. Während dieser Zeit muss die Besatzung über genügend Energie, Wasser, Sauerstoff und Treibmittel verfügen, um zu überleben. Für den Betrieb der Elektronik ist Energie unerlässlich , von der der Betrieb des gesamten Schiffes und insbesondere die Flugbahnkorrekturen (Berechnung der Manöver, Auslösung der Triebwerke), die Aufrechterhaltung der für die Flugbahnkorrekturen und die thermische Stabilität wesentlichen Ausrichtung abhängen. Heizwiderstände, die im Fahrgastraum und für bestimmte Geräte eine erträgliche Temperatur aufrechterhalten. Apollos Energie wird von Brennstoffzellen - die Wasserstoff und Sauerstoff verbrauchen - und Batterien geliefert . In beiden Fällen ist der gespeicherte Strom nicht erneuerbar (keine Sonnenkollektoren). Wasser ist natürlich lebenswichtig für das Überleben von Astronauten, wird aber vor allem zur Kühlung der Elemente der Elektronik verwendet, die ohne Wärmeregulierung nicht funktionieren könnten. Im Vakuum ist es schwierig, Wärme abzuleiten. Die gewählte Lösung besteht darin, sie durch Sublimation zu evakuieren, indem das erhitzte Wasser in den Weltraum zurückgeführt wird. Diese Methode verbraucht jedoch ständig große Mengen Wasser (viel mehr als die Besatzung selbst). Schließlich muss der in der Atmosphäre vorhandene Sauerstoff regelmäßig erneuert und frei von CO 2 sein durch das Atmen der Astronauten freigesetzt, um ihr Überleben für die Dauer der Mission zu ermöglichen.

Diagnose

Im Kontrollraum stellt Liebergot zunächst eine sorgfältige Diagnose: Es könnte sich um ein falsches Problem handeln, das von den Messgeräten erzeugt wird. Nach einigen Minuten, die detaillierteren Überprüfungen gewidmet sind, stellen die Spezialisten vor Ort fest, dass das Problem nicht auf abnormale Messungen zurückzuführen ist. Sie versuchten mehrere Manipulationen mit der Besatzung, um den Stromkreis und die Brennstoffzellen neu zu starten. Ungefähr elf Minuten sind seit dem Vorfall vergangen, als Lovell Partikel durch das Fenster in der Mitte der Luke aus dem Schiff entweichen sieht. Was der Astronaut sieht, ist flüssiger Sauerstoff, der aus zerbrochenen Tanks austritt. Ohne die Ursache des Problems zu kennen, fordert das Kontrollzentrum die Besatzung auf, nicht wesentliche Geräte auszuschalten, um den Stromverbrauch zu senken, während sie auf die Lösung des Problems wartet. Er wird auch angewiesen, die Brennstoffzellenventile zu schließen, um das Leck zu stoppen, aber diese Aktion stoppt nicht den Druckabfall in den Tanks.

Das Mondrettungsschiff-Modul

Schließlich stellt Liebergot fest, dass die Besatzung die Brennstoffzellen nicht wieder in Betrieb nehmen kann und dass die Sauerstofftanks des Servicemoduls verloren gehen. Ziel ist es nicht mehr, die Mission abzuschließen, sondern die Besatzung zu retten. Anschließend bittet er den Flugdirektor Gene Kranz , zu verhindern, dass die letzte noch in Betrieb befindliche Brennstoffzelle auf den Notsauerstofftank an Bord des Steuermoduls zurückgreift, um ihn für die letzte Phase des Diebstahls aufzubewahren. Kranz, der plötzlich den Ernst der Lage erkannte, ließ diese Bitte bestätigen und erklärte sich dann bereit, die Anweisung an die Besatzung weiterzuleiten. Die Steuerungen versuchen noch einige Minuten, um die letzte Brennstoffzelle zu retten, aber diese nimmt auch ab, wenn der Sauerstoff ausgeht. 45 Minuten nach Beginn des Vorfalls kündigt Liebergot Kranz an, dass die Verwendung des Mondmoduls (oder LEM) als Rettungsschiff in Betracht gezogen werden muss , da seine Spezialisten angeben, dass die letzte Brennstoffzelle nicht länger als zwei Stunden funktionieren wird.

Unter normalen Umständen bleibt der LM bis zur Annäherung des Mondes inaktiv, um seine durch Batterien gelieferte Energie zu sparen. Die einzigen Geräte, die eingeschaltet sind , sind Heizwiderstände , die vom Steuerungs- und Servicemodul gespeist werden und eine Mindesttemperatur aufrechterhalten. Es ist daher notwendig, das LEM zu reaktivieren. Dieser komplexe Vorgang, der normalerweise vom Steuermodul aus gestartet wird, ist jedoch aufgrund von Energiemangel nicht mehr möglich. Die Techniker müssen daher eine Reihe von Anweisungen entwickeln, um die erforderliche Energie aus den Batterien des Abstiegsmoduls zu ziehen. Glücklicherweise hatte sich eine ein Jahr zuvor durchgeführte Simulation bereits mit diesem Fall befasst. Es hatte zum virtuellen Tod der Besatzung geführt, aber die Techniker fanden dann eine Lösung, um dieses Risiko zu vermeiden. Auf Ersuchen des Kontrollzentrums übernahm die Besatzung die Kontrolle über den LM, um die von den Spezialisten des Mondmoduls festgelegte Befehlsfolge auszuführen. Die Spannung ist auf ihrem Höhepunkt, da nach den neuesten Schätzungen des Liebergot-Teams die letzte Brennstoffzelle in 15 Minuten nicht mehr funktioniert. Schließlich reicht diese Verzögerung aus, um die Ausrüstung des Mondmoduls wieder zu aktivieren. Die Astronauten initialisieren die Trägheitseinheit manuell , nehmen die vom Steuermodul bereitgestellten Werte und transponieren sie (die beiden Einheiten sind von Kopf bis Schwanz ). Innerhalb des Steuermoduls deaktiviert der Pilot Swigert alle Geräte einschließlich der Heizung, um die beiden Batterien zu erhalten, die für die endgültigen Manöver vor und während des Wiedereintritts in die Atmosphäre verwendet werden. Anschließend schloss er sich Lovell und Haise im Mondmodul Aquarius an , das bis zur Rückkehr in die Nähe der Erde als Rettungsboot dienen sollte. Wassermann ist nicht für drei Männer ausgelegt, aber seine Ausrüstung ermöglicht es der Besatzung, genügend Wasser, Strom und Sauerstoff zu haben, um ihr Überleben zu sichern, bis sie zur Erde zurückkehren.

Kritische Auswahl des Rückweges

Jetzt, da das kurzfristige Überleben der Besatzung nicht mehr gefährdet ist, untersuchen die Weltraummechaniker im Kontrollzentrum, wie die Besatzung so schnell wie möglich zur Erde zurückgebracht werden kann, bevor die begrenzten Energieressourcen erschöpft und sauerstoffhaltig sind. Zu den untersuchten Optionen gehört das sofortige Zurückkehren. Fachleute haben berechnet, dass es mit dem gesamten im Odyssey -Servicemodul verfügbaren Kraftstoff möglich ist, ein solches Manöver durchzuführen, das von der NASA als direkter Abbruch bezeichnet wird. Die Treibstofftanks und der Raketenmotor befinden sich jedoch im selben Modul wie der Sauerstofftank, der, wie wir jetzt wissen, eine Explosion erlitten hat, deren Ausmaß an Schäden unbekannt ist. Das Zünden des Raketenmotors könnte eine Explosion auslösen , die die Situation verschärfen oder sogar die Besatzung sofort töten würde. Das andere Szenario besteht darin, das Apollo-Raumschiff den Mond umgehen zu lassen und zur Erde zurückzukehren, was es natürlich im Moment seiner aktuellen Bewegung tun muss ( freie Rückflugbahn ). Das einzige Manöver, das benötigt wird, wäre eine leichte Kurskorrektur auf der Rückfahrt, um die Erde nicht zu verpassen, ein Manöver, das mit dem Motor der Abstiegsstufe des Wassermoduls Aquarius durchgeführt werden kann . Dieses Szenario verschiebt jedoch das Datum der Rückkehr zur Erde und zwingt die dreiköpfige Besatzung, mehr als 80 Stunden in einem Mondmodul zu bleiben, das normalerweise dafür ausgelegt ist, zwei Personen nur 48 Stunden lang mit Energie, Luft und Wasser zu versorgen. In der Zentrale sind die Spezialisten aufgeteilt. Kranz, der Betriebsleiter, entscheidet sich für das letztere Szenario, da zu wenig Zeit übrig bleibt, um eine direkte Rückkehr zu planen, und der kleinste Fehler das Schiff zum Mond stürzen lassen würde.

Die Spezialisten des Kontrollzentrums haben nur wenige Stunden Zeit, um neue Verfahren zu entwickeln, um die für das Überleben der Besatzung wesentlichen Operationen in einer Konfiguration durchzuführen, die keine noch so umfangreiche Simulation geplant hat. Nie geplant:

Über den Mond fliegen

Etwa sechs Stunden nach dem Unfall wird ein erstes Manöver durchgeführt, um das Raumschiff wieder auf eine Flugbahn zu bringen, die es auf natürliche Weise zur Erde zurückbringt. Der Motor der Mondmodul-Abstiegsstufe arbeitet 34 Sekunden lang. Sechzehn Stunden später umkreiste das Raumschiff den Mond in einer Entfernung von 254  km . Die Kommunikation wird für 25 Minuten unterbrochen, da der Mond zwischen der Erde und dem Schiff liegt. Die Besatzung schlug zu diesem Zeitpunkt den Rekord für die Entfernung zur Erde (400.171  km ), da die gewählte Umlaufbahn höher ist als bei früheren Missionen und der Mond sich auf dem Höhepunkt seiner Umlaufbahn befindet.

Ohne eine neue Kurskorrektur muss das Raumschiff 152 Stunden nach dem Start im Indischen Ozean landen . Die verbleibenden Verbrauchsmaterialien, insbesondere Wasser und Strom, reichen jedoch nicht aus, um das Überleben der Besatzung zu diesem Zeitpunkt zu gewährleisten. Nach Überlegungen, die verbleibende Transitzeit von 36 Stunden durch ein riskantes Manöver zu verkürzen (sofortige Freigabe des Servicemoduls, ausführliche Exposition des Hitzeschilds gegenüber dem Vakuum des Weltraums und Verwendung aller in den Tanks der Abstiegsstufe verfügbaren Treibmittel ) entscheiden sich die Verantwortlichen des Kontrollzentrums für eine weniger extreme Lösung, die nur 12 Stunden spart. Das Manöver fand zwei Stunden nach der Umgehung des Mondes statt. Der Raketenmotor der Sinkstufe arbeitet 264 Sekunden lang und ändert die Schiffsgeschwindigkeit um 262  m / s .

Zusammenfassung der Verwendung von Apollo-Modulen
Modul Hauptmerkmale Hauptausrüstung Verbrauchsmaterial
Zum Zeitpunkt des Unfalls verbleibende Menge ⇒ am Ende der Mission		 Normaler Gebrauch Nach Explosion verwenden
Kontroll Modul Gewicht 6,5 Tonnen Wohnvolumen
6,5  m 3
3-Bett- Antriebs- und Navigationscomputer
 Sauerstofftankbatterien
(99 ⇒ 118 ⇒ 29  Ah )		 Aufenthalt der Besatzung, außer während eines Ausfluges zur Mondoberfläche, wo nur einer Platz bietet.
Einziges Modul, das zur Erde zurückkehrt
Vollständig deaktiviert
Reaktiviert und von der Besatzung für atmosphärischen Wiedereintritt am Ende der Mission wieder besetzt.
Servicemodul Masse 24 Tonnen
druckloses Modul		 Hauptantrieb
Antenne mit niedriger und hoher Verstärkung
Triebwerke zur Steuerung der Fluglage		 3 Brennstoffzellen (Energie und Wasser)
Sauerstoff (225  kg )
Wasserstoff
Ergole (18,5 ⇒ 18,4  t .)		 Ermöglicht dem Befehlsmodul, während der gesamten Mission zu arbeiten.
Wird für die Hauptinjektionsmanöver in der Mondumlaufbahn verwendet und dann
einige Stunden vor der Rückkehr zur Erde wieder zur Erde zurückgelassen		 Praktisch nicht mehr verwendet: zerstörte Ausrüstung (Brennstoffzellen, Sauerstoff, Antenne mit hoher Verstärkung) oder fragwürdige Zuverlässigkeit (Antrieb). Ich bin ein paar Stunden gefallen, bevor ich zur Erde zurückgekehrt bin.
Aufstiegsstufe
( Apollo-Mondmodul )		 Gewicht 4,5 Tonnen
Wohnvolumen 4,5  m 3 		Navigations- und Antriebssteuerungscomputer
Platz für 2 Astronauten in der Schwerelosigkeit
Antriebssystem
Triebwerkssteuerung		 Sauerstoff (24 ⇒ 14  kg )
Batterien (siehe unten )
Wasser (153 ⇒ 23  kg )
Treibmittel des Antriebssystems		 Shelters die 2 Astronauten während der 48-Stunden - Ausflug auf die Oberfläche des Mondes
Ermöglicht dem Mondfähre während des Absenkens auf dem Mond und den Aufstieg Piloten
Propulsion Gewährleistung der Aufstieg der Oberfläche des Mondes
aus der Mondumlaufbahn vor dem Rück freigegeben zu Erde		 Heimat der drei Astronauten
Bietet Wasser und Sauerstoff während der
Dropped- Mission unmittelbar vor dem Wiedereintritt in die Atmosphäre.
Abstiegsphase
( Apollo-Mondmodul )		 Masse 10 Tonnen Antriebssystem
Wissenschaftliche Ausrüstung		 Batterien beider Stufen ( 2719 ⇒ 410  Ah )
Ergole (8,3 ⇒ 4,6  t .)		 Antriebsstufe zum Abstieg in den Mondboden
Trägt Ausrüstung, die auf der Mondoberfläche verwendet wird.
Links auf der Mondoberfläche		 Antrieb für alle Flugbahnmodifikationsmanöver
Hauptenergiequelle
Wird unmittelbar vor dem Wiedereintritt in die Atmosphäre freigesetzt.

Zurück zur Erde

Um Energie für den Wiedereintritt in die Atmosphäre zu sparen, werden 80% der elektrischen Geräte abgeschaltet und nur die Kommunikationssysteme mit Houston funktionieren. Zu den gestoppten Systemen gehören das Leitsystem des Gefäßes und die durch elektrische Widerstände bereitgestellte Heizung, die die Temperatur im Mondmodul auf 9  ° C und im Steuermodul auf 3  ° C senkt. Das Ausschalten des Computers erschwert Kurskorrekturen. Aufgrund der Wasserrationierung nach der Explosion (Wasser wird von Brennstoffzellen produziert, die nicht mehr funktionieren) erkrankte Fred Haise an einer Harnwegsinfektion und kam mit Fieber auf die Erde . Die drei Männer stehen vor einem weiteren Problem: dem CO 2 -Gehalt, in hohen Konzentrationen gefährlich, erhöht sich der Wassermann , da das Lebenserhaltungssystem nicht dafür ausgelegt war, die gesamte Besatzung für mehrere Tage unterzubringen. Einer der Kontrollraumspezialisten, Ed Smylie, entwickelt ein Gerät zur Entfernung von CO 2Überschuss. Astronauten stellen einen Adapter aus Plastiktüten, Pappe und verstärktem Klebeband her . Dank dieses DIY -  auf Französisch "  Mailbox " genannt - können sie die Ersatzpatronen der Luftfilter des Steuermoduls verwenden, um den Luftfilter des Mondmoduls einer anderen Größe zu ersetzen.

Trotz der letzten Flugbahnkorrektur weicht das Apollo-Raumschiff von seiner Flugbahn ab (es wird später festgestellt, dass die Verdunstung von Wasser aus dem Kühlsystem des Mondmoduls einen schwachen permanenten Schub auf das Raumschiff ausübt). Eine Korrektur ist erforderlich, damit das Schiff unter genau dem gewünschten Winkel wieder in die Atmosphäre eintritt (wenn der Winkel zu offen ist, kann das Steuermodul zu stark bremsen und brennen; wenn es zu geschlossen ist, prallt es von der Atmosphäre ab und im Weltraum verloren gehen). Nachdem das Navigationssystem des Mondmoduls gestoppt wurde, verfügen die Astronauten nicht über die erforderlichen Maßnahmen, um dieses Manöver durchzuführen. Die Besatzung nahm diese Korrektur daher mit einer Technik vor, die im Rahmen der Programme Gemini und Mercury entwickelt wurde und auf einer Ablesung des Terminators auf der Erdoberfläche basiert . Eine zweite Korrektur wird einen Tag später auf Ersuchen der Atomic Energy Commission (AEC) vorgenommen. In der Tat trägt das Mondmodul einen thermoelektrischen Radioisotopengenerator (RTG) SNAP-27 , der auf der Mondoberfläche verbleiben soll, jetzt aber auf der Erde abstürzt. Die Ladung von Plutonium 238, die von diesem RTG als Wärmequelle verwendet wird, ist in einem Schild enthalten, der normalerweise einem atmosphärischen Wiedereintritt standhalten muss. Die AEC fordert jedoch, dass die Überreste der Mondlandefähre so weit wie möglich von jedem bewohnten Land abstürzen. Die Flugbahn wird daher ein zweites Mal geändert, diesmal unter Verwendung der RCS- Motoren des Mondmoduls (Schubdauer 21,5 Sekunden), um die Überreste des Wassermanns in den tiefen Tonga- Graben von 10 Kilometern zu tauchen .

Atmosphärischer Wiedereintritt und Wasserlandung

Bevor die Besatzung wieder in die Atmosphäre eintritt, kehrt sie in die Odyssee zurück , die einzige, die sie dank ihres Hitzeschilds auf die Erde zurückbringen kann . Sie reaktivieren Schritt für Schritt die Systeme des Moduls. Sie beginnen mit dem Löschen des Servicemoduls. Zu ihrer Überraschung sehen sie zum ersten Mal, dass die Platte auf der Höhe des Sauerstofftanks ausgestoßen wurde. Das Apollo-Mondmodul wird sehr kurz vor Beginn des atmosphärischen Wiedereintritts fallen gelassen, um den Verbrauch der begrenzten Sauerstoffressourcen und insbesondere der Energie des Steuermoduls zu minimieren, das nur dank seiner Wiedereintrittsbatterien funktioniert. Wenn das Mondmodul abgeworfen wird, kann es 124 Stunden lang Sauerstoff liefern, aber nur 5,5 Stunden lang Wasser und 4,5 Stunden lang Strom.

Normalerweise geht der Wiedereintritt in die Atmosphäre nach einer Mondmission mit einem Verlust der Funkverbindung von etwa vier Minuten einher, der durch das Auftreten von glühendem Plasma um den Hitzeschild der Kapsel verursacht wird und den Durchgang von Funkwellen um das Schiff stört. Die Ruhezeit (auf Englisch  : Blackout ) während des Wiedereintritts des Apollo 13- Befehlsmoduls beträgt jedoch sechs Minuten oder 87 Sekunden länger als erwartet. Diese Zeit wurde später einem Wiedereintrittswinkel zugeschrieben, der etwas flacher als der optimale Winkel war, wodurch der Wiedereintritt etwas länger als erwartet wurde. Die Bodenteams haben einen letzten Moment der Angst wegen dieser zu langen Dauer der Stille, weil sie befürchten, dass der Hitzeschild durch die Explosion im Servicemodul beschädigt wurde und die Besatzung beim Wiedereintritt kalziniert ums Leben kam. Atmosphärisch.

Das Raumschiff landete schließlich im Pazifischen Ozean zwischen Neuseeland und den Fidschi-Inseln , sechs Kilometer vom amphibischen Angriffsschiff USS  Iwo Jima  (LPH-2) entfernt , dem Flaggschiff der Flotte, die mit der Bergung der Astronauten beauftragt war. Nach der Bergung durch Hubschrauber 66 - einen Sikorsky SH-3 Sea King-Hubschrauber, der für die Bergung von Astronauten zuständig ist - werden die drei Männer sicher und gesund an Bord des Schiffes gehievt, ebenso wie das Kommandomodul.

Ergebnisse der Unfalluntersuchung

Sobald die Besatzung zurückkehrte, wurde eine Kommission ernannt, die den Unfall untersuchen sollte. Seine Mitglieder sind Vertreter des NASA-Establishments ( Goddard , Ames ), hochrangige NASA-Beamte sowie der Astronaut Neil Armstrong . Die Untersuchung zeigt, dass der Unfall tatsächlich das Ergebnis des Überdrucks eines der Sauerstofftanks war , und ermöglicht die Rückverfolgung der Kette von Ereignissen, die dazu geführt haben, indem die gemachten Fehler identifiziert wurden:

Folgen des Unfalls auf das Apollo-Programm

Um zu verhindern, dass eine ähnliche Anomalie erneut auftritt, oder um zumindest die Folgen zu begrenzen, gab der Ausschuss eine Reihe von Empfehlungen ab, die hauptsächlich zu Änderungen auf der Ebene des Servicemoduls führten. Das Design des Tanks wurde geändert: Die Lüfter wurden entfernt, um die elektrischen Kabel zu beseitigen. Das Vorhandensein von entzündungsgefährdeten Materialien wie Aluminium und Teflon wurde so weit wie möglich reduziert. Ein von den Brennstoffzellen unabhängiger Sauerstofftank und eine Batterie wurden hinzugefügt, um einerseits eine zusätzliche Sauerstoffreserve zu haben und andererseits im Falle eines Ausfalls dieser nicht von Brennstoffzellen abhängig zu sein. An den Brennstoffzellenventilen wurden zusätzliche Sensoren installiert, um weitere Informationen über deren Betrieb zu erhalten. Die Rückgabe und Priorisierung von Alarmen wurde überarbeitet, um schwerwiegende Vorfälle besser hervorzuheben und zu verhindern, dass bestimmte Alarme bei gleichzeitigen Alarmen unbemerkt bleiben.

Die Schlussfolgerungen der Untersuchung, die nach dem Unfall von Apollo 13 durchgeführt wurde, führten zur Verschiebung der nächsten Mission ( Apollo 14 ), um die Konsequenzen ziehen zu können. Der Start wurde auf Anfang 1971 verschobenAugust 1969Die Apollo 14- Mission bestand darin, in einem Gebiet in der Nähe des Littrow- Kraters zu landen, in dem möglicherweise der jüngste Vulkanismus stattgefunden hat. Die zur Identifizierung des Landeplatzes erforderliche fotografische Aufklärung sollte jedoch in der Verantwortung der Apollo 13- Mission liegen und konnte unter den gegebenen Umständen nicht durchgeführt werden. Die Verantwortlichen des Programms änderten daher die Pläne: Die Apollo 14- Mission nahm die Ziele von Apollo 13 wieder auf , dh das Studium der geologischen Formation Fra Mauro . Gleichzeitig wurde das Apollo-Programm weiter gekürzt und die letzten beiden Missionen wurden abgesagt. Apollo 14 wurde die letzte Mission vom Typ "H" , dh mit einer leichten Version des Apollo-Mondmoduls ausgestattet.

In den 1980er Jahren wurde das Kommandomodul an das Luft- und Raumfahrtmuseum in Le Bourget ausgeliehen . 1995 kehrte er jedoch in die USA zurück, um für den Film Apollo 13 zu werben . Seitdem wird die Kapsel im Cosmosphere Museum in Hutchinson (Kansas) , USA, aufbewahrt .

In der Populärkultur

Die Entfaltung der Mission ist Gegenstand des 1995 erschienenen Films Apollo 13 , der seine Geschichte ziemlich genau nachzeichnet und im kinematografischen Bereich das realistischste Zeugnis des Apollo-Programms darstellt . In der englischen Version sind die meisten Funkübertragungen die Original-Missionsbänder. Um den dramatischen Charakter zu betonen, weichen bestimmte Details jedoch von der Realität ab. Dazu gehört die Explosion des Sauerstofftanks, die in der Realität viel weniger spektakulär ist als im Film.

Die verschiedenen Akteure der Mission haben mehrere Zeugnisse veröffentlicht. Mission Commander Lovell schrieb mit einem Reporter Lost Moon: Die gefährliche Reise von Apollo 13 , veröffentlicht 1994. Sy Liebergot, Manager für elektrische Systeme im Kontrollraum, sagte in einem Buch namens Apollo EECOM aus , das mit David M. Harland geschrieben und 2003 veröffentlicht wurde. Flight Director Gene Kranz beschreibt die Mission als Teil seiner Autobiografie Failure Is Not a Option , die im Jahr 2000 veröffentlicht wurde.

Der Ausdruck " Houston , wir hatten ein Problem  " (auf Französisch "  Houston , wir hatten ein Problem" ), der von Jack Swigert ausgesprochen wurde , trat schnell in die amerikanische Kultur ein, weil die Rettung der Apollo- Mission 13 viel erhielt der Medien und der öffentlichen Aufmerksamkeit. Es war die Untertreibung des Wortlauts, die den Menschen angesichts des Ausmaßes des fraglichen "Problems" in den Sinn kam (auch wenn Swigert den Ernst der Lage nicht versteht, wenn er diesen Satz ausspricht). Der Satz wurde dann leicht deformiert und ist heutzutage am bekanntesten als "  Houston, wir haben ein Problem  " ( "Houston, wir haben ein Problem" ).

Anmerkungen und Referenzen

Anmerkungen

  1. Bei früheren Missionen musste der Standort weniger als 5 ° vom Mondäquator entfernt sein. Die Ränder reichen jedoch nicht aus, um die höchsten Breiten zu erreichen.
  2. Um eine optimale Sonnenhöhe in Bezug auf die Sichtbarkeit während der Landephase auf Mondboden ( 5-14 ° ) aufrechtzuerhalten , mussten sich die alternativen Standorte weiter westlich als der primäre Standort befinden, auf dem sich dieser befinden musste der östliche Teil des sichtbaren Gesichts.
  3. Hunderte von Telemetrien, die den Status der verschiedenen Geräte des Schiffes anzeigen, werden kontinuierlich und in Echtzeit an die Zentrale übertragen. Sie werden auf den Schreibtischen verschiedener spezialisierter Teams (elektrische Anlage, Antrieb, Kommunikation usw.) angezeigt, die sie ständig überwachen und im Falle einer Anomalie eingreifen.
  4. CO 2wird für den Menschen ab einer Konzentration von nur 1% gefährlich , was in einer Umgebung, die so eng wie eine Raumkapsel ist, schnell erreicht wird.
  5. Ein Verfahren, das nach dem Entwurf des LEM geplant und während der Apollo 9- Mission getestet wurde .

Verweise

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Siehe auch

Literaturverzeichnis

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