Снимка на увредения сервизен модул, заснета от екипажа на "Аполо 13" няколко часа преди завръщането на Земята. Photo credit : NASA
8 април 2020 г. 08:00 ч.
Светослав Александров. На 11-ти април ще отбележим цели 50 години от изстрелването на ракетата "Сатурн 5" с космическия кораб "Аполо 13". На борда на кораба летят астронавтите Джим Ловъл (ветеран, който вече е обиколил Луната с "Аполо 8" през 1968 г.), Фред Хейз (за който това е първи полет) и Джак Суайгърт (който също лети за пръв път, първоначално дубльор на мисията, но заменя Кен Матингли само два дни преди старта заради опасения, че Матингли бил контактен с болен от рубеола).
Изстрелването на кораба минава без проблем - единственото отклонение е, че един от двигателите на втората степен на ракетата-носител се изключва по-рано, но това не се отразява на протичането на мисията и астронавтите се отправят към Луната. Два дни по-късно, по време на рутинно разбъркване на кислородните резервоари, екипажът чува силен шум. Първо Суайгърт, а после Ловъл отправя към контролния център именитата реплика: "Хюстън, имахме проблем тук" (която през 1995 г., по време на заснемането на игралния филм "Аполо 13", бива променена на "Хюстън, имаме проблем" за по-голям драматизъм).
Но какъв е прословутият проблем, който застрашава живота на екипажа? В тази статия ще се опитам да го обясня на възможно най-достъпен език.
Предполагам, че голяма част от хората не са наясно с факта, че космическите кораби "Аполо" не са използвали слънчеви батерии за генериране на електроенергия. Слънчевите панели са големи и деликатни - това не ги прави особено подходящи за маневрени кораби като тези, които летят на кратки експедиции до Луната. Вместо това сервизните модули на "Аполо" са били оборудвани с т.нар. горивни клетки. Всеки кораб е разполагал с общо три горивни клетки, които са изгаряли водород и кислород - като резултат от реакцията се е получавало електричество, както и вода за охлаждане на чувствителната апаратура и питейни нужди. Съответно необходимият водород и кислород са били съхранявани в специални резервоари.
Общо два са били кислородните резервоари, всеки от които е бил напълнен със 145 килограма кислород. Резервоарите са били предназначени да работят при налягане от 6 000 до 6 450 килопаскала и при температури от -207 до +27 oC. Всеки един резервоар е притежавал измервателен датчик, нагревател и две турбини за разбъркване, задвижвани от електродвигатели. Периодично турбините са били включвани, защото флуидът в резервоара е притежавал склонността да се наслоява и така измерванията не са били коректни. Всички кабели в резервоара са били изолирани с тефлон. Освен това всеки резервоар е бил снабден с клапан за освобождаване на налягането, когато то е достигало над 6 900 килопаскала.
Първите признаци, че нещо не е наред, настъпват още на 24-ти март, няколко дни преди изстрелването, когато е проведено демонстрационно обратно броене. По време на изпитанието се предвижда резервоарите да бъдат напълнени и след това частично изпразнени чрез подаване на налягане през отходната система, за да може кислородът да бъде изгонен през входната. Но един от двата резервоара успява да изпразни само 8% от съдържимото си, а не 50%, както се изисква. Инженерите решават да продължат с обратното броене и да проучат проблема по-късно. Последващото разследване потвърждава, че резервоарът не може да се изпразни по нормалния метод. Затова инженерите решават да включат нагревателите и да изгонят кислорода по този начин. Процедурата е бавна, отнема осем часа и видимо завършва с успех.
Схема на сервизния модул на космически кораб "Аполо" с разположение на горивните клетки, водородните и кислородните резервоари. Image credit : NASA
На фона на тази уж пренебрежителна аномалия са обсъдени различни възможности, една от които е да се подмени резервоарът - което би отнело 45 часа и крие риск от увреждане на другите компоненти. В такъв случай полетът може да се отложи с цял месец. Накрая ръководството на НАСА и производителят решават, че не е толкова важно дали резервоарът може да се изпразни - важното е да е пълен. Корабът "Аполо 13" ще излети без да се налага подмяна на резервоара.
Но инженерите не са наясно, че някога този резервоар е бил монтиран на кораба "Аполо 10" - след което е бил премахнат с цел модификации и по време на тази процедура техниците неволно са го изпуснали. Вярно е, че след инцидента резервоарът е бил тестван и не са били констатирани никакви повреди, но се счита, че входната му система е била сериозно увредена (което довело до невъзможността кислородът да бъде изпуснат по нормалния начин). Накрая идва съдбовният 24-ти март, когато инженерите се опитват да изпразнят резервоара чрез нагряване. Специален термостат трябва да изключва автоматично нагревателя всеки път щом температурите надхвърлят 26 oC. Какво обаче се случва?
Първоначално електрическите системи на кислородния резервоар били предназначени да работят при напрежение от 28 волта. По-късно обаче, при една от промените на дизайна, всички системи били адаптирани да работят при напрежение от 65 волта. По време на злополучното нагряване на резервоара на 24-ти март, инженерите решават да включат системите при напрежение 65 волта. Има обаче един компонент, който е бил пропуснат да бъде ъпгрейднат - въпросният термостат. И той блокира! Температурите в резервоара достигат до 537 oC, а инженерите изобщо не забелязват това. Като резултат тефлоновата изолация на кабелите е сериозно увредена. Резервоарът се превръща в бомба със закъснител. Само въпрос на време е да припламне искра, която в присъствието на чист кислород да доведе до експлозия.
И така, корабът излита без проблеми. Около 56 часа по-късно, на 14-ти април 1970-та, екипажът на "Аполо 13" включва турбините, за да разбърка кислорода в резервоарите. И неизбежното се случва...
Снимка на Земята, заснета от екипажа на "Аполо 13" по време на обратния път. Credit : NASA
Астронавтът Джим Ловъл разказа в ново интервю, публикувано на 6-ти април тази година на сайта Astronomy.com, каква е реакцията на екипажа след като чува силен шум. Ловъл си спомня, че по времето на наземните изпитания Фред Хейз е обичал да си прави бъзици с колегите си, като блъскал по хардуера и ги стряскал. Сега си помислил същото - че Хейз му скроил някакъв майтап. Но когато го погледнал, очите на Хейз станали големи като чинии. Астронавтът отвърнал: "Не съм аз". И кошмарът започнал.
Хейз: "Окей, Хюстън..."
Суайгърт: "Мисля, че имахме проблем тук (прекъсвайки Хейз)"
"Тук е Хюстън. Повторете, ако обичате".
Ловъл: "Хюстън, имахме проблем. Имахме спад във волтажа на бъс B"
Ловъл разказва, че когато погледнал през прозореца на кораба, забелязал наоколо да се рее газообразна субстанция - в този момент осъзнал, че това е кислородът и че са загубени и двата резервоара. Експлозията не само разрушила дефектния резервоар, но е пробила и другия, здравия, който не е бил повреден от наземните екипи.
Астронавтите са летци-изпитатели. Те много бързо осъзнават, че няма как да кацнат на Луната и че корабът им умира. Единственият им шанс е да се прехвърлят в лунния модул и да го ползват като спасителна лодка, защото това е единственото нещо на разположение, което разполага с кислородни резервоари. Командният модул на "Аполо" трябва да бъде изключен напълно, за да се пестят батериите му - без горивни клетки те ще се изтощят и токът няма да стигне за завръщането на Земята. Всички останали процедури трябва да се вършат посредством лунния модул - включително и корекцията на полета, като се запалва двигателят на спускаемата степен.
Започва дългото, мъчително, мизерно завръщане. Лунният модул е предназначен да поддържа живота на двама души в продължение на 48 часа, докато се намират на лунната повърхност. Сега в модула трябва да оцеляват трима мъже в продължение на 90 часа. Всички системи, които не са основни, трябва да се изключат - за да се пести ток. Температурите на борда на кораба бързо достигат до точката на замръзване. Част от храната става негодна за ядене. И представете си колко е било гадно на астронавтите в лунния модул - той е бил твърде тесен за двама, а какво остава за трима.
Макар и да не кацат на Луната, астронавтите достигат естествения ни спътник и виждат обратната страна със собствените си очи. Credit : NASA
Абсолютно е вярно, че тиксото спасява екипажа в този труден момент. Изненадващо, не кислородът е дефицитен, дори и на фона на експлозията на резервоарите на командния модул. Проблемен се оказва въглеродният диоксид, който се образува вследствие на дишането на астронавтите и се натрупва в кабината. Лунният модул е разполагал с филтри, които са могли да премахват въглеродния диоксид от двама души в продължение на два дни, но на борда му се намират трима души. В командния модул е пълно с филтри, но те са квадратни и не могат да влязат в гнездото на лунния модул, което е кръгло. Наземните екипи и астронавтите трябва да се трудят заедно и да измислят как да вкарат кръг в квадрат. И то само с нещата, които са налични на борда на кораба - чантички, картон, маркучи и, да, прословутото тиксо. Специален екип, ръководен от Ед Смайли, успява да измисли интелигентно решение.
"Концепцията претърпя известна еволюция", спомня си инженерът на НАСА Джери Уудфил. "Трябваше да се прикачи маркуч от скафандър към порт, който издухва въздух през маркуча към въпросния скафандър. Но ако скафандърът бъде елиминиран и вместо него изходът на маркуча бъде някак си прикачен към квадратния филтър, тогава, може би, екипажът щеше да бъде спасен".
През последните часове от мисията повреденият сервизен модул е изхвърлен. С остатъчната мощност от лунния модул, системите на командния модул са повторно активирани като подготовка за прибирането у дома. Въпреки студените и влажни условия, спускаемата капсула сработва благополучно и на 17-ти април 1970 г. екипажът се завръща на Земята успешно, 142 часа след изстрелването.
Драмата с кораба "Аполо 13" променя завинаги облика на космонавтиката. Самият президент на САЩ Ричард Никсън е сериозно смутен - той се притеснява, че ако някой кораб отново аварира и екипажът му този път умре, това ще има политически последствия за него. Никсън дори се опитва да прекрати подготовката за последната мисия до Луната "Аполо 17", която е предварително планирана за края на мандата му. Слава Богу, че не успява, и мисията е проведена през декември 1972 г. - месец след президентските избори.
Но Никсън оценява колко е важно в този свят да има герои - и астронавтите чудесно се вписват в тази роля. Макар и президентът да не желае да повиши бюджета на НАСА, той решава да продължи пилотираната програма на агенцията посредством проекта "космическа совалка". Макар и да е много по-скромна от грандиозните експедиции "Аполо" до Луната, макар и астронавтите вече да летят само в околоземна орбита, новата програма продължава напред. А благодарение на совалките е построена Международната космическа станция.
Днес фокусът на пилотираната космонавтика е МКС - и така ще е и в близко бъдеще.
Харесвате ли тази статия? Можете да подпомогнете Светослав Александров и КОСМОС БГ в Patreon, или да направите дарение чрез Epay или Paypal (за повече информация - на този линк).