Apollo 13
Z Wikipédie
O iných významoch výrazu Apollo 13 pozri Apollo 13 (rozlišovacia stránka).| Znak misie | |
|---|---|
 |
|
| Údaje o misii | |
| Názov misie: | Apollo 13 |
| Volací znak: | veliteľský modul: Odyssey lunárny modul: Aquarius |
| Počet členov posádky: |
3 |
| Štart: | 11. apríl 1970 19:13:00 UTC Kennedy Space Center LC 39A |
| Oblet Mesiaca: (Pericynthion) |
15. apríl 1970 00:21:00 UTC 254,3 km od Mesiaca 400 171 km od Zeme |
| Pristátie: | 17. apríl 1970 18:07:41 UTC 21° 38' 24" S - 165° 21' 42" W |
| Trvanie: | 5 d 22 h 54 min 41 s |
| Hmotnosť: | CSM 28 945 kg; LM 15 235 kg |
| Fotografia posádky | |
 Portrét posádky Apolla 13 (zľava: Lovell, Swigert a Haise) |
|
| Posádka Apolla 13 | |
Let Apollo 13 bol siedmym pilotovaným letom programu Apollo. Jeho cieľom bolo uskutočniť tretie pristátie ľudskej posádky na povrchu Mesiaca, tentokrát v oblasti Fra Mauro. Počas letu však došlo k výbuchu jednej z kyslíkových nádrží, ktorý vážne poškodil servisný modul. Následky výbuchu boli veľmi vážne. Nielen, že zabránili posádke splniť úlohu letu, ale ohrozili životy jej členov. Riadiace stredisko v Houstone (vtedy s názvom „Manned Spacecraft Center“, dnes „Lyndon B. Johnson Center“) muselo v priebehu nasledujúcich štyroch dní s vynaložením nesmierneho úsilia vyvinúť núdzové scenáre, vďaka ktorým sa podarilo posádku dopraviť živú naspäť na Zem. Napriek tomu, že misia Apollo 13 nesplnila zadanú úlohu, stal sa jej let legendou. Na motívy tejto udalosti, ktorú Jim Lovell popísal vo svojej knihe Lost Moon (doslova Stratený Mesiac), natočil režisér Ron Howard v roku 1995 film s názvom Apollo 13, v ktorom hlavnú úlohu Jima Lovella stvárnil herec Tom Hanks.
Obsah |
[upraviť] Posádka
Let uskutočnila trojčlenná posádka
- veliteľ Jim Lovell, letel na misiách Gemini 7, Gemini 12, Apollo 8 & Apollo 13
- pilot veliteľského modulu John Swigert, letel iba na misii Apollo 13
- pilot lunárneho modulu Fred Haise, letel iba na misii Apollo 13
- Ken Mattingly mal byť pôvodne pilot veliteľského modulu, ale tri dni pred štartom ochorel na rubeolu a bol nahradený Johnon Swigertom.
[upraviť] Záložná posadka
- John Young, veliteľ
- John Swigert, pilot veliteľského modulu
- Charles Duke, pilot lunárneho modulu
[upraviť] Podporná posádka
[upraviť] Naplánovanie letu
Hlavná posádka pripravovaná pre let Apolla 13 mala pôvodne iné zloženie. Pilotom veliteľského modulu mal totiž byť Ken Mattingly. Tri dni pred štartom však ochorel na rubeolu a bol nahradený Johnom Swigertom, ktorý sa pripravoval na rovnaký post ako člen záložnej posádky. Ken Mattingly sa neskôr zúčastnil vo funkcii pilota veliteľského modulu letu Apolla 16.
Apollo 8, Apollo 10 a Apollo 11 leteli na Mesiac po tzv. bezpečnej translunárnej dráhe (free-return trajectory). To je taká dráha, ktorá privedie kozmickú loď, v prípade že pri prelete okolo Mesiaca nezníži svoju rýchlosť zážehom motorov, naspäť do zemskej atmosféry. Mimochodom - túto dráhu poprvýkrát spomenul vo svojom románe Cesta na Mesiac Jules Verne. Má tú výhodu, že ak by došlo k poruche motorov kozmickej lodi nachádzajúcej sa na bezpečnej translunárnej dráhe, loď sa bez potreby ďalšieho paliva vráti bezpečne naspäť na Zem.
Bezpečná translunárna dráha má však aj svoje nevýhody. Možno sa po nej dostať iba na tzv. rovníkovú (ekvitoriálnu) obežnú dráhu okolo Mesiaca, ktorá umožňuje pristátie iba v oblastiach ležiacich okolo jeho rovníka - teda v žiadnom prípade napríklad v oblasti Fra Mauro, kam smerovalo Apollo 13. Ďalším argumentom proti používaniu bezpečnej translunárnej dráhy je skutočnosť, že vhodné štartovacie okno, zohľadňujúce najmä svetelné podmienky v dobe štartu, pristátie na Mesiaci a pri návrate na Zem, nenastáva príliš často, čo obmedzuje frekvenciu štartov kozmickej lodi na Mesiac.
Lety Apollo 12, Apollo 13 a Apollo 14, tzv. H misie (H od slova hybrid), preto síce začali let po bezpečnej translunárnej dráhe, ale po určitej dobe ju opustili tak, aby mohli uskutočniť pristátie vo svojej cieľovej oblasti.
Lety Apollo 15, Apollo 16 a Apollo 17 sú tiež označované ako tzv. J misie. Tieto lety boli hneď navedené na translunárnu dráhu, ktorá nebola bezpečná. Zatiaľ čo Apollo 15 sa mohlo dostať na bezpečnú translunárnu dráhu pomocou riadiacich motorov RCS (Reactive Control System), Apollo 17 už letelo po dráhe natoľko odlišnej od bezpečnej translunárnej dráhy, že by malo problémy sa na ňu v prípade problémov dostať aj s využitím motorov pristávacieho stupňa lunárneho modulu.
[upraviť] Priebeh letu
[upraviť] Štart a začiatočná fáza letu
Apollo 13 bolo vynesené na obežnú dráhu okolo Zeme dňa 11. apríla 1970 o 19:13 UT.
30 hodín a 40 minút po štarte posádka zapla hlavný motor servisného modulu a prešla tak z bezpečnej translunárnej dráhy na dráhu hybridnú, ktorá jej umožňovala pristátie v cieľovej oblasti Fra Mauro.
[upraviť] Havária
V čase 55:53 po štarte signalizovali prístroje (asi vplyvom rušenia pri telemetrickom prenose dát) riadiacemu stredisku nízky tlak vo vodíkovej nádrži. Stredisko preto dalo v snahe aktualizovať údaje o tlaku posádke príkaz zapnúť vo všetkých nádržiach ohrievače a ventilátory, slúžiace na premiešanie paliva. Krátko potom počula posádka výbuch a pocítila nezvyčajné vibráce kozmickej lode. V riadiacom stredisku na 1,8 sekundy vypadli všetky telemetrické údaje. V kabíne sa rozsvietili kontrolky indikujúce nízku úroveň jednosmerného napätia na zbernici B, jedného zo systémov rozvodu elektrickej energie vo vnútri lode. Krátko potom Jack Swigert ohlásil riadiacemu stredisku: „Ok, Houston, we've had a problem here“ (Ok, Houston, máme tu problém). K havárii došlo 14. apríla 1970 o 03:08:53 UT, v dobe, keď sa už loď nepohybovala po bezpečnej translunárnej dráhe a keď bola vzdialená 321 860 km od Zeme.
Ani po niekoľkých minútach nemohlo riadiace stredisko zistiť, čo sa presne stalo. Až keď posádka zistila, že kyslíková nádrž č. 2 stratila celý svoj obsah, kyslíková nádrž č. 1 obsah pomaly stráca a keď Jim Lovell oznámil: „It looks to me, looking out of the hatch, that we are venting something out into the space“ (Pri pohľade priehľadom sa mi zdá, že nám niečo uniká do vesmíru), v riadiacom stredisku pochopili, že sa nejedná iba o poruchu meracích prístrojov, ale že sa stalo niečo vážnejšie.
Pri premiešavaní kyslíku v nádrži vznikol skrat na elektrickom prívode k ventilátoru, od neho sa vznietila teflónová izolácia a otvorený oheň v kyslíkovej nádrži spôsobil jej výbuch, ktorý, ako sa neskôr ukázalo, roztrhol hliníkový obal servisného modulu po celej jeho dĺžke. Nádrž č. 2 bola zničené celkom, nádrž č. 1 pomaly strácala kyslík trhlinami v potrubí. Kyslík bol nevyhnutne potrebný nielen pre dýchanie posádky, ale tiež na výrobu elektriny a vody. Servisný modul obsahoval totiž palivové články, ktoré z vodíku a kyslíku vytvárali elektrinu a vodu. Pokračujúci únik kyslíka znamenal, že články čoskoro prestanú dodávať elektrinu. Veliteľský modul mal síce akumulátor a svoju vlastnú malú nádrž kyslíka, tie ale boli určené pre zostup zemskou atmosférou. Napriek tomu posádka akumulátor pripojila na rozvod elektriny.
Lunárný modul mal svoje vlastné kyslíkové nádrže, zásobu vody a nabité akumulátory s pomerne veľkou kapacitou. Mohol teda poslúžiť ako akýsi záchranný čln. Avšak všetky zásoby boli určené na zásobovanie dvoch astronautov počas dvoch dní. Teraz museli vystačit pre troch astronautov a štyri dni.
[upraviť] Oživenie lunárneho modulu
Prvou, nie celkom ľahkou úlohou bolo oživiť lunárný modul skôr ako vypadne rozvod elektriny vo veliteľskom module. Všetky systémy lunárneho modulu boli totiž z dôvodu úspory elektriny počas letu k Mesiacu vypnuté a na ich oživenie, t.j. k postupnému zapnutiu v definovanom poradí, malo dôjsť až na obežnej dráhe. Jedinou výnimkou boli elektrické topné telieska, ktoré temperovali niektoré systémy lunárneho modulu, aby nedošlo k ich poškodeniu vplyvom extrémne nízkych teplôt kozmického priestoru. Tieto topné telesá boli napájané z rozvodu veliteľského modulu. Z rovnakého rozvodu boli napájané aj relé tvoriace prepínač, ktorý mal odpojiť rozvod lunárneho modulu od veliteľského modulu a pripojiť ho na výkonné akumulátory lunárneho modulu. Problém ale spočíval v tom, že sieť veliteľského modulu už v tejto chvíli nebola schopná poskytnúť výkon dostačujúci k zapnutiu relé prepínača.
Podobný problém riešilo riadiace stredisko pri jednej simulácii v rámci prípravy štartu Apolla 10. Vtedy bola simulovaná havária, pri ktorej mal lunárny modul tiež poslúžiť ako záchranný čln. Pri simulácii sa vtedy nepodarilo lunárny modul včas oživiť a simulácia skončila „smrťou“ posádky. NASA potom tento scenár vyradila z prípravy letov, pretože pravdepodobnosť podobnej havárie bola nízka. Pracovníci riadiaceho strediska sa však týmto scenárom napriek tomu (mimo oficiálne úlohy) ďalej zaoberali a získané skúsenosti sa teraz hodili. S využitím nadobudnutých skúseností sa podarilo riadiacemu stredisku za necelých 30 minút zostaviť zoznam úkonov nutných na oživenie elektrickej siete lunárneho modulu. Kľúčový trik vychádzal zo skutočnosti, že lunárny modul obsahoval dve sady akumulátorov - výkonnejšiu umiestnenú v zostupovej časti (descent stage) a menej výkonnú umiestnenú v návratovej časti (ascent stage). S využitím akumulátorov návratovej časti sa astronautom podarilo zapnúť relé prepínača a pripojiť tak rozvodnú sieť lunárneho modulu na výkonné akumulátory zostupovej časti.
[upraviť] Návrat na bezpečnú translunárnu dráhu
Aby sa ušetrilo čo najviac energie v akumulátore veliteľského modulu pre fázu neskoršieho zostupu zemskou atmosférou, bolo prijaté rozhodnutie vypnúť navigačný (guidance) systém veliteľského modulu, ktorý mal pomerne veľkú spotrebu, pretože ho okrem palubného počítača tvorili aj elektricky poháňané gyroskopy inerciálnej plošiny. Lunárny modul mal identický navigačný systém. Hneď ako bol oživený elektrický rozvod v lunárnom module, bolo potrebné oživiť jeho navigačný systém a preniesť do neho dáta z navigačného systému veliteľského modulu. Nestačilo ale iba prečítať dáta z displeja vo veliteľskom module a zadať ich do palubného počítača lunárneho modulu. Dáta bolo treba prepočítať, pretože lunárny modul bol oproti veliteľskému modulu o 180 stupňov otočený (veliteľský a lunárny modul boli spojené „čelami“ k sobe, takže veliteľský modul vlastne letel spiatočky).
Ďalej bolo treba vyriešiť problém, ako vrátiť poškodenú loď na Zem. Bol síce k dispozícii scenár „priameho prerušenia letu“ (direct abort), ktorý vyžadoval zažať hlavný motor servisného modulu a bolo by pri ňom spotrebované všetko palivo. Tento manéver bol však za danej situácie veľmi riskantný. Nikto totiž nepoznal rozsah poškodenia servisného modulu. Hrozili dve nebezpečia. Jednak hrozilo, že hlavný motor dôsledkom poškodenia pri nedávnom výbuchu neudelí lodi potrebný impulz a loď narazí na povrch Mesiaca, jednak hrozilo, že by pri zažatí hlavného motora mohlo dôjsť k ďalšiemu výbuchu. Riadiace stredisko preto zavrhlo scenár direct abort a nechalo loď pokračovať k Mesiacu. Loď sa však nenachádzala na bezpečnej translunárnej dráhe. Ako ju tam dostať? Z vyššie uvedeného dôvodu nie s využitím hlavného motoru servisného modulu. Ostávalo teda uskutočniť manéver pomocou motorov zostupovej časti lunárneho modulu, ktorý bol skonštruovaný iba na relatívne krátke použitie pri zostupe na povrch Mesiaca. Bolo potrebné spočítať, kedy a na ako dlho majú byť motory zažaté. Vo výpočtovom stredisku ale neexistoval program pre taký výpočet. Bolo preto nutné taký program rýchlo vytvoriť, spočítať parametre manévru a potom ich nechať prekontrolovať odborníkmi v riadiacom stredisku. Počas necelých troch hodín sa podarilo určiť parametre manévru pre návrat na bezpečnú translunárnu dráhu.
[upraviť] Korekčný zážih PC+2 burn
Po návrate na bezpečnú translunárnu dráhu bolo potrebné vyriešiť ďalší problém. Pri použití tejto dráhy by kozmická loď pristála za štyri dni v Indickom oceáne, kam ale nebolo možné počas tej doby dopraviť loď so záchranným tímom. Na palube lunárneho modulu boli zapnuté iba životne dôležité systémy, medzi ktoré nepatrilo vyhrievanie, takže astronauti trpeli zimou blížiacou sa bodu mrazu. Podarilo sa znížiť spotrebu z bežných 50-75 A iba na 12 A. Napriek tomu bola pri tejto spotrebe elektriny doba štyroch dní zostávajúcich do pristátia vzhľadom na obmedzenú kapacitu akumulátorov lunárneho modulu príliš dlhá.
Existovali dve možnosti, ako upraviť dráhu tak, aby loď pristála v Tichom oceáne. Pri použití prvého variantu by sa let skrátil o 36 hodín, pri použití druhého by sa skrátil iba o 12 hodín. Prvý variant ale so sebou niesol dve riziká. Loď by musela okamžite odhodiť servisný modul a pokračovať bez neho. Tým by bol tepelný štít, chrániaci veliteľský modul pred žiarom vznikajúcim pri zostupe trením o atmosféru, po príliš dlhú dobu vystavený pôsobeniu otvoreného vesmíru (mikrometeoritom). Naviac by bolo spotrebované všetko palivo zostupovej časti lunárneho modulu a nezostala by žiadna rezerva pre eventuálnu korekciu dráhy. Bol preto prijatý druhý variant, ktorý skrátil let iba o 12 hodín. K jeho uskutečneniu bolo potrebné 2 hodiny po dosiahnutí bodu najväčšieho priblíženia k Mesiacu vykonať zážih motorov zostupovej časti lunárneho modulu (tzv. PC+2 burn). Tento zážih bolo treba uskutočniť veľmi presne, preto bol na jeho riadenie použitý palubný počítač navigačného systému. Pretože mal navigačný systém veľkú spotrebu elektriny a pretože sa nepredpokladalo, že bude nutné vykonávať ešte nejaké korekčné manévre, bol po vykonaní zážihu PC+2 burn navigačný systém vypnutý.
[upraviť] Vysoká hladina oxidu uhličitého
Mezitým sa objavil ďalší problém. V atmosfére lunárneho modulu stúpala koncentrácia oxidu uhličitého. Na znižovanie obsahu oxidu uhličitého boli určené filtre obsahujúce hydroxid litný (LiOH). Ich kapacita inštalovaná v lunárnom module zodpovedala posádke dvoch astronautov počas dvoch dní. V súčasnej situácii ale bola nedostatočná. Na palube veliteľského modulu boli síce podobné filtre, ale boli iného tvaru a tak sa nedali použiť v lunárnom module. Našťastie vznik tohto problému predvídal zodpovedný pracovník riadiaceho strediska už od okamžiku, keď sa dozvedel o nehode. So svojimi spolupracovníkmi vymýšľal, ako s využitím pomôcok, ktoré mali astronauti na palube, prispôsobiť filtre veliteľského modulu pre použitie v lunárnom module. Na základe jeho inštrukcií astronauti z ponožky, lepiacej pásky, plastového sáčku a plastového obalu letovej príručky vytvorili adaptér, umožňujúci inštalovať v lunárnom module filtre z veliteľského modulu.
[upraviť] Problém s navigáciou
Aj keď sa zážih PC+2 burn uskutočnil presne, začala sa loď odchyľovať od žiadúcej dráhy. Ukázalo sa, že príčinou je otvor na vypúšťanie odpadovej vody (moču) do voľného priestoru. Fungoval ako svojho druhu reaktívny motor, odchyľujúci loď zo správnej dráhy. Bolo treba uskutočniť ďalšie korekčné zážihy motoru, ale navigačný systém bol vypnutý. Ako zaistiť, že bude loď v okamihu zážihu smerovať správnym smerom? Do úvahy prichádzala iba technika používaná už v programe Mercury a Gemini, pri ktorej na orientáciu lode použili na zemskom povrchu dobre rozpoznateľnú hranicu medzi dňom a nocou. Zatiaľ čo v programe Mercury a Gemini túto metódu použili v malej vzdialenosti od Zeme, teraz sa loď nachádzala ďaleko od Zeme a tak hrozilo nebezpečenstvo, že loď zorientujú nepresne. Pritom tzv. vstupný koridor do atmosféry bol veľmi úzky. Keby loď vstúpila do atmosféry pod nedostatečne ostrým uhlom, odrazila by sa od nej a zmizla by v hlbinách vesmíru. Keby naopak vstúpila do atmosféry pod príliš ostrým uhlom, zhorela by v dôsledku nadmerného tepelného namáhania spôsobeného trením o atmosféru.
[upraviť] Príprava veliteľského modulu na zostup
Zatiaľ v riadiacom stredisku vrcholili práce na vývoji postupu, ktorým astronauti pripravia veliteľský modul na zostup atmosférou. Najmä bolo potrebné zaistiť dostatok elektrickej energie na pristátie. Akumulátor veliteľského modulu bol do značnej miery vybitý vo fáze pred oživením lunárneho modulu. Pozemný tím preto vypracoval postup, ako akumulátor dobiť z rozvodnej siete lunárneho modulu. Veliteľský modul nemal byť nikdy počas letu vypnutý. Neexistoval preto postup, ako ho za letu znova oživiť. Jediný existujúci postup oživenia veliteľského modulu sa za normálnych okolností vykonával dlho pred štartom.
Očakávalo sa, že sa podarí akumulátor veliteľského modulu nabiť na 20 až 25 %. Bolo preto nevyhnutné s energiou šetriť. Za normálnych okolností sa začínalo oživenie veliteľského modulu zapnutím prístrojov zobrazujúcich namerané údaje, aby sa dalo sledovať ďalší postup oživovania. V tomto prípade sa rozhodlo prístroje zapnúť až nakoniec pred záverečnou kontrolou údajov. Celý postup oživenia preto museli astronauti bezchybne uskutočniť naslepo napriek ich vyčerpaniu spôsobeného zimou, nedostatkom spánku, stresom a pobytom v extrémne malom priestore.
[upraviť] Pristátie
Pred vstupom do atmosféry bol odhodený lunárny aj servisný modul. Až keď sa veliteľský modul vzdialil od servisného modulu, uvidela posádka rozsah poškodenia servisného modulu. V celej jeho dĺžke chýbal pruh hliníkového plášťa. Trhlina viedla až k hlavnému motoru, takže je pravdepodobné, že bol poškodený a bolo teda dobre, že ho po nehode nezažali.
Stále ešte hrozili dve nebezpečia. Prvá obava vyplývala z možnosti, že výbuch poškodil tepelný štít, ktorý teraz pri prechode atmosférou nesplní svoju funkciu a kabína v atmosfére zhorí. Táto obava padla, keď sa po trojminútovom výpadku spojenia vo fáze najväčšieho tepelného namáhania kabíny, spôsobeným vrstvou ionizovaného vzduchu v jej okolí, podarilo nadviazať s vracajúcou sa loďou rádiové spojenie. Posledné riziko vychádzalo z možnosti, že zlyhá systém na vypustenie brzdiacich padákov, ktorý mohol byť nefunkčný vplyvom jeho vystavenia extrémne nízkej teplote v tej fáze letu, keď bol vypnutý napájací systém veliteľského a servisného modulu. Našťastie sa ani táto obava nenaplnila a veliteľský modul Apolla 13 pristál dňa 17. apríla 1970 o 18:07:41 UT po lete trvajúcom 5 dní, 22 hodín, 54 minút a 41 sekúnd na hladinu Tichého oceánu severovýchodne od Americkej Samoy, 4,5 km od záchrannej lode USS Iwo Jima.
[upraviť] Iné projekty
[upraviť] Externé odkazy
- Apollo Program Summary Report (po anglicky)
- Apollo 13 – Mission Overview (po anglicky)
- Apollo 13 - "...A Problem" (po anglicky)
- Banke J.: What Caused the Apollo 13 Disaster? (po anglicky)
- Apollo 13 v encyklopédii SPACE 40 (po česky)
| Predchádzajúca misia: Apollo 12 |
Program Apollo | Nasledujúca misia: Apollo 14 |
