Pożar w drodze na Księżyc

Jubileuszowe echa

Grecki bóg Apollo, syn Zeusa i Leto, identyfikowany był nieraz z Heliosem - bogiem słońca i światłości, który w dzień przemierzał niebo na złotym rydwanie, przewożąc Słońce. Stąd nazwa serii amerykańskich lotów kosmicznych realizowanych w latach 1966-1972.

Pokład „Przeglądu Pożarniczego” jest pojemny, tworzy rydwan Heliosa, który niesie światło wiedzy i informacji. A ponieważ PP to też wszechstronność, nie mogło na jego łamach zabraknąć omówienia pożaru tak osobliwego, że aż kosmicznego. I to dosłownie. Jego autorzy posłużyli się informacjami z „Popular Science”.

Program Apollo zakładał lądowanie człowieka na Księżycu. Misja Apollo 13 była trzecią misją tego programu, lecz musiała zostać przerwana mniej więcej w połowie drogi.

Nudy na pudy

Misja wystartowała 11 kwietnia 1970 r. Lotem dowodził James A. Lovell, pilotem modułu dowodzenia był John L. „Jack” Swigert, a modułu księżycowego - Fred W. Haise. Następnego dnia, w 27. godzinie lotu, astronauci byli w połowie drogi do celu. Zaplanowanie wyżynnego Fra Mauro jako obszaru lądowania wiązało się z koniecznością wejścia w trajektorię hybrydową, co wymagało odpalenia silnika SPS w module serwisowym na 6 s (ostatecznie korekcja kursu nie była konieczna). Oprócz standardowych zadań astronauci przeprowadzili także transmisję telewizyjną.

Trzeciego dnia wszystko wydawało się działać bez zarzutu, aż Joe Kerwin - dyżurny obsługi naziemnej komunikujący się z załogą - stwierdził, że lot ten to straszne nudy. To był ostatni raz, gdy ktoś narzekał na nudę.

Problem był tylko jeden, a przynajmniej początkowo: nieprawidłowe odczyty zawartości jednego z dwóch zbiorników z ciekłym tlenem (po ok. 150 kg). W module dowodzenia znajdowały się zbiorniki kriogeniczne z ciekłym tlenem i ciekłym wodorem. Zapewniały załodze potrzebny do przeżycia tlen, zasilały ogniwa paliwowe produkujące prąd, w ogniwach powstawała woda pitna oraz do chłodzenia systemów.

Były to zbiorniki pod wysokim ciśnieniem (ok. 65 kG/cm²). Użytkowanie ciekłego tlenu w warunkach nieważkości wymagało instalacji w zbiorniku mieszadła, które niwelowało zjawisko rozwarstwiania się ciekłego tlenu. Tlen trzymano w temperaturze wrzenia (-183°C). Przy nierównomiernym zużywaniu ciekłego tlenu konieczne było podgrzewanie zawartości zbiorników, aby zwiększać szybkość jego parowania i tak podwyższać ciśnienie do odpowiedniego poziomu.

Gdy pojawił się problem z odczytami, z Centrum Kontroli Misji nadeszło polecenie, by astronauci częściej mieszali w niepokojącym zbiorniku. W ciągu dnia nie działo się nic strasznego. Astronauci otworzyli właz do lądownika księżycowego, by sprawdzić jego zawartość, przeprowadzili transmisję telewizyjną z działań. Dopiero pod koniec dnia, gdy Swigert uruchomił mieszanie w zbiornikach, zaczęły się prawdziwe problemy. 13 kwietnia 1970 r. o godz. 22:07:53 doszło do eksplozji. Swigert powiedział wówczas: „Houston, we’ve had a problem here”. Poziom tlenu w jednym ze zbiorników spadł do zera, wkrótce potem jedno z trzech ogniw paliwowych przestało generować prąd. Co gorsza, w drugim zbiorniku tlenowym ciśnienie również spadało. Rozpoczęła się walka o przeżycie.

Badanie przyczyn

Walka ta zakończyła się sukcesem - 17 kwietnia o godz. 13:15:06 statek kosmiczny wodował na Oceanie Spokojnym. Komisja badająca sprawę stwierdziła, że eksplozja nastąpiła w zbiorniku nr 2, a wybuch spowodował uszkodzenie przewodu łączącego zbiorniki nr 1 i nr 2, co doprowadziło do opróżnienia zbiornika nr 1 w 90 min. Zbiornik nr 2 sprawiał problemy już podczas testów (zakłócenia w przepływie prądu, trudności w opróżnianiu), ale to zbagatelizowano.

Możliwą przyczyną eksplozji był pożar, a ten mógł zaistnieć w wentylatorze (ale nie w grzałce, bo ta w chwili wybuchu była wyłączona). Odnotowano skok napięcia po włączeniu urządzenia. Mogło to doprowadzić do zwarcia i iskry elektrycznej. Inną możliwością jest powstanie iskry elektrycznej z kontaktu uszkodzonego przewodu wentylatora ze ścianą zbiornika.

Wkrótce na jaw wyszło więcej błędów. Układ elektryczny Apolla był przystosowany do napięcie 28 V. Podczas testów, przy przyspieszeniu procesu podgrzewania napięcie grzałki podniesiono do 65 V. To spowodowało nadtopienie się wyłączników termostatycznych, których nie wymieniono. Oznacza to, że ogrzewanie nie było automatycznie regulowane i temperatura grzałki rosła nawet do 540°C. Wydawać się mogło, że wykonanie urządzeń wewnątrz zbiornika z materiałów niepalnych, a izolacji z teflonu (policzterofluoroetylenu), załatwi sprawę. Niestety, w atmosferze ciekłego tlenu teflon nie zdaje egzaminu. Podczas eksperymentów pękał, kruszył się i gwałtownie płonął.

Bezpośrednią przyczyną awarii Apollo 13 było zatem uszkodzenie bezpieczników termostatycznych na etapie prób. Doświadczenie powtórzono w NASA’s Lewis Research Center w Cleveland w wytworzonych warunkach nieważkości. Przypuszczenia się potwierdziły.

Literatura

PP nr 3/1971, s. 20-21

www.nasa.gov

www.urania.edu.pl