Apolo 6
Apolo 6 (4 de abril de 1968), también conocido como AS-502, fue el tercer y último vuelo sin tripulación en los Estados Unidos. Programa Apolo y la segunda prueba del vehículo de lanzamiento Saturno V. Calificó al Saturno V para ser utilizado en misiones tripuladas, como sucedió por primera vez en el Apolo 8 en diciembre de 1968.
Apolo 6 tenía como objetivo demostrar la capacidad de la tercera etapa del Saturno V, el S-IVB, para impulsarse a sí mismo y a la nave espacial Apolo a distancias lunares. Sus componentes comenzaron a llegar al Centro Espacial Kennedy a principios de 1967. Las pruebas se realizaron con lentitud, a menudo retrasadas por las pruebas del Saturno V destinado al Apolo 4, el lanzamiento inaugural del Saturno V. Después del lanzamiento de esa misión no tripulada en noviembre de 1967, hubo menos retrasos, pero suficientes para que el vuelo se pospusiera de marzo a abril de 1968.
El plan de vuelo requería seguir la inyección translunar con un aborto de retorno directo utilizando el motor principal del módulo de servicio, con un tiempo de vuelo de unas 10 horas. En cambio, las vibraciones dañaron algunos de los motores Rocketdyne J-2 en la segunda y tercera etapa al romper las líneas de combustible internas, lo que provocó que el motor de la segunda etapa se apagara antes de tiempo. Un motor de segunda etapa adicional se apagó antes de tiempo debido a un cableado cruzado con el otro motor apagado. El sistema de guía a bordo del vehículo compensó quemando la segunda y la tercera etapa por más tiempo, aunque la órbita de estacionamiento resultante fue más elíptica de lo planeado. El motor dañado de la tercera etapa no pudo reiniciarse para la inyección translunar. Los controladores de vuelo eligieron repetir el perfil de vuelo de la prueba anterior del Apolo 4, logrando una órbita alta y un retorno de alta velocidad. A pesar de las fallas del motor, el vuelo proporcionó a la NASA la confianza suficiente para usar el Saturn V para lanzamientos tripulados; se canceló un posible tercer vuelo sin tripulación.
Objetivos
Apolo 6, el segundo vuelo de prueba del El vehículo de lanzamiento Saturn V tenía la intención de enviar un módulo de comando y servicio (CSM) más un artículo de prueba lunar (LTA), un módulo lunar simulado (LM) con sensores de vibración estructural montados, en una trayectoria translunar, con el impulso de orbita a la velocidad translunar impulsada por la tercera etapa del Saturno V, el S-IVB. Esa trayectoria, aunque pasara más allá de la órbita de la Luna, no la encontraría. El CSM se separaría del S-IVB poco después de la quema, y el motor SM se encendería para reducir la velocidad de la nave, bajando su apogeo a 22 204 kilómetros (11 989 nmi) y haciendo que el CSM regrese a la Tierra, simulando un &# 34;retorno directo" abortar. En el tramo de regreso, el motor debía encenderse una vez más para acelerar la nave y simular las condiciones que encontraría la nave espacial Apolo en su regreso de la Luna, con un ángulo de reentrada de -6,5 grados y una velocidad de 11.100 metros por segundo (36.500 pies/seg.). Toda la misión iba a durar unas 10 horas.
La misión estaba destinada a probar la capacidad del vehículo de lanzamiento Saturno V para enviar toda la nave espacial Apolo a la Luna, en particular, para probar las tensiones en el LM y los modos de vibración de todo el Saturno V con cerca -cargas completas. Con la nave espacial calificada para el vuelo tripulado a través de la misión Apolo 4 (el primer vuelo del Saturno V), la atención se centró en calificar completamente el vehículo de lanzamiento. La finalización nominal de los eventos de la misión planificada mediante el logro de la órbita de estacionamiento inicial y el reinicio del S-IVB para impulsar el vehículo espacial hacia la distancia planificada, más allá de la órbita de la Luna, se consideró suficiente para cumplir con el Apolo 6 y 39.;s objetivos principales.
Equipo
El vehículo de lanzamiento del Apolo 6 se designó como AS-502, el segundo Saturno V con capacidad de vuelo. Su carga útil incluía CSM-020, un CSM del Bloque I que tenía algunas modificaciones del Bloque II. El Block I CSM no tenía la capacidad de acoplarse con un Módulo Lunar, como lo hizo el Block II. Entre las modificaciones al CSM-020 se encontraba una nueva escotilla para la tripulación, destinada a ser probada en condiciones de retorno lunar. Esta nueva escotilla reemplazó a la que fue condenada por la junta de investigación del Apolo 1 por ser demasiado difícil de abrir en caso de emergencia, circunstancias que contribuyeron a la muerte de tres astronautas en el incendio del Apolo 1 el 27 de enero de 1967. El módulo de mando utilizado era CM-020; Llevaba un programador de misiones y otros equipos para permitir que se operara de forma remota.
El módulo de servicio utilizado fue SM-014: el SM originalmente planeado para Apollo 6, SM-020, se usó para Apollo 4 después de que su SM, SM-017, se dañara en una explosión y tuviera que ser desechado. CM-014 no estaba disponible para el vuelo ya que se estaba utilizando para ayudar en la investigación del Apolo 1. No todos los sistemas SM estaban activados para la misión corta Apolo 6: los radiadores para eliminar el exceso de calor del sistema de energía eléctrica y el sistema de control ambiental no estaban conectados.
Kenneth S. Kleinknecht, gerente del módulo de comando y servicio en el Centro de vuelos espaciales tripulados en Houston, estaba satisfecho con el CSM-020 cuando llegó al Centro espacial Kennedy de North American Aviation, el fabricante, aunque estaba molesto porque llegó envuelto en mylar inflamable. En contraste con el desafortunado CSM del Apolo 1, que llegó con cientos de problemas sin resolver, el CSM-020 solo tenía 23, en su mayoría problemas de rutina.
También voló en el Apolo 6 un artículo de prueba lunar: un módulo lunar simulado, designado como LTA-2R. Incluía una etapa de descenso tipo vuelo sin tren de aterrizaje, sus tanques de combustible llenos de una mezcla de agua y glicol y freón en sus tanques de oxidante. Sin sistemas de vuelo, su etapa de ascenso estaba hecha de aluminio lastrado e instrumentada para mostrar vibración, acústica e integridad estructural. LTA-2R permaneció dentro del adaptador de módulo lunar-nave espacial, numerado SLA-9, durante todo el vuelo.
Preparación
La primera etapa del S-IC llegó en barcaza el 13 de marzo de 1967 y se montó en el edificio de ensamblaje de vehículos (VAB) cuatro días después; la tercera etapa S-IVB y la computadora de la unidad de instrumentos llegaron el 17 de marzo. La segunda etapa S-II aún no estaba lista, por lo que el espaciador en forma de mancuerna, utilizado en la preparación para el Apolo 4 (que también tenía un S-II retrasado), fue sustituido para que la prueba pudiera continuar. El espaciador tenía la misma altura y masa que el S-II junto con todas las conexiones eléctricas. El S-II llegó el 24 de mayo y se apiló y acopló al cohete el 7 de julio.
Apolo 6 vio el primer uso del High Bay 3 del VAB, y rápidamente se descubrió que sus instalaciones de aire acondicionado eran inadecuadas. Se trajeron unidades portátiles de alta capacidad para mantener frescos los equipos y los trabajadores. Hubo retrasos en abril porque el personal y el equipo estaban ocupados con el Apolo 4 y no estaban disponibles para las pruebas en el Apolo 6. La segunda etapa S-II llegó el 25 de mayo y se erigió en una de las bahías bajas del VAB, pero el trabajo en el Apolo 6 siguió estando plagado de retrasos, muchos ocasionados por el trabajo en el Apolo 4. El vehículo se montó en el Mobile Service Launcher 2, pero el trabajo en los brazos del lanzador, que girarían hacia atrás en el lanzamiento, avanzó lentamente. También tardó en llegar el propio CSM; la llegada prevista para fines de septiembre se retrasó dos meses.
Después del lanzamiento del Apolo 4 el 9 de noviembre de 1967, el proyecto del Apolo 6 se aceleró, pero aún quedaban muchos problemas con el hardware de vuelo. El CSM se erigió sobre el vehículo de lanzamiento el 11 de diciembre de 1967, y la pila de la nave espacial se desplegó hasta el Complejo de lanzamiento 39A el 6 de febrero de 1968. El despliegue duró todo el día y gran parte se llevó a cabo bajo fuertes lluvias. Debido a que el transportador de orugas tuvo que detenerse durante dos horas cuando fallaron las comunicaciones, el vehículo no llegó a la plataforma de lanzamiento hasta que oscureció. La estructura de servicio móvil no se pudo mover a la plataforma de lanzamiento durante dos días debido a los fuertes vientos.
La prueba de preparación para el vuelo concluyó el 8 de marzo de 1968 y, en una revisión realizada tres días después, se autorizó el lanzamiento del Apolo 6, sujeto a la finalización exitosa de las pruebas y algunos elementos de acción identificados en la reunión. El lanzamiento se fijó para el 28 de marzo de 1968, pero se pospuso al 1 de abril y luego al 3 de abril debido a problemas con algunos equipos del sistema de guía y con el abastecimiento de combustible. La prueba de demostración de cuenta regresiva comenzó el 24 de marzo; aunque se completó en una semana, el lanzamiento tuvo que posponerse una vez más. El 3 de abril comenzó la cuenta regresiva final con el despegue programado para el día siguiente. Todos los problemas posteriores se solucionaron durante las esperas integradas en la cuenta regresiva y no retrasaron la misión.
Vuelo
Lanzamiento
Apolo 6 se lanzó desde el Complejo de Lanzamiento 39A en el Centro Espacial Kennedy el 4 de abril de 1968 a las 7:00 am (1200 UT). Durante los dos primeros minutos, el vehículo de lanzamiento Saturn V se comportó con normalidad. Luego, cuando la primera etapa S-IC del Saturn V se quemó, las oscilaciones de pogo sacudieron el vehículo. Las variaciones de empuje hicieron que el Saturno V experimentara una fuerza g de ±0,6 g (5,9 m/s2), aunque solo había sido diseñado para un máximo de 0,25 g (2,5 m/s2). El vehículo no sufrió daños, aparte de la pérdida de uno de los paneles del adaptador de módulo lunar (SLA) de la nave espacial.
El administrador asociado de la NASA para vuelos espaciales tripulados, George Mueller, explicó la causa en una audiencia en el Congreso:
El pogo surge fundamentalmente porque tienes fluctuaciones de empuje en los motores. Son características normales de los motores. Todos los motores tienen lo que puede llamar ruido en su salida porque la combustión no es bastante uniforme, por lo que tiene esta fluctuación en el empuje de la primera etapa como una característica normal de toda la quema del motor.
Ahora, a su vez, el motor se alimenta a través de una tubería que saca el combustible de los tanques y lo alimenta en el motor. La longitud de la tubería es algo como una tubería de órgano por lo que tiene una cierta frecuencia de resonancia propia y realmente resulta que va a oscilar igual que una tubería de órgano.
La estructura del vehículo es muy similar a un tenedor de afinación, por lo que si lo golpeas bien, oscilará longitudinalmente arriba y abajo. En un sentido bruto es la interacción entre las diferentes frecuencias que provoca que el vehículo oscila.
Después de que se desechara la primera etapa, la segunda etapa S-II comenzó a experimentar problemas con sus motores J-2. El motor número dos tuvo problemas de rendimiento desde 225 segundos después del despegue, empeorando abruptamente en T+319 segundos. En T+412 segundos, la Unidad de Instrumentos la apagó por completo, y dos segundos más tarde, el motor número tres también se apagó. La avería estaba en el motor dos, pero por cruce de cables, el mando de la Unidad de Instrumentación también apagó el motor tres, que venía funcionando con normalidad. La Unidad de Instrumentos pudo compensar y los tres motores restantes se quemaron durante 58 segundos más de lo planeado. La tercera etapa S-IVB también tuvo que arder durante 29 segundos más de lo habitual. El S-IVB también experimentó una ligera pérdida de rendimiento.
Órbita
Debido al lanzamiento inferior al nominal, el CSM y el S-IVB se insertaron en una órbita de estacionamiento de 173,14 kilómetros (93,49 nmi) por 360,10 kilómetros (194,44 nmi), en lugar de los 190 kilómetros (100 nmi) planificados. nmi) órbita circular de estacionamiento. Esta desviación del plan de vuelo no impidió continuar la misión. Durante la primera órbita, el S-IVB maniobró, cambiando su actitud hacia el horizonte para calificar técnicas que los futuros astronautas podrían usar en el seguimiento de puntos de referencia. Luego, después de las dos órbitas estándar para evaluar la preparación del vehículo para la inyección translunar (TLI), se ordenó al S-IVB que se reiniciara, pero no lo hizo.
Al decidirse por una misión alternativa planificada previamente, el director de vuelo, Clifford E. Charlesworth, y su equipo de control de la misión optaron por utilizar el motor del sistema de propulsión de servicio (SPS) del SM para elevar la nave espacial a una órbita con un apogeo alto (punto de mayor distancia a la Tierra), con un perigeo bajo que daría como resultado un reingreso, como se había hecho en el Apolo 4. Este plan completaría algunos de los objetivos de la misión. El motor SPS ardió durante 442 segundos para alcanzar el apogeo planificado de 22 204 kilómetros (11 989 nmi). Sin embargo, ahora no había suficiente propulsor para acelerar el reingreso a la atmósfera con un segundo encendido del motor SPS, y la nave espacial solo ingresó a la atmósfera a una velocidad de 10 000 metros por segundo (33 000 ft/s) en lugar de los 11 000 metros por segundo planificados. segundo (37.000 ft/s) que simularía un retorno lunar. Mientras se encontraba en altitudes elevadas, el CM pudo devolver datos sobre la medida en que los futuros astronautas estarían protegidos de los cinturones de Van Allen por la piel de la nave espacial.
Diez horas después del lanzamiento, el CM aterrizó a 80 kilómetros (43 nmi) del punto de aterrizaje planificado en el Océano Pacífico Norte al norte de Hawái y fue izado a bordo del USS Okinawa. El SM fue desechado justo antes de llegar a la atmósfera y quemado. La órbita del S-IVB decayó gradualmente y volvió a entrar en la atmósfera el 26 de abril de 1968.
Consecuencias
En una conferencia de prensa posterior al lanzamiento, el director del programa Apollo, Samuel C. Phillips, dijo: "No hay duda de que es una misión menos que perfecta", pero que el lanzamiento que el vehículo alcanzara la órbita a pesar de la pérdida de dos motores fue "un gran logro no planificado". Mueller calificó al Apolo 6 como "un buen trabajo en general, un lanzamiento excelente y, en general, una misión exitosa... y hemos aprendido mucho", pero luego afirmó que el Apolo 6 " tendrá que definirse como un fallo".
El fenómeno del pogo, vivido durante la primera etapa del vuelo, era bien conocido. Sin embargo, la NASA pensó que el Saturno V había sido 'desafinado', es decir, impedido de vibrar en sus frecuencias naturales. Poco después del vuelo del Apolo 6, la NASA y sus contratistas buscaron eliminar los problemas para futuros vuelos, y alrededor de 1000 ingenieros del gobierno y de la industria trabajaron en el problema. Para amortiguar las oscilaciones de presión en los motores F-1 y J-2, las cavidades de las válvulas que conducen a ellos se llenaron con gas helio poco antes del despegue como amortiguador.
Los problemas con el S-II y el S-IVB se remontaron a los motores J-2, presentes en ambas etapas. Las pruebas demostraron que las líneas de propelente que conducen a los encendedores de chispa pueden fallar a baja presión atmosférica o en vacío. Las líneas de propulsor tenían fuelles de metal para permitir la expansión térmica. En las pruebas en tierra, los propulsores fríos que pasan a través de las líneas de propulsor formarían una capa de escarcha en la línea LOX y aire líquido en la línea LH2, amortiguando cualquier vibración. En el vacío del espacio, no había tal protección: los fuelles vibraron rápidamente y fallaron en el flujo máximo, causando que las líneas de propulsor se quemaran. Los fuelles fueron reemplazados por curvas rígidas y las líneas fortalecidas. En la estela del Apolo 6, los ingenieros de la NASA debatieron si configurar el sistema de detección de emergencia de la nave espacial para que aborte automáticamente en caso de pogo excesivo; a este plan se opuso el Director de Operaciones de Tripulación de Vuelo Deke Slayton. En su lugar, se comenzó a trabajar en tener un "sensor de cancelación pogo" para permitir que la tripulación de vuelo juzgara si abortar, pero en agosto de 1968, quedó claro que el pogo podría manejarse sin dicho sensor, y se abandonó el trabajo en él.
El problema de SLA fue causado por su estructura de panal. A medida que el cohete aceleraba a través de la atmósfera, las celdas se expandieron debido al aire y al agua atrapados, lo que provocó que la superficie del adaptador se liberara. En respuesta, los ingenieros perforaron pequeños orificios en la superficie para permitir que los gases atrapados se disiparan y colocaron una fina capa de corcho en el adaptador para ayudar a absorber la humedad.
Los esfuerzos de la NASA fueron suficientes para satisfacer al Comité Senatorial de Ciencias Aeronáuticas y Espaciales. A fines de abril, el comité informó que la agencia había analizado y diagnosticado rápidamente las anomalías del Apolo 6 y había tomado medidas correctivas. Después de un análisis detallado del rendimiento del Saturn V y de las soluciones para futuros vehículos de lanzamiento, los ingenieros del Marshall Space Flight Center en Alabama concluyeron que era innecesario un tercer vuelo de prueba sin tripulación del Saturn V. Por lo tanto, el próximo Saturno V en volar, en Apolo 8, llevaría una tripulación (Apolo 7, la primera misión Apolo tripulada en volar, sería lanzada por un Saturno IB).
Después de la misión, el CM-020 fue transferido a la Institución Smithsonian. El módulo de comando del Apolo 6 está en exhibición en el Fernbank Science Center en Atlanta, Georgia.
Cámaras
El Saturn V tenía varias cámaras adheridas, destinadas a ser expulsadas y luego recuperadas. Tres de las cuatro cámaras a bordo del S-IC no se expulsaron y, por lo tanto, fueron destruidas, y solo se recuperó una de las dos cámaras del S-II. Dos de estas cámaras estaban destinadas a filmar la separación S-IC/S-II y las otras dos estaban destinadas a filmar el tanque de oxígeno líquido; la que se recuperó tenía filmada separación. La falta de eyección se atribuyó a la falta de presión de nitrógeno en las botellas que iban a provocar la eyección. El módulo de comando llevaba una cámara cinematográfica, destinada a activarse durante el lanzamiento y durante el reingreso. Debido a que la misión tomó unos diez minutos más de lo planeado, los eventos de reingreso no se filmaron.
Una cámara fija de 70 mm operada en el CM durante parte de la misión, apuntaba a la Tierra a través de la ventana de la escotilla. La cobertura incluyó partes de los Estados Unidos, el Océano Atlántico, África y el Océano Pacífico occidental. La cámara tenía una combinación de película y filtro que penetraba en la neblina, con un mejor balance de color y una resolución más alta que las fotografías tomadas en misiones tripuladas estadounidenses anteriores. Estos resultaron excelentes para estudios cartográficos, topográficos y geográficos.
Impacto público
Hubo poca cobertura de prensa sobre la misión Apolo 6 principalmente porque el mismo día del lanzamiento, Martin Luther King Jr. fue asesinado en Memphis, Tennessee, y el presidente Lyndon B. Johnson había anunciado que no buscaría la reelección solo cuatro dias antes