La nave espacial Apollo estaba compuesta de tres partes diseñadas para lograr el objetivo del programa estadounidense Apollo de llevar astronautas a la Luna a fines de la década de 1960 y devolverlos a salvo a la Tierra . La nave espacial prescindible (de un solo uso) constaba de un módulo combinado de comando y servicio (CSM) y un módulo lunar Apollo (LM). Dos componentes adicionales complementaron la pila de naves espaciales para el ensamblaje de vehículos espaciales: un adaptador de nave espacial-LM (SLA) diseñado para proteger al LM del estrés aerodinámico del lanzamiento y para conectar el CSM al vehículo de lanzamiento Saturno y un sistema de escape de lanzamiento. (LES) para llevar a la tripulación en el módulo de comando de manera segura lejos del vehículo de lanzamiento en caso de una emergencia de lanzamiento.
El diseño se basó en el enfoque de encuentro de la órbita lunar : dos naves espaciales acopladas fueron enviadas a la Luna y entraron en órbita lunar. Mientras el LM se separó y aterrizó, el CSM permaneció en órbita. Después de la excursión lunar, las dos naves se reunieron y atracaron en órbita lunar, y el CSM devolvió a la tripulación a la Tierra. El módulo de comando fue la única parte del vehículo espacial que regresó con la tripulación a la superficie de la Tierra.
El LES se desechó durante el lanzamiento al llegar al punto donde ya no se necesitaba, y el SLA permaneció unido a la etapa superior del vehículo de lanzamiento. Dos CSM sin tripulación, un LM sin tripulación y un CSM con tripulación fueron transportados al espacio por vehículos de lanzamiento Saturn IB para misiones Apolo en órbita terrestre baja. Saturn Vs más grande lanzó dos CSM sin tripulación en vuelos de prueba en órbita terrestre alta, el CSM en una misión lunar tripulada, la nave espacial completa en una misión en órbita terrestre baja tripulada y ocho misiones lunares tripuladas. Después de la conclusión del programa Apollo, se lanzaron cuatro CSM en Saturno IB para tres misiones orbitales terrestres Skylab y el Proyecto de prueba Apollo-Soyuz .
Módulo de comando y servicio
La mayor parte de la nave espacial Apolo era un vehículo de tres hombres diseñado para el vuelo orbital, translunar y orbital lunar de la Tierra, y regresar a la Tierra. Este consistía en un módulo de comando apoyado por un módulo de servicio , construido por North American Aviation (más tarde North American Rockwell ).
Módulo de comando (CM)
El módulo de mando era el centro de control de la nave espacial Apollo y las habitaciones de los tres tripulantes. Contenía la cabina principal presurizada de la tripulación, los sillones de la tripulación, el panel de control e instrumentos, la guía primaria, el sistema de navegación y control , los sistemas de comunicaciones, el sistema de control ambiental, las baterías, el escudo térmico , el sistema de control de reacción para proporcionar control de actitud , escotilla de atraque hacia adelante, escotilla lateral , cinco ventanas y un sistema de recuperación de paracaídas. Fue la única parte del vehículo espacial Apolo / Saturno que regresó intacta a la Tierra.
Módulo de servicio (SM)
El módulo de servicio no estaba presurizado y contenía un motor de propulsión de servicio principal y un propulsor hipergólico para entrar y salir de la órbita lunar, un sistema de control de reacción para proporcionar control de actitud y capacidad de traslación , celdas de combustible con reactivos de hidrógeno y oxígeno, radiadores para descargar el calor residual en el espacio, y una antena de alta ganancia . El oxígeno también se utilizó para respirar y las pilas de combustible produjeron agua para beber y controlar el medio ambiente. En los Apolo 15, 16 y 17 también llevaba un paquete de instrumentos científicos, con una cámara de mapeo y un pequeño sub-satélite para estudiar la Luna.
Una gran parte del módulo de servicio fue ocupada por el propulsor y el motor cohete principal. Capaz de múltiples reinicios, este motor colocó la nave espacial Apolo dentro y fuera de la órbita lunar, y se usó para correcciones a mitad de camino entre la Tierra y la Luna.
El módulo de servicio permaneció unido al módulo de comando durante toda la misión. Fue desechado justo antes de volver a entrar en la atmósfera de la Tierra.
Módulo lunar (LM)
El Módulo Lunar Apolo era un vehículo separado diseñado para aterrizar en la Luna y regresar a la órbita lunar, y fue la primera verdadera "nave espacial" ya que volaba únicamente en el vacío del espacio. Consistió en una etapa de descenso y una etapa de ascenso . Suministró sistemas de soporte vital para dos astronautas durante un máximo de cuatro a cinco días en las misiones Apolo 15, 16 y 17. La nave espacial fue diseñada y fabricada por Grumman Aircraft Company .
La etapa de descenso contenía el tren de aterrizaje, la antena del radar de aterrizaje, el sistema de propulsión de descenso y el combustible para aterrizar en la Luna. También tenía varios compartimentos de carga utilizados para transportar, entre otras cosas: los paquetes de experimentos de la superficie lunar Apollo ALSEP , el transportador de equipo modular (MET) (un carro de equipo tirado a mano utilizado en el Apolo 14 ), el Lunar Rover ( Apolo 15 , 16). y 17 ), una cámara de televisión de superficie, herramientas de superficie y cajas de recolección de muestras lunares.
La etapa de ascenso contenía la cabina de la tripulación, paneles de instrumentos, escotilla / puerto de atraque, escotilla delantera, sistemas de guía óptica y electrónica , sistema de control de reacción, antenas de radar y comunicaciones, motor de cohete de ascenso y propulsor para regresar a la órbita lunar y encontrarse con el Apolo. Módulos de comando y servicio.
Adaptador de módulo lunar-nave espacial (SLA)
El adaptador de nave espacial-LM (SLA), construido por North American Aviation (Rockwell), era una estructura cónica de aluminio que conectaba el módulo de servicio a la etapa del cohete Saturn S-IVB . También protegió el LM, la boquilla del motor del sistema de propulsión de servicio y el vehículo de lanzamiento al umbilical del módulo de servicio durante el lanzamiento y ascenso a través de la atmósfera. [1]
El SLA estaba compuesto por cuatro paneles fijos de 2,1 m (7 pies) de altura atornillados a la unidad de instrumentos en la parte superior del escenario S-IVB , que estaban conectados mediante bisagras a cuatro paneles de 6,4 m (21 pies) de altura que se abrirían desde la parte superior similar a pétalos de flores.
El SLA se fabricó con un material de nido de abeja de aluminio de 1,7 pulgadas (43 mm) de espesor. [2] El exterior del SLA se cubrió con una capa delgada (0.03–0.2 pulgadas o 0.76–5.08 milímetros) de corcho y se pintó de blanco para minimizar las tensiones térmicas durante el lanzamiento y el ascenso. [3]
El módulo de servicio se atornilló a una brida en la parte superior de los paneles más largos, y un umbilical proporcionó energía a la pirotecnia de redundancia múltiple SLA . Debido a que una falla en la separación de la etapa S-IVB podría dejar a la tripulación varada en órbita, el sistema de separación utilizó múltiples rutas de señal, múltiples detonadores y múltiples cargas explosivas donde la detonación de una carga desencadenaría otra incluso si el detonador en esa carga no funcionó.
Una vez en el espacio, los astronautas presionaron el botón 'CSM / LV Sep' en el panel de control para separar el CSM del vehículo de lanzamiento. Se encendió un cordón detonante alrededor de la brida entre el SM y el SLA, y a lo largo de las uniones entre los cuatro paneles del SLA, liberando el SM y rompiendo las conexiones entre los paneles. Los propulsores pirotécnicos de doble redundancia en el extremo inferior de los paneles SLA se encendieron para rotarlos alrededor de las bisagras a 30-60 grados por segundo.
En todos los vuelos a través del Apollo 7 , los paneles SLA permanecieron con bisagras al S-IVB y se abrieron en un ángulo de 45 grados, como se diseñó originalmente. Pero mientras la tripulación del Apolo 7 practicaba el encuentro con el S-IVB / SLA que contenía un objetivo de acoplamiento ficticio, un panel no se abrió a los 45 grados completos, lo que generó preocupación sobre la posibilidad de colisión entre la nave espacial y los paneles SLA durante el acoplamiento y la extracción. del LM en una misión lunar. Esto llevó a un rediseño utilizando un sistema de liberación de bisagra con resorte que soltó los paneles en un ángulo de 45 grados y los alejó del S-IVB a una velocidad de aproximadamente 8 km / h (5 mph), colocándolos a una distancia segura. cuando los astronautas retiraron el CSM, lo giraron 180 grados y regresaron para acoplarlo.
El LM se conectó al SLA en cuatro puntos alrededor de los paneles inferiores. Después de que los astronautas acoplaron el CSM al LM, lanzaron cargas para separar esas conexiones y una guillotina cortó el umbilical entre el LM y la unidad de instrumento . Después de que se dispararon las cargas, los resortes empujaron al LM lejos del S-IVB y los astronautas pudieron continuar su viaje a la Luna.
Especificaciones
- Altura: 28 pies (8,5 m)
- Diámetro del ápice: 3,9 m (12 pies 10 pulg) Extremo del módulo de servicio
- Diámetro de la base: extremo S-IVB de 21 pies 8 pulg. (6,6 m)
- Peso: 4.050 libras (1.840 kg)
- Volumen: 6700 pies cúbicos (190 m 3 ), 4900 pies cúbicos (140 m 3 ) utilizables
Lanzamiento del sistema de escape (LES)
El sistema de escape de lanzamiento Apollo (LES) fue construido por Lockheed Propulsion Company . Su propósito era abortar la misión alejando el CM (la cabina de la tripulación) del vehículo de lanzamiento en una emergencia, como un incendio de plataforma antes del lanzamiento, falla de guía o falla del vehículo de lanzamiento que probablemente conduzca a una explosión inminente.
El LES incluía tres cables que recorrían el exterior del vehículo de lanzamiento. Si se perdieran las señales de dos de los cables, el LES se activaría automáticamente. [4] Alternativamente, el Commander podría activar el sistema manualmente usando uno de los dos controladores de traducción, que se cambiaron a un modo de cancelación especial para el lanzamiento. Cuando se activa, el LES dispararía un cohete de escape de combustible sólido y abriría un sistema canard para alejar al CM de un vehículo de lanzamiento en problemas y alejarlo del camino. El LES se lanzaría entonces y el CM aterrizaría con su sistema de recuperación de paracaídas .
Si la emergencia ocurriera en la plataforma de lanzamiento, el LES elevaría el CM a una altura suficiente para permitir que los paracaídas de recuperación se desplieguen de manera segura antes de entrar en contacto con el suelo.
En ausencia de una emergencia, el LES se desechaba de forma rutinaria unos 20 o 30 segundos después del encendido de la segunda etapa del vehículo de lanzamiento, utilizando un motor de cohete de combustible sólido separado fabricado por Thiokol Chemical Company . Los modos de aborto después de este punto se lograrían sin el LES. El LES se llevó pero nunca se usó en cuatro vuelos Apollo sin tripulación y quince vuelos tripulados Apollo, Skylab y Apollo-Soyuz Test Project .
Componentes mayores
- Cono de nariz y bola Q
- El cono de la nariz del LES contenía una serie de 8 tubos pitot de medición de presión en una estructura conocida como "Q-ball". Estos sensores se conectaron a las computadoras de guía del vehículo de lanzamiento CM y Saturno, lo que permitió el cálculo de la presión dinámica (q) durante el vuelo atmosférico y también el ángulo de ataque en caso de un aborto. [5]
- Cubierta Q-ball
- Una cubierta de espuma de poliestireno, que se quitó unos segundos antes del lanzamiento, protegió los tubos de pitot de la obstrucción de los escombros. [6] La cubierta se partió por la mitad verticalmente y se mantuvo unida con una banda de goma de 2 pulgadas (51 mm). Se colocó una hoja de afeitar detrás de la banda de goma, pellizcada entre las mitades de la cubierta. Se conectó un cable de alambre a la parte superior e inferior de la hoja de afeitar y a ambas mitades de la cubierta. El cable se pasó a través de una polea en la grúa cabeza de martillo en la parte superior de la torre umbilical de lanzamiento (LUT) hasta un tubo en el lado derecho del nivel de 360 pies (110 m) del LUT. El cable estaba conectado a un peso cilíndrico dentro de un tubo. El peso descansaba sobre una palanca controlada por una electroválvula neumática. Cuando se accionó la válvula desde el Centro de control de lanzamiento (LCC), la presión neumática de 600 PSI GN2 (gas nitrógeno) hizo girar la palanca hacia abajo permitiendo que el peso cayera por el tubo. El peso que cayó tiró del cable, que tiró de la cuchilla cortando la banda de goma, y el cable tiró de las mitades de la cubierta lejos del vehículo de lanzamiento. La aparente sobreingeniería de este sistema de seguridad se debió al hecho de que el sistema de escape de lanzamiento, que dependía de los datos de Q-ball, estaba armado 5 minutos antes del lanzamiento, por lo que la retracción de la cubierta de Q-ball era una parte crítica para la vida de un posible aborto de almohadilla.
- Montaje de canard y motor de cabeceo
- Estos trabajaron en combinación para desviar al CM de un camino recto y hacia un lado durante una emergencia. Esto desviaría al CM de la trayectoria de vuelo de un vehículo lanzador que explota. También indicaría al CM que aterrice al lado de cualquier fuego de plataforma de lanzamiento y no en el medio.
- Lanzamiento del motor de escape
- El motor cohete principal de combustible sólido dentro de un tubo largo, con cuatro boquillas de escape montadas debajo de un carenado cónico. Esto alejaría rápidamente al CM de una emergencia de lanzamiento.
- Motor de expulsión de la torre
- Un motor de combustible sólido más pequeño con dos boquillas de escape, montadas en el tubo, encima del motor de escape. Esto descartó todo el sistema de escape de lanzamiento después de que ya no fuera necesario, en algún momento después del encendido de la segunda etapa.
- Lanzamiento de la torre de escape
- Un armazón de truss de tubos que unía el carenado del motor de escape al CM.
- Boost cubierta protectora
- Una estructura cónica hueca de fibra de vidrio que protege el compartimento del paracaídas del CM y proporciona una cubierta aerodinámica suave sobre el túnel de acoplamiento y la sonda. Después de que se descubrió la erosión de las ventanas del piloto por el escape del motor de escape durante las primeras pruebas de vuelo del LES, se agregó una cubierta protectora en popa que rodeaba toda la superficie superior del CM.
Especificaciones
- Longitud menos BPC : 32 pies 6 pulgadas (9,92 m)
- Longitud con BPC : 39 pies 5 pulg (12,02 m)
- Diámetro: 2 pies 2 pulgadas (0,66 m)
- Masa total: 9.200 libras (4.200 kg)
- Empuje , 36,000 pies: 147,000 libras-fuerza (650 kN)
- Empuje, máximo: 200.000 libras-fuerza (890 kN)
- Tiempo de combustión: 4,0 segundos
Abortar pruebas
- Prueba de aborto de plataforma 1 : prueba de interrupción de LES desde la plataforma de lanzamiento con el modelo BP-6 de Apollo
- Prueba de interrupción de la almohadilla 2 : prueba de interrupción de la almohadilla LES de CM cerca del bloque I con el modelo B-23A de Apollo
- Little Joe II : cuatro pruebas de aborto de LES en vuelo.
Ubicaciones actuales de las naves espaciales
La disposición de todos los módulos de comando y todos los módulos de servicio no volados se enumeran en el módulo de servicio y comando de Apollo # CSM producidos . (Todos los módulos de servicio volados se quemaron en la atmósfera de la Tierra al finalizar las misiones).
La disposición de todos los módulos lunares se enumera en Apollo Lunar Module # Módulos lunares producidos .
Referencias
- ^ No se llevó ningún CSM en elvuelo LM sin tripulacióndel Apolo 5 , y en su lugar se sujetó un cono de nariz aerodinámico a la parte superior del SLA.
- ^ https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19730010176_1973010176.pdf
- ^ Launius, Roger D. "Moonport, Ch20-3" . Consultado el 11 de octubre de 2016 .
- ^ "Prueba del sistema de suspensión de lanzamiento de Apollo" en YouTube
- ^ "Diario de vuelo del Apolo 16: día 1 parte uno" . Archivado desde el original el 2 de julio de 2013 . Consultado el 11 de octubre de 2016 .
- ^ http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/ap15fj/video/ap15_liftoff.mpg
- North American Rockwell, 'Apollo Command Module News Reference', 1968.
- NASA TN D-7083: Subsistema de propulsión de escape de lanzamiento
- Manual de operaciones de Apollo Datos de subsistemas del módulo lunar
enlaces externos
- Informe de la NASA JSC-03600 Apollo / Skylab ASTP y Shuttle Orbiter Major End Items , Informe final, marzo de 1978; Informe de la NASA que enumera las disposiciones de todos los cohetes y naves espaciales utilizados en el proyecto de prueba Apollo, Skylab, Apollo-Soyez y las primeras misiones del transbordador, a partir de 1978.
- Propuesta del Apolo D-2 de General Electric , Encyclopedia Astronautica