Astronava Apollo

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Diagrama astronavei Apollo: Modulul de comandă, Modulul de service, Modulul lunar şi sistemul de salvare în timpul lansării.

Astronava Apollo a fost proiectată de Statele Unite în anii '60, în cadrul Programului Apollo. Principalul scop al acestui program, definit de preşedintele John F. Kennedy, a fost trimiterea unor oameni pe Lună şi întoarcerea acestora în siguranţă pe Pământ înainte de 1970. Astronava era compusă din mai multe componente/trepte care efectuau diverse funcţii esenţiale atingerii scopului propus. Componentele erau următoarele (de sus în jos): Modulul de comandă, Modulul de service, Modulul lunar şi adaptorul pentru modulul lunar. Erau plasate în partea de sus a vehiculului de lansare, racheta Saturn V.

Metoda de aselenizarea aleasă din mai multe propuse a fost Întâlnire pe orbita Lunii (Lunar Orbit Rendezvous). Fazele acestei metode erau: O rachetă lansa astronava spre Lună. Astronava zbura spre Lună şi se plasa pe o orbită în jurul acesteia. O parte componentă a vehiculului spaţial trebuia să aselenizeze şi apoi să se întoarcă pe orbita Lunii. În final, doar o mică parte a vehiculului se întorcea pe Pământ.

Vehiculele de lansare folosite pentru teste şi pentru misiunile lunare au fost: Little Joe II, Saturn I, Saturn IB, şi Saturn V.

[modifică] Sistemul de salvare în timpul lansării

Astronava Apollo: Sistemul de salvare în timpul lansării.

Principalul scop al acestui subansamblu (Launch Escape System în engleză) era să îndepărteze modulul de comandă, implicit capsula echipajului, de vehiculul de lansare în cazul apariţiei unei situaţii de urgenţă în timpul lansării.

Situaţiile prestabilite în care acest sistem trebuia să fie activat erau: incendiu pe platforma de lansare, explozia vehiculului de lansare sau devierea de la traiectoria prestabilită făra posibilitatea de revenire. Întregul subansamblu era abandonat după despreinderea primei trepte a rachetei Saturn V, în acel moment aceasta aflânduse la o altitudine la care sistemul nu mai putea fi folosit.

Secvenţa de funcţionare a sistemului de salvare era următoarea: era activat manual sau automat, era pornită racheta cu combustibil solid aflată în vârf şi dispozitivul canard care scoteau modulul de comandă de pe traiectoria vehiculului cu probleme. După un anumit timp subansamblul se desprindea de modulul de comandă, care ateriza în siguranţă cu ajutorul unor paraşute.

Dacă situaţia de urgenţa aparea când racheta se afla încă pe platforma de lansare, sistemul de salvare putea să ducă modulul de comandă până la o înălţime la care puteau fi utilizate paraşutele.

• Principalele componente ale sistemului de salvare în timpul lansării:

Testarea sistemului de salvare. Motorul de desprindere şi motorul de tangaj sunt pornite. (NASA)

• • Conul frontal (Nose Cone) - În interiorul acestuia se aflau senzori care determinau unghiul de atac, viteza aerului, şi gradul de înclinare al vehiculului. Informaţiile obţinute de la aceşti senzori erau transmise către modulul de comandă şi sistemul automat de ghidaj.
  • "Bila-Q" ("Q-Ball")^[1] - Era o sferă din polistiren-spumă, cu un orificiu conic în partea de jos, folosită pentru a acoperi conul frontal înainte de lansare. Principalul scop al acestei componente era să protejeze tuburile pitot ale senzorilor, acestea putând fi uşor colmatate de impurităţi, din cauza diametrului redus. Bila era secţionată în două jumătăţi, pe verticală, care erau ţinute împreună de o bandă de cauciuc lată de aproximativ 5 centimetri. Fiecare jumătate era legată printr-un cablu metalic de un dispozitiv aflat în turnul de lansare. Pe bilă mai era ataşată o lamă metalică. Cu câteva minute înainte de lansare, un dispozitiv comandat de la distanţă elibera o greutate care, printr-un sistem de pârgii, acţiona lama metalică cu o forţă foarte mare. Banda de cauciuc era tăiată în acest mod şi cele două jumătăţi ale sferei erau îndepărtate cu ajurolul firelor^[2].
  • Dispozitiv Canard - Motor de tangaj (Canard Assembly - Pitch Motor) - Aceste două componente lucrau în tandem pentru deplasarea modulului de comandă de pe traiectoria rachetei (în timpul zborului sau înainte de lansarea rachetei).
  • Motorul de ejectare a sistemului de salvare (Tower Jettison Motor) - Un mic motor care ajută la desprinderea sistemului de salvare. Era activat după pornirea motoarelor celei de-a doua trepte, când sistemul de salvare nu mai putea fi utilizatt.
  • Motorul principal al sistemului de salvare (Launch Escape Motor) - Un motor cu combustbil solid, care avea patru orificii de evacuare a gazelor arse. Acesta ajuta la îndepărtarea capsulei echipajului din apropierea rachetei.
  • Turnul sistemului de salvare (Launch Escape Tower) - Structură metalică, care lega modulul de comandă de sistemul de salvare.
  • Suprafaţa de protecţie a modulului de comandă (Boost Protective Cover) - Structură conică, amplasată deasupra capsulei echipajului, făcută dintr-un material rezistent la temperaturi înalte. Avea rolul de a proteja modulul de comanđă în timpul ascensiunii prin atmosferă şi putea să reziste în cazul pornirii motoarelor sistemului de salvare.

• Specificaţii:
  • Lungime totală: 10.2 m
  • Diametru: 0.66 m
  • Masa totală: 4170 kg (9200 livre)
  • Forţă de propulsie: 689 kN sau 70307 kgf (155000 livre-forţă)

[modifică] Modulul de comandă (MC)

Astronava Apollo: Modulul de comandă.

Modulul de comandă era centrul de control al vehiculului spaţial şi în acelaşi timp, spaţiul "locativ" al echipajului. Principalele componente erau: cabina presurizată a echipajului, panoul de instrumente şi control, sistemul optic şi electronic de ghidaj, sistemul de comunicaţie, sistemul de filtrare/purificare a aerului, sistemul de control cu reacţie (în engleză reaction control system - RCS), bateriile, scutul termic, trapa de andocare frontală, trapa de andocare laterală, 5 ferestre şi 3 praşute.

• Specificaţii:
  • Echipaj: 3
  • Volumul cabinei echipajului: 6.17 m³
  • Lungime: 3.47 m
  • Diametru: 3.90 m
  • Masa: 5,806 kg
  • Masa structurală: 1,567 kg
  • Masa scutului termic: 848 kg
  • Masa SCR: 400 kg
  • Masa echipamentelor de recuperare a capsulei: 245 kg
  • Masa echipamnteleor de navigaţie: 505 kg
  • Masa echipamentelor de telemetrie: 200 kg
  • Masa echipamentelor electrice: 700 kg
  • Masa sistemului de comunicaţie: 100 kg
  • Masa scaunelor echipajului şi a proviziilor: 550 kg
  • Masa sistemului de filtrare/purificare a aerului: 200 kg
  • Masa altor echipamante: 200 kg
  • Forţa de propulsie a SCR (Sistemul de control cu reacţie): 12 x 420 N
  • Combustibil SCR: N₂O₄/UDMH
  • Masa combustibilului pentru SCR: 75 kg
  • Impulsul specific al SCR I_sp: 290 s (2.84 kN·s/kg)
  • Impulsul SCR: 257 kN·s
  • Baterii: 20.0 kW·h, 1000 A·h

[modifică] Modulul de service (MS)

Astronava Apollo: Modulul de service.

Modulul de service a fost o componentă a astronavei care nu era presurizată şi conţinea: pile electrice, baterii, antena de înaltă frecvenţă, radiatoare, apă, oxigen, hidrogen, sistemul de control cu reacţie, combustibil destul pentru a intra şi ieşi de pe orbita Lunii, şi sistemul de propulsie de service. În misiunile Apollo 15, 16 şi 17 în modulul de service au mai fost încărcate un pachet de instrumente ştiinţifice, o cameră video şi un mic satelit folosit pentru studierea lunii.

O mare parte din modulul de service era ocupată de combustibil şi de motorul principal, care avea sarcina de a plasa astronava pe orbita Lunii şi de a o readuce pe orbita Pământului. Acest motor putea fi folosit pentru corecţia traiectoriei între Pământ şi Lună, putând fi repornit de mai multe ori. În timpul misiunii Apollo 13, un fir dezizolat în modulul de service a provocat un scurt circuit care a dus la o explozie puternică şi la întreruperea misiunii.

Modulul de service rămânea ataşat de modulul de comandă pe tot parcursul misiunii. Era abandonat înainte de reintrarea în atmosfera Pământului.

• Specificaţii:
  • Lungime: 7.56 m
  • Diametru: 3.90 m
  • Masa: 24,523 kg
  • Masa structurală: 1,910 kg
  • Masa echipamentului electric: 1,200 kg
  • Forţa de propulsie a SCR (Sistem de control cu reacţie): 16 × 440 N
  • Combustibili: N₂O₄/UDMH
  • Impulsul specific al SCR I_sp: 290 s (2.84 kN·s/kg)
  • Impulsul SCR: 3,517 kN·s
  • Masa motorului principal: 3,000 kg
  • Forţa de propulsie SPS (din engleză: Service Populsion Engine): 98 kN
  • Combustibili pentru SPS: N₂O₄/Aerozine 50 (UDMH/N2H4)
  • Masa combustibilului pentru SPS: 18,413 kg
  • Impulsul specific al SPS I_sp: 314 s (3.08 kN·s/kg)
  • Sistemul electric: acumulatori, 6.30 kW (în medie), 670 kW·h

[modifică] Modulul lunar (ML)

Astronava Apollo: Modulul lunar.

Modulul lunar era componenta astronavei Apollo care folosea la aselenizarea propriuzisă şi la revenirea pe orbita Lunii. Avea două părţi: Modulul de coborâre şi Modulul de ascensiune. A fost proiectat şi construit de Grumman Aircraft Company, special pentru zborurile spaţiale. Astronauţii puteau supravieţui la bordul modulului lunar între 4 şi 5 zile.

Principalele componente ale Modulului de coborâre erau: "trenul" de aterizare, antena radarului, motorul de coborâre şi combustibilul aferent. Acesta avea câteva compartimente folosite pentru transportul echipamentelor experimentale, a căruciorului mobil penru echipamente (Apollo 14), a roverului lunar (Apollo 15, 16 şi 17), a camerei video şi a cutiilor pentru mostre.

Modulul de ascensiune conţinea: cabina echipajului, panourile cu instrumente, trapa de andocare superioară, trapa frontală, sistemul de ghidare optic şi electronic, sistemul de control cu reacţie, antenele de comunicaţie şi radar, şi nu în ultimul rând, destul combustibil pentru a permite reîntoarcerea pe orbita Lunii şi reconectarea cu Modulul de comandă/service.

• Specificaţii:
  • Modulul de ascensiune:
    • Echipaj: 2
    • Volumul cabinei echipajului: 6.65 m³
    • Înălţime: 3.54 m
    • Diametru: 4.27 m
    • Masa Modulului de ascensiune: 4,547 kg
    • Masa combustibilului pentru motorul de ascensiune: 2,358 kg
    • Forţa de propulsie a SCR: 16 × 440 N
    • Combustibil pentru SCR: N₂O₄/UDMH
    • Impulsul specific al SCR I_sp: 290 s (2.84 kN·s/kg)
    • Forţa de propulsie a motorului de ascensiune: 16 kN
    • Combustibili pentru motorul de ascensiune: N₂O₄/Aerozine 50 (UDMH/N2H4)
    • Impulsul specific al motorului de ascensiune I_sp: 311 s (3.05 kN·s/kg)
    • Variaţia de viteză: 2.22 km/s
    • Baterii: 17 kW·h 800 A·h
  • Moulul de coborâre:
    • Înălţime: 2.83 m
    • Diametru: 4.21 m
    • Diametrul "trenului" de aterizare: 9.37 m
    • Masa modulului de coborâre: 10,149 kg
    • Masa combustibilului pentru modulul de coborâre: 8,165 kg
    • Forţa de propulsie a motorului de coborâre: 44 kN
    • Combustibili pentru motorul de coborâre: N₂O₄/Aerozine 50 (UDMH/N2H4)
    • Impulsul specific al motorului de coborâre I_sp: 311 s (3.05 kN·s/kg)
    • Variaţia de viteză: 2.47 km/s
    • Baterii: 33 kW·h, 1,600 A·h

[modifică] Adaptorul pentru Modulul lunar

Diagramă Apollo SLA.

Adaptorul pentru Modulul lunar (în engleză Spacecraft Lunar Module Adapter - SLA) era o structură conică din aluminiu care avea rolul de a susţine Modulul de service deasupra treptei S-IVB a rachetei Saturn V. Mai folosea la protecţia Modulului lunar, a sistemului de propulsie a acestuia precum şi a cablurilor de legătură dintre vehiculul de lansare şi Modulul de comandă/service în timpul lansării şi al ascensiunii prin atmosferă.

SLA era compus din 4 panouri fixe cu lungimea de 2.1 m (7 picioare) ataşate de Modulul de instrumente de deasupra treptei S-IVB, care erau conectate prin articulaţii mobile la alte 4 panouri, care se deschideau în mod asemănător cu petalele unei flori. Materialul din care erau construite panourile avea o structură tip fagure de miere şi avea grosimea de 42.5 mm (1.7 inch)^[3]. Exteriorul era acoperit cu un strat subţire (1-5 mm) de grund şi vopsea de culoare albă pentru a minimiza stresul termic în timpul lansării şi al ascensiunii^[4].

Modulul de service era prins în bolţuri de o flanşă sitaută în partea de sus a panourilor mari. Sistemul de detonare a încărcăturilor explozive care asigurau desprinderea panourilor era extrem de complex. Existau multiple trasee electrice pentru activarea detonatoarelor, multiple detonatoare pentru fiecare încărcătură explozivă iar explozia unei încărcături provoca explozia în serie a încărcăturilor vecine chiar dacă detonatoarele acestora nu funcţionau. Toate aceste măsuri de siguranţă erau luate pentru a asigura desprinderea de treapata S-IVB a rachetei purtătoare. Dacă mecanismul de desprindere nu funcţiona corect exista risul ca astronauţii să rămână blocaţi pe orbită.

Odată ajunşi în spaţiu astronauţii trebuiau să apese un buton care declanşa procedura de separare a Modulului de comandă/service de vehiculul de lansare. Un cablu detonator era aprins în zona flanşei dintre Modulul de service şi SLA, şi de-a lungul îmbinărilor dintre panourile SLA. Un set de mini propulsoare, situate în partea de jos a panourilor mari, care aveau un dublu sistem de aprindere, imprimau acestora o mişcare de rotaţie de aproximativ 30-60 de grade pe secundă.

Momentul desprinderii SLA în viziunea unui artist.

În timpul misiunii Apollo 7 panourile SLA au rămas ataşate de treapta S-IVB a rachetei Saturn V. Ulterior, inginerii de la NASA fiind îngrijoraţi de perspectiva unei posibile coliziuni între Modulul de comandă/service şi panouri au decis ca acestea să fie desprinse în timpul separării de racheta purtătoare. Balamalele care legau panourile erau în aşa fel construite încât să se desprindă de tot în momentul în care se deschideau la 45 de grade. Un set de arcuri imprimau un impuls panourilor împingându-le la o distanţă sigură. În timpul manevrelor de andocare între Modulul de comandă/service şi Modulul lunar panourile nu mai prezentau nici un pericol.

Modulul lunar era prins de SLA în 4 puncte din zona panourilor inferioare. După de astronauţii efectuau manevrele de andocare dintre module, activau câteva încărcături explozive care rupeau legaturlie dintre Modulul lunar şi SLA şi o ghilotină acţionată mecanic tăia firele de legatură cu Modulul de instrumente al vehiculului de lansare. După aceste operaţiuni călătoria spre Lună putea să continue.

• Specificaţii:
  • Înălţime: 8.5 m
  • Diametru superior: 3.9 m
  • Diametrul bazei: 6.6 m
  • Greutate: 1,837 kg
  • Volum: 190 m³ din care 140 m³ utilizabili

[modifică] Locaţii actuale ale modulelor folosite în misiunile Apollo

[modifică] Galerie de fotografii

Testarea sistemului de salvare a echipajului	Testarea sistemului de salvare a echipajului	Mai multe imagini din timpul testelor sistemului de salvare	Modulul de comandă/service pe orbita Lunii
Comaparaţie între capsulele Apollo şi Gemini	Motorul de ascensiune al Modulului lunar	Panoul de comandă	Asamblarea Modulului de comandă/service
Modulul de comanda/service (Apollo 15)

[modifică] Note

[modifică] Referinţe

• en North American Rockwell, 'Apollo Command Module News Reference', 1968.
• en NASA TN D-7083: Launch Escape Propulsion Subsystem