50 Jahre Apollo 13: Der Unfall

Mein vorletzter Beitrag zum 50jährigen Apollo 13 Jubiläum.

Start

Sie flogen jetzt richtig zum Mond. Der Start verlief bis auf eine Anomalie reibungslos. Denn während die zweite Antriebsstufe der Saturn V musste das mittlere Triebwerk abgeschalten werden. Die Triebwerkskonfiguration der ersten sowie der zweiten Stufe ist angelegt auf „4+1“, also vier Triebwerke außen 90° zueinander, also wie die Ecken in einem Quadrat und dann noch ein Triebwerk in der Mitte. Also quasi wie die fünf auf einem Spielwürfel. Und dieses mittlere Triebwerk musste wegen Pogo-Oszillationen, also Dichtewellen im Triebwerk, etwa zwei Minuten vorzeitig abgeschalten werden. Es sind spontane selbstauslösende Vibrationen im Triebwerk, welche, wenn die Bauart des Triebwerks es nicht zulässt, die Schubkraft des Triebwerks variabel hoch und runter geht, und somit die Belastung der Rakete selbst sich vergrößert, wie bei regelmäßig variablen Sternen. He, he. ^^

Dieses Problem war allerdings nicht unbekannt: Auch schon mit der Titan-Trägerrakete, welche für das Gemini-Raumfahrtprogramm der NASA verwendet wurde und bereits auf Apollo-Flügen zuvor. Das Problem war allerdings nicht weiter tragisch, denn es musste kein spiegelsymmetrisch liegendes Triebwerk ebenfalls abgeschalten werden und so verlängerte sich bloß die Brennzeit um einige Sekunden. Dann warfen sie die zweite Stufe ab und brannten den Rest mit der dritten Stufe ab.

2 Stunden 35 Minuten und 46 Sekunden später (11.04.1970; 21:48:47 UTC) startete Apollo 13 das Manöver für die TLI (translunar injection/“Mondtransferbahn“). Dazu zündeten sie die dritte Stufe erneut. Als sie die dritte Stufe abwerften um das Raumschiff umzubauen, änderte sich die Flugbahn der dritten Stufe auf direkten Kurs zum Mond und schlug dort in der Nacht vom 14. Auf den 15.04.2020 später mit 2,5 km/s auf den Mond ein und hinterließ einen spannenden Krater.

Aufbau des Apollo-Raumschiffs in der meisten Zeit des Fluges. Bildquelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/01/2010-06-11_CSM%26LM.jpg

Die Crew machte sich bereit auf ihren Drei-Tage-Flug zu Fra Mauro, dieser Region auf dem Mond. 30:40:50 nach dem Start erfolgte eine Kurskorrektur während sie live vom Apollo-Raumschiff aus zusehen waren. Jack Swigert fiel in dem Moment ein, dass er seine Steuern noch nicht abgegeben hatte und bittet um eine Fristverlängerung. He, he ^^

Der Unfall

Missionsleiter Kranz und anderes Bodenpersonal schauten der vierten Liveübertragung, welche nur wenige Minuten vom Unglück entfernt war, an. (S70-35139)

Am dritten Tag der Mission verschob sich der Zeitplan um drei, später um vier Stunden und die Kontrolle des LM, Landemoduls war für 58:00:00 geplant und eine Live-Übertragung gegen 55:00:00. Leider wurde sie auf keinem US-Sender übertragen und hatte deshalb keine nennenswerten Zuschauerzahlen. Doch etwa 6 ½ Minuten nach dem Ende der Liveübertragung, als Jack Lousma, ein anderer Astronaut an der Verbindung auf der Erde, weniger bedeutende Instruktionen der Apollo 13 Crew gegeben hat. Da die Drucksensoren nicht richtig zu funktionieren schienen, sollte die Swigert die Rührventilatoren im Sauerstofftank aktivieren. Es wird normalerweise sowieso einmal täglich getan. Außerdem dient das Rühren dazu, dass die Druckwerte sich wieder normalisieren, sofern der Sensor nicht kaputt ist. Das verlief normal, sie hatten das Ventilatorsystem für wenige Sekunden an und haben es auch ganz gut geschafft. Doch … 95 Sekunden nach dem die Ventilatoren aktiviert waren, gab es einen Riesenknall! Zuerst haben sie gedacht, dass Hause die zwei anderen wieder erschrecken wollte, in dem er das Bruckbeaufschlagungsventil des LM betätigte, aber schnell stellten sie fest, dass es was anderes war. Mit dem Knall verbunden, war auch ein Spannungsabfall, was bedeutet, dass einer der Brennstoffzellen des CSM etwas hatte (sie wurden versorgt mit Wasserstoff und Sauerstoff aus dem Antriebstank. Und 1,8 Sekunden Telemetrieverlust, bis auf die S-Band-Antenne umgeschalten wurde Vielleicht wurde das LM von einem Meteorit getroffen. Die Spannung kehrte kurzzeitig zurück, aber die Spannung von „Hauptbus A und B“ sind danach abgesackt. In diesem Moment hat Lovell auch den berühmten Satz gesagt: Houston, we‘ve had a problem here (Houston, wir hatten hier ein Problem)

Minuten danach gab es immer wieder merkwürdige Anzeigen. Der Tank 1 war leer und die Anzeige vom zweiten Tank war abfallend, der Computer wurde zurückgesetzt und die Hochleistungsantenne arbeitete nicht. Die Situation geriet zunehmend außer Kontrolle. Liebergot, der der an einer der wichtigen Positionen für Apollo 13 auf der Erde saß, sagte, dass die Instrumente verrücktspielen würden. Lovell berichtete nach einem Blick durch ein Fenster in der Kapsel über ein austretendes Gas. Spätestens jetzt war klar, dass es ein Problem gab. Ohne die vollständige Funktion der Brennstoffzellen, die ja die notwendige Energie produziert, wäre die Mondlandung im Eimer. Da die Brennstoffzellen und das austretende Gas auf die Treibstofftanks hinweisen, wäre die Mondlandung eh im Eimer. Die Computernavigation war nicht mehr möglich, der Computer war resettet und die manuelle Navigation macht keinen Sinn, denn diese Gaswolken und zehntausende Splitter machte die Sicht zu den Sternen unmöglich.

Das Servicemodul nach der Abtrennung kurz vor dem Atmosphäreneintritt. (AS13-59-8500)

Und tatsächlich! Das Sauerstoff havarierte und der Rest der übrig geblieben war, brauchte man für eventuelle Manöver noch, auch wenn fast jedes System an Bord nicht ohne Strom der Brennstoffzelle funktionierte. Zum Glück lädt die Brennstoffzelle eine Batterie auf, welche noch Ladung besaß. Der Missionsleiter ordnete an, das übriggebliebene Sauerstoff zu isolieren, obwohl ihm klar war, dass dann die einzig verbliebene Brennstoffzelle ebenso nicht mehr funktionieren würde. Das Hauptziel der Mission änderte sich: Wie bringen wir unsere Astronauten sicher und gesund wieder zurück zur Erde?

Die vollendete Katastrophe

Apollo 13's complete circumlunar flight trajectory drawn to scale, showing its distance to the Moon when the accident occurred
Eine Übersicht des Fluges der Apollo 13. Bildquelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Apollo_13_timeline.svg

Da das LM scheinbar noch halbwegs intakt war, ordnete der Missionsleiter Kranz an, dass LM als Rettungsboot zu verwenden, denn dessen Ressourcen sahen noch vielversprechend aus. Ein solches Szenario wurde geplant, es aber als unliebsam deklariert, da das LM eigentlich für zwei Astronauten gebaut war und eben als LM und nicht als CSM oder SM (Servicemodul). Eigentlich Glück gehabt, denn wäre es nicht so gewesen, wären die Astronauten kläglich gestorben, oder wenn es auf dem Rückweg passiert wäre und das LM bereits abgetrennt gewesen, wären sie genauso gestorben!

Jetzt blieb die Frage, wie holten sie die Astronauten ab? Ein „Direkt-Abbruch“ mit einer Rückkehr bevor sie den Mond umrundet haben, wäre mit einem großen Manöver mit dem SPS (Service Propulsion System, der Antrieb des CSM) möglich gewesen, aber zu riskant, denn vielleicht würde die Lage sich dadurch verschlechtern, sie wussten schließlich immer noch nicht, was genau passiert war. Das Apollo-Raumschiff war immer noch auf der „Hybrid-Transferbahn“ welche es möglich machte, zu (mond-)äquatorferneren Orten zu gelangen, wie das eigentliche Ziel Frau Mauro. Sie mussten davon runterkommen, zu einer normalen Transferbahn. Kranz entschied, dass sie den langen Weg über den Mond nutzen müssten. Aber sie mussten wieder auf einen anderen Kurs kommen. Das LM hatte noch das Triebwerk für den eigentlich geplanten Abstieg zum Mond (DPS), allerdings ist nicht so stark wie das SPS, sie könnten es theoretisch tun, aber es gab keine Software dafür, dass das DPS das ganze Raumschiff fliegt. Die Daten vom Computer des CSM wurde in das des LM transferiert. Um 61:29:43,49 brannten sie mit dem DPS das Raumschiff doch noch auf den normalen Kurs.

Apollo 13 beim Mond. (AS13-62-909)

Das war es. Sie könnten nun wieder zur Erde nach vier Tagen zurückkehren, doch leider war der berechnete Rückkehrort im Indik, statt im Pazifik. Weil dort die NASA nur wenige Bergungskräfte hat, und von dort aus es lange bräuchte, um in die USA zurückzukehren, entschied sich die NASA kurzerhand für ein weiteres Manöver, welches die Flugzeit um zwölf Stunden verkürzen würde und die Apollo 13 im Pazifik landen lies. Das Manöver trägt den lustigen Namen „PC+2“ wegen Pericynthion + 2 (Stunden) und sagt quasi schon alles aus: es ist zwei Stunden nach der größten Nähe zum Mond angesetzt. Während die Apollo-13-Crew im Pericynthion sind, haben sie noch einen Weltrekord aufgestellt: Der, bzw. de Menschen, die am weitesten von der Erde entfernt waren. Sie waren 400 171 km von der Erde um 00:21 UTC am 15.04.1970 entfernt.

Das CSM und der Mond im Hintergrund. (AS13-61-8727)

Das PC+2-Manöver war ein Erfolg! Trotz des manuellen Manövers betrug die Genauigkeit etwa 0,3 m/s bei einer Manöverlänge von 4 Minuten 23 Sekunden. Das Manöver startete um 79:27:38,95. Danach wurden die meisten Systeme des LM abgeschalten, um Energie und Ressourcen zu sparen.

Wie sie zurückgekehrt sind und was das Problem zum Abbruch veranlasst hat, morgen!

Quellen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Apollo-Programm
https://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_13
https://www.hq.nasa.gov/alsj/alsj_deutsch/13/13_crew.html
https://www.hq.nasa.gov/alsj/alsj_deutsch/13/13_daten.html
https://www.hq.nasa.gov/alsj/alsj_deutsch/13/13_zusfsg.html
Bildquellen:
http://www.apolloarchive.com/apollo_gallery.html

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