El Apolo 6 (4 de abril de 1968), también conocido como AS-502 , fue el tercer y último vuelo sin tripulación del Programa Apolo de los Estados Unidos y la segunda prueba del vehículo de lanzamiento Saturno V. Calificó al Saturno V para su uso en misiones tripuladas, y se utilizó a partir del Apolo 8 en diciembre de 1968.
El Apolo 6 tenía como objetivo demostrar la capacidad de la tercera etapa del Saturno V, la S-IVB , para impulsarse a sí misma 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 lentamente, a menudo retrasadas por las pruebas del Saturno V previstas para el Apolo 4 , el lanzamiento inaugural del Saturno V. Después de esa misión sin tripulación lanzada en noviembre de 1967, hubo menos retrasos, pero los suficientes para que el vuelo se pospusiera de marzo a abril de 1968.
El plan de vuelo preveía, tras la inyección translunar , un aborto directo del retorno utilizando el motor principal del módulo de servicio con un tiempo de vuelo total de unas 10 horas, pero las vibraciones dañaron algunos de los motores Rocketdyne J-2 en la segunda y tercera etapas al romper las líneas de combustible internas, lo que provocó que un motor de la segunda etapa se apagara antes de tiempo. Un motor adicional de la segunda etapa también se apagó antes de tiempo debido al cableado cruzado con el motor que se había apagado. El sistema de guía a bordo del vehículo compensó quemando la segunda y tercera etapas durante 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 optaron por repetir el perfil de vuelo de la prueba anterior del Apolo 4, logrando una órbita alta y un retorno a alta velocidad. A pesar de las fallas del motor, el vuelo proporcionó a la NASA la confianza suficiente para utilizar el Saturno V para lanzamientos tripulados; un posible tercer vuelo sin tripulación fue cancelado.
El Apolo 6, el segundo vuelo de prueba del vehículo de lanzamiento Saturno V , tenía como objetivo 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 la órbita a la velocidad translunar impulsado por la tercera etapa del Saturno V, el S-IVB . Esa trayectoria, aunque pasaría más allá de la órbita de la Luna, no la encontraría. El CSM se separaría del S-IVB poco después de la combustión, y el motor SM se encendería entonces para reducir la velocidad de la nave, bajando su apogeo a 22.204 kilómetros (11.989 millas náuticas) y haciendo que el CSM regresara a la Tierra, simulando un aborto de "retorno directo". En el viaje de regreso, el motor se encendería una vez más para acelerar la nave y simular las condiciones que la nave espacial Apolo encontraría en su regreso desde la Luna, con un ángulo de reentrada de -6,5 grados y una velocidad de 11.100 metros por segundo (36.500 pies/s). La misión completa debía durar unas 10 horas. [1] [2] [3]
La misión tenía como objetivo 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 módulo lunar y los modos de vibración de todo el Saturno V con cargas casi completas. [4] Una vez que la nave espacial había sido calificada para el vuelo tripulado a través de la misión Apolo 4 (el primer vuelo del Saturno V), el enfoque estaba 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 propulsar el vehículo espacial hacia la distancia planificada, más allá de la órbita de la Luna, se consideró suficiente para cumplir con los principales objetivos del Apolo 6. [5]
El vehículo de lanzamiento del Apolo 6 fue designado AS-502, el segundo Saturno V capaz de volar. Su carga útil incluía el CSM-020, un CSM del Bloque I que tenía algunas modificaciones del Bloque II. El CSM del Bloque I no tenía la capacidad de acoplarse a un Módulo Lunar, como sí lo hacía el Bloque II. [6] Entre las modificaciones del CSM-020 había una nueva escotilla para la tripulación, destinada a ser probada en condiciones de retorno lunar. [7] 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 habían contribuido a la muerte de tres astronautas en el incendio del Apolo 1 del 27 de enero de 1967. [8] El módulo de mando utilizado fue el CM-020; llevaba un programador de misión y otros equipos para permitir su operación remota. [9] [10]
El módulo de servicio utilizado fue el SM-014 (el SM-020, originalmente planeado para el Apolo 6, se utilizó para el Apolo 4 después de que su SM, el SM-017, se dañara en una explosión y tuviera que ser desechado). [10] El CM-014 no estaba disponible para el vuelo porque se estaba utilizando para ayudar a la investigación del Apolo 1. [11] No todos los sistemas del SM se activaron para la corta misión del Apolo 6: los radiadores para eliminar el exceso de calor del sistema de energía eléctrica y el sistema de control ambiental no estaban conectados. [12]
Kenneth S. Kleinknecht , director del módulo de mando y servicio del Centro de vuelos espaciales tripulados de Houston, se mostró satisfecho con el CSM-020 cuando llegó al Centro Espacial Kennedy procedente de North American Aviation , el fabricante, aunque le molestó que llegara envuelto en mylar inflamable . A diferencia del desafortunado CSM del Apolo 1, que llegó con cientos de problemas sin resolver, el CSM-020 tenía solo 23, en su mayoría problemas rutinarios. [13]
En el Apolo 6 también voló un artículo de prueba lunar: un módulo lunar simulado, designado como LTA-2R. Incluía una etapa de descenso de tipo vuelo sin tren de aterrizaje, sus tanques de combustible llenos de una mezcla de agua y glicol y freón en sus tanques oxidantes. Al no contener sistemas de vuelo, su etapa de ascenso estaba hecha de aluminio lastrado y equipada con instrumentos para mostrar vibraciones, acústica e integridad estructural. El LTA-2R permaneció dentro del adaptador de módulo lunar de nave espacial, numerado SLA-9, durante todo el vuelo. [14] [15]
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 del S-IVB y la computadora de la Unidad de Instrumentos llegaron el 17 de marzo. La segunda etapa del S-II aún no estaba lista, por lo que se sustituyó el espaciador en forma de mancuerna, utilizado en la preparación para el Apolo 4 (que también tenía un S-II retrasado), para que pudieran continuar las pruebas. 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. [16]
El Apolo 6 vio el primer uso de la Bahía Alta 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 a los equipos y a 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 continuó plagado de retrasos, muchos de ellos ocasionados por el trabajo en el Apolo 4. El vehículo se erigió en el Lanzador de Servicio Móvil 2, pero el trabajo en los brazos del lanzador, que se balancearían hacia atrás en el lanzamiento, avanzó lentamente. También tardó en llegar el propio CSM; la llegada planificada para fines de septiembre se retrasó dos meses. [16]
Después del lanzamiento del Apolo 4 el 9 de noviembre de 1967, el ritmo del 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 estructura de la nave espacial se desplazó hasta el Complejo de Lanzamiento 39A el 6 de febrero de 1968. [17] El despliegue duró todo el día y gran parte de él se llevó a cabo bajo una intensa lluvia. 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 pudo trasladarse a la plataforma de lanzamiento durante dos días debido a los fuertes vientos. [18] [16]
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, siempre que se completaran con éxito las pruebas y se identificaran algunas medidas a tomar en la reunión. El lanzamiento se programó para el 28 de marzo de 1968, pero se pospuso al 1 de abril y luego al 3 de abril después de problemas con algunos equipos del sistema de guía y con el abastecimiento de combustible. La prueba de demostración de la 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 y el despegue estaba programado para el día siguiente. [16] Todos los problemas posteriores se solucionaron durante las pausas incorporadas en la cuenta regresiva y no retrasaron la misión. [7]
El Apolo 6 despegó del complejo de lanzamiento 39A del Centro Espacial Kennedy el 4 de abril de 1968 a las 7:00 a. m. (12:00 UT). Durante los dos primeros minutos, el vehículo de lanzamiento Saturno V se comportó con normalidad. Luego, cuando se quemó la primera etapa S-IC del Saturno V, las oscilaciones pogo sacudieron el vehículo. Las variaciones de empuje hicieron que el Saturno V experimentara una fuerza g de ±0,6 g (5,9 m/s 2 ), aunque solo había sido diseñado para un máximo de 0,25 g (2,5 m/s 2 ). El vehículo no sufrió daños, aparte de la pérdida de uno de los paneles del adaptador de módulo lunar-nave espacial (SLA). [19]
El administrador asociado de la NASA para vuelos espaciales tripulados , George Mueller, explicó la causa en una audiencia del Congreso:
El efecto Pogo surge fundamentalmente porque hay fluctuaciones de empuje en los motores. Esas son características normales de los motores. Todos los motores tienen lo que podríamos llamar ruido en su salida porque la combustión no es del todo uniforme, por lo que tenemos esta fluctuación en el empuje de la primera etapa como una característica normal de la combustión de todos los motores.
Ahora, a su vez, el motor se alimenta a través de un tubo que saca el combustible de los tanques y lo alimenta al motor. La longitud de ese tubo es algo así como la de un tubo de órgano, por lo que tiene una cierta frecuencia de resonancia propia y resulta que oscilará exactamente como lo hace un tubo de órgano.
La estructura del vehículo es muy parecida a la de un diapasón, de modo que si lo golpeamos correctamente, oscilará hacia arriba y hacia abajo longitudinalmente. En un sentido general, es la interacción entre las distintas frecuencias lo que hace que el vehículo oscile. [20]
Después de que la primera etapa fuera desechada, la segunda etapa del S-II comenzó a experimentar problemas con sus motores J-2 . El motor número dos tuvo problemas de rendimiento a partir de los 225 segundos después del despegue, empeorando abruptamente a los T+319 segundos. A los T+412 segundos la Unidad de Instrumentos lo apagó por completo, y dos segundos después, el motor número tres también se apagó. [2] La falla estaba en el motor dos, pero debido a la conexión cruzada de cables, la orden de la Unidad de Instrumentos también apagó el motor tres, que había estado funcionando normalmente. [21] La Unidad de Instrumentos pudo compensar, y los tres motores restantes ardieron durante 58 segundos más de lo planeado. La tercera etapa del S-IVB también tuvo que arder durante 29 segundos más de lo habitual. El S-IVB también experimentó una ligera pérdida de rendimiento. [2]
Debido a que el lanzamiento no fue el esperado, el CSM y el S-IVB se insertaron en una órbita de estacionamiento de 173,14 kilómetros (93,49 millas náuticas) por 360,10 kilómetros (194,44 millas náuticas), en lugar de la órbita de estacionamiento circular planificada de 190 kilómetros (100 millas náuticas). [2] Esta desviación del plan de vuelo no impidió que la misión continuara. [22] Durante la primera órbita, el S-IVB maniobró, cambiando su actitud hacia el horizonte para calificar las 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 reiniciara su vuelo, pero no lo hizo. [23]
Tras decidirse por una misión alternativa planificada de antemano, [24] el director de vuelo , Clifford E. Charlesworth y su equipo en el Control de Misión decidieron 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 de la Tierra), con un perigeo bajo que daría lugar a la reentrada, [3] como se había hecho en el Apolo 4. Este plan completaría algunos de los objetivos de la misión. El motor SPS funcionó durante 442 segundos para llegar al apogeo planificado de 22.204 kilómetros (11.989 millas náuticas). Sin embargo, ahora no había suficiente combustible para acelerar la reentrada atmosférica con una segunda quema del motor SPS, y la nave espacial solo entró en la atmósfera a una velocidad de 10.000 metros por segundo (33.000 pies/s) en lugar de los 11.000 metros por segundo (37.000 pies/s) planeados que simularían un regreso lunar. [25] Mientras estaba a grandes altitudes, el CM pudo devolver datos sobre el grado en que los futuros astronautas estarían protegidos de los cinturones de Van Allen por la piel de la nave espacial. [24]
Diez horas después del lanzamiento, el CM aterrizó a 80 kilómetros (43 millas náuticas) del punto de aterrizaje planificado en el Océano Pacífico Norte al norte de Hawái , y fue elevado a bordo del USS Okinawa . [25] El SM fue desechado justo antes de llegar a la atmósfera y se quemó. [26] La órbita del S-IVB decayó gradualmente y reingresó a la atmósfera el 26 de abril de 1968. [27]
En una conferencia de prensa posterior al lanzamiento, el director del programa Apolo, Samuel C. Phillips , dijo que "no hay duda de que no es una misión perfecta", pero que el hecho de que el vehículo de lanzamiento haya alcanzado la órbita a pesar de la pérdida de dos motores fue "un logro importante no planeado". [20] 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 más tarde declaró que el Apolo 6 "tendrá que definirse como un fracaso". [20]
El fenómeno del pogo, que se produjo durante la primera etapa del vuelo, era bien conocido. Sin embargo, la NASA pensó que el Saturno V había sido "desafinado", es decir, que se le había impedido vibrar a sus frecuencias naturales. Poco después del vuelo del Apolo 6, la NASA y sus contratistas trataron de eliminar los problemas para los vuelos futuros, y alrededor de 1.000 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 los conectaban se llenaron con gas helio poco antes del despegue, a modo de amortiguador. [20]
Los problemas con el S-II y el S-IVB se remontan a los motores J-2, presentes en ambas etapas. Las pruebas mostraron que las líneas de propulsión que conducen a los encendedores de chispa podrían fallar en baja presión atmosférica o en vacío. Las líneas de propulsión tenían fuelles metálicos para permitir la expansión térmica. En las pruebas en tierra, los propulsores fríos que pasan a través de las líneas de propulsión formarían una capa de escarcha en la línea LOX y aire líquido en la línea LH 2 , amortiguando cualquier vibración. En el vacío del espacio, no existía tal protección: los fuelles vibraban rápidamente y fallaban en el flujo máximo, lo que causaba una quemadura de las líneas de propulsión. Los fuelles fueron reemplazados por curvas rígidas y las líneas reforzadas. [28] Después del Apolo 6, los ingenieros de la NASA debatieron si configurar el sistema de detección de emergencia de la nave espacial para abortar automáticamente en caso de pogo excesivo; este plan fue rechazado por el Director de Operaciones de la Tripulación de Vuelo Deke Slayton . En lugar de eso, se empezó a trabajar en tener un "sensor de aborto de pogo" para permitir a la tripulación de vuelo juzgar si abortar o no, pero en agosto de 1968, quedó claro que el pogo podía ser manejado sin dicho sensor, y el trabajo en él fue abandonado. [6] [28]
El problema del SLA se debió a su estructura en forma de panal. A medida que el cohete aceleraba a través de la atmósfera, las celdas se expandían debido al aire y el agua atrapados, lo que hacía que la superficie del adaptador se desprendiera. En respuesta, los ingenieros perforaron pequeños agujeros 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. [29]
Los esfuerzos de la NASA fueron suficientes para satisfacer al Comité Senatorial de Ciencias Aeronáuticas y Espaciales . A finales de abril, el comité informó que la agencia había analizado y diagnosticado rápidamente las anomalías del Apolo 6, y había tomado medidas correctivas. [20] Después de un análisis detallado del rendimiento del Saturno V, y de las correcciones para futuros vehículos de lanzamiento, los ingenieros del Centro Marshall de Vuelos Espaciales en Alabama concluyeron que un tercer vuelo de prueba sin tripulación del Saturno V era innecesario. Por lo tanto, el próximo Saturno V en volar, en el Apolo 8 , llevaría una tripulación ( el Apolo 7 , la primera misión tripulada del Apolo en volar, sería lanzada por un Saturno IB ). [3] [30]
Después de la misión, el CM-020 fue transferido al Instituto Smithsonian . [10] El módulo de comando del Apolo 6 está en exhibición en el Centro de Ciencias Fernbank en Atlanta , Georgia . [31]
El Saturno V tenía varias cámaras fijadas a él, destinadas a ser expulsadas y luego recuperadas. Tres de las cuatro cámaras a bordo del S-IC no pudieron expulsarse y, por lo tanto, fueron destruidas, y solo una de las dos cámaras del S-II fue recuperada. [32] Dos de estas cámaras estaban destinadas a filmar la separación del S-IC/S-II y las otras dos debían filmar el tanque de oxígeno líquido; la que se recuperó había filmado la separación. El fracaso de la expulsión se atribuyó a una falta de presión de nitrógeno en las botellas que debían causar la expulsión. [21] El módulo de comando llevaba una cámara cinematográfica, destinada a ser activada durante el lanzamiento y durante el reingreso. Debido a que la misión duró unos diez minutos más de lo planeado, los eventos de reingreso no fueron filmados. [33]
Una cámara fija de 70 mm operaba en el CM durante parte de la misión, apuntando a la Tierra a través de la ventana de la escotilla. [33] La cobertura incluía 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 la neblina, con un mejor balance de color y una resolución más alta que las fotografías tomadas en misiones tripuladas estadounidenses anteriores. [3] Estas resultaron excelentes para estudios cartográficos, topográficos y geográficos. [25]
Hubo poca cobertura de prensa de la misión Apolo 6 principalmente porque el mismo día del lanzamiento, Martin Luther King Jr. fue asesinado en Memphis , y el presidente Lyndon B. Johnson había anunciado que no buscaría la reelección solo cuatro días antes. [3] [34]
