IMPORTANT: Si us voleu donar d'alta, escriviu-nos a wiki@matadejonc.cat

Apollo 13

De Matawiki
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Èxit o fracàs; és relatiu

Contingut

Dades

Abans de l'Apol·lo 13, hi hagueren més coets que arribaren a allunitzar. El primer, en el qual hi havia tripulació, fou l'Apol·lo 11, el 20 de juliol de 1969. Els tripulants de l'Apol·lo foren James Lowel, Jack Swigert i Fred Haise. La nau de l'Apol•lo 13 constava de tres parts: L'Odissea, l'Aquari i el Saturn V, o el que és el mateix, el mòdul de comandament, el de servei i el lunar. El mòdul de comandament era el centre de control de la nau i l’habitacle dels tres astronautes durant el viatge de la Terra a la lluna. Tenia forma cònica, de 3,7 m d’altura i quatre de diàmetre, i pesava més de 4,5 tones. Sota el mòdul de comandament es trobava el mòdul de servei, de 3,9 m de diàmetre i 6,7 m d’altura, contenint el sistema de propulsió per a la correcció de l’òrbita, retropropulsió per a frenar l’entrada a l’òrbita lunar i la propulsió per a retornar a la Terra.

Entre el mòdul de servei i el Saturn V es trobava el mòdul lunar. Amidava 6,4 m d’altura i 3,4 m de diàmetre, i pesava més de 13 tones. Tenia dos motors, un de potència controlable per a frenar el descens i altre d’embranzida fixa per a desenganxar i trobar-se amb el mòdul de comandament.

Problemes i fets

El que estava planejat pel viatge

Simulació de la ruta amb els problemes representats

El mètode denominat "Trobada a l’Òrbita Lunar" va ser l’escollit. Aquest mètode hauria d’emprar un només vehicle llançador, anomenat Saturn V, per a enviar la nau Apol•lo amb tres homes a la Lluna. La nau seria llançada en una òrbita directa al satèl•lit; l’endemà passat els coets de la nau frenarien el vehicle i el col•locarien a òrbita lunar.

Una vegada en òrbita, el mòdul lunar se separaria del mòdul de comandament i descendiria cap a la superfície duent dos astronautes. Després d’un aterratge suau, els dos exploradors farien observacions científiques i recollirien mostres del sòl. Després d’un dia d’operacions, els astronautes ascendirien altre cop per a trobar-se amb el mòdul de comandament en òrbita i acoblar-s’hi.

Llavors els coets de la nau s’encendrien per a escapar de la Lluna i dirigir-se directament cap a la Terra, on farien una reentrada amb un angle d’uns 4 graus (només tenin un grau de marge d'error).


Necessitat de fer una gran força al voler sortir de la Terra

Provocat per la mateixa gravetat que en el moment de sortida de la Terra exerceix una força contrària al moviment, el qual el fa més difícil.

Les forces que hi intervenen

La massa de la totalitat de l’Apol·lo 13 superava les 45 tones, uns 441,000 Newtons, de manera que la força que s’havia de fer per enlairar aquest enorme aparell y allunyar-lo de la influència del camp gravitatori terrestre era doblement gran.

De fet, per accelerar la nau espacial a una acceleració d’un g (9.8 m/s²) s’ha de fer una força igual al doble del pes de la nau, i cada vegada que ascendeix més perd pes degut a que el carburant es consumeix, tot això sense tenir en compte la força del gran fregament que s’oposa a la nau degut al seu volum. Per això, per allunyar alguna nau de la notable influència terrestre es necessita una velocitat de llançament de 40,000 km/h.

NOTA: L’acceleració suportada per un ésser humà no por superar els 6 g, tot tenint en compte que ha d’estar en posició horitzontal, amb el cap i el cor al mateix nivell. Una vegada superada aquesta resistència i assolida la velocitat desitjada, en rumb a l’òrbita lunar, s’apaguen els motors i s’aprofita la velocitat i el moviment per seguir, ja que no hi ha cap força resistent apreciable (el camp gravitacional terrestre ja no és significant) i s’entra a l’òrbita lunar, que l’estira cap a ella.


El trajecte cap a la Lluna

Per arribar a la influència de l’òrbita lunar aprofitarien la velocitat assolida durant la partida per a viatjar sense gastar combustible, el qual ho anomenem moure’s per Inèrcia (Primer Principi de Newton, “Si sobre un cos la sumant de forces o força neta és 0, aquest cos no canvia el seu estat inicial”). Aquesta inèrcia és possible degut a la inexistència de matèria dins l’espai, per tant la impossibilitat de forces resistents.

Durant tot el viatge, com és normal, necessiten controlar i corregir el rumb constantment, ja que si no les conseqüències podrien ser greus.

Per això la nau té, tot tenint en compte els eixos x, y i z, uns casquets per on deixen anar algun tipus de gas, per així poder fer de reactor i canviar el seu rumb, Acció i Reacció (Tercer Principi de Newton, “Quan un cos fa una força sobre un altre, el segon fa una força sobre el primer igual i de sentit contrari”). De totes maneres, es necessitaria molta energia per aturar la nau ja en moviment dins l’espai, i aquestes forces són simplement forces deflectores.


Perquè l’avaria que pateixen és un problema?

L’explosió que sofreix la nau al mòdul de servei i que a la vegada danya el subministrament principal de potencia té dos principals problemes:

  • Un que si el subministrament d’energia queda danyat, es perd energia inútilment i el mòdul principal es queda inservible.
  • L’altre que aquella explosió va provocar que es deixessin anar gasos per aquella zona, això funciona de la mateixa manera que un casquet de control de rumb, mitjançant el principi d’Acció i Reacció, els gasos fan canviar el rumb i això s’ha de estar corregint contínuament.


Les conseqüències del problema

Les conseqüències de la pèrdua d’energia són la impossibilitat de poder arribar a la Lluna amb el mòdul lunar, les baixes temperatures dins la nau a l’espai, les dificultats per maniobrar bé, ...

A la Lluna no hi poden arribar degut a la pèrdua d’energia, i sense energia la nau espacial és com un tros de ferro enmig de l’espai. Per això tenen dues opcions, o canviar directament el rumb de la nau o aprofitar la inèrcia per fer-los tornar. Només la segona és viable. Aprofiten el rumb que tenen per arribar a l’òrbita lunar, viatjar “caient” cap a la lluna tot fent la volta al seu voltant i després, quan és el moment desitjat, encendre els motors per alliberar-se de la Lluna i començar el rumb cap a la Terra altra vegada.

Les baixes temperatures es deuen a l’inexistència d’una atmosfera protectora i degut a això els canvis de temperatura entre les zones de sol i ombra són extrems.

El temps d’ignició i la reentrada

Una vegada rumb a la Terra, necessiten, a més a més de saber que podran arribar a la Terra, com fer-ho i on, que és el més important.

Per arribar abans a la Terra i caure allà on volen, al Pacífic, han de controlar per on entren i quan. Per això és realitza una ignició. Una ignició és encendre els motors per a corregir el rumb i arribar quan es vol. Però degut al porobleme de que no poden usar els computadors, viatgen sense navegador. Per tant, necesiten un punt fix a l'espaiper usar-lo com a referència. Decideixen utilitzar la terra, emmarcant-la a la finestra.

Els problemes no acaben aquí. En l'entrada per aconseguir la velocitat òptima necessiten un determinat pes (ja que en arribar la gravetat, els acceleraria massa o massa poc). Els càlculs estan fets tenint en compte els fragments de roca que la nau duu després d'aterrar a la Lluna, però com que ells no ho han fet han d'agafar objectes del mòdul lunar i transferir-los al mòdul de comandament, que és on estaran a l'entrada. El mòdul lunar el deixaran anar a l'espai.

En el moment d’entrada s’han de tenir en compte dos aspectes importants:

Eixos per aconseguir l'angle adequat
  • L’angle amb el que s’entra a l’atmosfera: Ens imaginem l’atmosfera com una cúpula protectora, no rígida, però si resistent. Per poder endinsar-se en ella es necessita una inclinació determinada, d’uns 4º, per a poder penetrar en ella, i no rebotar en ella. Al no poder encendre els ordenadors, van haver de calcular aquest l’angle d’entrada a l’atmosfera terrestre utilitzant només els pocs recursos que els quedaven, fet que complicà molt la situació. Per això, els tres tripulants es van organitzar on un controlava els eixos del moviment de la nau x-y, l'altre y-z i l'últim, va conometrar 40 segons (vegeu la imatge del marge).
Fitxer:Image952.gif
Angle d'entrada a l'atmosfera
  • La velocitat: Entrar amb una velocitat massa baixa suposaria estar massa temps dins l’atmosfera i els desintegraria.

Però en canvi entrar amb una velocitat massa alta faria que el fregament amb l’atmosfera fos tan extremadament fort que les temperatures assolides tant a la superfície com a l’interior de la nau serien d’escàndol, de fet, amb una entrada normal la nau suporta unes temperatures d’uns 3000 graus Celsius.

A més a més, veiem també que durant la reentrada la nau perd tot tipus de comunicació amb la Terra i que a més a més tarden més del previst en superar el temps en el qual travessen l’atmosfera.

El primer fet es degut a que la nau, en aquells moments, és del tot similar a una bolla de foc i el fortíssim fregament amb els gasos i el camp magnètic que crea no deixa ni entrar ni sortir cap tipus de comunicació.

El segon fet és degut a que a l’hora de entrada la nau no anava exactament amb l’angle estipulat (amb perill a rebotar), per tant, un angle més agut del que tocava els fa tardar més temps en travessar tota l’atmosfera.

Eines de l'usuari
Espais de noms
Variants
Accions
Navegació
Escola
Imprimeix/exporta
Eines