Le Cause dell'Incidente dell'Apollo 13

Le Cause dell’Incidente dell’Apollo 13
Tratto da:
Jim Lovell, Jeffrey Kluger; Lost Moon, Sperling & Kupfer; 1995
Epilogo. Pag.313.
Introduzione
Se l’esplorazione personale della Luna da parte del comandante Jim Lovell si era conclusa, per la
NASA non era stato cosi’.
Nella fabbrica della Grumman e della North American Rockwell e nei capannoni di assemblaggio
del centro spaziale si trovava un certo numero di vettori Saturn 5 e di astronavi Apollo pronto per
essere lanciato.
Ma prima che i pianificatori dell’Ente potessero anche solo parlare di inviare un altro equipaggio
nello spazio bisognava stabilire la causa dell’incidente che aveva quasi ucciso l’ultimo.
Gli indizi erano pochi. Dopo aver esaminato le immagini riportate sulla Terra dall’equipaggio dell’Apollo
13, la NASA aveva concluso che a danneggiare l’astronave non era stato un meteorite o un
altro proiettile vagante. Il danno allo scafo di Odyssey era stato grave, provocato non da un sasso
errante che avesse colpito l’astronave e avesse fatto scoppiare un serbatoio di ossigeno, ma da
un’esplosione di qualche genere all0interno del serbatoio stesso, che aveva distrutto lo scafo.
Il 17 aprile, poche ore soltanto dopo l’ammaraggio del modulo di comando, Thomas Paine, amministratore
della NASA aveva costituito una commissione per stabilire cio’ che era accaduto.
La Commissione d’inchiesta
La commissione insediata da Paine era presieduta da Edgar Cortright, direttore del centro di ricerca
di Langley in Virginia. Ne facevano parte altre quattordici persone, tra cui l’ancora celebre Neil
Armstrong, una decina di tecnici e di amministratori della NASA e, significativamente, un osservatore
indipendente estraneo all’Ente.
Ancora irritato per l’inchiesta tutta interna seguita all’incendio dell’Apollo 1, il Congresso, la NASA
lo sapeva, avrebbe richiesto la presenza di un simile osservatore per controllare i lavori della commissione;
ancora scottata dalle grida di protesta che si erano levate a Washington a seguito di
quell’inchiesta riservata, la NASA aveva prontamente collaborato.
La Commissione Cortright si era messa prontamente al lavoro; quando avevano cominciato a indagare
sulle cause dell’esplosione dell’Apollo 13, i suoi membri non sapevano cio’ che avrebbero
scoperto, ma sapevano bene cio’ che non avrebbero scoperto: un’unica rivoltella fumante.
Come gi aviatori e i piloti collaudatori avevano rilevato sin dai tempi degli aeroplani di legno e tela,
in qualsiasi genere di velivolo le catastrofi non sono quasi mai provocate dal cedimento di una singola
apparecchiatura; al contrario, sono inevitabilmente il risultato di una serie di cedimenti separati,
molto meno rilevanti, nessuno dei quali, di per se stesso, causerebbe seri danni, ma che sommati
insieme sono in grado di far precipitare anche il pilota piu’ esperto.
L’Apollo 13, pensavano i membri della Commissione, era stato quasi certamente vittima di una simile
serie di cedimenti di scarsa importanza.
Il primo passo della Commissione Cortright era stato l’esame della lunga storia della fabbricazione
del serbatoio di ossigeno numero due.
Ogni componente principale di un’astronave Apollo, dai giroscopi alle radio, dai computer ai serbatoi
criogenici, era seguito da ispettori per il controllo di qualita’ dal momento dell’esecuzione del primo
disegno a quello in cui lasciava la rampa il giorno del lancio; qualsiasi anomali nella fabbrica-
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zione o nelle prove era registrata e archiviata. In generale, piu’ il dossier relativo a un’apparecchiatura
era grosso, piu’ emicranie aveva provocato.
Quello del serbatoi di ossigeno numero due era risultato essere piuttosto voluminoso.
L’anamnesi della progettazione e della fabbricazione
Con il serbatoio i problemi erano iniziati nel 1965 (ndr: l’incidente e’ avvenuto nell’aprile del 1970), circa
all’epoca in cui Jim Lovell e Frank Barman si stavano addestrando per il volo con la Gemini 7 e la
North American stava costruendo il moduli di comando e servizio Apollo, che avrebbe infine sostituito
la navicella a due posti.
Come qualsiasi produttore alle prese con un progetto tecnologico cosi’ complesso, la North American
non aveva cercato di eseguire da sola tutto il lavoro di progettazione e tecnico, ma aveva appaltato
singole parti a dei fornitori.
Uno dei compiti piu’ delicati era la costruzione dei serbatoi criogenici dell’astronave, assegnata alla
Beech Aircraft di Boulder nel Colorado.
La Beech e la North American sapevano che si serbatoi di cui aveva bisogno la nuova astronave
dovevano essere qualcosa di piu’ di bottiglie a tenuta stagna. Per contenere elementi instabili
come l’ossigeno e l’idrogeno liquidi i recipienti sferici avrebbero richiesto ogni tipo di protezione tra
cui ventilatori, termometri sensori della pressione e scaldiglie, tutti immersi nella poltiglia freddissima
che i serbatoi dovevano contenere, e tutti alimentati elettricamente.
Il sistema elettrico dell’astronave Apollo era progettato per funzionare con 28 Volt di corrente, la
quantita’ fornita dalle tre celle a combustibile del modulo di servizio.
Di tutti i sistemi azionati da quell’energia relativamente modesta all’interno dei serbatoi criogenici,
nessuno piu’ delle scaldiglie richiedeva un controllo estremamente rigoroso.
Di solito l’idrogeno e l’ossigeno criogenico erano mantenuti alla temperatura costante di meno 206
gradi, sufficiente a conservare i gas in uno stato di poltiglia, non gassoso ma abbastanza caldo d
permettere che una parte evaporasse e scorresse nelle tubazioni di alimentazione delle celle a
combustibile e nel sistema atmosferico dell’abitacolo.
Ma ogni tanto nei serbatoi la pressione scendeva troppo e il gas non riusciva a entrare nelle tubazioni,
mettendo in pericolo sia le celle sia l’equipaggio.
Per evitarlo bisognava accendere periodicamente le scaldiglie per far evaporare un po’ di liquido e
alzare la pressione a un livello piu’ sicuro.
Ovviamente, immergere un elemento riscaldatore in un serbatoio di ossigeno a pressione era una
faccenda rischiosa, e per ridurre al minimo il pericolo di incendi o esplosioni le scaldiglie erano munite
di termostati che avrebbero escluso le bobine se la temperatura del serbatoio fosse salita troppo.
Quel limite superiore non era molto alto: bastava che non si eccedessero i 26,5 gradi. Ma in serbatoi
isolati in cui la temperatura prevalente era di solito inferiore di 232,5 gradi, si trattava di un riscaldamento
notevole.
Con le scadiglie in funzione gli interruttori dei termostati restavano chiusi – o inseriti – completando
il circuito elettrico del sistema di riscaldamento e consentendogli di continuare a funzionare.
Se nel serbatoio la temperatura superva i 26,5 gradi due minuscoli contatti del termostato si aprivano,
interrompendo il circuito e disinserendo il sistema.
Stipulando il contratto per i serbatoi con la Beech Aircraft, la North American aveva specificato che
gli interruttori dei termostati, come tutti gli interruttori e i sistemi di bordo dell’astronave, dovevano
essere compatibili con la rete a 28 volt, e la Beech aveva rispettato quella esigenza.
Ma quel voltaggio non era il solo che l’astronave avrebbe dovuto essere in grado di accettare.
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Il primo evento della catena
Durante le settimane ed i mesi che precedevano il lancio l’astronave trascorreva molto tempo collegata
a dei generatori sulla rampa a Cape Canaveral, in modo che si potessero effettuare le prove
delle apparecchiature prima del volo.
Rispetto alle minuscole celle a combustibile del moduli di servizio, i generatori della base di lancio
erano delle vere dinamo che fornivano regolarmente 65 volt di corrente.
Poi la North American, preoccupata che tale corrente relativamente alta potesse bruciare il delicato
sistema di riscaldamento dei serbatoi criogenici prima che l’astronave lasciasse la rampa di lancio,
aveva deciso di cambiare le specifiche.
La Beech avrebbe dovuto sostituire le scaldiglie con apparecchiature che potessero supportare la
corrente piu’ alta della rampa.
La Beech aveva preso nota del mutamento e aveva modificato tutto il sistema di riscaldamento, o
quasi tutto.
Inesplicabilmente i suoi tecnici avevano trascurato di sostituire gli interruttori dei termostati e avevano
lasciato quelli vecchi, da 28 volt, nelle nuove scaldiglie da 65 volt. I tecnici delle Beech, quelli
della North American e quelli della NASA avevano tutti controllato il lavoro, ma nessuno aveva
scoperto l’incongruenza.
Anche se degli interruttori da 28 volt in un serbatoio da 65 volt non erano necessariamente un elemento
sufficiente a provocare danni, come in una casa un cablaggio difettoso non provoca necessariamente
un incendio la prima volta che si aziona un interruttore, l’errore era comunque notevole.
Cio’ che bastava a renderlo catastrofico erano altre sviste ugualmente banali.
La Commissione Cortright le aveva ben presto individuate.
Il secondo evento della catena
I serbatoi che avrebbero volato a bordo dell’Apollo 13 erano stati spediti alla fabbrica della North
American Rockwell do Downey l’11 marzo 1968, completi dei loro interruttori a 28 volt.
Là erano stati montati su un telaio metallico e installati sul modulo di servizio 106.
Tale modulo avrebbe dovuto essere lanciato in occasione della missione Apollo 10, nel 1969,
quando Tom Stafford, John Young e Gene Cornan avrebbero eseguito le prime prove di un modulo
lunare in orbita attorno al satellite. Ma nei mesi seguenti alla progettazione dei serbatoi di ossigeno
erano state apportate alcune lievi migliorie e i tecnici avevano deciso di togliere i serbatoi esistenti
dal moduli di servizio dell’Apollo 10 e di sostituirli con i nuovi.
I serbatoi precedentemente installati sull’astronave sarebbero stati modificati anch’essi e montati
su un altro veicolo, da usare per un volo successivo.
Togliere un serbatoio criogenico da un’astronave Apollo era un lavoro delicato. Poiche’ era quasi
impossibile separarlo dal groviglio di tubi e cavi che da esso partiva, si doveva rimuovere tutto il telaio,
insieme con le apparecchiature che sosteneva.
A questo scopo i tecnici avrebbero dovuto fissare una gru ai bordi del telaio, asportare i quattro
bulloni che lo fissavano ed estrarre il gruppo.
Il 21 ottobre 1968, il giorno in cui Wally Schirra, Donn Eisele e Walt Cunningham erano ammarati
dopo il volo di undici giorni con l’Apollo 7, i tecnici delle Rockwell avevano sbullonato il telaio di sostegno
dei serbatoi dell’astronave 106 e avevano cominciato a rimuoverlo con grande cura.
Senza che gli addetti alla gru lo sapessero, uno dei quattro bulloni era stato lasciato in posizione.
Quando era stato azionato il motore dell’argano il telaio si era sollevato di soli cinque centimetri prima
che il bullone facesse presa: la gru era scivolata e il telaio era ricaduto.
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Il sobbalzo provocato dalla caduta non era stato forte , ma la procedura da seguire era chiara: in
caso di un qualsiasi incidente in fabbrica, a prescindere dalla sua importanza, i componenti interessati
dell’astronave dovevano essere ispezionati per assicurarsi che non avessero subito alcun
danno. I serbatoi sul telaio caduto erano stati in effetti esaminati, e non si era riscontrato alcun
danno.
Poco dopo erano stati rimossi, modificati e installati sul moduli di servizio 109, che doveva diventare
parte dell’astronave piu’ comunemente conosciuta con il nome di Apollo 13.
All’inizio del 1970 il vettore Saturn 5 , con l’Apollo 13 montato in cima, era stato portato sulla rampa
e approntato per essere lanciato in aprile.
Era stato la’, aveva scoperto la Commissione Cortright, che era stato inserito l’ultimo tassello del
puzzle che avrebbe successivamente provocato il disastro.
Il terzo evento della catena
Nelle settimane precedenti il lancio di un Apollo, una delle pietre miliari piu’ importanti era l’esercitazione
nota come “prova dimostrativa del conto alla rovescia”.
Era durante questa lunghissima esercitazione che gli astronauti e il personale di terra provavano
per la prima volta tutte le fasi che portavano alla reale accensione del vettore il giorno del lancio.
Per rendere tale prova la piu’ verosimile possibile, i serbatoi criogenici erano pressurizzati, gli
astronauti indossavano la tenuta di volo e l’abitacolo era riempito di aria alla stessa pressione che
ci sarebbe stata al momento del lancio.
Durante la prova dimostrativa del conto alla rovescia per l’Apollo 13, con Jim Lovell, Ken Mattigly e
Fred Haise legati ai propri sedili, non si erano verificati problemi importanti.
Ma alla fine della lunga prova il personale di terra aveva notato una lieve anomalia.
Le Prime Avvisaglie: presupposti per il danno
Il sistema criogenico, che doveva essere svuotato prima di disattivare l’astronave, non aveva funzionato
regolarmente.
Di solito la procedura di svuotamento dei serbatoi criogenici non era complicata; richiedeva la presenza
dei tecnici solo per pompare ossigeno gassoso nel serbatoio attraverso una tubazione allo
scopo di costringere i liquidi a uscire attraverso un’altra.
Entrambi i serbatoi dell’idrogeno, come pure il serbatoio dell’ossigeno numero uno, si erano svuotati
facilmente. Ma il serbatoio di ossigeno numero due sembrava intasato, aveva espulso solo l’otto
per cento circa dei suoi 145 chili di poltiglia freddissima e poi non ne aveva fatta uscire più.
Esaminando gli schemi del serbatoio e la storia della sua fabbricazione, i tecnici della base di lancio
e della Beech Aircraft avevano creduto di capire quale fosse il problema.
Quando, diciotto mesi prima, il telaio era stato fatto cadere, avevano sospettato in quel momento, il
serbatoio doveva aver subito più danni di quanto si fossero resi conto i tecnici ella fabbrica: era
stato spostato fuori allineamento un dei tubi di drenaggio nel collo del contenitore.
Ciò aveva fatto sì che l’ossigeno gassoso pompato attraverso la tubazione all’interno del serbatoio
passasse direttamente nella tubazione di uscita senza disturbare la maggior parte dell’ossigeno liquido
che avrebbe dovuto invece rimuovere.
Una decisione fatale
In un’astronave in cui i tecnici rispettavano una tolleranza per gli errori molto vicina allo zero, un
cattivo funzionamento così evidente avrebbe dovuto allarmare. In quel caso non era stato così.
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Quel metodo di svuotamento sarebbe stato usato solo durante le prove sulla rampa. In volo, l’ossigeno
liquido contenuto nel serbatoio non sarebbe uscito dal tubo di sfiato ma da una serie del tutto
diversa di tubazioni che conducevano alle celle a combustibile o al sistema atmosferico che pressurizzava
l’abitacolo con aria respirabile.
Se quel giorno i tecnici fossero riusciti a trovare un sistema per vuotare il serbatoio, avrebbero potuto
riempirlo di nuovo prima del lancio senza doversi preoccupare delle tubazioni di riempimento e
di scarico.
La tecnica che avevano escogitato era semplice ed elegante.
Con la temperatura bassissima a cui si trovava, e con una pressione relativamente bassa, il liquido
nel serbatoio non si sarebbe spostato. Ma che cosa sarebbe successo, si erano chiesti i tecnici,
se si fossero usate le scaldiglie ?
Perché non azionare le bobine di riscaldamento, far bollire la poltiglia e costringere tutto il carico di
ossigeno a uscire dal tubo di sfiato ?
“E’ la soluzione migliore che abbiamo escogitato ?” aveva chiesto Jim Lovell ai tecnici quando era
stato chiamato all’ufficio operativo per una riunione, dove gli era stata spiegata la procedura.
“La migliore che possiamo trovare”, gli era stato risposto.
“Il serbatoio farà tutto quello che deve fare ?”
“Sì”
“Non ci sono altri difetti evidenti ?”
“No”
“E il tubo di sfiato non serve a niente, durante il volo ?”
“A niente”
Lovell aveva riflettuto un istante “Quanto tempo occorrerebbe per togliere il serbatoio e sostituirlo
con uno nuovo ?”
“Solo quarantacinque ore, ma dovremmo provarlo e controllarlo. Se perderemo la finestra di lancio,
la missione dovrà subire un rinvio di almeno un mese.”
“Be’” aveva detto Lovell dopo un’altra pausa di riflessione, “se va bene a voi, va bene anche a me.”
Mesi dopo durante le sedute della Commissione Cortright alla base di lancio, Lovell aveva difeso
quella decisione.
“Ho accettato quella soluzione” aveva detto. “Se avesse funzionato, avremmo potuto effettua il lancio
in tempo. In caso contrario, probabilmente avremmo dovuto sostituire il serbatoio e il lancio
avrebbe subito un rinvio. Nessuno del personale di prova della rampa di lancio sapeva che sul serbatoio
era montato un termostato sbagliato o aveva pensato a quello che sarebbe successo se le
scadiglie fossero rimaste inserite troppo a lungo.”
Il Danno Definitivo: la prima causa
Ma sul serbatoio era davvero montato il termostato sbagliato, quello da 28 volt, e le scaldiglie erano
rimaste davvero inserite troppo a lungo.
La sera del 27 marzo, quindici giorni prima del lancio dell’Apollo13 , erano state inserite le bobine
di riscaldamento del secondo serbatoio di ossigeno dell’astronave 109.
In considerazione dell’enorme quantita’ di ossigeno intrappolata nel serbatoio, i tecnici avevano
pensato che, prima dell’eliminazione delle ultime tracce di gas, sarebbero trascorse fino a otto ore.
Quel tempo era piu’ che sufficiente perche’ la temperatura del serbatoio salisse sopra la soglia dei
26,5 gradi, ma i tecnici sapevano di poter contare sul termostato per risolvere qualsiasi problema.
Quando quel termostato aveva raggiunto la temperatura critica e aveva cercato di aprirsi, la corrente
a 65 volt che lo aveva attraversato l’aveva fatto fondere all’istante.
Il Danno Definitivo: la causa concatenata
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I tecnici della rampa di lancio di Cape Canaveral non avevano modo di sapere che il minuscolo
componente che avrebbe dovuto proteggere il serbatoio di ossigeno si era fuso in posizione chiusa.
AL controllo della procedura di svuotamento era stato assegnato un solo tecnico, ma tutto cio’
che gli strumenti gli avevano detto a proposito delle scaldiglie era stato che i contatti del termostato
erano rimasti chiusi come sarebbero dovuti essere, indicando che il serbatoio non si era surriscaldato.
L’unico indizio che il sistema non funzionava in modo adeguato sarebbe potuto essere un
misuratore sul pannello della strumentazione, che controllava costantemente la temperature dei
serbatoi di ossigeno.
Il Danno Definitivo: l’effetto devastante
Se la lettura fosse salita oltre i 26,5 gradi il tecnico avrebbe saputo che il termostato non aveva
funzionato e avrebbe escluso manualmente le scaldiglie.
Sfortunatamente la scala dello strumento non superava i 26,5 gradi. Essendo tanto scarsa la probabilità
che la temperatura all’interno del serbatoio si elevasse al punto da oltrepassare quella
zona di pericolo, i progettisti del pannello della strumentazione non avevano visto nessuna ragione
per estendere ulteriormente la scala del misuratore e avevano indicato 26,5 gradi come limite superiore.
Quello che non sapeva il tecnico in servizio quella sera – e che non poteva sapere – era che con il
termostato fuso in posizione chiusa la temperatura all’interno di quel particolare serbatoio stava
davvero salendo fino a raggiungere la temperatura di un vero forno: 538 gradi !
Per la maggior parte della sera la scaldiglia era stata lasciata in funzione e per tutto il tempo l’indice
del misuratore aveva segnato 26,5 gradi, una temperatura calda ma sicura.
Alla fine delle otto ore l’ossigeno liquido era evaporato tutto, come avevano sperato i tecnici, ma si
era bruciata anche la maggior parte dell’isolamento in teflon che proteggeva i cavi all’interno del
serbatoio.
Attraverso il contenitore ormai vuoto correva una ragnatela di rame scoperto, con la tendenza a
formare scintille, che sarebbe stata immersa di nuovo, dopo poco tempo, nel liquido che piu’ di
ogni altro aveva la propensione a propagare un incendio: l’ossigeno puro.
La Conseguenza Esplosiva
Diciassette giorni dopo e a quasi 200.000 miglia di distanza, Jack Swigert, obbedendo alla richiesta
quotidiana di Houston, aveva azionato il ventilatore per agitare il contenuto dei serbatoi criogenici.
Le prime due volte il ventilatore aveva funzionato normalmente.
Ma la terza, da un filo scoperto era sprizzata una scintilla che aveva incendiato il teflon rimanente.
L’improvviso formarsi di calore e di pressione in un ambiente di ossigeno puro aveva fatto saltare il
collo del serbatoio, la parte piu’ debole del recipiente.
I 136 chili di ossigeno puro all’interno del serbatoio si erano immediatamente tramutati in gas e
avevano riempito il comparto quattro del modulo di servizio, facendo saltare il pannello esterno dell’astronave
e provocando l’esplosione che aveva tanto spaventato l’equipaggio.
Il pezzo ricurvo dello scafo,staccandosi dall’astronave, aveva urtato l’antenna ad alto guadagno
dell’orbiter, causando il misterioso cambio di canale che l’addetto alle comunicazioni a terra aveva
notato nello stesso istante in cui gli astronauti avevano riferito lo scoppio e il sobbalzo.
Le Conseguenze Catastrofiche
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SOMMARIO
Le Cause dell’Incidente dell’Apollo 13..............................................................................................
1
Introduzione..................................................................................................................................
1
La Commissione d’inchiesta.........................................................................................................
1
L’anamnesi della progettazione e della fabbricazione..................................................................
2
Il primo evento della catena.........................................................................................................
3
Il secondo evento della catena.....................................................................................................
3
Il terzo evento della catena..........................................................................................................
4
Le Prime Avvisaglie: presupposti per il danno...........................................................................
4
Una decisione fatale..................................................................................................................
4
Il Danno Definitivo: la prima causa............................................................................................
5
Il Danno Definitivo: la causa concatenata..................................................................................
5
Il Danno Definitivo: l’effetto devastante.....................................................................................
6
La Conseguenza Esplosiva..........................................................................................................
6
Le Conseguenze Catastrofiche.....................................................................................................
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