Apollo 13

• John W. Young, veliteľ
• Thomas K. Mattingly II, pilot veliteľského modulu
• Charles M. Duke, Jr., pilot lunárneho modulu

• Vance D. Brand (CAPCOM)
• Jack R. Lousma (CAPCOM)
• William R. Pogue
• Joseph P. Kerwin (CAPCOM)
• John W. Young (CAPCOM)
• Ken Mattingly (CAPCOM)

• Gene Kranz, biely tím (vedúci)
• Glynn Lunney, čierny tím
• Milton Windler, hnedý tím
• Gerry Griffin, zlatý tím

Štart Apolla 13, 11. apríl 1970

V sobotu 11. apríla 1970 krátko pred 09:00 miestneho času astronautov prebudil šéfastronaut Thomas Stafford. Vzápätí Jim Lovell, John Swigert a Fred Haise absolvovali krátku lekársku prehliadku a sadli si k raňajkám. Tradične sa podával malý steak, miešané vajíčka, pomarančový džús, káva, želé a toast. Raňajkovali v spoločnosti astronauta Anthonyho Englanda, Thomasa Stafforda a Deka Slaytona, riaditeľa letových operácií posádok. Potom nasledovalo obliekanie skafandrov a o 11:07 odchod z Budovy operácií kozmických lodí s ľudskou posádkou (Manned Spacecraft Operations Building). Astronauti spolu s dvoma technikmi a Slaytonom nasadli do špeciálne upravenej dodávky, ktorá ich doviezla k 14 km vzdialenému štartovaciemu komplexu 39A. Slayton z dodávky vystúpil pri Stredisku riadenia štartu (Launch Control Center). Veliteľ Jim Lovell nastúpil do veliteľského modulu o 11:32 ako prvý, o 11:38 ho nasledoval pilot lunárneho modulu Fred Haise a o 11:44 napokon pilot veliteľského modulu John Swigert. Vance Brand z podpornej posádky bol vtedy v kabíne a všetkým trom pomáhal usadiť sa na svoje miesta.[3]

Misia Apollo 13 odštartovala 11. apríla 1970 o 14:13:00,61 miestneho času (19:13:00,61 svetového času) zo štartovacieho komplexu 39A v Kennedyho vesmírnom stredisku. V čase 30 hodín a 40 minút po štarte posádka zapla hlavný motor servisného modulu a prešla tak z bezpečnej translunárnej dráhy na dráhu hybridnú, ktorá jej umožňovala pristátie v cieľovej oblasti Fra Mauro.

Poškodený servisný modul

V čase 55 hodín a 52 minút po štarte signalizovali prístroje (telemetrickým prenosom dát) riadiacemu stredisku nízky tlak vo vodíkovej nádrži. Neišlo o poruchu, ale o prirodzený fyzikálny jav stratifikácie obsahu nádrže s kvapalným vodíkom alebo kyslíkom. Preto bolo v nádržiach zariadenie na ohrievanie a premiešavanie obsahu. Stredisko dalo pokyn zapnúť vo všetkých nádržiach ohrievače a premiešavacie vrtule. John Swigert aktivoval premiešavanie (55:53:20 pre kyslíkovú nádrž č. 2). Ihneď boli namerané anomálie elektrických hodnôt, ktoré sú spätne považované za príznak skratov v nádrži. Podľa spätného vyhodnotenia telemetrie boli senzory kyslíkovej nádrže č. 2 stratené po náraste tlaku a teploty v čase 55:54:51, teda minútu a pol po zapnutí premiešavania. Posádka začula výbuch a pocítila nezvyčajné vibrácie kozmickej lode. V riadiacom stredisku na 1,8 sekundy vypadli všetky telemetrické údaje. V kabíne sa rozsvietili kontrolky indikujúce nízku úroveň jednosmerného napätia na zbernici B, jednom zo systémov rozvodu elektrickej energie vo vnútri lode, buď v dôsledku poškodenia elektrických rozvodov v dôsledku výbuchu, alebo v súvislosti s postupnou stratou funkcie palivových článkov kvôli strate dodávky kyslíka. To všetko v rozmedzí dvoch sekúnd od straty senzorov v kyslíkovej nádrži č. 2. Krátko potom John Swigert alebo Jim Lovell (údaje sa líšia aj v oficiálnych dokumentoch NASA) ohlásil riadiacemu stredisku: „I believe we’ve had a problem here.“ (Domnievam sa, že sme tu mali nejaký problém.) a „Houston, we’ve had a problem.“ (Houston, mali sme nejaký problém.).[pozn. 1] K nehode došlo 14. apríla 1970 o 03:07:53 UTC, v čase, keď sa už loď nepohybovala po bezpečnej translunárnej dráhe a bola vzdialená 321 860 km od Zeme.

Niekoľko minút nemohlo riadiace stredisko zistiť, čo sa presne stalo. Prispel k tomu fakt, že bezprostredne po výbuchu sa väčšina údajov takmer normalizovala a stále sa ponúkalo vysvetlenie, že ide hlavne o poruchu meraní. Až keď sa potvrdili hodnoty ukazujúce stratu obsahu kyslíkovej nádrže č. 2, pozvoľný únik z kyslíkovej nádrže č. 1 a najmä keď Jim Lovell oznámil (v čase 56:09 – 15 minút po udalosti): „It looks to me, looking out of the hatch, that we are venting something out into the space.“ (Pri pohľade priehľadom sa mi zdá, že nám niečo uniká do vesmíru.), v riadiacom stredisku pochopili, že nejde o obyčajnú poruchu meracích prístrojov, ale že sa stalo niečo vážnejšie.

Pri premiešavaní kyslíku v nádrži vznikol skrat na elektrickom prívode k motoru premiešavacej vrtule, od neho sa vznietila teflonová izolácia a otvorený oheň v kyslíkovej nádrži spôsobil jej výbuch, ktorý, ako sa neskôr ukázalo, roztrhol hliníkový kryt servisného modulu v celej jeho dĺžke. Nádrž č. 2 bola zničená úplne, nádrž č. 1 pozvoľna strácala kyslík trhlinami v potrubí alebo ventiloch. Kyslík bol nevyhnutne potrebný nielen pre dýchanie posádky, ale aj na výrobu elektriny a vody. Servisný modul obsahoval totiž palivové články, ktoré z vodíka a kyslíka vytvárali elektrinu a vodu. Pokračujúci únik kyslíka znamenal, že články prestanú čoskoro definitívne fungovať. Veliteľský modul mal síce akumulátor a svoju vlastnú malú nádrž kyslíka, tie ale boli určené pre zostup zemskou atmosférou. Napriek tomu posádka akumulátor k rozvodu elektriny pripojila.

Lunárny modul mal svoje vlastné kyslíkové nádrže, zásobu vody a nabité akumulátory s pomerne veľkou kapacitou. Mohol teda poslúžiť ako akýsi „záchranný čln“. Avšak všetky zásoby boli určené na zásobovanie dvoch astronautov počas dvoch dní. Teraz museli vystačiť pre troch astronautov na štyri dni.

Lovell (vľavo), Swigert (v strede) a Haise (vpravo) v potemnelom interiéri lunárneho modulu

Prvou, nie celkom ľahkou úlohou bolo oživiť lunárny modul skôr, ako vypadne rozvod elektriny vo veliteľskom module. Všetky systémy lunárneho modulu boli totiž z dôvodu úspory elektriny počas letu k Mesiacu vypnuté a na ich oživenie, t.j. k postupnému zapnutiu v definovanom poradí, malo dôjsť až na obežnej dráhe. Jedinou výnimkou boli elektrické výhrevné telieska, ktoré temperovali niektoré systémy lunárneho modulu, aby nedošlo k ich poškodeniu vplyvom extrémne nízkych teplôt kozmického priestoru. Tieto výhrevné telesá boli napájané z rozvodu veliteľského modulu. Z rovnakého rozvodu boli napájané aj relé tvoriace prepínač, ktorý mal odpojiť rozvod lunárneho modulu od veliteľského modulu a pripojiť ho na výkonné akumulátory lunárneho modulu. Problém však spočíval v tom, že sieť veliteľského modulu už v tejto chvíli nebola schopná poskytnúť výkon dostačujúci k zapnutiu relé prepínača.

Podobný problém riešilo riadiace stredisko pri jednej simulácii v rámci prípravy štartu Apolla 10. Vtedy bola simulovaná havária, pri ktorej mal lunárny modul tiež poslúžiť ako záchranný čln. Pri simulácii sa vtedy nepodarilo lunárny modul včas oživiť a simulácia skončila „smrťou“ posádky. NASA potom tento scenár vyradila z prípravy letov, pretože pravdepodobnosť podobnej havárie bola nízka. Pracovníci riadiaceho strediska sa však týmto scenárom napriek tomu (mimo oficiálne úlohy) ďalej zaoberali a získané skúsenosti sa teraz hodili. S využitím nadobudnutých skúseností sa podarilo riadiacemu stredisku za necelých 30 minút zostaviť zoznam úkonov nutných na oživenie elektrickej siete lunárneho modulu. Kľúčový trik vychádzal zo skutočnosti, že lunárny modul obsahoval dve sady akumulátorov – výkonnejšiu umiestnenú v zostupovej časti (descent stage) a menej výkonnú umiestnenú v návratovej časti (ascent stage). S využitím akumulátorov návratovej časti sa astronautom podarilo zapnúť relé prepínača a pripojiť tak rozvodnú sieť lunárneho modulu na výkonné akumulátory zostupovej časti.

Mesiac zachytený posádkou z lunárneho modulu počas preletu. V pravej časti snímku je vidno deaktivovaný veliteľský modul

Aby sa ušetrilo čo najviac energie v akumulátore veliteľského modulu pre fázu neskoršieho zostupu zemskou atmosférou, bolo prijaté rozhodnutie vypnúť navigačný (guidance) systém veliteľského modulu, ktorý mal pomerne veľkú spotrebu, pretože ho okrem palubného počítača tvorili aj elektricky poháňané gyroskopy inerciálnej plošiny. Lunárny modul mal identický navigačný systém. Hneď ako bol oživený elektrický rozvod v lunárnom module, bolo potrebné oživiť jeho navigačný systém a preniesť do neho dáta z navigačného systému veliteľského modulu. Nestačilo však iba prečítať dáta z displeja vo veliteľskom module a zadať ich do palubného počítača lunárneho modulu. Dáta bolo treba prepočítať, pretože lunárny modul bol oproti veliteľskému modulu o 180 stupňov otočený (veliteľský a lunárny modul boli spojené „čelami“ k sebe, takže veliteľský modul vlastne letel spiatočky).

Vzďaľujúci sa Mesiac z Apolla 13 počas návratu k Zemi

Ďalej bolo treba vyriešiť problém, ako vrátiť poškodenú loď na Zem. Bol síce k dispozícii scenár „priameho prerušenia letu“ (direct abort), ktorý vyžadoval zažať hlavný motor servisného modulu a bolo by pri ňom spotrebované všetko palivo. Tento manéver bol však za danej situácie veľmi riskantný. Nikto totiž nepoznal rozsah poškodenia servisného modulu. Hrozili dve nebezpečia. Jednak hrozilo, že hlavný motor dôsledkom poškodenia pri nedávnom výbuchu neudelí lodi potrebný impulz a loď narazí na povrch Mesiaca, jednak hrozilo, že by pri zažatí hlavného motora mohlo dôjsť k ďalšiemu výbuchu. Riadiace stredisko preto zavrhlo scenár direct abort a nechalo loď pokračovať k Mesiacu. Loď sa však nenachádzala na bezpečnej translunárnej dráhe. Ako ju tam dostať? Z vyššie uvedeného dôvodu nie s využitím hlavného motora servisného modulu. Ostávalo teda uskutočniť manéver pomocou motorov zostupovej časti lunárneho modulu, ktorý bol skonštruovaný iba na relatívne krátke použitie pri zostupe na povrch Mesiaca. Bolo potrebné spočítať, kedy a na ako dlho majú byť motory zažaté. Vo výpočtovom stredisku však neexistoval program pre taký výpočet. Bolo preto nutné taký program rýchlo vytvoriť, spočítať parametre manévru a potom ich nechať prekontrolovať odborníkmi v riadiacom stredisku. Počas necelých troch hodín sa podarilo určiť parametre manévru pre návrat na bezpečnú translunárnu dráhu.

Po návrate na bezpečnú translunárnu dráhu bolo potrebné vyriešiť ďalší problém. Pri použití tejto dráhy by kozmická loď pristála za štyri dni v Indickom oceáne, kam však nebolo možné počas tej doby dopraviť loď so záchranným tímom. Na palube lunárneho modulu boli zapnuté iba životne dôležité systémy, medzi ktoré nepatrilo vyhrievanie, takže astronauti trpeli zimou blížiacou sa bodu mrazu. Podarilo sa znížiť spotrebu z bežných 50 – 75 A na iba 12 A. Napriek tomu bola pri tejto spotrebe elektriny doba štyroch dní zostávajúcich do pristátia vzhľadom na obmedzenú kapacitu akumulátorov lunárneho modulu príliš dlhá.

Existovali dve možnosti, ako upraviť dráhu tak, aby loď pristála v Tichom oceáne. Pri použití prvého variantu by sa let skrátil o 36 hodín, pri použití druhého by sa skrátil iba o 12 hodín. Prvý variant však so sebou niesol dve riziká. Loď by musela okamžite odhodiť servisný modul a pokračovať bez neho. Tým by bol tepelný štít, chrániaci veliteľský modul pred žiarom vznikajúcim pri zostupe trením o atmosféru, po príliš dlhý čas vystavený pôsobeniu otvoreného vesmíru (mikrometeoroidom). Navyše by bolo spotrebované všetko palivo zostupovej časti lunárneho modulu a nezostala by žiadna rezerva pre eventuálnu korekciu dráhy. Preto bol prijatý druhý variant, ktorý skrátil let iba o 12 hodín. K jeho uskutočneniu bolo potrebné 2 hodiny po dosiahnutí bodu najväčšieho priblíženia k Mesiacu vykonať zážih motorov zostupovej časti lunárneho modulu (tzv. PC+2 burn). Tento zážih bolo treba uskutočniť veľmi presne, preto bol na jeho riadenie použitý palubný počítač navigačného systému. Pretože mal navigačný systém veľkú spotrebu elektriny a pretože sa nepredpokladalo, že bude nutné vykonávať ešte nejaké korekčné manévre, bol po vykonaní zážihu PC+2 burn navigačný systém vypnutý.

Swigert s improvizovanou redukciou na pripojenie filtrov oxidu uhličitého

Medzitým sa objavil ďalší problém. V atmosfére lunárneho modulu stúpala koncentrácia oxidu uhličitého (CO₂). Na znižovanie obsahu oxidu uhličitého boli určené filtre obsahujúce hydroxid lítny (LiOH). Ich kapacita inštalovaná v lunárnom module zodpovedala posádke dvoch astronautov počas dvoch dní. V súčasnej situácii však bola nedostatočná. Na palube veliteľského modulu boli síce podobné filtre, ale boli iného tvaru, a tak sa nedali použiť v lunárnom module. Našťastie vznik tohto problému predvídal zodpovedný pracovník riadiaceho strediska už od okamihu, keď sa dozvedel o nehode. So svojimi spolupracovníkmi vymýšľal, ako s využitím pomôcok, ktoré mali astronauti na palube, prispôsobiť filtre veliteľského modulu pre použitie v lunárnom module. Na základe jeho inštrukcií astronauti z ponožky, lepiacej pásky, plastového vrecka a plastového obalu letovej príručky vytvorili adaptér, umožňujúci inštalovať v lunárnom module filtre z veliteľského modulu.

Aj keď sa zážih PC+2 burn uskutočnil presne, začala sa loď odchyľovať od žiadúcej dráhy. Ukázalo sa, že príčinou je otvor na vypúšťanie odpadovej vody (moču) do voľného priestoru. Fungoval ako svojho druhu reaktívny motor, odchyľujúci loď zo správnej dráhy. Bolo treba uskutočniť ďalšie korekčné zážihy motoru, ale navigačný systém bol vypnutý. Ako zaistiť, že bude loď v okamihu zážihu smerovať správnym smerom? Do úvahy prichádzala iba technika používaná už v programe Mercury a Gemini, pri ktorej na orientáciu lode použili na zemskom povrchu dobre rozpoznateľnú hranicu medzi dňom a nocou. Zatiaľ čo v programe Mercury a Gemini túto metódu použili v malej vzdialenosti od Zeme, teraz sa loď nachádzala ďaleko od Zeme, a tak hrozilo nebezpečenstvo, že loď zorientujú nepresne. Pritom tzv. vstupný koridor do atmosféry bol veľmi úzky. Keby loď vstúpila do atmosféry pod nedostatočne ostrým uhlom, odrazila by sa od nej a zmizla by v hlbinách vesmíru. Keby naopak vstúpila do atmosféry pod príliš ostrým uhlom, zhorela by v dôsledku nadmerného tepelného namáhania spôsobeného trením o atmosféru.

Zem z Apolla 13 počas návratu domov

Zatiaľ v riadiacom stredisku vrcholili práce na vývoji postupu, ktorým astronauti pripravia veliteľský modul na zostup atmosférou. Najmä bolo potrebné zaistiť dostatok elektrickej energie na pristátie. Akumulátor veliteľského modulu bol do značnej miery vybitý vo fáze pred oživením lunárneho modulu. Pozemný tím preto vypracoval postup, ako akumulátor dobiť z rozvodnej siete lunárneho modulu. Veliteľský modul nemal byť nikdy počas letu vypnutý. Neexistoval preto postup, ako ho za letu znova oživiť. Jediný existujúci postup oživenia veliteľského modulu sa za normálnych okolností vykonával dlho pred štartom.

Očakávalo sa, že sa podarí akumulátor veliteľského modulu nabiť na 20 až 25%. Bolo preto nevyhnutné s energiou šetriť. Za normálnych okolností sa začínalo oživenie veliteľského modulu zapnutím prístrojov zobrazujúcich namerané údaje, aby sa dalo sledovať ďalší postup oživovania. V tomto prípade sa rozhodlo prístroje zapnúť až nakoniec pred záverečnou kontrolou údajov. Celý postup oživenia preto museli astronauti bezchybne uskutočniť naslepo napriek ich vyčerpaniu spôsobeného zimou, nedostatkom spánku, stresom a pobytom v extrémne malom priestore.

Servisný modul po oddelení

Oddelený lunárny modul Aquarius (Vodnár) potom, čo štyri dni slúžil ako záchranný čln. Vstúpil do zemskej atmosféry nad Fidži a zhorel

Pristátie veliteľského modulu Apolla 13 v Tichom oceáne, 17. apríl 1970

Pred vstupom do atmosféry bol odhodený najprv servisný a potom lunárny modul. Až keď sa veliteľský modul vzdialil od servisného modulu, uvidela posádka rozsah poškodenia servisného modulu. V celej jeho dĺžke chýbal pruh hliníkového plášťa. Trhlina viedla až k hlavnému motoru, takže je pravdepodobné, že bol poškodený a bolo teda dobre, že ho po nehode nezažali.

Stále ešte hrozili dve nebezpečia. Prvá obava vyplývala z možnosti, že výbuch poškodil tepelný štít, ktorý teraz pri prechode atmosférou nesplní svoju funkciu a kabína v atmosfére zhorí. Táto obava padla, keď sa po štvorminútovom výpadku spojenia vo fáze najväčšieho tepelného namáhania kabíny, spôsobeným vrstvou ionizovaného vzduchu v jej okolí, podarilo nadviazať s vracajúcou sa loďou rádiové spojenie. Posledné riziko vychádzalo z možnosti, že zlyhá systém na vypustenie brzdiacich padákov, ktorý mohol byť nefunkčný vplyvom jeho vystavenia extrémne nízkej teplote v tej fáze letu, keď bol vypnutý napájací systém veliteľského a servisného modulu. Našťastie sa ani táto obava nenaplnila a veliteľský modul Odyssey úspešne pristál v piatok 17. apríla 1970 o 18:07:41 UTC na hladinu Tichého oceánu. Miesto pristátia sa nachádzalo 540 km juhovýchodne od ostrova Niue a 4,5 km od čakajúcej lietadlovej lode USS Iwo Jima.

• 
  Pracovníci riadiaceho strediska v Houstone (Mission Control Center) po bezpečnom pristátí Apolla 13
• 
  Vyzdvihnutie posádky z veliteľského modulu Odyssey
• 
  Posádka Apolla 13 na palube lietadlovej lode USS Iwo Jima
• 
  Prejav prezidenta Richarda Nixona pred udelením Prezidentskej medaily slobody astronautom Apolla 13

• Perigeum: 183,9 km
• Apogeum: 185,8 km
• Inklinácia: 31,817°
• Doba obehu: 88,19 minút

• 14. apríl 1970 – 03:07:53 UTC
  • Výbuch kyslíkovej nádrže: 03:07:53 UTC (55:54:53 po štarte); 321 860 km od Zeme
  • Deaktivácia veliteľského modulu, aktivácia lunárneho modulu: 05:23 UTC (58:10 po štarte)

• 15. apríl 1970 – 00:21:00 UTC; 253,7 km

• 17. apríl 1970 – 18:07:41 UTC (142:54:47 po štarte)