Het Apollo 13-ongeluk verlamde het ruimtevaartuig en schakelde de twee belangrijkste zuurstoftanks in de servicemodule uit. Maar teveel koolstofdioxide (CO2) werd al snel een probleem.
De Lunar Module, die werd gebruikt als reddingsboot voor de bemanning, had lithiumhydroxidebussen om de CO2 gedurende twee dagen voor twee mannen te verwijderen, maar aan boord waren drie mannen die vier dagen probeerden te overleven in de LM-reddingsboot. Na anderhalve dag in de LM begonnen de CO2-niveaus het leven van de astronauten te bedreigen en riepen alarmen. De CO2 kwam van de eigen uitademingen van de astronauten.
NASA-ingenieur Jerry Woodfill hielp bij het ontwerpen en bewaken van de Apollo-waarschuwings- en waarschuwingssystemen. Een van de systemen die het waarschuwingssysteem van de lander controleerde, was omgevingscontrole.
Net als koolmonoxide kan koolstofdioxide een 'stille moordenaar' zijn - het kan niet door de menselijke zintuigen worden gedetecteerd en het kan een persoon snel overwinnen. Al vroeg in hun werk bij het beoordelen van het waarschuwingssysteem voor het omgevingscontrolesysteem, beseften Woodfill en zijn collega's het belang van een CO2-sensor.
"De aanwezigheid van dat potentieel dodelijke gas kan maar door één ding worden gedetecteerd: een instrumentatie-transducer", vertelde Woodfill aan Space Magazine. "Ik had een verontrustende gedachte: 'Als het niet werkt, zou niemand weten dat de bemanning op eigen adem stikt.'"
De taak van de sensor was simpelweg om de inhoud van kooldioxide om te zetten in een elektrische spanning, een signaal dat naar iedereen werd verzonden, zowel naar de grondcontrollers als naar de cabinemeter.
"Mijn systeem had twee categorieën alarmen, één: een geel lampje voor voorzichtigheid wanneer de astronaut een reserveplan kon oproepen om een rampzalige gebeurtenis te voorkomen, en de andere een oranje waarschuwingssignaal voor dreigend levensbedreigend falen", legde Woodfill uit. “Omdat het CO2-gehalte aan boord langzaam stijgt, diende het alarmsysteem gewoon om de bemanning te adviseren en te waarschuwen om filters te vervangen. We hadden hiervoor de drempel of het "uitschakelniveau" van de alarmsysteemelektronica ingesteld. "
En kort na de explosie van de zuurstoftank van Apollo 13 bleek uit de beoordeling van levensondersteunende systemen dat het systeem voor het verwijderen van koolstofdioxide (CO2) in de maanmodule dit niet deed. Systemen in zowel de Command- als de Lunar-module gebruikten bussen gevuld met lithiumhydroxide om CO2 te absorberen. Helaas konden de overvloedige containers in de kreupele Command Module niet worden gebruikt in de LM, die was ontworpen voor twee mannen voor twee dagen, maar aan boord waren drie mannen die vier dagen probeerden te overleven in de LM-reddingsboot: de CM had vierkante containers terwijl de LM ronde had.
Zoals Jim Lovell zo goed heeft beschreven in zijn boek "Lost Moon", en vervolgens in detail heeft geportretteerd in de film "Apollo 13", heeft een groep ingenieurs onder leiding van Ed Smylie, die levensondersteunende systemen voor NASA ontwikkelde en testte, een duct-taped-jury-opgetuigd CO2-filter, dat alleen gebruik maakte van wat er aan boord van het ruimtevaartuig was om de overvloedige vierkante filters om te zetten in het ronde LM-systeem. (U kunt de details van het systeem en de ontwikkeling ervan lezen in onze vorige "13 Things" -serie.)
Onnodig te zeggen dat het verhaal een gelukkig einde had. De Apollo 13-raad voor ongevallenrapportage meldde dat Mission Control de bemanning verdere instructies had gegeven voor het aanbrengen van extra patronen indien nodig, en dat de partiële koolstofdioxidedruk gedurende de rest van de terugreis op aarde onder de 2 mm Hg bleef.
Maar het verhaal van Jerry Woodfill en de CO2-sensor kan ook dienen als inspiratie voor iedereen die zich teleurgesteld voelt in hun carrière, vooral op STEM-gebieden (wetenschap, technologie, techniek en wiskunde), die het gevoel heeft dat wat je doet misschien niet echt er toe doen.
"Ik denk dat bijna iedereen die naar NASA kwam astronaut of vluchtdirecteur wilde worden, en ik had altijd het gevoel dat mijn carrière werd verminderd door het feit dat ik geen vluchtcontroller of astronaut was, of zelfs maar een gids en navigatie-ingenieur," Woodfill zei. 'Ik was een instrumentatie-ingenieur. Anderen hadden gezegd dat dit soort werk overbodig was. '
Woodfill werkte aan de metalen panelen van het ruimtevaartuig waarin de schakelaars en meters waren ondergebracht. "Waarschijnlijk vindt een werktuigbouwkundig ingenieur zo'n baan niet spannend", zei hij, "en om te denken had ik ooit veldtheorie, kwantumelektronica en andere bedwelmende disciplines gestudeerd als kandidaat voor elektrotechniek in Rice."
Later werd de ontmoediging nog versterkt door een gesprek met een andere ingenieur. "Zijn commentaar was:" Niemand wil instrumentatie-ingenieur worden ", herinnert Woodfill zich," denkend dat het een doodlopende opdracht is, die het best vermeden kan worden als men gepromoot wil worden. Het leek erop dat instrumentatie werd beschouwd als een soort 'ondergeschikte dienaar' wiens lage taak het bedienen van eindgebruikers was, zoals radar, communicatie, elektrische stroom en zelfs geleidingscomputers. In feite zouden de gebruikers net zo goed instrumentatie in hun apparaten kunnen opnemen. Dan is er geen behoefte aan een autonome groep instrumentatiejongens. ”
Maar na een aantal veranderingen in management en personeel werd Woodfill de hoofdprogrammeur van de module Command and Caution and Warning, evenals de lead Cun and Warning van Lunar Lander - een baan waarvan hij dacht dat niemand anders die echt wilde.
Maar hij nam de taak met verve op zich.
"Ik bezocht een dozijn of meer managers van items die door het waarschuwingssysteem op fouten werden gecontroleerd", zei Woodfill. Hij riep een NASA-Grumman-team bijeen om na te denken over de beste manier om te waarschuwen voor CO2 en andere bedreigingen. “We moesten bepalen op welk drempelniveau het waarschuwingssysteem moet afgaan. Alle componenten moeten werken, te beginnen met de CO2-sensor. Het signaal moet van daaruit door de zendende elektronica en de bedrading gaan en uiteindelijk mijn waarschuwingssysteem "brein" bereiken, bekend als de Caution and Warning Electronics Assembly (CWEA). "
En dus, slechts enkele uren na de explosie op Apollo 13, riep de Mission Engineering Manager Woodfill naar zijn kantoor.
'Hij wilde mijn waarschuwingssysteem bespreken dat de kooldioxide-alarmsignalen laat afgaan', zei Woodfill. "Ik legde het verhaal uit en legde hem de kalibratiecurven van de CO2-partiële druktransducer voor, en liet hem zien wat dit instrumentatieapparaat ons vertelt over de bedreiging voor de bemanning."
Wat Woodfill ooit triviaal had geacht, was absoluut essentieel voor het redden van de levens van een Apollo 13-astronautenteam. Ja, instrumentatie was net zo belangrijk als elk geavanceerd systeem aan boord van het commandoschip of de maanlander.
'En, dacht ik, zonder dat het waarschijnlijk niet zou zijn geweten dat de bemanning in groot gevaar was,' zei Woodfill, 'laat staan hoe ze te redden. Instrumentatie-engineering was toch geen slechte carrièrekeuze! "
Dit is een voorbeeld van de teaminspanning die Apollo 13 heeft gered: dat de persoon die jaren geleden aan de transducer werkte net zo belangrijk was als de persoon die de ingenieuze duct tape-oplossing bedacht.
En het was een van de extra dingen die Apollo 13 redde.
Extra artikelen in deze serie:
Deel 4: vroege toegang tot de Lander
