L’antenna S-Band

La S-Band antenna di Apollo 14

La comunicazione dalla superficie lunare veniva gestita dal Lunar Module e dal suo sistema di comunicazioni per la Unified S-Band. La Unified S-band (USB) era stata sviluppata per le missioni Apollo dalla NASA e dal Jet Propulsion Laboratory (JPL). La USB operava in una porzione dello spettro delle microonde e combinava (da qui il termine “unified”) le comunicazioni vocali, il segnale televisivo, la telemetria e  i segnali di rilevamento della posizione (tracking and ranging) in un singolo sistema per risparmiare sulle dimensioni e sul peso delle apparecchiature nonchè per ottenere una semplificazione dell’operatività.

Il LM era dotato di una antenna S-Band orientabile (da utilizzare preferibilmente da distanze “lunari”) e due antenne omni-direzionali (per la comunicazione da distanze più ridotte rispetto alla Terra e/o se non era possibile usare l’antenna direzionale). Se si rendeva necessario utilizzare le antenne omni-direzionali dalla superficie lunare, l’unico modo di ricevere un segnale adeguato era utilizzare una delle grandi antenne della MSFN (come quella di Honeysuckle).

Durante le missioni Apollo 11 – 14, il segnale TV veniva da una telecamera installata sulla superficie e collegata al LM tramite un cavo. Il segnale veniva processato ed inviato tramite le antenne S-Band del modulo. Queste prime missioni avevano una ulteriore alternativa, una antenna S-Band da installare sulla superficie, più grossa e potente di quella installata sul LM (Erectable S-Band Antenna).

L’antenna in questione era un‘antenna parabolica del diametro di 3 metri che veniva installata (seguendo una ben precisa serie di operazioni) e puntata verso la Terra. Veniva stivata nel Quad 1 del LM, a destra della scaletta usata per scendere sulla superficie.

La Erectable S-Band Antenna fece il suo primo volo verso la Luna già con Apollo 11. A causa del limitato (e quindi prezioso) tempo a disposizione per l’unica EVA di questa missione, venne valutata la qualità dei primi minuti della trasmissione TV in bianco e nero prima di procedere all’installazione. La qualità venne ritenuta sufficiente, l’antenna rimase inutilizzata e i 19 minuti previsti per occuparsi dell’antenna vennero invece sfruttati per attività più redditizie per l’esplorazione.

Charlie è stato qui …

La famiglia di Charlie Duke

… e anche Neil, Buzz, Pete, Alan, Al, Ed, Dave, Jim, John, Gene e Harrison.

In un post precedente mi ero occupato della spazzatura lasciata in giro dalle missioni Apollo. Ma esiste un’altra categoria di oggetti che si trovano sulla superficie lunare: si tratta degli oggetti che alcuni dei moonwalkers hanno lasciato sul nostro satellite, oggetti simbolici, personali oppure utilizzati per piccoli esperimenti o momenti goliardici.

Apollo 11
E’ sicuramente la missione che ha contribuito maggiormente alla lista. Oltre alla prima bandiera americana sulla Luna, Armstrong e Aldrin hanno lasciato sulla superficie:

• Una patch di Apollo 1

• Il Goodwill Disk, il disco con incisi i messaggi di augurio di più di 70 paesi del mondo

• Una riproduzione in oro di un rametto di olivo, a dimostrazione della natura pacifica dell’esplorazione lunare

• Una medaglia commemorativa dei cosmonauti Vladimir Komarov e Yuri Gagarin

Armstrong ha portato con se anche una versione speciale dell’Astronaut Pin (con un diamante incastonato) che è stato poi donato a Deke Slayton.

Una prova involontaria

Al lavoro al SEQ
(A. Bean, Apollo 12)

Questo post è dedicato a quelli sempre alla ricerca di qualche argomentazione per affrontare gli scettici sul reale svolgimento delle missioni Apollo. Magari gli scettici che hanno ormai superato la fase “ombre non parallele”, “ombre di lunghezza diverse”, “la tecnologia non era abbastanza sviluppata” bla bla bla …

L’origine è un approfondimento dell’Apollo Surface Journal (che non mi stancherò mai di pubblicizzare) e riguarda il SEQ Pendulum di Apollo 14, una dimostrazione semplice e NON INTENZIONALE delle regole del moto in ambiente lunare.

Nel corso della prima EVA di Apollo 14 intorno a MET 115:09:13, i due astronauti Alan Shepard e Ed Mitchell erano impegnati a estrarre dal SEQ (Scientific Equipment Bay) del modulo di discesa di Antares i packages dell’ALSEP. Ed stava utilizzando i sistemi di pulegge per portare il secondo package sulla superficie, quando (MET 115:10:36) nelle riprese video si vede uno dei nastri che servivano a trattenere in posizione il package cadere e scomparire sotto il LM. Qualche secondo dopo, lo stesso riappariva percorrendo lo stesso percorso in senso inverso, e poi ancora, ripetutamente oscillando avanti e indietro per circa un minuto e mezzo fino a che lo stesso Ed con i suoi movimenti non lo bloccava.

La sequenza dell’oscillazione è ben visibile in questo video su You Tube a partire da 32 secondi circa fino alla fine.

Insomma, involontariamente Ed Mitchell stava effettuando un esperimento con un pendolo in condizioni di gravità lunari. E questo, con l’aiuto di un po di fisica (poca poca giuro ), ci aiuta a dimostrare che la scena non si è svolta su un set cinematografico in Nevada.

Esperimenti sulla Luna – EASEP e ALSEP (2)

L’ALSEP di Apollo 12

Nello scorso post si è parlato dell’EASEP, una prima versione semplificata della stazione ALSEP, installata sulla Luna durante il primo allunaggio. Nel corso delle missioni successive ad Apollo 11, vennero dispiegati sulla superficie lunare 5 ALSEP (ovviamente manca all’appello quello di Apollo 13). Per ciascuna missione l’elenco degli esperimenti collegati alla stazione variava in funzione degli obiettivi che gli scienziati identificavano come significativi nel corso della selezione del sito di allunaggio.

Nel complesso sono stati realizzati 15 diversi esperimenti:

• Active Seismic Experiment (ASE): Una serie di 3 geofoni permetteva di ottenere un profilo della struttura interna della Luna fino ad una profondità di circa 460 m. L’esperimento aveva due sorgenti sismiche a disposizione: un dispositivo attivato dagli astronauti dotato di 21 piccole cariche esplosive e un lanciagranate in grado di lanciare in modo temporizzato 4 ordigni a distanze predefinite (150, 300, 900 e 1500 m). Erano presenti sistemi di sicurezza ridondanti per evitare il lancio involontario delle granate, lancio che veniva comandato da Terra dopo la dipartita dell’equipaggio. Un cavo collegava l’esperimento alla Central Station per la trasmissione dati in tempo reale.

Esperimenti sulla Luna – EASEP e ALSEP (1)

Buzz Aldrin trasporta l’EASEP

Nell’estate del 1965, il National Academy of Sciences Space Science Board si incontrò a Woods Hole, Massachusetts. Il Board identificò 15 domande fondamentali a cui l’esplorazione lunare avrebbe dovuto cercare di rispondere.

Utilizzando le 15 domande come guida, venne progettata una stazione geofisica completa in grado di raccogliere i dati desiderati sulla Luna e il suo ambiente. Questa stazione sarebbe stata immagazzinata nel Lunar Module e posizionata dagli astronauti sulla superficie del nostro satellite. La stazione prese il nome di Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP).

La progettazione, l’integrazione e i test dell’ALSEP vennero appaltati dalla NASA alla Aerospace Systems Division della Bendix Corporation nel 1966. Questa subappaltò diversi componenti ad altre società: Dynatronics, Lockheed e Philco tra le principali.

L’ALSEP era alimentato da un generatore termoelettrico a radioisotopi e la sua vita operativa era stimata intorno ai due anni. Una unità centrale riceveva i segnali di comando dalla Terra e li inviava ai relativi esperimenti ad essa collegati. Questa ambiziosa stazione scientifica lunare richiedeva mezz’ora di lavoro di due astronauti per la preparazione. Il compito dei due era prendere i due blocchi (packages) costituenti la stazione dal LM, posizionarli correttamente sulla superficie lunare predisponendo l’unità centrale, l’alimentatore e gli esperimenti.

Il Real-Time Computer Complex (RTCC)

Una vista dell’RTCC

Il Real-Time Computer Complex (RTCC) era il principale sistema di calcolo ed elaborazione dati della NASA ed era ospitato presso il Manned Spacecraft Center (MSC) a Houston. Si trovava al primo piano dell’edificio che ospitava le MOCR. Il suo compito era raccogliere, elaborare ed inviare al Controllo Missione le informazioni necessarie alla gestione di tutte le fasi delle missioni Apollo. Era in grado di determinare lo stato (in particolare la posizione) dell’Apollo e confrontarlo con lo stato previsto. Come indicato anche nel nome, l’RTCC era sufficientemente potente per elaborare i dati in tempo reale – ovvero in maniera così veloce che non vi era essenzialmente ritardo tra la ricezione dei dati e la disponibilità del risultato dell’elaborazione.

Lo storia dell’RTCC inizia nei primi anni 60, quando la NASA decide di costruire un nuovo centro spaziale, il futuro MSC. Gli studi preliminari vennero effettuati dalla Philco Corporation che era anche responsabile della costruzione dello stesso MSC: questo studio raccomandava la centralizzazione dei sistemi utilizzati dal Controllo Missione per evitare problemi di comunicazione tra diverse sedi NASA. L’ente spaziale decide di accogliere i risultati di questo studio e iniziò la progettazione e realizzazione dell’RTCC. La ditta che venne scelta per questo lavoro fu la IBM, forte anche dei lavori già svolti in questo ambito fin dai tardi anni 50 con il progetto Vanguard e successivamente con Mercury e Gemini. L’RTCC venne gestito da NASA e IBM congiuntamente tramite team di supporto misti.

Il Reaction Control System – Lunar Module

Aldrin lavora al LM; sono ben visibili alcuni dei quad del RCS del LM

Anche il Lunar Module era dotato di un proprio Reaction Control System (RCS). Il suo compito era quello di fornire gli impulsi necessari alla stabilizzazione del veicolo durante le traiettorie di discesa verso e ascesa dalla superficie lunare, nonché il controllo dell’orientamento e la spinta traslazionale (lungo i tre assi principali) durante lo stazionamento (hovering) sopra la superficie, l’allunaggio, il rendezvous e il docking. L’ultima funzione espletata dall’RCS era quella di esercitare la spinta lungo l’asse traslazione +X per preparare i propellenti ad alimentare correttamente i motori principali, la cosiddetta manovra di ullage.

Come per il Command Module, l’RCS era costituito da due sottosistemi paralleli ed indipendenti (System A e B). In condizioni normali venivano utilizzati entrambi i sistemi per garantire un controllo totale. Ciascun sottosistema era costituito da 8 motori, per un totale di 16, raggruppati a 4 a 4 in cluster (equivalenti ai quad del CM), una sezione di pressurizzazione (che utilizzava elio) e una sezione di alimentazione dei propellenti. Era presente una interconnessione, realizzata tramite un sistema di ‘crossfeed’, normalmente chiuso, che permetteva di alimentare tutti e 16 i motori da uno solo dei sottosistemi.Era possibile mantenere un totale controllo del veicolo anche con un solo sistema attivo, anche grazie al fatto che ogni cluster aveva motori a coppie collegati ai sistemi.

Anche nel LM i propellenti utilizzati erano ipergolici. Il carburante era l’Aerozine 50, un mix 50% – 50% di idrazina e dimetilidrazina asimmetrica. L’ossidante era l’azoto tetrossido. Il rapporto nella miscela ossidante – carburante bruciata nei motori era di 2 a 1.

Il sistema di guida (GN&CS) controllava l’accensione dei motori necessari per un tempo che andava dagli short pulse (brevi impulsi) allo steady-state (accensione duratura). I motori potevano operare in automatic mode, attitude-hold mode o manual override mode. Normalmente veniva utilizzato l’automatic mode, in cui tutte le funzioni di navigazione, guida e stabilizzazione venivano gestite dal sistema di guida primario o dall’AGS (Abort Guidance System).