The Apollo Spacecraft (1) – Il Command Module (1a Parte)

Con questo primo post sul Command Module inizia una piccola serie dedicata alle varie componenti dello stack Apollo. Si tratterà di una veloce carrellata sulle caratteristiche e sui sistemi principali; per evitare di scrivere post troppo lunghi (e noiosi) dovrò lasciare fuori molti dettagli che ci sarà spazio in futuro per approfondire.

Il CSM in orbita lunare

Lo stack Apollo era formato da tre parti fondamentali: il Modulo di Comando (Command Module, CM), il Modulo di Servizio (Service Module, SM) e il Modulo Lunare (Lunar Module, LM). Le prime due parti unite venivano chiamate CSM (Command & Service Module). Nella progettazione di queste tre parti venne tenuta presente la scelta fatta di utilizzare la strategia del Lunar Orbit Rendezvous (LOR) per poter completare con successo la sfida lanciata da Kennedy all’inizio degli anni 60: due capsule connesse (docked) venivano inviate verso la Luna; una di esse (il LM) si sganciava e allunava, l’altra (CSM) rimaneva ad orbitare. Completata l’esplorazione le due capsule si ricongiungevano (il rendezvous) e, dopo aver trasferito l’equipaggio, la capsula orbitante ritornava sulla Terra.

Il CM era il centro di controllo dello stack e la parte abitata dai tre astronauti durante il viaggio. Era l’unica parte che ritornava più o meno intatta sulla Terra (infatti tutti i CM sono esposti in qualche museo). Negli studi precedenti al 1961, a dimostrazione dell’approccio ‘modulare’ seguito, era visibile un unico CM che poteva essere unito ad SM con differenti caratteristiche a seconda del tipo di missione.

Responsabile della costruzione del CM fu la North American Aviation (che vinse l’appalto anche per realizzare lo stadio S-II), sotto la guida di Harrison Storms; lo stabilimento si trovava a Downey, California. Le relazioni tra l’ente spaziale a la North American furono sempre piuttosto tese a causa di ritardi nelle consegne, bassa qualità e costi crescenti. E rischiarono la totale rottura per via dell’incidente dell’Apollo 1, causato da “deficienze nel progetto del CM, nel lavoro manuale e nel controllo di qualità nella fase costruttiva” (secondo il rapporto finale della commissione d’inchiesta).

Uno spaccato del CM

Il Command Module aveva la forma di un cono tozzo con 5 finestrini e 2 portelli di accesso. All’apice del cono si trovava un meccanismo rimovibile che permetteva il docking con il LM e un tunnel (chiuso da uno dei 2 portelli) attraverso il quale l’equipaggio poteva muoversi tra le due capsule. All’interno del CM, direttamente di fronte ai sedili per l’equipaggio e sagomato attorno all’entrata del tunnel di trasferimento, si trovava la console principale – un enorme pannello con oltre 400 tra interruttori, display e indicatori a lancetta tramite i quali era possibile controllare lo stato dei sistemi del CSM ed eseguire tutte le manovre richieste; sui braccioli dei sedili si trovavano i comandi manuali per orientare la capsula (controllo direzionale) ed eseguire piccole manovre (controllo transazionale) utilizzando i piccoli motori RCS (Reaction Control System).

Specifiche
Equipaggio  3 astronauti
Volume della cabina  6.2 m3
Lunghezza  3.5 m
Diametro  3.9 m
Massa  5,560 kg
Massa della struttura  1,560 kg
Massa dello scudo termico  850 kg
RCS propellant mass  120 kg
Spinta dell’RCS  2 x 410 N
Filtri CO2  filtri all’idrossido di litio
FIltri per l’odore  filtri al carbone attivo
Sistema Elettrico  3 batterie da 40 ampere-ora, tecnologia zinco-argento

La struttura interna del CM

STRUTTURA
Il CM era costituito fondamentalmente da due strutture: una struttura interna (la cabina pressurizzata, pressure shell in inglese) e una esterna (lo scudo termico, heat shield in inglese).
Struttura Interna
La struttura interna era un sandwich costituito da due superfici di alluminio con in mezzo una struttura a nido d’ape sempre in alluminio. Il suo spessore variava da 3.81 cm alla base a 0.63 cm in corrispondenza del tunnel di accesso frontale. Questa struttura costituiva in pratica la cabina per l’equipaggio (il Compartimento Abitabile) ed era la parte del CM pressurizzata.
Struttura Esterna
La struttura esterna era lo scudo termico della capsula ed era realizzata in maniera simile a quella interna (a sandwich con una struttura a nido d’ape racchiusa da due superfici) ma utilizzando acciaio inossidabile. Il suo spessore variava tra 0.63 cm e 6.35 cm.
Parte dello spazio tra le due strutture veniva riempito con uno strato di materiale isolante fibroso come ulteriore protezione dal calore.

Viste esterne del CM

COMPARTIMENTI
Il CM era diviso in tre compartimenti:
Compartimento Frontale (Forward Compartment)
Il compartimento frontale era una piccola area nella parte alta del modulo che si sviluppava attorno al tunnel frontale di collegamento tra CM e LM. Era separato dal resto del CM da una paratia ed era ricoperto dallo scudo termico frontale. Era diviso in 4 settori di 90 gradi che contenevano l’Earth Landing Equipment (tutti i paracadute, le antenne per il segnalatore di posizione, le luci di posizione e parte del sistema di galleggiamento), due dei motori di controllo dell’assetto e il meccanismo di rilascio dello scudo termico frontale. A circa 7500 metri di altitudine (durante il rientro), lo scudo frontale veniva rilasciato per permette l’apertura dei paracadute.
Compartimento Abitabile (Crew Compartment)
Occupava tutta la parte centrale del CM. Si trattava della cabina dell’equipaggio, dal volume abitabile di circa 5.94 metri cubi. Pressurizzazione e temperatura venivano mantenuti dall’Environmental Control System.
Qui trovavano posto tutti i controlli e gli indicatori per utilizzare la capsula, i sedili degli astronauti e tutto il resto dell’equipaggiamento necessario durante il viaggio. Il cibo, l’acqua, i vestiti, il sistema di gestione dei rifiuti e tutto il resto dell’equipaggiamento erano impacchettati in compartimenti (Equipment Bays) distribuiti lungo le pareti della cabina. La pressione interna della cabina era mantenuta a circa un terzo della pressione al livello del mare e la temperatura intorno ai 24°C. Questa atmosfera controllata permetteva all’equipaggio di trascorrere la maggior parte del tempo a bordo senza dover indossare la loro tuta pressurizzata (e alquanto ingombrante). Tuta che dovevano però indossare nel corso di determinate manovre (lancio, rientro in atmosfera, docking / undocking, accensioni principali dell’SPS) per ovvi motivi di sicurezza.
Compartimento di Poppa (Aft Compartment)
Si trattava di una piccola parte sul perimetro della parte bassa del CM (la sua parte più larga), appena sopra allo scudo termico di poppa, quello principale. Era suddiviso in 24 aree e qui trovavano posto 10 motori di controllo dell’assetto, i serbatoi di carburante e di elio necessari agli stessi motori, i serbatoi dell’acqua, le strutture collassabili dell’Impact Attenuation System e una serie di strumenti. Anche la struttura di collegamento tra CM ed SM (CM-SM Umbilical) – il punto in cui passavano tutta una serie di collegamenti elettrici e tubature tra i due moduli – era parte di questo compartimento.

(CONTINUA)

The Apollo Spacecraft
Il CM (1a Parte) Il CM (2a Parte)
Il SM (1a Parte) Il SM (2a Parte)
Il LM (1a Parte) Il LM (2a Parte)
Il LM (3a Parte) Il LM (4a Parte)
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