Il Reaction Control System – Command Module

Il CM di Apollo 12 (in primo piano alcuni dei motor RCS)

Il Reaction Control System del Command Module era utilizzato solo per un breve periodo delle missioni Apollo, dopo la separazione tra il CM e il Service Module (oltre ad un eventuale utilizzo, mai verificatosi, in determinate condizioni di abort durante il lancio). Come l’RCS del SM permetteva la rotazione lungo i tre assi principali del veicolo e il controllo dell’orientamento. Era il responsabile principale del corretto orientamento del CM nel corso della prima parte del rientro in atmosfera. I suoi motori era in grado di funzionare in due modalità: ad impulsi oppure in modo continuativo.

Erano presenti in realtà due sistemi RCS indipendenti e ridondanti, chiamati System 1 e System 2: ciascuno di essi era costituito da 6 motori, serbatoi per l’elio, il carburante e l’ossidante e da un meccanismo di spurgo. I due sistemi potevano essere utilizzati insieme; uno solo di essi era comunque in grado di garantire la manovrabilità e questo era quello che accadeva solitamente.

L’operatività dell’RCS del CM era simile a quella dell’equivalente sistema del SM. Il carburante e l’ossidante erano gli stessi (monometilidrazina e tetraossido di diazoto) così come era ancora l’elio a garantire la pressurizzazione dei serbatoi. Ciascun System del CM era dotato di 1 serbatoio di elio, 1 di carburante ed 1 di ossidante.

Poiché i carburanti ipergolici potevano rappresentare un pericolo al momento dell’ammaraggio, quello che rimaneva nei serbatoi veniva disperso durante i momenti finali della discesa frenata dai paracadute principali. Dopo lo svuotamento dei serbatoi, si provvedeva anche allo spurgo dei condotti tramite l’uso dell’elio. Queste operazioni di spurgo erano gestite manualmente dall’equipaggio in condizioni normali, in modo automatico durante un abort.

Il RCS del CM – Schema 1

I serbatoi di forma sferica dell’elio (prodotti dalla Menasco Manufacturing Co., .Burbank, Calif.) erano realizzati in titanio. Ciascuno aveva una capacità di circa 6 litri. Il diametro esterno era di 23,4 cm e lo spessore delle pareti di 2,5 mm. L’elio in essi contenuto serviva a pressurizzare i serbatoi dei propellenti; l’isolamento tra il serbatoio e il resto del sistema era garantito da una valvola squib, ovvero una valvola contenente una piccola carica esplosiva per comandarne l’apertura (in modo irreversibile ovviamente). Queste valvole venivano attivate appena prima della separazione CM – SM.

Il carburante era contenuto in un serbatoio in lega di titanio di forma cilindrica con le estremità arrotondate (realizzato dalla Bell) in tutto e per tutto identico al serbatoio secondario usato nel SM.

Lo stesso identico discorso valeva per il serbatoio dell’ossidante, identico all’equivalente serbatoio secondario del SM.

Ciascun serbatoio conteneva un tubo diffusore e una vescica in Teflon (che conteneva il carburante o l’ossidante). La vescica era attaccata alle due estremità del tubo, e quest’ultimo fungeva da uscita per il contenuto verso i condotti di alimentazione dei motori. L’elio ad alta pressione, fatto passare attraverso dei regolatori, fluiva tra la vescica e le pareti del serbatoio, esercitando una pressione che spingeva il contenuto della vescica nel tubo diffusore e da questo verso le linee di alimentazione. Per raggiungere le linee, era necessario che la pressione arrivasse a rompere un diaframma (ulteriore sicurezza per evitare l’accensione non desiderata dei motori).

Il RCS del CM – Schema 2

I 12 motori dei 2 sistemi (prodotti dalla North American Rockwell’s Rocketdyne Division, Canoga Park, Calif.) si trovavano al di fuori del compartimento abitabile del CM, 10 nel compartimento di poppa e 2 in quelli di prua. L’estensione dell’ugello dei motori passava attraverso lo scudo termico e terminava in modo da adattarsi alla forma esterna della capsula. Ciascun motore produceva una spinta di circa 42,18 kg, era lungo 32,1 cm e pesava 3,76 kg. il diametro dell’ugello all’uscita era di 5,4 cm. Per ciascun motore era garantita una vita di 200 secondi di accensione e 3000 cicli operativi. Poteva essere acceso per un minimo di 12 millisecondi. Carburante ed ossidante raggiungevano la camera di combustione attraverso i due sistemi indipendenti di alimentazione e venivano miscelati in un rapporto ossidante – carburante di 2:1.

Le linee di alimentazione contenevano 16 diverse valvole squib che permettevano di variare il modo di distribuire elio e propellenti nel sistema. Ciascuna delle valvole funzionava tramite una piccola carica esplosiva controllata da un detonatore. Le valvole erano così distribuite:

• Due valvole in ogni sottosistema per isolare i serbatoi di elio

• Due valvole erano usate per connettere i serbatoi di elio dei System 1 e 2 per le operazioni di spurgo del sistema (vedi sotto)

• Due valvole in ogni sottosistema per permettere all’elio di bypassare i serbatoi ed utilizzarlo invece per lo spurgo delle linee di alimentazione

• Una valvola per unire i sistemi di alimentazione dell’ossidante

• Una valvola per unire i sistemi di alimentazione del carburante

• Due valvole nel sistema di alimentazione dell’ossidante e due in quello del carburante per permettere lo spurgo in condizioni di abort durante il lancio (dal pad fino a 42 secondi dopo il lancio)

I comandi per i motori RCS erano originati del controller reaction jet assembly. Questo a sua volta era controllato dai comandi manuali di orientamento del veicolo o dall’AGC. Al momento della separazione CM-SM, la sequenza di operazioni prevedeva la redirezione dei comandi del controller reaction jet assembly dai motori del SM a quelli del CM.

Nel corso di un rientro regolare questa era la sequenza delle operazioni sull’RCS:

1. I System 1 e 2 dell’RCS venivano pressurizzati attivando manualmente la valvola squib dei serbatoi di elio.

2. Nel corso del rientro l’RCS garantiva il controllo dell’orientamento del CM fino ad un’altitudine di circa 7,3 km. A questa altitudine un interruttore barometrico (comandato dalla pressione atmosferica) disabilitava l’utilizzo dei motori, ormai inutili.

3. Dopo l’apertura dei paracadute principali, un membro dell’equipaggio attivava il processo di spurgo del sistema. Le valvole squid di inteconnessione dell’elio, del carburante e dell’ossidante venivano attivate e 10 dei 12 motori venivano attivati per bruciare i combustibili (gli unici due motori non utilizzati erano quelli a prua, troppo vicini ai paracadute potevano produrre lesione a questi).

4. Dopo aver completato il consumo dei combustibili, agendo sull’apposito interruttore venivano attivate le 4 valvole squid di bypass dell’elio per permettere lo spurgo delle condutture di alimentazione. Lo spurgo avveniva ancora attraverso gli stessi 10 motori della fase precedente.

5. Al completamento dello spurgo, le valvole degli iniettori dei motori venivano chiuse e disattivate.