The Apollo Spacecraft (3) – Il Service Module (1a Parte)

L’assemblaggio di CM ed SM

Il Modulo di Servizio (Service Module o SM) era una struttura cilindrica non pressurizzata che serviva come deposito delle scorte e come alloggiamento di alcuni dei sottosistemi critici utilizzati per quasi tutta la durata di una missione lunare.

Era fondamentalmente una unità di supporto al Command Module (CM) e rispetto a quest’ultimo era lungo il doppio e pesava quattro volte tanto; circa il 75% del peso del SM era dovuto al propellente. Non possedeva compartimenti destinati all’utilizzo da parte dell’equipaggio. Nel SM trovava posto il sistema di propulsione principale del CSM, l’SPS (Service Propulsion System), utilizzato per (a) frenare lo stack Apollo per inserirlo in orbita lunare, (b) per effettuare correzioni di rotta nel viaggio da e per la Terra e (c) per uscire dall’orbita lunare e iniziare il viaggio di ritorno (l’accensione chiamata TEI, Trans Earth Injection). Il SM conteneva i serbatoi dei materiali di consumo (ossigeno, acqua, propellente, idrogeno, elio) e la maggior parte dei componenti dei sistemi elettrici, dei sistemi di controllo dell’ambiente, dell’RCS (Reaction Control System, il sistema di piccoli motori utilizzato per il controllo dell’orientamento del CSM e per le piccole variazioni di rotta) e una piccola parte dei sistemi di comunicazione. Il SM rimaneva attaccato al CM fino a poco prima del rientro in atmosfera, quando veniva sganciato e si disintegrava nel rientro.

STRUTTURA
La struttura del SM era relativamente semplice e consisteva di un sezione centrale cilindrica (detta tunnel) circondata da sei settori ‘a fetta di torta’.
I componenti usati per realizzare questa struttura erano due paratie (una superiore ed una inferiore), sei travi radiali, quattro pannelli per chiudere i settori che comprendevano i motori dell’RCS, quattro pannelli (con struttura interna a nido d’ape) per i settori senza RCS, uno scudo termico inferiore e un adattatore (fairing).
Le travi radiali erano realizzate in una lega di alluminio e portate (tramite un processo meccanico / chimico) ad un spessore che va dai 5 cm a mezzo millimetro, per realizzare un struttura leggera e robusta allo stesso tempo.
Le due paratie chiudevano le parti superiore ed inferiore del SM: le travi radiali fuoriuscivano dalla paratia superiore per fornire supporto (e un punto di ancoraggio) al CM.
Lo scudo termico inferiore circondava i componenti del SPS per proteggere il resto dei sistemi dal calore generato durante le accensioni. Lo spazio tra il CM e la paratia superiore veniva chiuso tramite un adattatore (fairing) alto 56 cm e spesso 1.27 cm. Il fairing era costituito da 16 pezzi; otto erano i radiatori utilizzati per il raffreddamento del sistema elettrico ed erano alternati ad otto pannelli di alluminio (realizzati in una struttura a nido d’ape). Il tunnel centrale era circolare con un diametro di 1.11 mt. Sportelli per l’accesso alle varie componenti del SM erano distribuiti attorno al modulo per consentire le operazioni di manutenzione a terra e non venivano usate durante la missione.
I panelli che sostenevano i motori dell’RCS erano spessi 2.5 cm e realizzati interponendo a due fogli di alluminio una struttura, sempre in alluminio, a nido d’ape. I pannelli dei vari settori erano imbullonati alle travi radiali. I radiatori per la dissipazione del calore del sistema ambientale (di area pari a 2.78 mt2) si trovavano nei pannelli di settore privi dei componenti dell’RCS e disposti ai due lati opposti del SM.


Specifiche
Lunghezza  7.6 m
Diametro  3.9 m
Massa complessiva  24,520 kg
Massa della struttura  1,900 kg
Massa dei sistemi  1,200 kg
Massa del Service Propulsion System (SPS)  3,000 kg
Massa del propellente per l’SPS  18,410 kg
Spinta dell’SPS  91,000 N
SPS ISP  314 sec (3,100 N-sec/kg)
Spinta dell’RCS  2 o 4 motori da 440 N ciascuno (880 N / 1760 N)
Delta V  2,800 m/s

La struttura del SM

ESTERNO
Gli elementi più visibili ad una prima occhiata all’esterno del SM erano i radiatori del sistema ambientale e quelli del sistema elettrico, i motori del RCS, le antenne, la connessione ombelicale con il CM e diverse luci.
I radiatori del sistema di controllo ambientale erano i più larghi ed erano posizionati nella parte bassa del SM su due lati opposti. I radiatori, ciascuno con una superficie di 2.78 metri quadrati, erano costituiti da 5 tubi principali e 4 secondari montati orizzontalmente ed un tubo a serpentina montato verticalmente. Il liquido refrigerante (una mistura acqua-glicolo) passava attraverso questi tubi e irradiava nel freddo dello spazio il calore assorbito dalla cabina del CM.
I radiatori del sistema elettrico si trovavano nel fairing in cima al SM. Ciascuno degli otto pannelli conteneva tre tubi utilizzati per dissipare nello spazio il calore generato dalle tre celle a combustibile. Esisteva un sistema di tubi indipendente per ogni cella (un tubo per ogni radiatore era dedicato ad una specifica cella a combustibile).
I motori del RCS erano raggruppati in 4 gruppi di motori posti a 90 gradi l’uno dall’altro intorno alla parte alta del SM. I gruppi (detti quad) presentavano all’esterno i soli ugelli, mentre il resto dei componenti si trovavano all’interno. I motori puntavano nelle quattro direzioni base (diciamo su / giù / avanti / indietro). I componenti interni comprendevano due serbatoi per il carburante e due per l’ossidante, un serbatoio di elio e tutti le valvole, i regolatori e tubature varie. Ciascun quad era lungo 2.43 mt e largo 92 cm.

CONESSIONI OMBELICALI
IL SM aveva due connesisoni ombalicali: una con il CM e una con la torre di lancio. La prima è già stata esaminata nel secondo post dedicato al Command Module. L’altra era una connessione, definita ‘flyaway’, e forniva ossigeno e azoto per la pressurizzazione della cabina, il refrigerante acqua-glicolo ed energia elettrica nella fase pre decollo. Ovviamente si sganciava al momento della partenza.

Lo schema precedente esploso

LUCI
Esternamente all’SM erano montate 7 sorgenti luminose. 4 di esse (una rossa, una verde e 2 gialle) erano utilizzate per aiutare gli astronauti nella manovra di rendezvous (svolgevano la stessa funzione delle luci delle navi che indicano il lato di sinistra e quello di dritta), una era un proiettore da utilizzare per migliorare la visibilità durante le EVA (come quella per accedere alla SIM Bay), una era un lampeggiante (beacon) (sempre per facilitare la manovra di rendezvous) e l’ultima un faretto (spotlight) utilizzato negli ultimi 150 mt durante la manovra di docking con il LM.

ANTENNE
Sul SM sono montate quattro diverse antenne:

  • l’antenna S-band ad alto guadagno, installata sulla paratia inferiore. L’antenna S-band veniva utilizzata per le comunicazioni nello spazio profondo ed era composta da 4 riflettori. Al momento del lancio era ripiegata, parallelamente all’ugello del SPS in modo da ripararsi all’interno dell’SLA.
  • 2 antenne VHF omni-direzionali, montate ai due lati opposti del SM vicino alla parte superiore. Le antenne VHF omni-direzionali venivano chiamate scimitarre a causa della loro forma, del materiale con cui erano fabbricate (acciaio inossidabile) e delle loro misure (erano lunghe 13 inch e spesse solo 1/100 di inch)
  • l’antenna del radar per il rendezvous, montata sul fairing

La prossima settimana passeremo in rassegna il contenuto di ciascun settore interno del SM.

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)

7 Risposte to “The Apollo Spacecraft (3) – Il Service Module (1a Parte)”

  1. Vittorio Says:

    Attento che non funziona il link a “Il CM (2a Parte)

  2. Sistemato. Grazie 1000 Vittorio!

  3. Ciao, una precisazione, quando parli delle luci dici che ce n’è una usata per il rendezvous con il Modulo Lunare, le altre servivano “per facilitare le manovre di docking”, non capisco, quali altri “agganci” erano effettuati in orbita oltre a quello con il LM?

  4. Ciao Elteo, grazie per gli auguri e per la domanda. In effetti di ‘manovre di docking’ ne veniva effettuata una sola, mi è scappato un plurale: intendilo come cumulativo per tutte le missioni🙂

    Le luci colorate svolgevano la stessa funzione di quelle presenti sugli aerei e sulle navi: indicano la posizione e l’orientamento. Non so quale sia l’uso corretto dei colori ma per farti capire: rosso a ‘babordo’ e verde a ‘tribordo’, di modo che il colore fa subito capire da quale lato ci si avvicina. Il beacon era un lampeggiante molto potente che permetteva di individuare anche a distanza il CSM.

    Probabilmente sarebbe meglio dire che tutte servivano durante il rendezvous e lo spotlight per il docking. Appena ho tempo modifico il post.

    Grazie ancora per la segnalazione.

  5. vittorioda Says:

    😀 Non esistono più “babordo” e “tribordo” ma (rispettivamente) “sinistra” e dritta! Da ex marinaio non posso esimermi dal correggerti😀
    Sono sempre Vittorio, solo mi sono loggato permanentemente su WordPress😉

  6. … e io non posso che ringraziarti per la correzione. Almeno i colori delle luci associate a sinistra e dritta le ho azzeccate?😀
    Benvenuto su WordPress: hai in mente anche di farmi concorrenza?😛

  7. Vittorio Says:

    Sì, giusto, colori corretti!😀
    … hai in mente anche di farmi concorrenza?
    Ma mai più! Non ne sarei capace! Collaborare in qualsiasi modo volentieri, ma far concorrenza non ne sarei per nulla capace.

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