Transposition, Docking and Extraction (TD&E)

La separazione del
CSM nella TD&E

La manovra di Transposition, Docking, and Extraction (abbreviata in TD&E) era la manovra di estrazione del Lunar Module (LM) dal suo alloggiamento nello stadio S-IVB. Veniva eseguita dopo la TLI, quindi quando l’Apollo e il suo equipaggio erano già sulla traiettoria verso la Luna, traiettoria che avrebbero percorso per circa 3 giorni (la fase delle missioni nota come Translunar Coasting o TLC). A questo punto della missione il veicolo spaziale era costituito dall’ormai quasi vuoto S-IVB (l’unica parte rimasta del Saturn V) con il CSM ancora agganciato alla sua estremità (ma senza più il LES) e con il LM ancora ben protetto all’interno dell’SLA. Nella TD&E veniva messa alla prova la “pilot stuff”, la capacità di pilotaggio del CMP: questa manovra era infatti eseguita manualmente. Come si può intuire, la TD&E era composta da tre fasi distinte.

Transposition
Mentre i motori dell’APS (Auxiliary Propulsion System) provvedevano a far assumere il corretto orientamento all’S-IVB, il CMP impostava sul display del Delta-V dell’EMS (Entry Monitor System) il valore di 100 fps (feet per second). Si tratta di un esempio della versatilità di questo strumento: sebbene ideato per essere utilizzato durante il rientro in atmosfera del CM, nella TD&E si utilizzava il suo accelerometro per fornire al CMP l’informazione sulle variazioni di velocità durante la manovra. Perchè impostarlo a 100 fps e non a zero? Perchè si era scoperto che l’EMS non era perfettamente affidabile (ed anche di difficile interpretazione) se lo si utilizzava impostando un Delta-V prossimo allo zero. La separazione del CSM dall’S-IVB era una catena di eventi complessa e veloce. Una serie di linee di materiale esplosivo interrompeva le connessioni elettriche tra il SM e l’S-IVB; inoltre tagliavano la struttura metallica che univa l’SM allo stadio stesso (liberando la capsula); separavano il 75% delle giunzioni dei 4 pannelli dell’SLA, che restavano collegate all’S-IVB solo da un sistema di cardini dotati di molla posti al centro del bordo inferiore; e infine attivavano dei piccoli propulsori (dei piccoli fuochi d’artificio) che spingevano verso l’esterno i pannelli liberando la strada verso il LM. Quando i pannelli si erano aperti di circa 45 gradi, i cardini si sganciavano, e delle molle spingevano i pannelli (ora liberi) lontano dall’S-IVB ad una velocità di 2.5 m/s. 15 secondi dopo la separazione (ad una distanza di circa 5 m dallo stadio) veniva eseguita una manovra di beccheggio (pitch) verso l’alto, ruotando il CSM di 180 gradi in modo da puntarlo verso l’LM. La ragione del beccheggio verso l’alto anzichè verso il basso o di una imbardata? In questo modo il bersaglio, l’LM, diventava visibile per il CMP prima nel finestrino che avrebbe utilizzato nella fase successiva di docking. È stato notato che sebbene nella checklist era stato indicata una velocità di beccehggio di 0.5 gradi al secondo – che avrebbe completato la rotazione quando il CMS si trovava a 60 metri circa di distanza dall’S-IVB – in molti casi la rotazione venne compiuta più velocemente. Completata la rotazione, il CMP operava sui controlli in modo da invertire la marcia del CSM ed avvicinarsi all’LM / S-IVB ad una velocità di circa 0.3 m/s.

La vista del CMP
durante la TD&E

Docking
Il CMP ruotava di 45 gradi a sinistra il CMS per poter utilizzare il COAS (Crew Optical Alignment Sight). Il COAS era in sostanza un mirino con un reticolo a croce: il CMP manovrava il CSM utilizzando i comandi di traslazione e di rotazione per allineare il reticolo nel COAS con il bersaglio posto sul LM. Il tutto mentre riduceva gradualmente la velocità di avvicinameto dei due veicoli fino a 0.03 m/s. In questo modo la sonda (probe) posta al vertice del CM andava ad infilarsi all’interno di una cavità (drogue) in cima al LM. la forma conica della cavità guidava l’estremità della sonda, dotata di 3 chiavistelli provvisti di molla, verso altrettante scanalature destinate ad accoglierli. Quando i chiavistelli scattavano, si realizzava il ‘soft dock’. A quel punto la sonda veniva retratta: questo avvicinava i due anelli di agganciamento (docking rings).

L’aggancio tra CSM e LM
(ancora all’interno all’S-IVB)

Una volta giunti a contatto i docking rings, 12 chiavistelli scattavano automaticamente tutto intorno agli anelli stessi: questo relizzava un ‘hard dock’. Le due capsule erano ora saldamente aggganciate. La manovra venne completata con successo in tutte le missioni: solo in Apollo 14 Stu Roosa dovette tentare l’aggancio 6 volte. Alla fine riuscì spingendo il CSM contro il LM utilizzando l’RCS. Il problema non si verificò più nel corso della missione e si parlò della formazione di ghiaccio nel drogue come possibile causa del malfunzionamento temporaneo.

Extraction
Nel quarto d’ora successivo, la pressione tra le due sezioni abitabili di CM e LM veniva parificata, attraverso una Pressure Equalization Valve, una valvola posta al centro del portello frontale del CM che portava al tunnel tra CM ed LM. Una valvola sul portello di accesso al LM agiva allo stesso modo. Successivamente veniva rimosso il portello del CM e veniva verificata la validità dell’hard dock tramite ispezione dei chiavistelli. Se uno dei chiavistelli non era correttamente bloccato, si provvedeva a riposizionarlo in maniera corretta manualmente. Due cavi venivano fatti passare attraverso il tunnel per collegare l’alimentazione delle due capsule. Completate queste operazioni il portello del CM veniva richiuso e iniziavano i preparativi per la separazione dal terzo stadio. Il CMP attivava il sistema pirotecnico che, agendo sui 4 punti in cui l’LM era agganciato al Saturn, lo liberava dall’S-IVB. Una serie di molle forniva la spinta necessaria per allontanare lo stack Apollo: in alcune missioni venne fornita una spinta ulteriore tramite gli RCS. Tutte queste variazioni di velocità dovevano poi essere compensate successivamente nel viaggio verso la Luna.
Nel frattempo l’S-IVB utilizzava ancora una volta l’APS per orientarsi in modo da essere visibile dall’oblò posto sul portello principale del CM. Una volta che l’equipaggio giudicava la distanza tra i due oggetti sufficiente, da terra veniva riacceso per l’ultima volta l’S-IVB. Il suo destino era schiantarsi sulla Luna (per generare un ‘lunamoto’ artificiale) oppure porsi in un’orbita eliocentrica.

L’estrazione del LM

La TD&E venne eseguita nel corso di tutte le missioni Apollo a partire da Apollo 9 (con l’eccezione di Apollo 8, volo senza LM). La manovra venne provata per la prima volta durante Apollo 7, utilizzando un S-IVB in cui i pannelli dell’SLA che non si separavano dallo stadio ma si limitavano ad aprirsi come i petali di un fiore: uno dei 4 però non si aprì completamente come pianificato e l’equipaggio preferì non completare la richiesta simulazione di aggancio per timore di urtarlo. Per questo da Apollo 8 in avanti si adottò un meccanismo di sgancio dei pannelli. L’ultima missione ad utilizzare la TD&E fu anche l’ultima missione del Programma Apollo: nel corso della missione Apollo-Soyuz Test Project (ASTP) venne estratto dall’S-IVB l’adattatore utilizzato per collegare il CSM alla Soyuz russa.

Le immagini di questo post non vengono dagli archivi della NASA ma sono state realizzare con il fantastico simulatore Orbiter e il suo addon dedicato al progetto Apollo, AMSO.

2 Risposte to “Transposition, Docking and Extraction (TD&E)”

  1. Eh, AMSO! Ho perso il conto del numero delle volte che ho fatto la TD&E con questo veramente magnifico aggiuntivo.

    Stranamente, (e non ho mai capito il perché) di tutte le manovre con Orbiter questa è sempre stata (per me) quella più facile. Si vede che avrei dovuto fare il CMP! 😀

  2. 🙂 io invece ero talmente fuori allenamento che ci ho messo quasi mezz’ora per ottenere gli screenshots che volevo per il post.
    Beh, magari serviranno ancora CMP per il nuovo sistema di lancio.Candidati😉

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