Il meccanismo di docking

Una verifica di docking
prima di una missione

Il sistema di agganciamento (docking system) tra il CSM e il LM è una delle tante meraviglie ingegneristiche del programma Apollo e anche una di quelle la cui importanza viene spesso sottovalutata. Non sarebbe stato possibile utilizzare il metodo LOR per completare le missioni lunari senza di esso.

Veniva utilizzato due volte nel corso di una regolare missione lunare: la prima all’inizio del volo translunare quando il CSM veniva agganciato al LM ancora all’interno dell’S-IVB (come parte della manovra di TD & E, Trasposition Docking and Extraction). La seconda volta quando l’Ascend stage del LM completava la manovra di rendezvous, di ritorno dalla superficie lunare. Nel primo caso il CSM svolgeva il ruolo attivo nell’aggancio, nel secondo toccava al LM.

La manovra di docking veniva effettuata dal CDR o dal CMP utilizzando i razzi di assetto (RCS). Come aiuto durante la manovra veniva utilizzato anche il Crewman Optical Alignment Sight (COAS), un dispositivo ottico simile al mirino di una macchina fotografica montato sull’oblò triangolare dedicato al rendezvous.

Il docking system era un ingegnoso sistema in parte meccanico e in parte pneumatico, compatto che gestiva con semplicità una serie di funzioni fondamentali:

  • permetteva l’allineamento delle due capsule quando venivano a contatto

  • assorbiva le sollecitazioni del contatto che avveniva al momento del soft-dock (ved sotto)

  • avvicinava i due veicoli in modo da ottenere un hard-dock (vedi sotto) mantenendo (e migliorando ulteriormente) l’allineamento dei veicoli

Alcuni dei componenti del sistema potevano essere ripiegati, rimossi e riposti da entrambi i veicoli una volta avvenuto l’aggancio.

I componenti principali del sistema di docking

I principali componenti del sistema di docking erano la probe (sonda), il drogue (bersaglio) e il docking ring (l’anello di docking). Su entrambi i veicoli erano poi presenti un portello pressurizzato e una parte del tunnel che, una volta effettuato l’aggancio, permetteva all’equipaggio di muoversi liberamente.

“It is really quite important to the whole scheme of the Apollo concept – a very complex apparatus and one of the few single-point failures in the entire system. But at the end of the day, it was probably one of the more brilliant mechanical devices of the programme.”

“Era veramente importante all’interno dell’intero schema del concetto Apollo – un sistema complesso e uno dei pochi punti di fallimento non ridondanti dell’intero sistema. Ma in fondo, si è rivelato come uno dei dispositivi meccanici più brillanti del programma.” – Dave Scott (Apollo 9, Apollo 15)

Sul CM si trovava la probe, una struttura che consisteva in due cilindri infilati uno dentro l’altro che potevano scorrere per un massimo di 25 cm. All’estremità del cilindro interno si trovava una testa snodata e dotata di tre piccoli chiavistelli. I due cilindri erano agganciati a tre bracci dotati di assorbitori di impatto. L’intera probe era montata all’interno del docking ring (che a sua volta era fissato all’apice del CM). Prima di iniziare la manovra di agganciamento, un membro dell’equipaggio, tramite un interruttore del pannello di comando, estendeva la probe fino alla sua massima lunghezza.

Alla testa della sonda era collegato anche un cavo che, all’inizio della missione la collegava al Boost Protective Cover. Durante un volo regolare, il cavo veniva tagliato al momento della separazione del BPC, lasciando la sonda intonsa e pronta all’uso. In caso di abort, una carica esplosiva separava il docking ring, e quindi anche la probe, dal CM.

Le cose erano un pò più semplici sul LM. Il drogue era una struttura simile a quell’imbuto che i piloti degli aerei devono ‘mirare’ quando fanno rifornimento in volo. In sostanza era una semplice struttura a cono rovesciato con un foro al centro. Suo scopo era semplicemente quello di guidare la testa della probe verso il foro centrale. I tre piccoli chiavistelli della probe scattavano una volta centrato il foro; le due capsule erano unite nella condizione di soft-dock.

A questo punto un altro interruttore sul pannello di controllo del CM, attivava una dei 4 serbatoi di azoto all’interno della probe che ne provocava la contrazione e, di conseguenza, l’avvicinamento dei due veicoli.

Il docking ring era una struttura realizzata in alluminio e imbullonata all’estremità superiore del tunnel, subito sopra il portello di prua del CM. Era dotato anche di una guarnizione e della carica esplosiva (sagomata) utilizzata per la separazione finale (vedi sotto). Era anche la struttura a cui veniva agganciata la probe. Era questo anello a reggere il peso delle sollecitazioni dovute alla manovra di aggancio e a quelle dovute ai movimenti dei due veicoli durante le manovre come le correzioni di rotta. Era inoltre dotato dei connettori elettrici utilizzati insieme ai cavi ombelicali per alimentare il LM mentre le due capsule erano agganciate.

Sul docking ring si trovavano infine 12 chiavistelli (docking latches), disposti ad intervalli regolari lungo la circonferenza dell’anello. Quando CSM e LM venivano a contatto (in seguito al ritirarsi della probe), i chiavistelli scattavano, agganciando saldamente i due veicoli nella condizione detta di hard-dock. Tenete presente che bastava che 3 dei 12 chiavistelli scattassero per garantire che il tunnel tra i due veicoli mantenesse la pressione e fosse utilizzabile (grazie anche alla guarnizione montata sul docking ring del CM e sul tunnel del LM).

Come gli astronauti operavano per la rimozione della probe

Dopo l’aggancio della TD & E, uno degli astronauti (il CMP solitamente) rimuoveva il portello del CM, verificava i chiavistelli e provvedeva a far scattare manualmente che eventualmente erano ancora aperti. Connetteva poi il cavo ombelicale dell’alimentazione (che era riposto all’interno del tunnel del LM in modo da non intralciare probe e drogue durante l’aggancio).

Al momento di sganciare il LM (in orbita lunare) era necessario inizializzare il sistema di guida del LM, utilizzando i dati di quello del CM e l’informazione relativa al disallineamento angolare tra i due moduli. Quest’ultima informazione veniva ricavata leggendola da una serie di tacche presenti sulla parete del tunnel (Docking Index Angle). Il passo successivo era rimuovere probe e drogue. Poi il CDR e il LMP si trasferivano nel LM utilizzando il tunnel. Il LMP reinstallava il drogue e il CMP la probe (agganciandola al drogue). Lo stesso CMP disconnetteva i cavi ombelicali, rilasciava i chiavistelli manualmente e richiudeva il portello del CM (ovviamente tutte queste manovre venivano effettuate con gli astronauti che indossavano le tute pressurizzate). Un pulsante del pannello di controllo del CM comandava l’apertura dei chiavistelli della testa della probe. Il LM era libero!

Durante una sessione di
addestramento si lavora
sulla probe

Di ritorno dalla superficie lunare avveniva il secondo e ultimo aggancio. Dopo aver ripetuto tutte le operazioni già descritte e avere trasferito tutti i campioni nel CM, ci si preparava per lo sganciamento finale. Probe e drogue venivano lasciate nel LM (non servivano più). I portelli dei due veicoli venivano chiusi. A quel punto una blanda carica esplosiva, quella posta attorno al docking ring, veniva fatta detonare. In questo modo l’Ascend stage si separava portando con se anche l’anello.

Il sistema si è rivelato affidabile e solo nel corso di Apollo 14 si è verificato un problema nel corso della TD & E (trovate altri dettagli nei due post dedicati alla missione e alla manovra).

Una Risposta to “Il meccanismo di docking”

  1. Ottimo articolo. Mi pare che l’ unico problema reso noto riguardante il sistema di aggancio si presento’ su Apollo 14, a causa di acqua infiltratasi al lancio e congelatasi nello spazio. La sonda fu riutilizzata anni dopo nella missione ASTP.

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