Archivio per CSM

Il Lunar Module Rendezvous Radar

Posted in Storia, Tecnologia with tags , , , on 13 ottobre 2013 by raghnor

L’Ascend Module di Apollo 17

Il Lunar Module era dotato di un secondo radar oltre al Landing Radar che è stato descritto nel post di due settimane fa. Posizionato nella parte alta dell’ascent stage, il suo disco è ben visibile in tutte le foto del LM: si trattava del Rendezvous Radar (RR).

Questo radar era un componente fondamentale per il completamento della manovra di rendezvous e il suo scopo principale era quello di cercare il CSM nella sua orbita e, una volta trovato, seguirlo fornendo un flusso continuo di informazioni all’AGC. Per consentire al radar di individuarlo, il CSM era dotato di un transponder, ovvero un dispositivo automatico che riceve, amplifica e ritrasmette un segnale su una frequenza differente da quella ricevuta. Il rendezvous radar assicurava informazioni aggiornate su posizione, distanza e velocità del CSM. Ovviamente erano previste alternative per completare il rendezvous, tutte le tecniche sviluppate nel corso del progetto Gemini ma il RR era il sistema primario e facilitava di molto il compito.

L’antenna del radar trasmetteva un segnale, che se ben direzionato, veniva ricevuto dal transponder sul CSM, elaborato e rispedito indietro. Il segnale di ritorno veniva ricevuto dall’antenna e processato dall’elettronica del RR, in modo da ricavarne i dati che venivano poi passati all’AGC e utilizzati da questo per determinare i comandi per il PNGCS.

Il ricevitore dell’antenna del RR era suddiviso in 4 parti in modo che, se il radar non fosse stato allineato correttamente con il CSM, l’intensità del segnale ricevuto non sarebbe stato uguale in tutte le sezioni. La differenza, dopo essere stata elaborata dall’elettronica di controllo del radar, serviva a modificare il suo orientamento fino ad ottenere il bilanciamento del segnale proveniente da transponder del CSM. La portata massima del radar era di 750 km.

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Il Main Hatch del CM

Posted in Storia, Tecnologia with tags , , on 18 novembre 2012 by raghnor

Il Main Hatch (vista interna)

27 Gennaio 1967 – Tre settimane prima della data prevista per il lancio di Apollo 1, gli astronauti Gus Grissom, Ed White e Roger Chaffee persero la vita in un tragico incidente: un incendio si sviluppò all’interno del Command Module Block I nel corso di un test. Le fiamme divamparono furiose, aiutate principalmente dall’atmosfera di puro ossigeno e non ci fu scampo per i tre. A seguito dell’incendio il CM subì un lungo processo di revisione progettuale; uno degli elementi su cui vennero effettuate drastiche modifiche fu il portellone di accesso, il Main Hatch.

Dall’inchiesta post incidente risultò infatti che il portellone, per il modo in cui era stato progettate e realizzato, non aveva mai offerto una reale possibilità di fuga: la forte pressione sviluppatasi all’interno della capsula a causa del fuoco non avrebbe mai permesso l’apertura del portello (apertura che avveniva verso l’interno).Inoltre risultò troppo complesso il suo utilizzo in casi di emergenza, troppo macchinoso il processo di apertura per garantire tempi rapidi.

Il portello del CSM Block I era in realtà costituito da tre diversi portelli:

  • Un portello interno, leggero, apribile verso l’interno della capsula, completamente rimovibile e dotato di dispositivi di blocco su tre lati e di chiavistelli sul quarto. La pressione all’interno della cabina aiutava a mantenere sigillato il portellone (mantenendolo in sede) e per poterlo rimuovere occorreva bilanciare la pressione interna ed esterna (per questo motivo gli astronauti di Apollo 1 non riuscirono ad aprirlo)

  • Un portello intermedio, parte integrante dello scudo termico del CSM, apribile verso l’esterno, rimuovibilee dotato anch’esso di dispositivi di blocco e chiavistelli lungo i 4 lati

  • Un terzo (ed ultimo) portello, parte integrante del BPC (Boost Protective Cover), leggero, realizzato in fibra di vetro e sughero che si apriva verso l’esterno. I chiavistelli di cui era dotato potevano essere aperti dall’estremo tramite un apposito strumento oppure dall’interno tramite una leva che attraversava il portello dello scudo termico e agiva sul sistema di ritenuta dei chiavistelli.

I portelli interno e intermedio dovevano essere manualmente sbloccati e rimossi per poter uscire. Quello esterno andava aperto come detto tramite una leva prima di rimuovere il portello intermedio. In condizioni ottimali l’equipaggio poteva effettuare le operazioni ed uscire dal CM in un tempo stimato tra i 60 e i 90 secondi. Un tempo ritenuto accettabile prima dell’incidente.

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Moon Machines – Documentari

Posted in Recensioni with tags , , , , , on 6 settembre 2009 by raghnor

Come forse avrete notato dalla frequenza dei post di recensione nelle ultime settimane, ho sfruttato le ferie per qualche buona lettura e visione 🙂

“In the 1960s an impossible dream came true. When human beings walked on another world. In all 24 Americans went to the Moon. But it took an unseen army of 400.000 engineers and technicians to make it possible. This is the story of the men and women that build the machines that took us to the Moon.”

“Negli anni 60 un sogno impossibile divenne realtà. Quando alcuni esseri umani camminarono su un altro mondo. In tutto 24 Americani sono stati sulla Luna. Ma c’è voluta un’armata nascosta di 400.000 ingegneri e tecnici per poterlo fare. Questa è la storia degli uomini e delle donne che hanno costruito le macchine cha ci hanno portato sulla Luna.”

La copertina del DVD

La copertina del DVD

Direi che questa introduzione (ripetuta ad ogni puntata) inquadra bene lo spirito dietro questa serie di 6 documentari di 45 minuti circa, prodotti da Discovery Channel e dedicati alle persone che hanno progettato e costruito le sei principali ‘macchine’ che hanno reso possibile il Progetto Apollo e alle loro storie. In dettaglio le puntate sono dedicate al Saturn V, al CSM, al LM, all’AGC (Apollo Guidance Computer), al Lunar Rover e alla tuta indossata dagli astronauti.

La serie ha tra i suoi realizzatori David Sington, il regista di In the Shadow of the Moon e devo dire che si vede! Lo stile è lo stesso: immagini di repertorio (molte inedite) provenienti dalla NASA e dalle società che hanno fisicamente realizzato le macchine, immagini a cui si alternano interviste dal vivo ad alcuni degli ingegneri che parceiparono all’epoca all’impresa. E qui l’influsso di Sington è evidente: le inquadraure, lo stile di ripresa delle interviste sono le stesse del film. L’effetto di coinvolgimento è quindi ottimo come il precedente. Completano il tutto un ottimo commento (in un inglese accademico e di facile comprensione), alcuni schemi e disegni originali e una discreta ma apprezzabile colonna sonora.

I 6 documentari sono stati raccolti in un DVD che purtroppo è disponibile solo per la Region 1 e in formato NTSC su Amazon US.

Rifiuti spaziali

Posted in Varie with tags , , , , on 12 aprile 2009 by raghnor

Il problema dei rifiuti spaziali in orbita terreste è quanto mai serio oggigiorno. Di recente anche la ISS ha avuto i suoi 10 minuti di terrore a causa di uno di questi rifiuti dalle dimensioni un po’ sopra la media. Preparando la precedente serie di post sulla scelta del metodo per effettuare l’allunaggio ed esaminando come è stato poi realizzato il Lunar Orbit Rendezvous mi sono chiesto che fine avessero fatto tutte le parti scartate a mano a mano che una singola missione procedeva (decollo, volo verso la Luna, orbita lunare, allunaggio, rientro in atmosfera).

Saturn V staging

Saturn V staging

Questa è una lista per quanto possibile completa (ma limitata agli oggetti più grandi) che le missioni Apollo si sono lasciate dietro.

S-IC (primo stadio del Saturn V) + LES (il sistema utilizzato per abortire una missione durante l’ascesa in orbita terrestre)

Tutti gli S-IC (e i rispettivi interstadi) sono precipitati in mare (e giacciono nell’Oceano Atlantico a breve distanza dalla costa orientale degli USA), per alcuni di essi sono disponibili le probabili coordinate del luogo di impatto.

S-II (secondo stadio del Saturn V)

Stessa sorte degli S-IC, solo un pò più lontani dalla costa americana.

S-IVB (terzo stadio del Saturn V)

Quello utilizzato da Apollo 7 (missione in orbita terrestre) ha subito la sorte dei precedenti stadi del Saturn V, ovvero è ricaduto sulla Terra. Nelle successive missioni, dopo essere stato utilizzato per lasciare l’orbita terrestre ed aver estratto da esso il LM, questo stadio subì sorti diverse. Apollo 8, 9, 10, 11 e 12: con il rimanente carburante, furono inseriti su di un’orbita solare. Si stima che tutti siano stati catturati dall’attrazione gravitazionale della stella e siano precipitati su di esso. Apollo 13, 14, 15, 16 e 17: con il rimamente carburante furono inseriti su una traiettoria di impatto con la Luna (generando terremoti artificiali registrati dai sismografi delle precedenti missioni). Esistono informazioni approssimative sul luogo di impatto grazie ai dati sismografici. Si tratta dell’unico esperimento pianificato che ha funzionato in Apollo 13 🙂 In tutte le missioni in cui l’S-IVB portava un LM, i 4 pannelli componenti l’SLA (la parte che collegava il CSM e l’S-IVB e che alloggiava il LM) sono stati lasciati liberi di vagare nello spazio. Il loro destino è sconosciuto.

LM Ascend Module

Anche in questo caso il modulo di ascesa del LM ha subito sorti diverse a seconda della missione. Apollo 9 (missione in orbita terrestre): il propulsore del modulo lunare fu riacceso tramite un comando a distanza (dopo essere stato sganciato dal CSM) fino a quando il carburante rimasto fu consumato completamente. Grazie a questa manovra rimase nell’orbita terrestre fino al 1981, quando si distrusse rientrando nell’atmosfera terrestre. Apollo 10: è stato posto su di un’orbita eliocentrica rendendolo l’unico modulo di ascesa ancora intatto dei 10 inviati nello spazio. Apollo 5, 9 e 13: sono bruciati rientrando in atmosfera. Apollo 11 e 16: rimasero per un breve periodo in orbita lunare prima che questa decadesse naturalmente fino all’impatto (in un luogo non identificato) sulla Luna. Per Apollo 16 non fu una scelta delibrata ma dettata da un problema al propulsore. Apollo 12, 14, 15 e 17: sono stati deliberatamente fatti cadere sulla Luna per generare terremoti artificiali, rilevati dai sismografi lasciati sulla superficie nel corso delle varie missioni.

LM Descend Module

Ancora destini diversi per questa parte del LM. Apollo 9 e 13: sono bruciati al rientro in atmosfera terrestre. Apollo 10: è stato sganciato durante la discesa (questa missione fu la prova generale dell’allunaggio, arrivò a 15.6 Km dalla superficie prima di simulare un abort). Il luogo esatto dell’impatto con la Luna non è conosciuto. Apollo 11, 12, 14, 15 16 e 17: sono rimasti nel luogo di allunaggio (dove sono serviti come rampa di lancio per l’ascend module).

Lunar Rover

I Rover, le ‘macchinine lunari’, utilizzate nelle missioni Apollo 15, 16 e 17 sono rimasti parcheggiati accanto ai rispettivi Descent Module sul luogo di allunaggio. Hanno permesso la trasmissione delle immagini del decollo dell’Ascend Module e, dopo un breve periodo, le loro batterie si sono esaurite.

Lunar Subsatellites

Nel corso delle missioni Apollo 15 e 16, dal CSM vennero rilasciati in orbita lunare due satelliti per esperimenti scientifici. Entrambi, alla fine della loro vita, subirono il degrado della loro orbita fino a schiantarsi sulla Luna (luogo di impatto sconosciuto).

Service Module

Il SM veniva sganciato dal CM quando ormai mancava meno di un’ora all’ammaraggio. La sua rotta era parallela a quella del CM (e quindi destinata al rientro in atmosfera) ma mancando di una protezione ablativa bruciava. Questo destino fu comune a tutti i SM (da Apollo 7 fino ad Apollo 17).

PLSS on the Moon

PLSS on the Moon

SIM Bay

Le missioni Apollo 15, 16 e 17 avevano una versione modificata dal SM che conteneva anche una parte dedicata ad alcuni strumenti scientifici da utilizzare in orbita lunare. l’attrezzaturra era contenuta nella cosiddetta SIM Bay; questa fu protetta da un pannello (uguale agli altri che rivestivano il SM) che venne scanciato e lasciato libero di vagare nello spazio. Non è ovviamente noto il suo destino.

Equipaggiamento vario 

Una Jettison Bag

Una Jettison Bag

Tutti gli equipaggi delle missioni che allunarono con successo (Apollo 11, 12, 14, 15, 16 e 17) lasciarono un discreto quantitativo di scarti (raccolti nelle Jettison Bag) nel luogo di allunaggio: si trattava di materiale ormai utilizzato che non sarebbe piu’ servito nel ritorno verso la Terra (ad esempio i PLSS, gli zaini col sistema vitale usato nelle EVA). Questo permise di poter caricare a bordo un maggiore quantitativo di campioni (rocce lunari).

Per essere il nostro primo ‘picnic fuori porta’ devo dire che abbiamo lasciato in giro un bel po di spazzatura !

Elettroni & Acqua

Posted in Tecnologia with tags , , on 29 marzo 2009 by raghnor
Una Cella in esposizione  

Una Cella in esposizione

Il titolo si riferisce al risultato che si ottiene utilizzando delle Celle a Combustibile (Fuel Cells in inglese) alimentate ad idrogeno ed ossigeno: un flusso di energia elettrica utilizzabile e, come prodotto di scarto, acqua sufficientemente pura da essere potabile.

La definizione tecnica precisa delle Celle a Combustibile è: un dispositivo elettochimico che permette di ottenere elettricità direttamente da certe sostanze senza che avvenga alcun processo di combustione termica. In pratica una reazione elettrochimica che si basa sull’idea di ‘spezzare’ le molecole dei combustibili in ioni positivi ed elettroni; questi ultimi, passando in un circuito esterno, forniscono una corrente elettrica proporzionale alla velocità della reazione chimica (vedi anche lo schema qui sotto). Funziona quindi in tutto e per tutto come una batteria, con la differenza che occorre fornire i reagenti in maniera continua e questi reagenti devono essere il più possibile liberi da impurità.

Come funziona una Cella a Combustibile

Come funziona una Cella a Combustibile

Quando la NASA progettò la capsula Apollo si trovo di fronte a tre alternative per garantire la corrente elettrica necessaria al suo funzionamento:

  • i pannelli solari (una buona scelta dal punto di vista della affidabilità ma purtroppo sarebbero serviti pannelli molto grossi per il fabbisogno energetico del CSM che sarebbero stati sottoposti oltretutto a un notevole stress meccanico durante le accensioni dell’SPS)
  • le batterie (una scelta molto affidabile ma purtroppo il peso delle batterie necessarie per un viaggio fino alla Luna e ritorno sarebbe stato eccessivo)
  • le celle a combustibile (la soluzione poi adottata che non presentava i problemi degli altri metodi ma era una tecnologia relativamente acerba)

La scelta cadde sulle celle, in virtù anche del fatto che la loro adozione avrebbe risolto contemporaneamente anche il problema della disponibilità di acqua. Di nuovo per questa tecnologia, il Progetto Apollo deve molto ai voli delle capsule Gemini: fu infatti nel corso di queste missioni che le celle vennero sperimentate per lunghi periodi nello spazio dimostrando la loro efficacia ed affidabilità.

La United Technologies Corporation Power  fu scelta come fornitrice delle celle della NASA per il progetto Apollo (e anche per lo Shuttle).

La disposizione delle Celle nel SM

La disposizione delle Celle nel SM

Le celle a combustibile (3 in tutto) si trovavano nel modulo di servizio (SM), insieme ai serbatoi criogenici con i loro combustibili (idrogeno e ossigeno,mantenuti allo stato liquido).
Erano alte 1,1 mt per 55 cm di diametro e pesavano 110 Kg; erano costruite in titanio, acciaio inossidabile e nickel. Ogni cella era costituita in realtà da 31 piccole celle, ognuna delle quali era in grado di generare 1 volt (il voltaggio nominale era compreso tra 27 e 31 volt). La temperatura di esercizio era intorno ai 205° C. L’efficienza era pari al 70%, abbastanza elevata ma comunque veniva generata una discreta quantità di calore, usato in parte per riscaldare i reagenti prima del loro ingresso nella cella, in parte disperso tramite un un sistema di radiatori.

Ognuna delle tre celle era poi accoppiata al sistema di stoccaggio dell’acqua (utilizzato per il rafreddamento dei sistemi delle capsule e per l’uso da parte dell’equipaggio) e al sistema di distribuzione dell’energia. L’ unica attività di manutenzione svolta dall’equipaggio era quella di effettuare lo spurgo degli elettrodi ad intervalli regolari (una volta al giorno per quello dell’ossigeno, ogni due giorni per quello dell’idrogeno) per ripulirli dalle impurita’ accumulate.