¿Alguna misión Apolo tenía suficiente combustible para traer de vuelta la etapa de ascenso del LM?

Una pregunta reciente pregunta por qué el módulo lunar Apolo no se devolvía de forma rutinaria al regresar de la Luna, por lo que podría usarse como un bote salvavidas estilo Apolo 13. Las respuestas afirman correctamente que después del ascenso desde la Luna, el LM está esencialmente agotado de suministros y, por lo tanto, no sería útil. Sin embargo, también hay una implicación (particularmente en los comentarios) de que no había suficiente combustible para recuperar la masa añadida de la etapa de ascenso del LM.

Sospecho que algunas misiones en realidad tenían suficiente combustible (o al menos tenían la capacidad de agregar suficiente combustible) para recuperar su etapa de ascenso. Recuerde, el módulo de servicio fue diseñado para una misión de "modo directo", sin un módulo lunar. El CSM debía aterrizar en la Luna sobre una etapa de descenso; el CSM luego despegaría de la Luna y regresaría a la Tierra. Cuando el modo se cambió a encuentro en órbita lunar, el SM tenía un exceso de capacidad delta-v, particularmente para Apolo 10-14. Este exceso de capacidad se aprovechó durante el Apolo 15-17 para agregar la bahía de experimentos del módulo de servicio, un rover lunar, suministros para más días y más EVA, y se trajeron más rocas lunares.

¿Algunas de las misiones Apolo tenían suficiente combustible para recuperar la etapa de ascenso?

  • Considere Apolo 10-12 y 14-17. Sabemos que funcionó para 13. Las otras misiones no tenían tripulación, no fueron a la Luna o no tenían un LM. El Apolo 10 podría haber realizado el escenario del bote salvavidas, incluso si no hubiera llegado hasta la superficie lunar.
  • Suponga que la misión ya aterrizó el LM en la Luna, realizó sus EVA, se lanzó desde la Luna y se reunió en la órbita lunar.
  • La masa a regresar debe incluir la etapa de ascenso CM, SM, LM, los propulsores residuales que existan en estos tres módulos, los 3 astronautas y las muestras lunares.
  • Tiene que haber suficiente propulsor para realizar la inyección trans-Tierra. Tu eliges si también quieres considerar alguna corrección de quemaduras. Tu eliges si quieres quemar el propulsor residual en la etapa de ascenso.
  • Utilice las estadísticas reales de las misiones individuales (disponibles en Apollo by the Numbers ), en lugar de las estadísticas nominales o teóricas del hardware de Apollo.
  • No se preocupe acerca de por qué haría esto (ese es el alcance de la pregunta anterior), solo si es simplemente posible .
De las masas de ignición TEI y las masas de pre-reentrada-separación, tengo el delta-V requerido para todo el viaje de regreso para A11-12/14-17. Sin embargo, Apollo By The Numbers no parece tener las masas propulsoras restantes; tratando de encontrar esa información de otra manera.
¿Por qué querrías traer de vuelta la etapa de ascenso?
¿Con qué propósito? ¿Traerlo de vuelta a dónde? Incluso si tuvieras el combustible para izarlo desde la luna, seguiría el camino que siguió el módulo lunar del Apolo 13... una muerte feroz en el reingreso. No hay forma de que ningún hardware de apolo tuviera suficiente delta-v restante para poner el LM en algún tipo de órbita segura alrededor de la Tierra, y aún menos posibilidad de volver a entrar con él.
@RussellBorogove está enterrado en los informes de la misión; no está claro por qué AbtN no lo incluyó. He dado los números para A11 en una respuesta, pero no calculé el dV exacto. Sin embargo, a primera vista parece que sería factible.
@PcMan Imagine un escenario en el que las abrazaderas de acoplamiento se niegan a soltarse. Los astronautas podrán separar el LM durante una semana más o menos del viaje de regreso, en varios EVA, pero se quedarán sin suministros si no parten ahora. O un sistema crítico, como el depurador de CO2 falló en el CM y necesitan el LM para sobrevivir en el viaje de regreso: sobrevivirán el par de horas del descenso final pero no todo el viaje de regreso.

Respuestas (1)

Veamos A11 por simplicidad. Algunos puntos clave de Apollo by the Numbers , p 307 , redondeados un poco:

  • LM "vacío" al desacoplar: 5460 lb (incluido todo lo que queda a bordo)
  • CSM al comienzo de TEI - 36970 lbs (incluido todo a bordo)
  • CSM en corte - 26790 lbs (10180 lbs usados)

El informe de la misión, p. 99 , da los valores generales de los propulsores, redondeando nuevamente:

  • 40800 libras cargadas
  • 35740 libras consumidas durante la misión
  • 5060 libras restantes

Esto indica un margen de seguridad muy generoso para el momento en que llega a la última quema: el Apolo 11 trajo casi tanto propulsor sin usar (5060 lbs) como el que habría tomado el módulo lunar (5460 lbs). De hecho, si hubiera podido ventilar o quemar algunos de los consumibles no utilizados del LM (400 lb de propulsor de ascenso, 300 lb de RCS y 50 lb de agua), la masa del LM habría sido menor que la masa de los propulsores no utilizados que A11 traído de vuelta a la Tierra.

No he realizado los cálculos exactos (no estoy seguro de no cometer un error estúpido en alguna parte...), pero sobre la base de estas cifras, creo que estaría seguro al decir que si realmente hubiera utilizado el propulsor del módulo de servicio excedente en lugar de en lugar de tener un par de toneladas de lastre, habrías tenido suficiente delta-V para traer todo de regreso a la Tierra.

Por supuesto, esto aún plantea la pregunta de por qué realmente haría esto: estaría sacrificando muchos de sus márgenes de seguridad para obtener un poco de espacio adicional durante dos días, y el LM aún tendría que desecharse a la llegada. .

También estaría introduciendo un modo de falla nuevo y complicado en ese último paso: en el plan de misión normal, si intentara desacoplar el LM en órbita lunar y descubriera que estaba atascado, podría permanecer inactivo en órbita por un tiempo. , tome una siesta y un sándwich, y deje que los ingenieros en el terreno encuentren una solución.

Pero en el plan Bring-It-Home, estaría en una ventana de tiempo mucho más estrecha, ya que en el momento en que intentara deshacerse del LM estaría bloqueado en una trayectoria de reingreso, lo que significa que habría mucho menos espacio para resolver cualquier problema. Probablemente funcionaría bien, pero ¿por qué introducir el riesgo adicional?

Tienen más Delta-V de lo indicado porque el motor Acent tiene reinicio. Simplemente no tiene un día de inactividad. Una vez presurizado, debe usarse en unas horas.
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