¿El problema del CO2 del Apolo 13 fue una cuestión de capacidad o de velocidad?

Durante el Apolo 13, una explosión en el módulo de servicio hizo que el módulo de comando perdiera energía eléctrica. Esto requirió usar el sistema de control ambiental del módulo lunar para eliminar el dióxido de carbono del aire, en lugar del que está en el módulo de comando. Sin embargo, CO 2 los niveles continuaron aumentando.

La película Apolo 13 explica el problema así:

FRED HAISE: (improperio) Sé por qué mis números están mal. Solo lo calculé para dos personas.

JACK SWIGERT: Tal vez debería contener la respiración.

y

PRESENTADOR DE NOTICIAS (en TV): Bueno, los astronautas parecen tener suficiente oxígeno para mantenerse con vida. Una cosa que tienen demasiado es el dióxido de carbono. Con cada respiración, los tres hombres exhalan más gas venenoso en la cabina del módulo lunar y los depuradores destinados a mantener la atmósfera respirable se saturan rápidamente.

La película sugiere que el CO 2 problema era una tarifa limitada . En resumen, "no pueden seguir el ritmo". Es decir, los botes de LiOH solo pueden filtrar tantos moles de CO 2 por minuto Una tripulación normal de LM de 2 produce CO 2 por debajo de esta tasa, por lo que el filtro se mantiene. La tripulación del Apolo 13 de 3 produjo CO 2 por encima de esta tasa, los botes se "saturan" y el exceso de CO 2 acumulado en la cabina.

Sin embargo, otra posibilidad es que los botes de LiOH tengan una capacidad limitada . En resumen, se "agotan". Solo pueden filtrar tantos moles totales de CO 2 . Más astronautas significa más moles totales de CO 2 para ser manejado por el LM. Una vez que se alcanza el límite de un bote, no más CO 2 se puede filtrar, y el CO 2 el nivel sube hasta que se instala un nuevo recipiente. El co 2 incluso se podría permitir que el nivel subiera deliberadamente para racionar el suministro del bote.

¿Cuál de estos factores fue más importante en la causa del CO 2 subirán los niveles durante el Apolo 13? (Es posible que ambos jueguen un papel, pero estoy buscando cuál fue más relevante para la situación del Apolo 13).

Respalde su respuesta con fuentes oficiales de la NASA o investigaciones científicas publicadas. Las respuestas basadas únicamente en especulaciones, la película u otras cuentas populares no son aceptables.

Un montón de problemas presentados en la película se modifican para simplificar, aunque casi todos se basan en algo real. El límite de potencia de CM era un problema de amperios-hora (capacidad), no un problema de amperios (velocidad), por ejemplo.

Respuestas (1)

De esta página de la NASA sobre el Apolo 13:

Eran cuatro cartuchos del LM y cuatro de las mochilas, contando repuestos. Sin embargo, el LM fue diseñado para soportar a dos hombres durante dos días y se le pidió que cuidara a tres hombres durante unos cuatro días. Después de un día y medio en el LM, una luz de advertencia mostró que el dióxido de carbono se había acumulado a un nivel peligroso. El control de la misión ideó una forma de conectar los recipientes CM al sistema LM mediante el uso de bolsas de plástico, cartón y cinta adhesiva para todos los materiales que se llevan a bordo.

Los cuatro cartuchos del LM fueron diseñados para dos hombres durante dos días, es decir, 4 días-hombre. Cuando lo usan 3 personas, deberían durar 4/3 = 1,33 días. El nivel peligroso se notó después de 1,5 días o 4,5 días-hombre. La capacidad necesaria para 3 personas durante 4 días o 12 días-hombre no estaba disponible con mucho utilizando solo cartuchos LM. Se necesitaban 12 cartuchos pero solo 4 estaban disponibles.

Un problema de tasa debería haber surgido mucho antes.

Del diario de vuelo del Apolo 13 :

085:22:14 Lousma: Roger. Earth a 24. Y parece que está llegando a alrededor de 15 en el CO2, por lo que queremos que seleccione Secundario y cambie el cartucho principal. Encima.

085:22:30 Haise: Está bien. Seleccionaré Secundario y cambiaré el cartucho principal. [Pausa larga.]

085:22:53 Lousma: Bien, Fred. Y cuando seleccione - Cuando cambie el cartucho primario, no vuelva a seleccionar Primario. Permanezca en Secundario hasta que usemos el secundario. Encima.

085:23:10 Haise: Está bien. Voy a cambiar el primario y quedarme en el secundario hasta que lo usemos. Interrupción de comunicación muy larga.

Este es Apollo Control a las 85 horas 26 minutos. En Mission Control, nuestras pantallas fueron muy rápidas para mostrar los efectos del cambio del bote primario de hidróxido de litio al bote nuevo de respaldo. La presión parcial de dióxido de carbono que había estado leyendo 14,9 milímetros de mercurio se ha reducido a 4,6 en la actualidad y continúa descendiendo desde allí.

085:29:43 Haise: Y el cambio está completo, Jack.

085:29:50 Lousma: Vale. Copie el cambio completo y estamos leyendo 4.5 en el CO2 aquí.

Entonces, después de cambiar los cartuchos LM por uno nuevo, el nivel de CO2 cayó de 14,9 a 4,5 mm Hg. Esta caída no hubiera sido posible cuando existía un problema de tarifas.

Una presión parcial de CO2 de 4,5 mm Hg equivale a 5900 ppm (partes por millón) de CO2 en el aire a nivel del mar. 14,9 es 19.600 ppm. El contenido medio de CO2 del aire exterior fresco es de aproximadamente 400 ppm, el aire de una habitación de baja calidad puede tener más de 1400 ppm.

El informe de la misión Apolo 13 tiene información diferente:

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Las capacidades de los cartuchos primarios LM (41 horas-hombre) y los cartuchos secundarios (17,9 horas-hombre) son diferentes, pero la suma de 2 primarios y 2 secundarios es 117,8 horas-hombre o 4,9 días-hombre.

La calidad del aire mejoró al usar cuatro cartuchos CM simultáneamente para reducir el contenido de CO2.

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La presión parcial de CO2 en el CM era de 1,1 mm Hg un minuto después de la explosión del tanque de oxígeno.

Buen análisis, +1
Busqué un diagrama de ppCO2 de la misión, pero no pude encontrar ninguno.
Respuesta aceptada. Me alegro de que haya citado el Informe de la misión, que había leído antes de publicar la pregunta. La capacidad se menciona varias veces y no se menciona la tarifa.
@DrSheldon, puede disfrutar mirando ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19720021432.pdf donde simularon la situación en el suelo para ver cuánto durarían los botes.
@OrganicMarble Puede ser que no haya un gráfico de ppCO2 porque la telemetría no se transmitió para conservar la energía de LM, consulte la página 7 del PDF que vinculó.
@Uwe podría ser, o simplemente no está en ninguno de los documentos.
@Uwe, la telemetría debe haberse enviado porque el suelo sabía que la ppCO2 estaba en 14,9 mm Hg y luego bajó a 4,5 después de cambiar los cartuchos. Jack Lousma en la transcripción era el CAPCOM, es decir, el tipo de Houston.
@Adam "DURANTE LA PRIMERA PRUEBA PHATE _TELEMETRÍA SE TRANSMITIÓ INTERMITENTEMENTE DESDE EL MÓDULO LUNAR _Y A PARTIR DE ESTOS DATOS SE DETERMINÓ LA SALIDA METABÓLICACC02DE LA TRIPULACIÓN Y SE ENCONTRÓ EN 1100 PARECE"
¿El problema del CO2 del Apolo 13 fue una cuestión de capacidad o de velocidad?
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