El Motor de Ascenso Lunar se usó durante las misiones Apolo para ascender desde la superficie lunar de regreso al Módulo de Comando y Servicio . Había un aspecto arriesgado de ese motor: no era posible encenderlo repetidamente. Cada motor de ascenso utilizado en las misiones Apolo se disparó por primera vez en la Luna.
Por supuesto, hubo pruebas realizadas por el proveedor del motor (en unidades que nunca fueron al espacio), también se probó el motor de ascenso durante los primeros vuelos de Apolo, pero siempre fue un producto de un solo propósito. No se pudo haber probado el hardware de vuelo real para cada misión. Al ser un componente de misión crítica, esto parece al menos inseguro.
¿Por qué se fabricó así el motor? El artículo de Wikipedia lo explica de esta manera:
... el combustible y el oxidante eran tan corrosivos que los motores tenían que reconstruirse después de cada encendido. Esto significó que cada ascenso desde la Luna se realizó con un motor que no había sido probado antes del vuelo.
Sin embargo, también se utilizó combustible y oxidante idénticos en la etapa de descenso lunar y el sistema de propulsión CSM . Estos 2 motores se encendieron repetidamente durante la misión con los mismos propulsores. Entonces, el problema real debe haber estado en el material, que era diferente de los otros motores.
Si es el caso, ¿por qué se eligió dicho material, a pesar de que no se pudo haber realizado ninguna prueba de la unidad de vuelo? Si el motivo fue la reducción de masa, entonces la masa se puede tomar de componentes menos importantes.
Al contrario de lo que comúnmente se dice, creo que los motores de ascenso se encendieron durante un período de tiempo limitado antes de la instalación.
Según un documento de Boeing titulado "Impulso específico del motor de la nave espacial Apollo Parte II con fecha de octubre de 1968 (mina en negrita):
primero se calibra el conjunto del inyector y la válvula y luego se prueba la aceptación en una cámara de acero enfriada por agua con un revestimiento ablativo. A continuación se realiza una única prueba de compatibilidad de 460 segundos de duración. Finalmente, el conjunto del inyector y la válvula se ensamblan con su cámara de vuelo y se prueba la aceptación del motor completo...
La descripción de las pruebas de aceptación para el motor completo incluye:
El motor y su plataforma de medición de empuje están montados horizontalmente en una cápsula. La presión de altitud se obtiene mediante un eyector de vapor y se mantiene durante el encendido del motor mediante un difusor impulsado por el escape. Los tanques de combustible están presurizados con helio. Hay provisiones tanto para el acondicionamiento de temperatura como para la saturación de helio de los propulsores. Deben realizarse un mínimo de dos pruebas satisfactorias de aceptación del motor de 15 segundos de duración. ... Las medidas de la garganta y el área de salida se toman antes de la primera prueba y después de la última de cada serie de pruebas.
No me queda 100% claro que la boquilla no se reemplace después de esta prueba, pero parece que no limitarían el tiempo de combustión si tuvieran la intención de reemplazarlos. En cualquier caso, las válvulas y el inyector son realmente las partes complicadas, y están bien probadas. Al igual que el motor de descenso SPS y LM, el motor de ascenso se alimentaba a presión en lugar de bombear, con válvulas propulsoras redundantes, por lo que siempre que la tubería fuera buena y un juego de válvulas funcionara, el motor se encendería.
Si es el caso, ¿por qué se eligió dicho material, a pesar de que no se pudo haber realizado ninguna prueba de la unidad de vuelo? Si el motivo fue la reducción de masa, entonces la masa se puede tomar de componentes menos importantes.
El LM superó su especificación de masa hasta el Apolo 10, por lo que no fue tan simple como tomar masa de otros componentes.
Fuente: NASA Technical Note D-7082 Apollo Experience Report: Ascent Propulsion System
El motor de ascenso en sí fue diseñado para ser reiniciable. (De hecho, una segunda quemadura fue la forma en que las etapas de ascenso vacías se estrellaron contra la luna). Fue el sistema de presurización de helio que alimentaba el combustible y el oxidante el que tuvo problemas para reiniciarse.
El motor de ascenso, que se muestra en la figura 2, es un motor de cohete bipropulsor reiniciable de inyector fijo que tiene una cámara de combustión enfriada por ablación, garganta y extensión de boquilla.
En el motor en sí, hubo problemas con el inyector y, finalmente, fue rediseñado y fabricado por un segundo proveedor. Por el contrario, el sistema de presurización de helio tenía muchos problemas:
El motor de ascenso se probó en White Sands en el banco de pruebas PA-1. Se utilizaron cinco motores "calificados para vuelo" y seis cámaras de empuje entre todas las pruebas. No encuentro evidencia de que estos motores de prueba se hayan reutilizado para vuelos reales, ni de que se hayan realizado pruebas de fuego caliente de los motores de producción o sus componentes. La serie de pruebas n. ° 4 fue de 45 ejecuciones del "ciclo de trabajo de la misión LM-1, reinicios , estabilidad del motor, agotamiento del propulsor, rendimiento fuera de lo nominal".
La misión no tripulada Apolo 5 encendió el motor de ascenso dos veces. El primer disparo tuvo una duración de 60 segundos. El segundo disparo ocurrió 1-1/2 horas después y continuó hasta el agotamiento del propulsor. El tiempo de disparo fue 40 segundos menos de lo previsto. Un análisis posterior concluyó que al menos 10 segundos de este tiempo perdido se debían a problemas en el sistema de helio.
Apolo 9 fue la primera misión tripulada con el módulo lunar. Ejecutó un disparo tripulado de 3 segundos de la etapa de ascenso, seguido de un disparo no tripulado de la etapa de ascenso hasta el agotamiento. Durante los primeros 290 segundos de los 362,3 segundos del segundo disparo, el sistema estuvo significativamente bajo presión. Esto se atribuyó a un mal funcionamiento del regulador de presión de helio.
El Apolo 10 tuvo una luz de advertencia de combustible bajo inesperada, durante el ascenso desde el punto de contacto cercano. Esto se atribuyó a un problema de espacio vacío con los tanques que se llenaron deliberadamente hasta la mitad; no es un problema con el sistema de helio.
Los vuelos restantes no tuvieron problemas con el sistema de propulsión de ascenso.
Actualización: La existencia de límites de tiempo en la presurización de los sistemas de propulsión LM está confirmada por el Manual de Operaciones de Apolo: Módulo Lunar vol. 1 , apartado 2.8.6:
El
ASCENT He PRESSinterruptor no debe accionarse más de 24 horas antes de la terminación de la operación del motor de ascenso. Las válvulas de presurización de ascenso están diseñadas para funcionar solo 24 horas después de la exposición a los vapores propulsores. Superar este límite puede causar fallas en la válvula de ascenso.Los interruptores
DES START He PRESSyDES PRPLNT ISOL VLVno deben accionarse más de 3,5 días antes de la terminación de la operación del motor de descenso. Las válvulas de presurización de descenso están diseñadas para funcionar solo 3,5 días después de la exposición a los vapores propulsores. Superar este límite puede causar fallas en la válvula de descenso.