¿Cómo se mantuvo la temperatura y la humedad dentro de las cápsulas de la misión Apolo?

El problema con las naves espaciales tripuladas normalmente no es mantener caliente la cabina; más bien está rechazando el calor. La diminuta burbuja presurizada de la nave espacial está rodeada por el perfecto aislante, el vacío. Toda la energía generada por la nave espacial y por el metabolismo de la tripulación termina como calor residual y debe ser expulsado al espacio para mantener una temperatura agradable.

(Puede recordar que la tripulación del Apolo 13 se enfrió, pero recuerde que en ese caso, la nave espacial se apagó por debajo de los niveles de emergencia).

La principal fuente de humedad en la cabina es el agua exhalada por la tripulación; se debe eliminar una cierta cantidad para mantener un nivel de humedad cómodo.

La NASA se refiere al sistema que elimina el dióxido de carbono y enfría y acondiciona el aire como el Sistema de Revitalización de la Atmósfera (ARS), y el sistema de rechazo de calor como el Sistema de Control Térmico (TCS). Me concentraré en el ARS en esta respuesta, ya que ese parece ser el enfoque de su pregunta.

Los sistemas ARS para el módulo de comando Apollo (CM) y el módulo lunar (LEM) comparten la misma funcionalidad. El Shuttle ARS también se ve muy similar. La principal diferencia con el transbordador era que las interfaces de los trajes no eran una característica principal del sistema, ya que no se esperaba que la tripulación siguiera siendo adecuada para un alto porcentaje de la misión.

A continuación se muestra un esquema del sistema Apollo ARS para el LEM. El sistema CM realiza las mismas funciones, pero no pude encontrar un buen esquema que no fuera demasiado complicado.

El oxígeno (aire de la cabina) ingresa al sistema desde la cabina (6), pasa a través de recipientes que eliminan el dióxido de carbono y el olor (4), y los ventiladores (1) lo hacen circular a través del circuito. El oxígeno pasa a través de un intercambiador de calor (2) donde el calor se rechaza hacia la nave espacial TCS. El oxígeno enfriado luego pasa a través de los separadores de agua (3) para el control de la humedad; estos son esencialmente ventiladores especializados que eliminan el agua de forma centrífuga. El agua se envía a almacenamiento. Entonces hay una interfaz con los bucles del traje (5) y el aire acondicionado se devuelve a la cabina (7).

Modulo lunar

El esquema LEM es de la Orientación LM .

La información del Módulo de Comando está en el Manual de Operaciones de Apolo .

La temperatura y la humedad dentro del Módulo de Comando Apollo se controlaron con un sistema de intercambiadores de calor, calentadores eléctricos y circuitos de refrigeración de agua y glicol (62,5 % de etilenglicol y 37,5 % de agua). El circuito de refrigerante se utilizó para enfriar la electrónica montada en placas frías y también la atmósfera de la cápsula.

Era posible dirigir el refrigerante primero a las placas frías de la electrónica y luego al intercambiador de calor de la cabina si era necesario calentar la cabina. El calor residual de la electrónica podría reciclarse para calentar la cabina de esta manera. El flujo de refrigerante a través del intercambiador de calor podría reducirse proporcionalmente a la demanda de calefacción o refrigeración de la cabina.

Se utilizaron diferentes intercambiadores de calor para los circuitos de oxígeno de la cabina y del traje. Los intercambiadores de calor del circuito del traje eliminaron también el exceso de humedad por condensación. El agua condensada fue extraída por una bomba del intercambiador y transportada al depósito de aguas residuales.

El calor excesivo podría eliminarse por radiación. Había dos paneles de radiación espacial en la superficie exterior del módulo de servicio en un arco de 130°. Si un panel estaba expuesto al Sol, la Tierra o la Luna, en su lugar se usaba el otro panel expuesto al espacio. Cada panel podría eliminar hasta 4415 BTU por hora de los circuitos de refrigeración, es decir, 1294 W de energía térmica.

Era necesario un flujo mínimo de refrigerante a través de los radiadores para evitar la congelación del refrigerante dentro de los radiadores. Pero si la temperatura del refrigerante después de los radiadores era demasiado baja, había un calentador eléctrico primario y secundario para los dos circuitos de refrigerante con 450 W cada uno. Si la temperatura alcanza los 43 °F, se enciende el calentador No. 1 y, a 42 °F, se enciende el calentador No. 2; a 44°F el No. 2 se apaga, ya 45°F el No. 1 se apaga. Si la temperatura del refrigerante era de 45 °F o más, no se requirió ni se realizó calentamiento eléctrico.

El agua residual podría usarse en evaporadores para eliminar el calor de los circuitos de refrigeración mediante la evaporación del agua en el vacío del espacio. Los evaporadores podrían eliminar alrededor de 8000 BTU por hora o 2344 W de calor. Los evaporadores se usaban solo si la refrigeración por radiadores no era suficiente. Cuando la temperatura del refrigerante que ingresa al evaporador aumenta de 48° a 50.5°F, se inicia el modo de enfriamiento del evaporador. La temperatura de salida del refrigerante se reguló a una temperatura entre 40° y 43°F mediante el control de la válvula de presión de vapor de agua en la salida de vacío del evaporador. El flujo de agua hacia el evaporador se reguló para mantener la mecha del evaporador entre demasiado húmeda y demasiado seca.

La mezcla de agua y glicol de los circuitos de refrigerante se preenfrió antes del lanzamiento utilizando equipos terrestres que se usarán para enfriar durante el lanzamiento a través de la atmósfera cuando no se pudieran usar los paneles de radiación ni los evaporadores.

Toda la información de un artículo de la NASA titulado "Subsistema de control ambiental" .