Desmontando una leyenda sobre el Apolo 11: No quedaban 20 sg de combustible en el aterrizaje lunar

Una de las historias más conocidas de la famosa misión del Apolo 11, quizás por ser muy repetida, es aquella que se cuenta sobre la última fase del aterrizaje en la superficie lunar.

Es cierto que Neil Armstrong tomó el control manual del módulo lunar cuando estaba a unos 1.500 metros sobre la Luna, debido a que observó que la zona a donde se dirigían, para aterrizar, estaba llena de rocas y piedras y, por tanto, era muy peligroso hacerlo allí.

ap11-S69-39601 - CAPCOM - Apolo 11

En primer término, izquierda, el CAPCOM del Apolo 11, Charlie Duke.

A unos 23 metros del suelo, Charlie Duke, el CAPCOM (CAPsule COMmunicator) en Houston, notificó que quedaban unos 60 segundos de combustible y repitió lo mismo, un poco más tarde, cuando “sólo” quedaban 30 segundos, estando ya el módulo lunar a sólo 6 metros sobre la superficie lunar. Cuando quedaban unos 20 segundos de combustible, y aquí viene la historia a la que nos referimos, el dispositivo electromecánico de una de las sondas que colgaban de las patas del módulo lunar tocó la superficie y encendió la señal de contacto (contact light) en el panel de mandos. Esto significaba que el módulo lunar estaba a metro y medio ya de la superficie y obligaba a los astronautas a apagar el motor de descenso para no dañar la nave.

Desde ese instante, es probable que se haya querido “magnificar” esos momentos con el fin de dramatizar la trama y provocar una emoción en el espectador dando a entender que fue un milagro que el Apolo 11 aterrizara sobre la Luna.

Pero lo que es menos conocido en toda esta historia es que, en realidad, no quedaban sólo 20 segundos de combustible sino unos cuantos más, lo que hubiera permitido a Neil Armstrong seguir revoloteando sobre la superficie lunar hasta decidir posarse.

En realidad, ese tiempo se refería al tiempo restante para lo que se denomina en jerga aeronáutica como aviso o señal “Bingo” (bingo call). Esta señal, “Bingo”, lo que significa es “aterriza en 20 segundos o aborta la maniobra”. Por tanto, Armstrong tenía otros 20 segundos más hasta cancelar el descenso definitivamente.

Módulo lunar Eagle. Apolo 11. Se perciben los sensores en las patas.

Módulo lunar Eagle. Apolo 11. Se perciben los sensores en 3 de las patas de la etapa de descenso.

El empuje máximo del motor de la etapa de descenso era de unas 10.000 libras (44.500 Newtons aprox.). Se había calculado que, para la maniobra final, se necesitaría conseguir al menos el 25 % de ese empuje, es decir, aproximadamente unas 2.500 libras (11.120 Newtons), con el fin de flotar un tiempo en gravedad lunar a pocos metros de la superficie.

¿Qué ocurría en el caso de tener que abortar el aterrizaje? El procedimiento indicaba que había que apretar el botón “Abort Stage” que iniciaba la secuencia para separar la etapa de descenso de la etapa de ascenso (donde estaba la cabina con los astronautas). Una vez separadas las dos etapas, el motor de la etapa de ascenso se encendía produciendo 3.500 libras (15.500 Newtons aprox.) de empuje. Esta secuencia duraba unos dos segundos. Por tanto, si se llegaba a la situación de quedarse sin combustible en la etapa de descenso, se necesitaba un tiempo extra para poder separarse y encender la etapa de ascenso. La solución que se implementó fue la de reservar 5 segundos de tiempo. Por una regla de tres, 20 segundos de empuje al 25% de la aceleración máxima se corresponden con 5 segundos de empuje a esa aceleración máxima (10.000 libras de empuje). Es decir, cuando se llegaba al “Bingo”, en realidad te quedaban 20 segundos más si ibas al 25 % de la aceleración máxima o 5 segundos, solamente, si ponías el empuje al 100 %. Y si se llegaba a “Bingo” la secuencia de aborto haría aumentar el empuje del motor de descenso al 100 % para conseguir los 5 segundos necesarios para separar las dos etapas del módulo lunar y encender el motor de la etapa de ascenso, todo de una forma segura para los astronautas.

lm_abort_abortstage_button

Botón de aborto (Abort Stage) y situación del mismo en el panel de mando del Módulo Lunar.

Por tanto, el Apolo 11 tocó la superficie lunar cuando aún le quedaban 20 segundos para la señal de “Bingo”, que implicaba tener otros 20 segundos más, en caso de estar muy cerca de la superficie y sabiendo que no se iba a abortar el aterrizaje, es decir, 40 segundos.

Pero aún hay más. El propergol que alimentaba el motor de la etapa de descenso se almacenaba en 4 depósitos. Al ser un propergol líquido bipropelente, funcionaba mezclando un oxidante con un combustible. Por tanto, había dos depósitos para el oxidante y otros dos para el combustible. Por otro lado, hay que tener en cuenta la dinámica de fluidos para estudiar el movimiento de estos líquidos dentro de los depósitos. En realidad lo que ocurre es el mismo movimiento de vaivén o de péndulo que cuando tenemos un líquido en un vaso y caminamos con él. Este movimiento no se tuvo en cuenta pensando que no influiría en la misión. Pero, como veremos, si que había que tenerlo en cuenta.

movimiento de fluido

Ejemplo del movimiento de un fluido dentro de un recipiente.

En el fondo del depósito se colocó un indicador de nivel de propergol para saber, en todo momento, cuánta cantidad quedaba. Cuando sólo quedase un 5,6 % se activaría una señal que avisaría a los astronautas. Durante los entrenamientos, los controladores de vuelo vieron que este aviso se encendía justo en el momento del aterrizaje. Sin embargo, lo que pasó en realidad es que se encendió mucho antes, cuando Armstrong sobrevolaba el campo de rocas que intentaba evitar. Y es que no se tuvo en cuenta que el Apolo 11 estuvo más de un minuto sobrevolando la Luna respecto a su trayectoria nominal o prevista. Si esto no fuera suficiente, Armstrong, debido a su pilotaje, movió el módulo lunar lo suficiente para provocar que el propergol empezara a moverse bruscamente dentro de los depósitos. Esto a su vez hizo que el indicador de nivel tomara una falsa medida porque estuvo al descubierto durante un rato. Los ingenieros analizaron posteriormente todo esto y concluyeron que en realidad había aún propergol para unos 30 o 45 segundos más.

Por tanto al Apolo 11, cuando aterrizó, aún tenía, al menos, 70 segundos (20 + 20 + 30) más de tiempo de vuelo para posarse sobre la superficie lunar.

AntiSloshBaffleInstall

Ingenieros instalando el deflector para evitar el movimiento del propergol dentro del depósito. La instalación era complicada y hubo que hacerla siguiendo la misma técnica que se usa cuando se introduce un barco en una botella.

Sin embargo, no fue hasta la misión del Apolo 14 cuando los ingenieros intentaron corregir este problema añadiendo un deflector (dispositivo mecánico que modifica la dirección o la trayectoria de un fluido) dentro de los depósitos, con el fin de evitar, o al menos minimizar, este tipo de movimientos y permitir obtener una lectura correcta de los niveles de propergoles.

AntiSloshBaffles

Antes y después de la instalación del deflector en el depósito de propergol.

Así que la misión del Apolo 11 no debería ser recordada por este mito dramático en el que los astronautas estuvieron a punto de no conseguir posarse sobre la Luna por una falta de combustible. Se vivieron otras situaciones más dramáticas y peligrosas que la narrada aquí y que, seguramente, darán para escribir otro artículo más adelante.

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