Salvando Skylab

May 26, 2023

Tan elegante como parecía durante el vuelo, el Saturno V era un cohete poderoso y violento. Algunos astronautas describieron su experiencia montando este vehículo de lanzamiento como "un perro pequeño sacudido por un perro mucho más grande". Sin embargo, en lugar de llevar astronautas, el decimotercer y último vuelo del Saturno V fue colocar la estación espacial Skylab en la órbita terrestre. Consistente en gran parte en un Saturn S-IVB modificado (o tercera etapa) que serviría como Taller Orbital, Skylab era mucho más liviano que cualquier carga útil que hubiera volado en el Saturn V antes. Con un gran carenado instalado en la parte superior del S-IVB modificado para proteger el adaptador de acoplamiento, el montaje del telescopio Apollo y el módulo Airlock, el Skylab también tenía un aspecto muy diferente al de cualquier lanzamiento anterior del Saturn V.

El cohete Saturno V SA-513 pone en órbita la estación espacial Skylab el 14 de mayo de 1973.

Rodeando el Taller Orbital Skylab había un escudo de micrometeoritos que tenía el doble propósito de proteger tanto a la estación espacial como a sus astronautas del calor del Sol. También había dos paneles solares plegados a cada lado del taller que se desplegarían una vez que la estación espacial alcanzara la órbita. Sin embargo, durante el lanzamiento el 14 de mayo de 1973, un defecto de diseño permitió que el aire pasara por debajo del escudo de micrometeoritos, lo que provocó que se despegara del taller. En el proceso, el escudo se enredó parcialmente en uno de los paneles solares mientras que el otro se desgarraba por completo. Lo que quedaba del escudo rodó por el costado del Saturno V, cortando una tira de cargas explosivas que debían ayudar a separar el anillo entre etapas de la segunda etapa. Esto provocó que el anillo entre etapas permaneciera unido a la segunda etapa, y las temperaturas que rodeaban a los cinco motores J-2 comenzaron a elevarse. Una misión Apolo tripulada probablemente habría abortado el lanzamiento, pero los controladores de vuelo permitieron que el Saturno V continuara su vuelo, y diez minutos después del lanzamiento puso en órbita el Skylab gravemente dañado.

Un diagrama que ilustra cómo, en unos pocos segundos, el escudo de micrometeoritos se desprendió del taller orbital Skylab durante el lanzamiento. Los números que siguen a "SITUACIÓN EN" son los segundos que siguen al despegue. El astronauta Russell Schweickart, el comandante de respaldo de la primera misión Skylab, compara la pérdida del escudo con "... pasar la uña por la etiqueta en el exterior de una vieja lata de sopa".

Sin un escudo de micrometeoritos para proteger el interior del sol, las temperaturas dentro del Skylab aumentaron a más de 130 °F. En algunos lugares, las temperaturas incluso alcanzaron los 150 °F. Aunque los cuatro paneles solares con forma de molino de viento en la montura del telescopio Apolo se desplegaron con éxito en el espacio, el gran panel solar con forma de ala que quedaba en el costado del taller estaba en mal estado y no podía proporcionar la electricidad que tanto necesitaban. la estación espacial La NASA necesitaría encontrar una manera de reparar Skylab si los astronautas vivieran y trabajaran a bordo. Y el tiempo era crítico. Las altas temperaturas dentro de la estación espacial tenían el potencial de dañar instrumentos, equipos, alimentos y películas fotográficas mientras liberaban gases tóxicos que serían peligrosos para los astronautas. Para salvar Skylab, la primera tripulación tendría que llegar e intentar una misión de reparación. Y para evitar que las altas temperaturas lo destrozaran todo, sólo dispusieron de diez días para hacerlo.

Para reemplazar el escudo que faltaba, la NASA consideró tres ideas diferentes, incluida la de que los astronautas colocaran una sombrilla en el Skylab mientras estaban parados en la escotilla del módulo de comando del Apolo, que fue abandonado rápidamente. Una segunda idea fue un parasol de "vela solar" de doble brazo que se uniría al montaje del telescopio Apollo. La idea que finalmente eligieron para la primera misión provino de Jack Kinzler, ingeniero del Centro Espacial Johnson de la NASA y jefe de su Centro de Servicio Técnico. Sugirió un dispositivo de sombrilla construido con postes de aluminio y tela hecha de nailon, mylar y aluminio. Doblado como un paraguas, este parasol podría desplegarse a través de un puerto de instrumentos de 8 pulgadas en el taller para que cubriera la mayor parte del área dañada que miraba al sol. Su idea tenía el beneficio adicional de poder implementarse sin que los astronautas realizaran una actividad extravehicular (EVA). Mientras tanto, también se tendrían que encontrar y probar herramientas especiales para permitir a los astronautas cortar con seguridad los restos restantes del escudo de micrometeoritos y liberar el panel de matriz solar restante.

El trabajo de probar las diferentes soluciones y desarrollar procedimientos para implementar los dispositivos en el espacio pasó a ser responsabilidad de Russell L. (Rusty) Schweickart. Un veterano del Apolo 9 y el comandante de respaldo de esta primera misión Skylab, Schweickart explicó:

"Nosotros (¡dirigidos por mí!) en MSFC comenzamos de inmediato a hacer el trabajo externamente a través de EVA. Dirigí el esfuerzo desde que era "Sr. EVA" para las operaciones del Skylab (nominal) y había realizado todo ese trabajo de desarrollo en el MSFC WIF. Mientras tanto, el Johnson Spaceflight Center (JSC) de la NASA ideó y desarrolló el "parasol" que sobresalía a través de la esclusa de aire del lado soleado. estaban listos (más o menos) para la primera oportunidad de lanzamiento (cinco días - ventana de lanzamiento cada cuatro días... así que cinco, nueve, trece...) pero JSC no estaba listo con la sombrilla. Mission Control pensó que podían limitar las temperaturas por otros cuatro días, así que esperamos la ventana de lanzamiento del día 9. Debido a que la vela solar de dos polos podía pasar por encima de la sombrilla, pero la sombrilla no podía pasar por encima de la vela solar, la sombrilla JSC fue primero y duró (solo) la primera misión. "

Después de diseñar un parasol protector para cubrir el taller Skylab, los equipos debían practicar el uso de herramientas y materiales especialmente diseñados para facilitar el procedimiento de reparación. Para practicar estas maniobras se utilizó el Simulador de flotabilidad neutra (NBS) del Marshall Space Flight Center. En la foto, los astronautas del NBS despliegan la cubierta protectora de vela solar de "doble poste" en el montaje del telescopio Apollo, y la solución que finalmente reemplazó a la sombrilla solar después del éxito de la misión Skylab 2.

Los ingenieros del Marshall Space Flight Center (MSFC) de la NASA examinan las herramientas consideradas para su uso en la liberación del ala de paneles solares de Skylab. Las imágenes de televisión mejoradas mostraron que el ala estaba sujeta al costado del Skylab por una tira de metal del escudo de micrometeoritos. El dispositivo en el centro es un cortador de cables que cortó una tira idéntica de metal en una prueba en MSFC, requiriendo 90 libras de fuerza. El cortador es uno de varios cabezales que se pueden unir a varillas de extensión. A la derecha está el extremo del mango de una varilla. El objeto pequeño de la izquierda es el cabezal de fijación para un dispositivo de "rastrillo" de dos puntas para usar en el extremo de un poste formado por una, dos o más secciones de varillas de extensión de cinco pies. Las herramientas se probaron en tareas de EVA bajo el agua en el Simulador de flotabilidad neutra MSFC.

El 25 de mayo de 1973, la primera tripulación del Skylab con el comandante Charles C. (Pete) Conrad Jr., el piloto Paul J. Weitz y el científico Joseph Kerwin estaban en camino. Para estar seguros, la tripulación llevó los tres dispositivos diseñados para reemplazar el escudo de micrometeoritos. También llevaron consigo herramientas especiales que esperaban pudieran usarse para reparar el panel solar dañado. Fue un día largo para ellos. Después de tomar seis horas para reunirse y atracar con Skylab, la tripulación comió su primera comida. Luego se desacoplaron y comenzaron a investigar el daño que había recibido la estación espacial durante el lanzamiento. Conrad llevó el módulo de comando de Apolo cerca del panel solar dañado y Kerwin realizó un EVA en un intento de liberarlo, pero no pudo. La tripulación intentó atracar con Skylab nuevamente para poder descansar y dormir un poco, pero los mecanismos de atraque no funcionaron. Después de muchos intentos diferentes, tuvieron que modificar manualmente el puerto de acoplamiento del módulo de comando, lo que finalmente funcionó. Debido a que todavía hacía demasiado calor dentro del Skylab para abordar, la tripulación durmió dentro del módulo de comando. Había sido un largo día de 22 horas.

Esta imagen, tomada durante una inspección aérea realizada por la tripulación del Skylab 2, muestra el escudo de meteoroide dañado sostenido por una delgada correa de aluminio enredada con restos de tonos verdes del escudo térmico perdido.

Al día siguiente, Weitz ingresó al Skylab para determinar si las altas temperaturas habían generado gases peligrosos. Afortunadamente, era seguro y la tripulación pudo ingresar al taller y desplegar la sombrilla. Los preparativos que hicieron en el suelo fueron útiles, y una vez instalado el parasol inmediatamente comenzó a enfriar el laboratorio. La temperatura dentro del Skylab descendió a un cálido pero habitable 90 °F, lo que permitió a la tripulación comenzar a trabajar en sus experimentos programados. Sin embargo, los niveles de potencia aún eran demasiado bajos para soportar todos los experimentos que necesitaban realizar. Los astronautas tendrían que hacer otro intento para reparar el panel solar dañado. La NASA necesitaba un nuevo plan.

Schweickart también estuvo a cargo de un equipo asignado para idear otro método para desplegar el panel de matriz solar atascado. A Schweickart y su equipo se les ocurrió la idea de usar un cortador de cable de 25 pies de largo para liberar el panel y una correa para maniobrarlo, una vez liberado, hasta su posición completamente desplegada. El control de tierra transmitió instrucciones sobre el procedimiento a la tripulación, y el 7 de junio de 1973, los astronautas Conrad y Kerwin iniciaron un EVA para hacer otro intento.

Los astronautas Rusty Schweickart (derecha) y Edward Gibson (izquierda) prueban procedimientos de emergencia para liberar paneles solares atascados en el taller Skylab. Una correa de metal se enredó sobre uno de los paneles solares plegados cuando Skylab perdió su escudo de micrometeoritos durante el lanzamiento. Los astronautas se encuentran en el Simulador de flotabilidad neutra (NBS) del Marshall Space Flight Center (MSFC) utilizando varias herramientas de corte y métodos desarrollados por el MSFC para liberar el ala solar atascada. Este enorme tanque de agua simulaba el ambiente ingrávido que los astronautas encontrarían en el espacio.

No todo salió según lo planeado. Conrad descubrió que solo podía sujetar la correa al panel de paneles solares en un lugar y le preocupaba que no proporcionara suficiente palanca para abrir el panel. A Kerwin le resultó difícil ubicarse en la estación espacial donde Schweickart había sugerido, ya que los cables le impedían tener una base adecuada, lo que dificultaba el uso del cortador de cables. En cambio, Kerwin se movió a una posición diferente donde finalmente pudo cortar el cable y liberar el panel de paneles solares. Sin embargo, todavía necesitaba ser apalancado en su posición completamente abierta, y aunque ambos astronautas tiraron de la correa, el panel se negó a moverse. Para proporcionar algo de fuerza adicional, Conrad colocó la cuerda sobre su hombro y ambos astronautas tiraron de nuevo. El panel de paneles solares repentinamente se colocó en su posición, enviando a ambos astronautas dando volteretas al espacio. Conrad se rió mientras salía volando al espacio. Afortunadamente, los cables umbilicales los mantuvieron conectados a la estación espacial donde pudieron regresar de manera segura. En unos pocos días, la energía en Skylab se duplicó y se salvó la primera estación espacial de Estados Unidos.

"Muchas personas en el equipo que dirigí desde la noche del trágico lanzamiento del laboratorio, nunca durmieron durante 48 y unas 72 horas", recuerda Schweickart. "Conseguir lo que se llamaba el "spinnaker" o "vela de doble palo" concebido, diseñado, fabricado, probado y entrenado por la tripulación... ¡y listo para el lanzamiento en cuatro días! No estoy seguro de que haya habido nunca un trabajo más intenso esfuerzo de ingeniería como ese. En última instancia, convertimos lo que fue un fracaso total ($ 2.2 mil millones) en un éxito del 120%. De hecho, hicimos más de lo planeado en las tres misiones [Skylab]".

Una imagen de Skylab tomada por la tercera y última tripulación de astronautas. El parasol de sombrilla original instalado por el primer equipo, que es de un color ligeramente más oscuro, se puede ver debajo del parasol de dos postes que instaló el segundo equipo.

Muchas gracias a Rusty Schweickart por sus comentarios y aportes a este blog.