Wie verhinderte Schwappen, dass sich das Apollo-Servicemodul sicher vom Kommandomodul entfernte, und wie wurde dies behoben?

Beginnen wir mit dem „Statement of Problem“ im Anomaly Report.

... das Servicemodul hätte nach dem Abwurf auf einem Rückflug zum Mond in die Erdatmosphäre eintreten und dann in eine stark elliptische Erdumlaufbahn aussteigen sollen. Damit wäre die Gefahr eines erneuten Kontakts mit dem Kommandomodul während des Einflugs eliminiert worden. Bei Apollo 8, 10 und 11 sprang das Servicemodul jedoch nicht wie erwartet aus.

Wenn sich das Raumschiff ungefähr mit dem Heck voran* der Erde nähert, würde sich das Servicemodul vom Kommandomodul trennen, mit dem Abfeuern seiner -X-Übersetzungs-RCS-Triebwerke beginnen, kurz seine Roll-Triebwerke abfeuern, um in einen drallstabilisierten Zustand zu gelangen, und das Abfeuern des - X-Triebwerke, bis das RCS-Treibmittel erschöpft war. Wenn die Stabilisierung anhielt, würde das gesamte Delta-V von den Triebwerken in die gleiche Richtung aufgebracht werden, und das SM würde eine Geschwindigkeit von ~ 100 m / s relativ zum Kommandomodul erreichen, genug, um eine große Trennung vom Kommandomodul und zu erreichen Vermeiden Sie eine sofortige Wiedereingabe des Servicemoduls.

Bevor die Triebwerke jedoch zu feuern begannen, würde die Trennung der Module dem Servicemodul ein wenig Nicken und/oder Gieren verleihen, was dazu neigen würde, das Treibmittel in den Tanks auf einer Seite des SM nach vorne zu schleudern, und das Treibmittel auf der anderen Seite achtern.

Aufgrund des Ungleichgewichts in den Treibmittelmassen würden die Rolltriebwerke eher einen wackelnden, präzedierenden Drall als einen stabilen Drall erzeugen, der Treibstoff würde weiterhin hin und her schwappen, der Drall würde chaotisch werden und das Servicemodul würde in alle Richtungen taumeln als die -X-Triebwerke weiter feuerten, was es möglicherweise zum CM zurückbringen könnte.

Die Lösung war bemerkenswert grob. Simulationen verschiedener Szenarien zeigten, dass die Längsachse bei der richtigen anfänglichen Rollrate etwa 25 Sekunden lang in die richtige allgemeine Richtung zeigte, bevor sie wirklich zu divergieren begann, sodass sie die Rollbrennzeit reduzierten, um die richtige Rollrate und einfach zu erhalten befahl den -X-Triebwerken, nur 25 Sekunden lang zu brennen, anstatt bis zur Erschöpfung des Treibmittels zu brennen. Das Servicemodul würde aufgrund des Schwappens immer noch taumeln, aber ohne das Zünden der Triebwerke würde es nicht zurück zum Kommandomodul beschleunigen. Der kürzere Trennbrand würde nicht ausreichen, um den sofortigen Wiedereintritt des Servicemoduls zu verhindern, aber anscheinend war dies kein notwendiges Merkmal der Operation.

Ich denke übrigens, dass der Artikel die Ernsthaftigkeit der Anomalie stark übertreibt; es hat die Besatzung von Apollo 11 nicht "fast getötet". Das Servicemodul würde sich etwa eine Minute lang vom Kommandomodul entfernen, dann wäre seine Geschwindigkeit im Wesentlichen etwa 15 Minuten lang auf einem "zufälligen Spaziergang", bis atmosphärische Kräfte auftreten begann, die Trajektorien der beiden Module zu dominieren. Eine erneute Kontaktaufnahme wäre möglich, aber nicht sehr wahrscheinlich. Offensichtlich war es wichtig, das Problem zu verstehen und zu minimieren, daher der Anomaliebericht, aber wahrscheinlich hätten hundert andere Faktoren eine Apollo-Crew genauso leicht töten können. (Ist das beruhigend?)

* Ich vermute hier die Einstellung; Das Zeigen mit dem Schwanz zuerst und das Feuern von -X würde die Umlaufgeschwindigkeit des SM und damit den "Skip-Out" -Aspekt maximieren.