50 Anni dal Decollo dell’Apollo 11

Oggi, alle 15:32 la Terra avrà compiuto 50 orbite dal momento esatto del decollo dell’Apollo 11. La macchina più grande e complessa mai realizzata dall’essere umano, frutto dell’ingegno e del lavoro di numerosi uomini e donne, cominciava la sua corsa verso il nostro satellite naturale!
Ripercorreremo insieme le varie fasi del lancio fino alla separazione dell’Apollo dal resto del razzo vettore.
La sequenza di accensione era del tipo 1-2-2, dove inizialmente veniva acceso il propulsore centrale (5), poi a 2 a 2 i propulsori diametralmente opposti (1,3), (2,4), e questo per diminuire il carico sulle strutture.
Al momento del decollo (0 secondi) tutto il ghiaccio che si è formato in corrispondenza dei serbatoi criogenici si frantuma a causa delle vibrazione e cade verso la base della rampa di lancio, e le strutture che facevano da ponte fra la rampa di lancio ed il razzo vengono allontanate.

Grafico dela Spinta in funzione del Tempo, Fonte: NASA

Gli F-1 della Rocketdyne impiegavano circa 2 secondi a raggiungere la spinta massima. A regime, toccavano una spinta di circa 6654 kN ciascuno, che superava di “poco” la forza peso del razzo (3390 contro quasi 3000 KgForza). Così, il SaturnV si alzava dal suolo con un’accelerazione poco superiore ad 1G, ed aumentava via via che i serbatoi del kerosene e dell’ossigeno liquido del primo stadio si svuotavano ad una velocità di 12,5 tonnellate al secondo sviluppando una grande quantità di potenza termica. Altro fattore che influisce nel valore della spinta è l’efficienza del propulsore, che aumenta via via che l’aria si fa più rarefatta. Infatti diminuendo la pressione atmosferica la differenza di pressione fra la camera di combustione e l’ambiente esterno è sempre maggiore, e quindi il flusso di gas espulsi esce ad una velocità maggiore.
All’interno del serbatoio si vedono delle paratie, queste venivano utilizzate per diminuire il più possibile il fenomeno dello sloshing, cioè il movimento di masse fluide all’interno di un contenitore non pieno, che possono causare l’instabilità del volo.

Ripresa all’interno del serbatoio di kerosene del primo stadio.
Fonte
  • A circa 135 secondi dall’accensione l’accelerazione è prossima a 3,5G e viene disattivato il propulsore centrale per limitare la velocità dell’incremento dell’accelerazione, e successivamente quando l’accelerazione è prossima a 4G i restanti 4 propulsori. Questa è l’accelerazione massima subita dall’equipaggio durante l’ascesa.
  • A 164 secondi dal decollo, è stato inviato il comando di separazione del primo stadio. Delle cariche esplosive vengono fatte detonare, e 8 propulsori a razzo disposti sul primo ed il secondo stadio vengono azionati per separare le due parti.
  • A quasi 180 secondi dal decollo vengono accesi i 5 propulsori J-2 che insieme forniscono una spinta di circa 5141 kN derivata dalla combustione di ossigeno ed idrogeno liquidi.
  • A 193 secondi viene rilasciata la “gonna” a protezione dei 5 motori: un anello di 10 metri di diametro ed alto 5 metri che manteneva uniti i due stadi. Portarlo ora che non serve più significa solo aumentare la massa trasportata.
  • A 197 secondi viene espulsa la Torre posta in sommità del Modulo di Comando e che avrebbe dovuto allontanarlo dal razzo se qualcosa fosse andato storto durante le prime fasi d’ascesa.
Separazione del primo Stadio e del rivestimento protettivo dei motori.
  • A circa 462 secondi, 7′ 42” dal decollo, il razzo è sottoposto ad un’accelerazione di circa 1,8G e viene spento il propulsore centrale del secondo stadio, dato che genera delle vibrazioni. Niente di sconosciuto, già dal Apollo 10 era stata osservato questo fenomeno dovuto al fissaggio del propulsore su delle barre traverse in cui si generano delle vibrazioni longitudinali. Si è scelti di procedere facendo operare il propulsore centrale spegnendolo prima che si generino le vibrazioni aspettate.
  • A circa 540 secondi dal decollo, (circa 9 minuti) vengono spenti i restanti 4 propulsori J-2 ed avviene la separazione fra il secondo e terzo stadio e l’accensione del singolo propulsore J-2, che esercita una spinta di circa 1000 kN.
Separazione del terzo stadio dal booster SaturnIB nella missione di test senza equipaggio AS-202 . Fonte
  • A 700 secondi, quasi 11′ 42”, avviene lo spegnimento del propulsore J-2 (SECO),
    Il terzo stadio del SaturnV, si trova ora in un’orbita di parcheggio viaggiando ad una velocità orbitale di circa 7793 m/s , ed un altitudine compresa fra i 189.8 ed 184.6 km, ospitando al suo interno il Modulo Lunare, il Modulo di Comando ed il Modulo di Servizio.
  • Dopo quasi 1h 25′ Collins scatta delle foto alla Terra.
Fonte: NASA
  • A 2h 44′ 19” viene confermata l’ignizione dei motori. E’ iniziata la spinta per porsi in orbita di trasferimento lunare.
  • A 2h 50′ 06” avviene la fine della spinta del terzo stadio.
    Adesso il terzo stadio del SaturnV si trova ad una velocità relativa di 10842 m/s in rotta per l’incontrare la Luna!
  • A 3h 17′ 00” avviene la separazione fra il terzo stadio ed il Modulo di Comando. Azionato il sistema di propulsione RCS (Reaction Control System), l’Apollo si allontana leggermente dal terzo stadio, ruota su se stesso e ci si ridirige incontro per attraccare il Modulo Lunare, che era posto sotto di esso, sganciarlo ed allontanarsi dall’ultima parte del vettore.
Fonte
  • A 3h 29′ 35” le procedure di attracco sono confermate. La navicella si sta allontanando dalla Terra ad una velocità di 6430 m/s ed è diminuita proprio grazie all’azione del campo gravitazionale terrestre, e si trova ad una distanza di circa 12314 km.
  • A 3h 32′ 44” l’Apollo si allontana dal terzo stadio usando il sistema RCS. Vengono scattate altre foto della Terra dal Modulo Lunare
Fonte: NASA

L’Apollo 11 impiegherà 3 giorni per porsi in orbita lunare stabile, attraversando gli oltre 380 mila km di quasi vuoto che ci separano dalla Luna.
Per scoprire quanta potenza erogava il primo stadio del SaturnV clicca qui:

Fonte: Apollo Flight Journal
In Copertina: Apollo 11 al decollo. Credits: NASA

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