"We've got a fire in the cockpit" - Apollo 1, 53 år sedan

Klockan är 18:28:00 i Florida, den 27:e Januari 1967. På ramp 34 på Cape Kennedy står en Apollo/Saturn-raket. 

Sedan 1961 har man skjutit upp 13 stycken obemannade Apollo/Saturn-kombinationer, i stigande grad av utveckling.

historicspacecraft.com/

Den här, AS-204, skall bli den första bemannade Apollo/Saturn, och idag är det en testnedräkning inför den planerade uppskjutningen om tre veckor, den 21:e Februari. På rygg uppe i kommandokapseln ligger astronauterna Gus Grissom (Command Pilot, CMD), Ed White (Senior Pilot, SRP) och Roger Chaffee (Pilot, PLT). Det har de gjort i fem och en halv timme nu. Det går väl sådär... 

Fr v. Chaffee (PLT), White (SRP) & Grissom (CMD)

När kommandomodulen med serienummer 012 kom till Cape Kennedy den 26:e Augusti, hade den 164 ändringsorder som ännu inte var införda. Sedan dess har det tillkommit 623 (!) stycken nya. Man har trots det jobbat ikapp det mesta, men ännu återstår 80. Som en följd av allt detta har inte bara också simulatorn, utan även testprocedurerna haft svårt att hänga med i alla ändringar. 

384 st "Parts Installation and Removal Records (PIRR's)" och "Temporary Installation Records (TIR's)" är också öppna, av vilka 125 är i enlighet med kraven för dagens test. Det har t ex flera gånger varit varit läckor i kylsystemet (vatten/glykol) där man har fått byta ut eller reparera komponenter, och för att utföra den ena ändringsordern och reparationen efter den andra, har man flera gånger fått öppna paneler och luckor. Kvalitén på arbetet har heller inte alltid varit till belåtenhet. Astronauterna kanske håller masken offentligt, men känner sig inte riktigt trygga...

Idag är ett "Space Vehicle Plugs Out Integrated Test", där man testar att alla interna system fungerar utan externkraft. Det är en sanning med viss modifikation. Eftersom man ännu inte har något bränsle ombord fungerar inte bränslecellerna. Man har därför lossat deras kablage och istället anslutit ett särskilt batteripaket, som bränslecell-simulator. Den skall kopplas in efter T-10 minuter, när man slår över till internkraft. Fram till dess försörjs allt med externkraft, via den "umbilikal" som rycks loss när man lyfter. Utöver att man inte har något bränsle ombord, är pyrotekniska laddningar urkopplade och kortslutna. Därför har dagens test klassificerats som "non hazardous".

Sedan de fick på sig dräkterna, några timmar innan de klättrade ombord, har de andats ren syrgas. Det hör till. I kapseln är det också ren syrgasatmosfär, lite över omgivande tryck utanför. Så gjorde man även på Mercury och Gemini-färderna. Tillverkaren av både kommando- och servicemodulerna, North American Aviation hade gärna velat ha en blandad kväve- och syrgasatmosfär, men det valdes bort av NASA, dels för att förenkla och spara vikt, dels för att astronauterna inte skall råka drabbas av dykarsjuka när trycket sjunker, på vägen upp. Från 16.7 psi (1.15 bar) absolut på marken, kommer kabintrycket att sjunka till 5 psi (0.35 bar) när de är uppe i omloppsbana. Skulle de då ha andats in för mycket kväve, kan det frigöras i kroppen under trycksänkningen, precis som för en dykare som stiger upp för snabbt. Det är därför de andats enbart syre ända sedan de fick på sig dräkterna, för att ventilera ut allt kväve ur kroppen.

När Michael Collins gjorde sin resa med Gemini X året innan, fick han efter några timmar ont i ena knät just av den orsaken. Ett vanligt symptom är just ledsmärta.

Huvudströmmen hade slagits på 07:55, och de olika delsystemen aktiverades därefter och checkades av innan besättningen tog plats, drygt fem timmar senare.

Klockan är 13:00. Dags att kliva ombord.

Luckan, eller rättare sagt luckorna, började stängas 14:45. Längst in, i själva tryckkabinen, är det en lucka som sätts på plats inifrån, och som kabintrycket sedan hjälper till att hålla tät. Sedan är det en lucka i ytterskalet som öppnas utåt, och allra ytterst en lucka i det "Boost Protective Cover (BPC)", som skall skydda kapseln från raketmotorerna i det räddningstorn som sitter ovanpå, och som vid behov kan skjuta loss och lyfta av kapseln om något allvarligt händer. Tornet med skyddet skjuts loss efter att andrasteget tänt.

Kapseln är av den tidigare typen "Block I", som började byggas innan man i Juli 1962 bestämde att ta sig till månen mha så kallad "Lunar Orbit Rendezvous". Det innebär bl a att den visserligen har en tunnel i toppen där man kan ta sig ut, men den är smalare och har ingen dockningsport. Man hade tänkt göra den här och nästa flygning med Block I-kapslar, innan man går över till Block II för de fortsatta flygningarna, men eftersom nästa flygning skulle komma att bli en nästan likadan upprepning har man bestämt att stryka den, och då istället gå över till Block II. Det här är alltså den enda nu planerade bemannade flygningen med Block I.

  
Fr v.Inre och yttre lucka, kapsel utan ytterskal, komplett kapsel i vakuumkammaren, skiss av räddningstornet med "BPC" samt skiss av separation av detsamma.

Den stora Saturn V, som så småningom kommer att ta Armstrong, Aldrin och Collins till månen, har inte provflugits än. Det här är istället den betydligt mindre Saturn IB. Den är inte så liten den heller, och den räcker för det här testet som skall ske i bana runt jorden.

Testet har dragit ut på tiden, mycket pga kommunikationsproblem. Bl a är det Grissoms mikrofon som senaste timmen envisats med att vara "live". Man kan t ex höra hans andning. 

17:40 blir det ett kortare "hold", då man  skall försöka ringa in kommunikations-problemen. Man fortsätter under tiden det är "hold" med vissa uppgifter. Grissom provar  White:s kabel i ett försök att ringa in problemet, men det hjälper föga.

Under tiden de försöker reda ut problemen börjar olika markstationer få problem med att kommunicera både med varandra och med besättningen.

18:20 har de betat av alla aktiviteter i nedräkningslistan fram till bytet till simulerad bränslecell-kraft, och man gör ett "hold" vid T-10 minuter för att återigen försöka få ordning på kommunikationen.

Under tiden kan vi passa på att backa tillbaka några år, till den 21:e Juli 1961.

Efter att Gagarin flugit (den 12:e April), blev Alan Shepard tre veckor senare den förste amerikanen i rymden. Det skedde den 5:e Maj, med "Freedom 7", dvs Mercury 1. Gus Grissom gjorde sedan den 21:e Juli, som nummer två, samma sak med sin "Liberty Bell 7". Hans flygning skulle i princip vara en upprepning av Shepards, dvs bara ett skutt, och inte ett helt varv. John Glenn, som var nummer tre, skulle sedan som förste amerikan även gå i bana runt jorden (med "Friendship 7). 

Kapslarna utvecklades i flera steg, och Grissoms var lite ändrad jfr med Shepards. Förutom att han bl a hade fått ett större fönster, hade luckan återigen gjorts om. Från början hade den varit monterad med 70 skruv. Astronauten tänktes då, efter landning i havet, antingen vänta i kapseln tills den bärgats ombord på fartyget, eller själv ta sig ut genom en tunnel i toppen av kapseln. Det senare var en omständlig procedur, där man efter att ha lossat och lagt undan främre tryckskottet, skulle åla sig upp, förbi instrumentpanelen och genom antennutrymmet, där fallskärmarna varit packade. Man insåg, att om man skulle behöva hjälpa en skadad astronaut ut var det alltför tidskrävande att lossa alla skruv, och gjorde därför en lucka med ett mekaniskt lås, som öppnades med en spak. Den användes, förutom till Shepards flygning, även till den innan, den med chimpansen "Ham". Den luckan vägde dock hela 31 kg. För att under senare flygningar kunna nå omloppsbana behövde bl a luckan göras lättare. Grissoms kapsel var den första av den nyare typen. Luckan, som nu vägde 10 kg, skruvades återigen fast, men skruvarna (1/4") hade nu försetts med en brottanvisning i form av ett (1.5 mm) borrat hål. Den öppnades mha en sprängladdning som löpte runt luckan, och som när den utlöstes fick skruvarna att brista.

    
Fr v: Proceduren, Luckan i främre tryckskottet delvis skymd av instrumentpanelen, Alan Shepard under träning, Shepards lucka, samt Walter Shirra i Mercury 5, efter att ha utlöst luckan ombord på USS Kearsarge

När han landat i havet förberedde han sig, bl a genom att lossa hjälmen och fastbindningsremmarna. Sedan gjorde han sig beredd att skjuta loss luckan, genom att lossa skyddskåpan och dra ur säkringssprinten i den kolv som sedan skulle tryckas ned för att detonera laddningen och skjuta loss luckan. Nu, när han låg där och väntade på att helikoptern skulle kroka i, utlöstes plötsligt luckan, och vatten började strömma in.

Han tog hastigt av sig hjälmen, och klättrade ut. I brådskan glömde han att stänga syrgasventilen på dräkten. Från början flöt han ganska högt, tack vare all luft i dräkten. Nu pyste den ut runt nacken, och han flöt djupare och djupare. Medan han kämpade i vattnet försökte första helikoptern förgäves lyfta den delvis vattenfyllda kapseln. När den fick motorvarning fick den ge upp, släppa linan och låta kapseln sjunka. Där skulle den komma att ligga, på 4800 meters djup, i 38 år, innan den bärgades.

Från utställningen "A Human Adventure", på Tekniska Museet 2011. Delar från Grissoms bärgade "Liberty Bell 7". Nr 1. mynt (US Dime), 2. karta, 3 fragment av säkerhetsbälte, 4. inte luckan, men en skalplåt ("shingle"), 5. CO₂-flaska till livbåten, 6. "Unknown hardware", 7. Lampa? Foto: Jag själv.

Grissom misstänktes av många ha utlöst luckan, antingen i någon sorts panik, eller av misstag ha dunkat emot där han låg och guppade i sjögången. För att kunna göra det måste man dock, dels sträcka sig för att nå, dels måste man trycka ganska hårt, ca 2.5 kg.
"This I did not do", hävdade Grissom bestämt.
Eftersom kapseln nu sjunkit fanns inte några tydliga bevis. Den här misstanken hängde dock över honom en lång tid. 

Kanske var det därför Grissom och hans fru inte bjöds in till presidentparet på middag. Både Al Shepard och John Glenn bjöds in med respektive. 

Bl a kollegan Wally Shirra rentvådde honom dock senare, bl a med ledning av den avsaknad av blåmärken och skador som han och andra astronauter senare kom att få av att trycka på den där kolven. Han hade heller inte fått några märken i handsken från den kraftiga rekylen. 

(Edit: Det kan tilläggas att han, långt efter att ha blivit rentvådd inom NASA, ånyo blev misstänkliggjord. Denna gång i filmen "The Right Stuff", baserad på Tom Wolfe's bok med samma namn ("Det Rätta Virket"). Det var inte särskilt snyggt gjort.)

På Apollokapseln lär det här inte hända, med tanke på luckbeskrivingen ovan. Det vore ju katastrof, med tre astronauter halvvägs till månen.

Det har nu gått några minuter av "holdet" (vid T-10). Klockan är omkring 18:30, och Grissom klagar över radion:
“How are we going to get to the Moon if we can't talk between two or three buildings?”

Telemetrin visar att astronauterna rör sig något, men i princip är allt lugnt i kapseln.

18:30:54.8 blir det en rejäl spänningstransient, följd av tillfälliga bortfall av C-Band och VHF-sändarna.

18:31:04.7 - 18:31:10 hörs "Hey, " ljud av dunsar etc "We've got a fire in the cockpit!"
På tv-skärmar kan man se, dels flammor innanför fönstret, dels att någon i besättningen försöker öppna luckorna.

23:31:16.8 - 18:31:21.8 "We've got a bad fire - Let's get out We're burning up."  

18:31:19.5 spricker kommandomodulen, och...
23:31:22.4 upphör all kommunikation med kapseln. Både tal och data.

När bakre tryckskottet i kabinen sprack (av det snabbt stigande trycket) tog det fart ordentligt i kapseln. Elden, som hade börjat nere till vänster i kapseln, var till en början koncentrerad till den sidan, men när nu bakre tryckskottet ("golvet") sprack på höger sida, fick det plötsliga gasflödet mot sprickan elden att snabbt spridas från vänster till höger i hela kapseln. Ut genom öppna luckor i ytterskalet vällde lågor och het massiv rök, som snabbt fyllde, och även antände delar av "white room" (det "rum" som anslöt till kapseln).

18:32:46.4 kopplades markström från, men
18:31:13 hade besättningen slagit om till internkraft, vilket gjorde att de elektriska systemen ombord inte kunde slås av. De förblev därför på tills batterierna tog slut ca sex timmar senare.

Det fanns personal på de olika våningarna i tornet. De rusade nu fram, några med brandsläckare som fanns i närheten, för att försöka öppna luckorna. De fick delvis känna sig fram i den tjocka heta röken. och måste gång på gång retirera för att få luft innan de åter försökte. De gasmasker som vissa hade lyckats få på var i första hand mot giftiga gaser, men hjälpte inte mot röken. Under tiden fortsatte det brinna runtomkring.

18:36 var luckan öppnad. Man kunde inte uppfatta någon brand i kapseln längre, men sikten var mycket dålig. Trots att belysningen fortfarande var på kunde den bara uppfattas svagt. Man kunde först inte hitta besättningen. Det brann fortfarande utanför kapseln, och man var orolig att det skulle få kapselns räddningstorn att tända, vilket hade varit ytterligare en katastrof.

Strax efter kom brandmännen dit. Nu hade sikten klarnat något, och man kunde urskilja besättningen. Man försökte, utan att lyckas, få ut Ed White som hade platsen närmast luckan.

18:43 kom tre läkare dit. De kunde bara konstatera att inget kunde göras. Eftersom besättningens dräkter (av nylon) hade smält fast, beslöt man istället att först dokumentera allt, med besättningen kvar, innan man fortsatte försöken. Att sedan få ut dem tog ca 1.5 timme, och var klart ca 7.5 timmar efter branden startade.

Dödsorsaken var hjärtstopp efter inandning av koloxid. Brännskadorna bidrog, men var inte direkt dödande.

Omedelbart efter olyckan tillsattes naturligtvis en haverikommision. Den var uppdelad i inte mindre än 21 olika "paneler", som granskade olika aspekter av vad som ledde till katastrofen, allt från tidplaner och testprocedurer till kvalitén på hårdvaran.

De tio första var:
Panel 1 Spacecraft and ground support equipment configuration
Panel 2 Test environments
Panel 3 Sequence of events
Panel 4 Disassembly activities panel
Panel 5 Origin and propagation of fire
Panel 6 Historical data
Panel 7 Test procedures review
Panel 8 Materials review
Panel 9 Design reviews panel
Panel 10 Analysis of fracture areas

Den exakta orsaken kunde aldrig fastställas, men man fann ett antal orsaker som varit bidragande:

1. En tät kabin, trycksatt med ren syrgas.
2. En stor mängd brännbara material utspridda i kabinen.
3. Ömtåliga (teflonisolerade) kablage med elkraft.
4. Ömtålig rördragning med korrosiv och brännbar kylvätska.
5. Otillräckliga möjligheter för besättningen att snabbt ta sig ut.
6. Otillräckliga möjligheter till räddning eller medicinsk hjälp.

Den plats där man trots allt misstänkte att branden hade startat, var nere till vänster, i eller nära kontrollenheten (ECU) till kapselns Environmental Control System (ECS). Det var i det området det startade, och det var där det brann längst/sist. Det hade t ex brunnit och smält igenom golvet/bakre tryckskottet. (Se bild högre upp.) Där fanns kablage alldeles intill rör till vätskesystemet. Kylvätskan var 62.5/37.5% etylenglykol/vatten, vilken förutom att vara korrosiv även visade sig vara brännbar, åtminstone i den syremiljön. Försilvrade kopparledare visade sig också fungera som katalysator. Man hittade just en sådan, utan isolering, i närheten. Det kan t ex ha varit en gnista (vid 18:30:54.8) från en avskavd ledning (försilvrad), alternativt överslag i en kontakt med korroderade stift, som antände rester av glykol från tidigare läckage.

Mängden brännbart material i kapseln vid tillfället summerades efteråt till inte mindre än 33 kg. Då är ändå inte inräknat det som låg i olika lådor och fack, utan bara "ute i det fria". Förbränning av ungefär ett hekto räknades fram skulle vara tillräckligt för att (adiabatiskt) ge den tryckhöjning som fick kapseln att brista. Där fanns en mängd karborre för att fästa saker under tyngdlöshet, samt nylonnät för att hindra sakera att falla ned på golvet. Förutom bristerna i kapseln kunde man också konstatera att man helt enkelt inte hade insett att man inte hade tillräcklig kontroll över programmet.  I sin iver att uppfylla Kennedys vilja före decenniets slut gick man för fort fram, och det var ingen som satte ned foten och skrek Stopp.

Man gjorde nu omfattande "Flammability tests" i en "boilerplate mock-up" (dvs en kapselattrapp enklare byggd i stålplåt, men med riktig inredning där allt ickemetalliskt ingick, inkl manualer, checklistor och t o m mat), där man bl a provade eldfängdheten i olika "luftblandningar". Man gjorde inte mindre än 102 olika tester, fördelade på ungefär en tredjedel vardera av

1. Series 100 -100% syre vid 6.2 psia (0.43 bar)
2. Series 200 -60% syre/40% kväve vid 16.2 psia (1.12 bar)
3. Series 300 -100% syre vid 16.2 psia (1.12 bar)

Till kommande uppskjutningar ändrade man sedan atmosfären i kapseln före liftoff. I dräkterna andades man liksom tidigare hela tiden ren syrgas, men kapseln matades i fortsättningen av en 40/60% blandning av kväve/syre under nedräkning. När raketen steg, och kabintrycket sänktes, vädrades också kvävet ut.

Ett flertal rörledningar byttes nu från aluminium till rostfritt stål, och de ömtåliga kablagen fick täckplåtar som skydd.

Många material byttes till mindre brännbara. Detta gällde också inte minst dräkterna. Se tidningsartikel nedan.

Luckorna gjordes i Block II om till att (bortsett från den i BPC) bli en enda, utåtgående, för att kunna snabba på ett utträde vid behov.

     
Popular Science, November 1967. 

Från "A Human Adventure"

Ödet ironi ville alltså att Grissom, som tidigare misstänktes ha utlöst luckan på Mercury, återigen drabbades, nu med dödlig utgång, men den här gången av en lucka som inte skulle kunna öppnas av misstag. Nu förstår du varför jag skrev det långa partiet om Mercury, och dess lucka...

Ryssarna använde normalt en vanlig luftatmosfär (80/20% kväve/syre vid 1 bar) i sina kapslar. Under Apollo/Soyuz-projektet 1975 sänkte man dock tillfälligt trycket till 0.7 bar under tiden man var dockade till den gemensamma luftslussen. Tack vare det lägre trycket kunde man enklare förflytta sig mellan kapslarna, och man undvek också risken för dykarsjuka.

Även Internationella rymdstationen (ISS) idag har normal atmosfär ombord.

Hur gick det då med raketen? 
Jodå, den flög senare. I översikten längst upp kan man se AS-204. Den tog (som "Apollo 5") obemannad upp månlandaren på en första provflygning 22 januari 1968.

Källor, bl a:

1. Report of Apollo 204 Review Board to the Adm. NASA App D Panel 5
2. NASA TN D-5654 (1970), Apollo Command Module Mockup Flammability Tests
3. Investigation into Apollo 204 Accident, Vol II Part 2 (1967), Hearings before the Subcommite on NASA Oversight of the Committee on Science and Aeronautics, U.S. House of Representatives
4. Results of the Second US Manned Suborbital Manned Flight, July 21 1961, Manned Spacecraft Center, National Aeronautics and Space Administration
5. Go, Flight!, The Unsung Heroes of Mission Control, 1965-1992 (2015) Rick Houston, Milt Heflin
6. Carrying the Fire (2009), Michael Collins 

Bilder: NASA, där inte annat angivits.

Alla inlägg i Apollo-serien.

"Set SCE to AUX" - Apollo 12

Idag för femtio år sedan lyfte ännu en Apollo-raket. Den här gången mot den ovanligt mörka skyn.

Apollo 12, med Pete Conrad (Commander), Dick Gordon (Command Module Pilot) och Alan Bean (Lunar Module Pilot) ombord, skulle komma att bli den andra besättningen att landa på månen, och dessutom göra det med betydligt bättre precision vad gäller landningsplatsen, än Apollo 11. Med Apollo 12 åkte man f ö också för första gången utan att använda en sk "free-return"-bana till månen. Istället använde man en hybrid, där man under hela färden dit hade möjlighet att återvända till en free-return, om det skulle behövas. 

Fr v. Alan Bean (LMP), Dick Gordon (CMP) och Pete Conrad (CDR) under en simulering. Bild: NASA

Toppen av raketen var redan halvvägs mot molnen, där den stod redo på ramp 39A på Cape Kennedy, morgonen den 14 November 1969. Starten var planerad till kl 11:22. Walter Kapryan ledde sin första uppskjutning som Launch Director. Han gillade inte det han såg när han tittade ut genom fönstren på Cape Kennedy's Launch Control Center. Det var visserligen bättre väder än dagen innan. Då hade vädret varit alltför dåligt, med åskväder hela dagen. Det hade klarnat upp under natten, men nu på morgonen hade det åter grott igen. En kallfront höll på att passera Florida, och det var regnigt och blåsigt. Vindarna var visserligen inom det tillåtna och det hade inte registrerats någon åska, men man kan säga att det låg spänning i luften...

Förberedelserna (egentligen en för-nedräkning) för den slutliga nedräkningen hade startat redan den 8:e, vid T-98 timmar. Då gjordes förberedelser (t ex installation av flygbatterier, div pyrotekniska laddningar etc) för den slutliga, som började den 12:e, vid T-28 timmar. Under den senare fick man bl a göra ett oplanerat "hold", för byte av en tank i service-modulen vid T-17 timmar. Vid T-9 timmar började man tanka flytande syre (i tredje, andra och första steget) och sedan flytande väte (i andra och tredje). Först långsamt, för att kyla ned hela systemet, sedan snabbare tills det var nästan fullt. Fotogenet i raketens första steg hade tankats nästan tre veckor tidigare. 

10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1...

000:00:00 Conrad: Lift-off. The clock's running.

000:00:05 Conrad: I got a yaw program. (I princip en sidoförflyttning, för att få ett litet säkerhetsavstånd till tornet.)

000:00:07 Booster: Thrust is go, all engines.
000:00:09 Flight: Roger, Booster.
000:00:13 FIDO: Flight, FIDO . We’re go on the RP. (Raketen rollar lite höger, och viker av mot den kurs den skall ha.)
000:00:14 Conrad: Roger, cleared the tower. I’ve got a pitch and a roll program, and this baby is really going.
000:00:19 CAPCOM: Roger, Pete
000:00:22 Conrad: That’s a lovely liftoff. That’s not bad at all.

.

000:00:33 Conrad: Roll's complete.
000:00:34 CAPCOM: Roger, Pete

I kontrollrummet i Houston sitter den då 25-årige John Aaron som EECOM. Han tittar på sin skärm, och följer noga kabintrycket. Efter branden i Apollo 1 har man gjort om systemet, så att man vid starten nu har en 60/40% blandning av syre och kväve i kabinen, och inte den rena syreatmosfär som blev så ödesdiger på Apollo 1. Han ser nu att trycket i kabinen sjunker som det skall, och kvävet därmed vädras ut när raketen stiger högre och högre, när plötsligt...

Sprak!

36 sekunder efter start sprakar det till i radion. Det mer eller mindre dränker radiokommunikationen en lång stund. En del av raderna nedanför kommer från inspelningen ombord.