Apollo 13

A tripulação que voou na Apollo 13 não era a prevista pela rotação habitual. James A. Lovell, veterano da Gemini 7, Gemini 12 e Apollo 8, comandava uma tripulação formada por Fred W. Haise como piloto do módulo lunar e Thomas K. «Ken» Mattingly como piloto do módulo de comando; o trio havia sido a tripulação reserva da Apollo 11 e estava inicialmente designado para a Apollo 14, até que Deke Slayton, diretor de operações das tripulações de voo, trocou o seu turno com o da tripulação de Alan Shepard.

Sete dias antes do lançamento, Charles Duke — membro da tripulação reserva — contraiu rubéola por contacto com o filho de um amigo. Dos cinco homens expostos, apenas Mattingly não tinha imunidade prévia. A regra habitual teria substituído toda a tripulação titular pela reserva, mas a própria doença de Duke impedia-o, pelo que dois dias antes do lançamento Mattingly foi substituído por John L. «Jack» Swigert, piloto do módulo de comando da tripulação reserva. Mattingly nunca chegou a desenvolver rubéola e voou mais tarde na Apollo 16; a partir de terra teve um papel decisivo no resgate.

O emblema da missão não precisou de ser refeito: o da Apollo 13 é, juntamente com o da Apollo 11, um dos dois únicos emblemas Apollo que não incluem os nomes da tripulação. Já as medalhas Robbins embarcadas foram fundidas e recunhadas após o voo para refletir a tripulação correta e a ausência de data de alunissagem. Lovell escolheu os indicativos: Aquarius para o módulo lunar — em referência a Aquário, o portador da água — e Odyssey para o módulo de comando, pela sua ressonância homérica e pelo filme 2001: Uma Odisseia no Espaço, além da própria definição da palavra, uma longa viagem com muitas reviravoltas do destino. A nave era composta pelo módulo de comando e serviço CSM-109, Odyssey, e pelo módulo lunar LM-7, Aquarius.

O local de alunissagem atribuído situava-se junto à cratera Fra Mauro. Acreditava-se que a formação Fra Mauro continha material projetado pelo impacto que escavara a bacia de Imbrium nas primeiras fases da história lunar: amostrá-la equivalia a datar um dos maiores acontecimentos da Lua. Os objetivos primários da missão foram enunciados como a realização da inspeção, do reconhecimento e da amostragem selenológica de materiais numa região pré-selecionada da formação Fra Mauro, a implantação e ativação de um Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP) e a obtenção de fotografias de possíveis locais de exploração futura. A isto acresciam objetivos fotográficos complementares, entre eles o Gegenschein a partir da órbita lunar e a própria Lua durante o regresso.

O plano atribuía a primeira das duas atividades extraveiculares de quatro horas à implantação do ALSEP e a segunda à investigação da cratera Cone, próxima do ponto de alunissagem. A tripulação titular acumulou mais de 1.000 horas de treino específico — mais de cinco horas por cada hora dos dez dias previstos de missão —, com formação geológica dirigida por Lee Silver, do Caltech, e treino de observação e fotografia orbital a cargo de Farouk El-Baz.

O Saturno V AS-508 descolou do Centro Espacial Kennedy à hora prevista, 14h13 EST (19h13 UTC) de 11 de abril de 1970. O veículo transportava propulsor adicional como ensaio, porque as futuras missões J precisariam de mais para as suas cargas mais pesadas; isso tornou-o o mais pesado lançado pela NASA até então e, visivelmente, o mais lento a libertar a torre de lançamento. Na Apollo 13 estreou-se ainda o isolamento pulverizado sobre os depósitos criogénicos do segundo estágio S-II, em substituição dos painéis colados das missões anteriores.

Poucos minutos após o voo surgiu a primeira anomalia. O motor central (interior) do S-II desligou-se cerca de dois minutos antes do previsto, devido a oscilações pogo severas amplificadas pela cavitação da turbobomba. O fenómeno já tinha ocorrido nos Titan do programa Gemini e em missões Apollo anteriores, e existia uma solução preparada, mas a pressão do calendário impediu que fosse integrada no veículo da Apollo 13. O sistema de orientação, concebido desde a Apollo 10 para cortar o motor perante excursões de pressão na câmara, atuou como devia; uma investigação posterior mostrou que o motor só teria resistido a mais um ciclo antes de sofrer uma falha catastrófica. Os quatro motores exteriores e o terceiro estágio S-IVB arderam durante mais tempo para compensar, e o conjunto atingiu uma órbita de estacionamento muito próxima da circular de 190 quilómetros planeada. A injeção translunar ocorreu cerca de duas horas depois.

Após a injeção translunar, Swigert executou a separação e a transposição e acoplou a Odyssey à Aquarius, e o conjunto afastou-se do terceiro estágio. Os controladores enviaram depois o S-IVB para impactar contra a Lua dentro do alcance do sismómetro deixado pela Apollo 12, o que ocorreu às 77:56:40 de missão.

Às 30:40:50 de voo, com a câmara de televisão ligada, a tripulação executou o acionamento que colocou a Apollo 13 numa trajetória híbrida. A decisão tinha um motivo operacional claro: uma trajetória de retorno livre só permite alcançar locais próximos do equador lunar, enquanto uma híbrida, iniciável em qualquer ponto posterior à injeção translunar, abria latitudes mais altas como Fra Mauro. O preço era conhecido e aceite: abandonar o retorno livre significava que, sem acionamentos adicionais, a nave não interceptaria a Terra no regresso.

O terceiro dia trouxe uma transmissão televisiva programada para as 55:00:00 de missão, com Lovell como mestre de cerimónias mostrando o interior da Odyssey e da Aquarius. Nenhuma rede norte-americana a transmitiu em direto: o interesse público pelas viagens à Lua tinha-se esvanecido. Haise estava a concluir o desligamento do módulo lunar depois de testar os seus sistemas e Lovell arrumava a câmara quando o voo deixou de se assemelhar ao previsto.

O sensor de pressão de um dos depósitos de oxigénio do módulo de serviço vinha a dar leituras suspeitas, pelo que Sy Liebergot, o controlador EECOM encarregado de vigiar o sistema elétrico do CSM, pediu para ativar os ventiladores de agitação dos depósitos. Era uma operação de rotina, normalmente diária: agitar desfazia a estratificação do conteúdo e devolvia leituras de pressão fiáveis. O diretor de voo Gene Kranz fez Liebergot esperar alguns minutos, até a tripulação se recompor após a transmissão; o CAPCOM Jack Lousma transmitiu o pedido, e Swigert acionou os interruptores dos ventiladores e desligou-os alguns segundos depois.

O acidente ocorreu às 55:54:53 de missão (03h08 UTC de 14 de abril; 22h08 EST de 13 de abril). Vinte e seis segundos depois, Swigert informou: «Okay, Houston, we've had a problem here» — «Certo, Houston, tivemos um problema aqui» —, e às 55:55:42 Lovell repetiu-o: «Houston, we've had a problem. We've had a Main B Bus undervolt», ou seja, uma subtensão na barra principal B. A frase que a cultura popular recorda, «Houston, temos um problema», é uma invenção do filme de 1995: mudou o tempo verbal do original e apagou o facto de quem falou primeiro ter sido Swigert, não Lovell.

O que a telemetria ia revelar era pior do que uma subtensão. Liebergot, concentrado no depósito 1 e confiante de que a sua leitura serviria de guia para o 2, demorou a ver os sinais inquietantes do depósito 2, tal como os controladores da sala de apoio. As células de combustível precisavam de oxigénio para funcionar; quando o depósito 1 se esvaziasse, a última célula viva desligar-se-ia e as únicas fontes significativas de energia e oxigénio do CSM seriam as baterias do módulo de comando e o seu depósito de reserva de oxigénio, o surge tank, reservados para as últimas horas do voo. Kranz ordenou isolar o surge tank para salvar o seu conteúdo, sabendo que isso condenava a célula sobrevivente a morrer dentro de um par de horas.

A causa não esteve no voo, mas sim no historial industrial do depósito de oxigénio número 2. Foi fabricado pela Beech Aircraft, em Boulder (Colorado), como subcontratante da North American Rockwell, em Downey (Califórnia), contratante principal do módulo de comando e serviço. O depósito foi instalado primeiro numa prateleira de oxigénio destinada ao módulo de serviço da Apollo 10, o SM-106, de onde teve de ser retirado para corrigir um possível problema de interferência eletromagnética. Durante a remoção, a prateleira caiu pelo menos 5 centímetros porque não tinha sido retirado um perno de fixação. Após um novo ensaio que não incluiu encher o depósito com oxigénio líquido, em novembro de 1968 a prateleira foi reinstalada no SM-109 — o da Apollo 13 —, enviado para o Centro Espacial Kennedy em junho de 1969.

O dano latente ativou-se no teste de demonstração de contagem decrescente, iniciado com o SM-109 já montado perto do topo do Saturno V em 16 de março de 1970. Os depósitos criogénicos foram enchidos, mas o número 2 não pôde ser esvaziado pela linha de drenagem normal, e assim ficou documentado. Para o esvaziar, recorreu-se aos seus aquecedores internos alimentados a partir do fornecimento em terra. Aí estava a armadilha: os dois interruptores termostáticos do depósito tinham sido concebidos para os 28 volts de corrente contínua do módulo de comando e podiam falhar sujeitos aos 65 volts usados nos testes em terra do Centro Espacial Kennedy. Os termóstatos deviam impedir que os aquecedores subissem a temperatura acima dos 27 °C, mas falharam sob os 65 volts. A temperatura do tubo aquecedor pode ter atingido os 540 °C, suficiente para danificar o isolamento de teflon da cablagem interna, e ninguém deu por isso porque o indicador de temperatura não estava concebido para ler acima dos 29 °C. O aquecimento prolongado tinha sido aprovado por Lovell e Mattingly, da tripulação titular, além de gestores e engenheiros da NASA.

O desfecho em voo foi a consequência mecânica desse dano. A agitação provocou um curto-circuito na cablagem com o isolamento danificado dentro do depósito 2 e incendiou-a; a pressão interna cresceu até rebentar a cúpula do depósito e encheu de oxigénio gasoso em rápida expansão e de produtos de combustão o setor 4 do módulo de serviço, onde estavam as células de combustível. O aumento de pressão arrancou os rebites do painel exterior de alumínio do setor 4 e lançou-o para o espaço, o que expôs o setor ao vácuo e apagou o fogo. O painel desprendido atingiu a antena de alto ganho, inutilizou o modo de feixe estreito e interrompeu a comunicação com a Terra durante 1,8 segundos, enquanto o sistema comutava automaticamente para o feixe largo de reserva. A falha súbita do depósito 2 comprometeu também o 1, cujo conteúdo se libertou ao longo dos 130 minutos seguintes — talvez por uma linha ou uma válvula danificadas — até esgotar por completo a reserva de oxigénio do módulo de serviço. Os setores do módulo não eram estanques entre si: se tivesse havido tempo para que todo o módulo de serviço atingisse a pressão do setor 4, a força sobre o escudo térmico teria separado os dois módulos.

Com as células de combustível condenadas e a alunagem descartada — as regras da missão proibiam entrar em órbita lunar sem todas as células operacionais —, restava uma única reserva viva: o módulo lunar. A Aquarius levava baterias carregadas e depósitos de oxigénio cheios para a superfície lunar, pelo que Kranz ordenou ligá-la e usá-la como bote salva-vidas, um cenário previsto mas considerado improvável. Os procedimentos existiam porque os controladores do módulo lunar os tinham desenvolvido após uma simulação de treino da Apollo 10 em que o LM se revelava necessário para sobreviver e não podia ser ligado a tempo.

A transferência teve de ser feita à mão e contra o relógio. Enquanto o módulo de comando era desligado, Lovell copiou a informação de orientação do seu sistema de navegação e realizou os cálculos manuais para a transferir para o computador do módulo lunar, que estava desligado; a seu pedido, o controlo de missão verificou os seus números. O módulo de comando ficou em repouso, com as suas reservas guardadas para a única coisa que já importava: a reentrada.

O aborto direto foi cedo descartado; teria usado o motor principal do módulo de serviço, o Service Propulsion System, para regressar antes de chegar à Lua: o acidente podia ter danificado o SPS e as células de combustível teriam de aguentar pelo menos mais uma hora para o alimentar. Kranz optou pela rota longa, contornar a Lua antes de regressar à Terra. Mas a Apollo 13 seguia na trajetória híbrida rumo a Fra Mauro e era preciso devolvê-la ao retorno livre: às 61:29:43,49 de missão, um acionamento de 34,23 segundos do motor de descida do módulo lunar conseguiu-o.

Esse caminho devolvia a nave à Terra em cerca de quatro dias, com amaragem no oceano Índico, onde a NASA tinha poucos meios de recuperação. Jerry Bostick e os restantes oficiais de dinâmica de voo queriam encurtar a viagem e levar a amaragem para o Pacífico, onde estavam as forças principais. A solução foi um segundo acionamento do motor de descida duas horas depois do pericintio, o ponto de máxima aproximação à Lua: o acionamento «PC+2». No pericintio de 14 de abril, a tripulação estava a 400 171 quilómetros da Terra, a maior distância alcançada por seres humanos até ao sobrevoo lunar da Artemis II em 2026; o recorde deveu-se ao facto de a Lua estar quase no seu ponto mais afastado e de a trajetória de retorno livre ter levado a cápsula mais longe da Lua do que em qualquer outra missão Apollo. A precisão do acionamento não pôde ser assegurada pelo método normal — verificar o alinhamento transmitido por Lovell contra a posição de uma estrela de navegação —, porque os brilhos dos numerosos fragmentos que acompanhavam a nave o tornavam impraticável. Enquanto preparavam a manobra, a tripulação soube que o S-IVB tinha impactado contra a Lua conforme planeado, o que arrancou a Lovell um comentário resignado: pelo menos algo tinha funcionado naquele voo. Executado o PC+2, desligou-se quase tudo a bordo para esticar as reservas.

A Aquarius levava oxigénio suficiente, mas isso não resolvia o problema inverso: retirar o dióxido de carbono que três homens exalavam num habitáculo concebido para dois durante dois dias. O CO2 era absorvido por cartuchos de hidróxido de lítio, e os do módulo de comando não encaixavam no sistema do módulo lunar. A solução foi improvisada por terra e tripulação com o que havia a bordo: um adaptador que os engenheiros da NASA batizaram de «a caixa de correio». O CAPCOM Joseph Kerwin leu o procedimento de construção à tripulação ao longo de uma hora; Swigert e Haise montaram-no, e os níveis de dióxido de carbono começaram a baixar de imediato. Lovell descreveria depois aquela improvisação como um bom exemplo de cooperação entre terra e espaço.

A eletricidade do CSM provinha de células de combustível que produziam água como subproduto; o módulo lunar, pelo contrário, era alimentado por baterias de prata-zinco, que não a produziam. Energia e água — necessária tanto para beber como para arrefecer os equipamentos — passaram a ser os recursos críticos. O consumo do LM foi reduzido ao mínimo possível. Swigert conseguiu encher algumas bolsas com água da torneira do módulo de comando, mas mesmo racionando o consumo pessoal, Haise calculou ao início que ficariam sem água de refrigeração cerca de cinco horas antes da reentrada; o risco foi aceite porque os sistemas do módulo lunar da Apollo 11, já largado em órbita lunar, tinham continuado a funcionar entre sete a oito horas com a água cortada.

A ração ficou fixada em 200 mililitros de água por pessoa e por dia. Os três astronautas perderam 14 quilogramas entre os três e Haise contraiu uma infeção urinária. Dentro da nave às escuras a temperatura desceu até aos 3 °C e a água condensou-se nas paredes; a condensação que pudesse ter ficado atrás dos painéis de equipamentos não causou problemas, em boa parte graças às melhorias de isolamento elétrico introduzidas após o incêndio da Apollo 1. Às 133 horas de voo, percebendo que o frio e a falta de descanso dificultariam o arranque do módulo de comando, o controlo de missão autorizou ligar por completo o módulo lunar para subir a temperatura da cabine, o que incluiu voltar a arrancar o seu computador de navegação.

Ligar um módulo de comando a partir do desligamento total não estava previsto em voo, e muito menos com as restrições de energia e tempo da Apollo 13. O procedimento foi elaborado pelo controlador John Aaron juntamente com Mattingly e vários engenheiros e projetistas, e a tripulação executou-o sem dificuldade aparente; Kranz atribuiria depois a sua sobrevivência, em parte, à experiência dos três como pilotos de ensaio em situações críticas. Ter novamente o computador do módulo lunar em funcionamento permitiu a Lovell fazer uma mira de navegação e calibrar a unidade de medida inercial; com o LM ciente da sua posição e orientação, o computador do módulo de comando foi depois calibrado invertendo o procedimento normal, o que poupou passos do arranque e melhorou a precisão da reentrada guiada pelo PGNCS.

A última correção de trajetória atendeu ainda a uma preocupação da Comissão de Energia Atómica, que queria que a cápsula com o óxido de plutónio do gerador SNAP-27 caísse num local seguro. A separação do módulo lunar colocou um problema de engenharia próprio: a Grumman, sua fabricante, encarregou uma equipa da Universidade de Toronto dirigida por Bernard Etkin de calcular quanta pressão de ar deveria ser deixada no túnel de acoplamento, em vez de o ventilar por completo, para separar os módulos. Como o sistema de navegação do LM tinha sido desligado após o PC+2, indicou-se à tripulação que se orientasse pela linha entre o dia e a noite sobre a Terra, uma técnica usada em missões em órbita terrestre mas nunca no regresso da Lua.

A ionização do ar em torno do módulo de comando durante a reentrada provoca habitualmente um apagão de comunicações de cerca de quatro minutos. O da Apollo 13 prolongou-se mais do que o normal, e essa espera foi o último ato público do resgate. A Odyssey recuperou o contacto por rádio e amarou sem danos no Pacífico Sul, em 21°38′24″S 165°21′42″O, a sudeste da Samoa Americana e a 6,5 quilómetros do navio de recuperação USS Iwo Jima, após 5 dias, 22 horas, 54 minutos e 41 segundos de voo. Calcula-se que 40 milhões de norte-americanos viram a amaragem em direto pelas três redes, e outros 30 milhões acompanharam alguma parte da transmissão. O módulo lunar reentrou e destruiu-se, e os seus destroços caíram em águas profundas: o ponto de impacto ficou sobre a fossa de Tonga, um dos locais mais profundos do Pacífico, e a cápsula de plutónio afundou-se 10 quilómetros até ao fundo.

Assim que a tripulação regressou, o administrador da NASA, Paine, e o administrador adjunto, George Low, nomearam uma comissão de investigação. Presidida por Edgar Cortright, integravam-na, entre outros, Neil Armstrong e mais seis membros; o relatório final chegou às mãos de Paine em 15 de junho. A comissão concluiu que o acionamento da ventoinha do tanque de oxigênio 2 por Swigert, a pedido do controlo de missão, provocou um arco elétrico que incendiou o tanque, e atribuiu a responsabilidade ao ensaio anterior ao voo e ao uso de teflon no interior do recipiente. O relatório questionou o emprego de teflon e de outros materiais inflamáveis em oxigênio supercrítico, o alumínio incluído, dentro do tanque. Para sustentar a reconstrução, a comissão testou um tanque equipado com ignitores de fio quente, que produziu uma subida rápida de temperatura e uma falha com telemetria semelhante à do tanque 2 do Apollo 13, e testou também painéis semelhantes ao que faltava no setor 4, que se soltaram na bancada de ensaios tal como em voo.

As consequências no projeto chegaram ao Apollo 14 e às missões seguintes. O tanque de oxigênio foi redesenhado e os termostatos foram substituídos por outros capazes de suportar a tensão correta. As ventoinhas de agitação, cujos motores não eram vedados, foram eliminadas, ao custo de perder a exatidão do indicador de quantidade de oxigênio. E as válvulas de fornecimento de oxigênio às células de combustível foram redesenhadas para isolar do oxigênio a cablagem revestida de teflon.

Embora não tenha havido alunagem, vários experimentos foram concluídos. O impacto do terceiro estágio S-IVB contra a Lua — previsto a partir do Apollo 13 para provocar abalos maiores do que os de micrometeoritos e estudar a crosta — ocorreu às 77:56:40 de missão e libertou tanta energia que foi preciso reduzir o ganho do sismômetro do Apollo 12, situado a 117 quilómetros do ponto de impacto. Um experimento acrescentado após o raio que atingiu o Apollo 12 mediu os fenómenos elétricos atmosféricos durante a subida e devolveu dados que indicavam um risco elevado com meteorologia marginal.

O Apollo 13 devolveu o interesse mundial pelo programa: houve manchetes em todo o mundo, canais a interromper a sua programação e multidões diante dos televisores; Paulo VI liderou uma oração pelos astronautas perante dez mil pessoas, e na Índia um número dez vezes maior rezou por eles numa festa religiosa. O presidente Richard Nixon concedeu à tripulação a Medalha Presidencial da Liberdade e fez escala em Houston para entregar a mesma distinção à equipa de operações de missão, por proposta de Paine. O destino científico do Apollo 13 foi cumprido pelo Apollo 14: em 5 de fevereiro de 1971, o seu módulo lunar Antares alunou perto de Fra Mauro com Alan Shepard e Edgar Mitchell a bordo. O módulo de comando Odyssey, restaurado por Max Ary, encontra-se exposto no Cosmosphere de Hutchinson (Kansas). A leitura que a missão deixou foi a que resumiu o historiador W. D. Compton: só um esforço heroico de improvisação em tempo real por parte das equipas de operações salvou a tripulação.