Apollo 6

Quando, a 4 de abril de 1968, o AS-502 se elevou da plataforma 39A do Centro Espacial Kennedy, a NASA não estava a testar uma nave: estava a examinar, pela segunda e última vez, o foguetão com que pretendia levar três homens à Lua. A Apollo 6 foi o terceiro e último voo não tripulado do programa Apollo e o segundo do Saturn V. A sua designação oficial era AS-502; o veículo, o segundo Saturn V apto a voar; e o objetivo, concluir a qualificação do lançador para o voo tripulado.

O contexto não podia ser mais tenso. O incêndio da Apollo 1, em janeiro de 1967, tinha custado a vida a três astronautas e obrigado a refazer o módulo de comando de alto a baixo. A Apollo 4, em novembro de 1967, tinha estreado o Saturn V com um êxito tão retumbante que a doutrina do «all-up testing» —voar com o foguetão completo logo à primeira tentativa, em vez de o testar etapa a etapa— ficou de repente justificada. Sobre esse pano de fundo, a Apollo 6 tinha de ser a formalidade que desimpedisse o caminho. Não foi.

O perfil previsto era ambicioso. Depois de atingir uma órbita de estacionamento circular de cerca de 190 km, a terceira etapa S-IVB devia reacender-se para executar uma injeção translunar simulada: uma trajetória que passaria para lá da órbita da Lua sem se cruzar com ela. O conjunto dos módulos de comando e de serviço (CSM) separar-se-ia pouco depois da S-IVB e o motor do módulo de serviço travaria a nave, reduzindo o apogeu até 22204 km (11989 milhas náuticas) para simular um aborto de «retorno direto», a manobra que traria uma tripulação para casa se algo falhasse a caminho da Lua.

No troço de regresso, esse mesmo motor devia acender-se uma segunda vez para acelerar a cápsula e reproduzir as condições de uma reentrada lunar: ângulo de −6,5 graus e velocidade de 11100 m/s (36500 ft/s). A missão inteira duraria cerca de dez horas. O que realmente se examinava eram os esforços sobre o módulo lunar e os modos de vibração do Saturn V completo com cargas quase máximas; a nave já tinha ficado qualificada na Apollo 4, pelo que o foco estava no lançador.

A carga útil do AS-502 era formada pelo CSM-020, um módulo de comando e serviço do Bloco I com algumas modificações do Bloco II, e um artigo de ensaio lunar. O Bloco I não podia acoplar-se a um módulo lunar, coisa que o Bloco II viria a fazer. Entre as modificações do CSM-020 destacava-se uma escotilha nova, a que substituía aquela que a comissão de inquérito da Apollo 1 tinha condenado por ser demasiado difícil de abrir numa emergência. Essa escotilha ia ser ensaiada em condições de regresso lunar. O módulo de comando utilizado foi o CM-020, equipado com um programador de missão e com o instrumental necessário para o operar à distância.

O módulo de serviço não era o previsto. O SM-020, atribuído originalmente à Apollo 6, tinha sido usado na Apollo 4 depois de o SM-017 dessa missão ter ficado destruído numa explosão e ter de ser descartado; e o CM-014 não estava disponível porque servia de peça de estudo na investigação da Apollo 1. Voou, portanto, o SM-014. Dada a brevidade prevista do voo, nem todos os sistemas foram ativados: os radiadores que evacuam o calor excedente do sistema elétrico e do controlo ambiental nem sequer foram ligados.

Kenneth S. Kleinknecht, responsável pelo módulo de comando e serviço no Centro de Naves Tripuladas de Houston, ficou satisfeito com o CSM-020 quando este chegou da North American Aviation, embora lhe tenha desagradado que viesse envolto em mylar inflamável. O contraste com a Apollo 1 era eloquente: aquela nave tinha chegado com centenas de assuntos por resolver; o CSM-020 chegou com vinte e três, quase todos rotineiros.

Completava a carga o LTA-2R, um módulo lunar simulado: uma etapa de descida de tipo voo, sem trem de aterragem, com os depósitos de combustível cheios de uma mistura de água e glicol e freon nos de oxidante. A sua etapa de subida não levava sistema algum: era alumínio lastrado e instrumentado para medir vibração, acústica e integridade estrutural. O LTA-2R permaneceu durante todo o voo dentro do adaptador nave-módulo lunar, o SLA-9.

A primeira etapa S-IC chegou de barcaça a 13 de março de 1967 e foi erguida no Edifício de Montagem de Veículos quatro dias depois; a terceira etapa S-IVB e a Unidade de Instrumentos chegaram a 17. A segunda etapa S-II não estava pronta, pelo que se recorreu ao espaçador em forma de haltere já utilizado na Apollo 4 —mesma altura, mesma massa e todas as ligações elétricas— para poder prosseguir com os testes. A S-II chegou em maio e foi empilhada e integrada no foguetão a 7 de julho.

A Apollo 6 estreou a nave alta 3 do edifício, e depressa se descobriu que a sua climatização era insuficiente: foi preciso levar equipamentos portáteis de grande capacidade para manter frescos os operários e o material. Os atrasos encadearam-se: em abril o pessoal e os equipamentos estavam ocupados com a Apollo 4, o trabalho nos braços da plataforma de lançamento móvel 2 avançava lentamente e o próprio CSM, previsto para finais de setembro, atrasou-se dois meses.

Após o lançamento da Apollo 4, a 9 de novembro de 1967, o ritmo acelerou. O CSM foi colocado sobre o lançador a 11 de dezembro de 1967 e o conjunto partiu para o Complexo de Lançamento 39A a 6 de fevereiro de 1968. A deslocação ocupou o dia inteiro e boa parte foi feita sob chuva intensa; o transportador de lagartas teve de parar duas horas devido a uma falha de comunicações e o veículo só chegou à plataforma já de noite. O vento impediu a aproximação da estrutura móvel de serviço durante dois dias.

O teste de prontidão para o voo terminou a 8 de março de 1968 e, na revisão realizada três dias depois, a Apollo 6 ficou autorizada na condição de completar certos ensaios e ações pendentes. O lançamento, fixado primeiro para 28 de março, foi adiado para 1 e depois para 3 de abril por problemas com equipamentos do sistema de guiamento e com o reabastecimento. A contagem decrescente final começou a 3 de abril; os problemas posteriores resolveram-se dentro das paragens programadas e não atrasaram a missão.

A descolagem ocorreu a 4 de abril de 1968, às 7:00:01 da manhã, hora do leste. Durante os dois primeiros minutos o Saturn V comportou-se com normalidade. Depois, enquanto a primeira etapa S-IC ardia, surgiram as oscilações pogo: uma vibração longitudinal que abanou o veículo inteiro. As flutuações de impulso submeteram o foguetão a acelerações de ±0,6 g (5,9 m/s²) quando o projeto apenas previa um máximo de 0,25 g (2,5 m/s²). O veículo não sofreu danos, exceto a perda de um dos painéis do adaptador SLA.

George Mueller, administrador associado da NASA para o voo espacial tripulado, explicou o fenómeno perante uma comissão da Câmara dos Representantes com uma imagem doméstica: o impulso de um motor-foguetão nunca é perfeitamente uniforme, porque a combustão também não o é; a tubagem que leva o propulsor dos depósitos ao motor tem, pelo seu comprimento, uma frequência de ressonância própria, «como um tubo de órgão»; e a estrutura do foguetão comporta-se «como um diapasão», capaz de oscilar longitudinalmente se for atingida no ponto certo. O pogo é a interação entre essas frequências.

Separada a primeira etapa, os problemas mudaram-se para os motores J-2 da S-II. O motor número dois começou a render mal aos 225 segundos após a descolagem e piorou bruscamente em T+319 segundos. Em T+412 segundos a Unidade de Instrumentos desligou-o por completo e, dois segundos mais tarde, desligou-se também o motor número três. A avaria estava no motor dois; mas uma troca de cabos fez com que a ordem de corte chegasse ao motor três, que funcionava normalmente.

A Unidade de Instrumentos soube compensar: os três motores restantes arderam 58 segundos mais do que o previsto, e a S-IVB teve de arder 29 segundos a mais, com uma ligeira perda adicional de rendimento. A compensação funcionou, mas não saiu de graça.

Devido à subida deficiente, o CSM e a S-IVB entraram numa órbita de estacionamento de 173,14 km por 360,10 km (93,49 por 194,44 milhas náuticas) em vez da órbita circular de 190 km planeada. O desvio não impedia a continuação da missão. Durante a primeira volta, a S-IVB manobrou para mudar a sua atitude em relação ao horizonte e qualificar as técnicas de seguimento de pontos de referência que os futuros astronautas viriam a usar. Depois, passadas as duas órbitas de praxe para verificar que o veículo estava pronto para a injeção translunar, ordenou-se o reacendimento da S-IVB. A etapa não reacendeu.

O diretor de voo Clifford E. Charlesworth e a sua equipa no controlo da missão recorreram a uma alternativa já prevista: empregar o motor do Sistema de Propulsão de Serviço (SPS) do módulo de serviço para elevar a nave a uma órbita de apogeu alto e perigeu baixo que provocasse a reentrada, tal como se tinha feito na Apollo 4. Esse plano permitia cumprir parte dos objetivos. O SPS ardeu 442 segundos até atingir o apogeu previsto de 22204 km (11989 milhas náuticas).

O preço foi a energia de reentrada. Já não restava propulsor para a segunda ignição do SPS, a que devia acelerar a cápsula, pelo que a nave entrou na atmosfera a cerca de 10000 m/s (33000 ft/s) em vez dos 11000 m/s (37000 ft/s) que teriam simulado um regresso lunar. A grande altitude atingida deixou, contudo, uma colheita inesperada: o módulo de comando pôde medir até que ponto a própria pele da nave protegeria os futuros astronautas dos cinturões de Van Allen.

Cerca de dez horas após a descolagem, o módulo de comando amarou a 80 quilómetros (43 milhas náuticas) do ponto previsto, no Pacífico Norte, a norte do Havai, e foi içado a bordo do USS Okinawa. O módulo de serviço separou-se mesmo antes da reentrada e desintegrou-se. A órbita da S-IVB foi decaindo até que a etapa reentrou na atmosfera a 26 de abril de 1968.

O Saturn V levava várias câmaras destinadas a ser ejetadas e recuperadas. Três das quatro instaladas na S-IC não conseguiram ejetar-se e foram destruídas, e das duas da S-II só uma foi recuperada: precisamente a que tinha filmado a separação entre etapas. A falha foi atribuída à falta de pressão de azoto nas garrafas encarregadas da ejeção. A câmara de cinema do módulo de comando devia filmar o lançamento e a reentrada, mas, como a missão durou cerca de dez minutos mais do que o previsto, os eventos da reentrada não ficaram registados. Funcionou, sim, uma câmara fotográfica de 70 mm apontada à Terra a partir da janela da escotilha, com película e filtro capazes de atravessar a neblina: cobriu partes dos Estados Unidos, o Atlântico, África e o Pacífico ocidental, e as suas imagens, de melhor equilíbrio de cor e maior resolução do que as das missões tripuladas anteriores, revelaram-se excelentes para estudos cartográficos, topográficos e geográficos.

Na conferência de imprensa posterior ao lançamento, o diretor do programa Apollo, Samuel C. Phillips, admitiu que «não há dúvida de que é uma missão menos do que perfeita», embora tenha acrescentado que chegar à órbita tendo perdido dois motores era «uma conquista importante não planeada». Mueller classificou-a de «bom trabalho no conjunto, um lançamento excelente e, em balanço, uma missão bem-sucedida», mas mais tarde reconheceu que a Apollo 6 «terá de ser definida como um fracasso».

O pogo era um fenómeno bem conhecido; a NASA acreditava ter «dessintonizado» o Saturn V, isto é, ter-lhe impedido a vibração nas suas frequências naturais. Não era assim. Perto de um milhar de engenheiros da administração e da indústria puseram-se a trabalhar no problema. A solução para amortecer as oscilações de pressão nos motores F-1 e J-2 foi encher de hélio, pouco antes da descolagem, as cavidades das válvulas que os alimentam, à maneira de amortecedor.

As falhas da S-II e da S-IVB remontaram ao próprio J-2, motor comum a ambas as etapas. O J-2 leva um acendedor de faísca aumentado (ASI), na prática um motor-foguetão em miniatura montado no centro da cúpula do motor: recebe propulsor criogénico a um caudal suficientemente baixo para que uma vela possa inflamar a mistura, e a chama resultante é capaz de acender o caudal principal. Os testes posteriores demonstraram que as linhas de propulsor que alimentam o ASI podiam romper-se no vácuo. Essas linhas tinham um troço de fole metálico para absorver a dilatação térmica; nos testes em terra, os propulsores frios formavam uma camada de geada na linha de oxigénio e de ar liquefeito na de hidrogénio, e essa camada amortecia as vibrações. No vácuo não existe tal proteção.

Na Apollo 6 falhou a linha de hidrogénio do ASI do motor dois, enquanto a de oxigénio continuava a alimentar o acendedor. O excesso de oxigénio injetado numa câmara rica em hidrogénio elevou muitíssimo a temperatura na zona do acendedor e perfurou a cúpula do motor; a perda de pressão levou a Unidade de Instrumentos a emitir a ordem de corte. O erro de cablagem propagou essa ordem ao motor três; a queda de pressão deste gerou uma segunda ordem de corte que, pela mesma troca, desligou o motor dois. Os três motores restantes continuaram a funcionar. Uma falha análoga das linhas do acendedor foi, com toda a probabilidade, o que impediu o reacendimento do único J-2 da S-IVB.

Para os voos seguintes, os foles foram substituídos por cotovelos rígidos e as linhas foram reforçadas. Debateu-se também se se devia configurar o sistema de deteção de emergências para abortar automaticamente perante um pogo excessivo; o diretor de operações de tripulações de voo, Deke Slayton, opôs-se, e optou-se por desenvolver um «sensor de aborto por pogo» que deixasse a decisão nas mãos da tripulação. Em agosto de 1968 era claro que o pogo podia ser dominado sem esse sensor e o trabalho foi abandonado. Quanto ao painel perdido do SLA, a causa estava na sua estrutura em favo de mel: ao acelerar o foguetão através da atmosfera, as células dilataram-se devido ao ar e à humidade retidos e arrancaram a superfície do adaptador. A resposta foi perfurar pequenos orifícios para deixar escapar os gases e acrescentar uma fina camada de cortiça que absorvesse a humidade.

A reação da NASA bastou para satisfazer a Comissão de Aeronáutica e Ciências Espaciais do Senado, que no final de abril informou que a agência tinha analisado e diagnosticado com rapidez as anomalias da Apollo 6 e adotado medidas corretivas. Após a análise detalhada do comportamento do Saturn V e das correções previstas, os engenheiros do Centro Marshall de Voos Espaciais, no Alabama, concluíram que um terceiro voo não tripulado do Saturn V era desnecessário. O seguinte Saturn V a voar, o da Apollo 8, levaria tripulação; a Apollo 7, primeira missão tripulada do programa, partiria com um Saturn IB.

É uma decisão que hoje continua a impressionar: dois motores desligados, uma etapa que não reacendeu, uma vibração que triplicou o limite de projeto, e ainda assim o veículo foi declarado apto a voar com pessoas a bordo oito meses depois. A justificação era que todas as falhas tinham sido explicadas até à causa raiz, que as correções eram verificáveis e que o próprio voo tinha demonstrado uma margem notável: o foguetão chegou à órbita com três motores de segunda etapa em vez de cinco.

Quase não houve cobertura jornalística da Apollo 6. No próprio dia do lançamento, Martin Luther King Jr. foi assassinado em Memphis; quatro dias antes, o presidente Lyndon B. Johnson tinha anunciado que não se candidataria à reeleição. A missão mais problemática do programa Apollo executou-se, analisou-se e converteu-se na licença para voar até à Lua quase sem que ninguém olhasse.

Após a missão, o CM-020 passou para a Smithsonian Institution. O módulo de comando da Apollo 6 está hoje exposto no Fernbank Science Center, em Atlanta, Geórgia.