Apollo 13 a fost a treia misiune umană a NASA dezvoltată cu intenția de a coborî pe Lună. Pe parcursul misiunii însă, probleme tehnice au forțat echipajul să renunțe la aselenizare. Echipajul era format din comandantul misiunii James A. Lovell, pilotul modulului de comandă John L. "Jack" Swigert, și pilotul modulului lunar Fred W. Haise.
Lansarea a avut loc la 11 aprilie 1970 la ora 13:13 CST. Două zile mai târziu, în timp ce misiunea era în drum spre Lună, o defecțiune a sistemului electric al unuia dintre rezervoarele de oxigen ale modulului de serviciu a produs o explozie ce a cauzat pierderea oxigenului din ambele rezervoare ale modulului de serviciu și implicit pierderea alimentării cu energie electrică, care provenea de la pilele de combustie ce foloseau oxigen. Modulul de comandă a rămas în funcțiune pe baza bateriilor și a rezervorului propriu de oxigen, dar acestea trebuiau păstrate pentru ultimele ore ale misiunii, la aterizare. Echipajul a oprit modulul de comandă și a utilizat modulul lunar ca „barcă de salvare” în timpul drumului de întoarcere spre Pământ. În ciuda dificultăților cauzate de energia electrică limitată, frigul din cabină și rezerva scăzută de apă potabilă (pe parcursul misiunii, apa potabilă ar fi trebuit să provină ca produs secundar al funcționării pilelor de combustie), echipajul a ajuns în siguranță înapoi pe Pământ, iar misiunea a fost considerată un „eșec reușit”.Apollo 13 - A Successful Failure O transmisiune radio a lui Lovell, Houston, we've had a problem (Houston, am avut o problemă), a rămas în cultura populară, citată greșit ca Houston, we have a problem (Houston, avem o problemă).
Echipajul Numerele din parenteze indică numărul de zboruri spațiale la activ al fiecărei persoane până la această misiune inclusiv. James A. Lovell, Jr. (4) - Comandant John L. Swigert (1) - Pilot al modulului de comandă Fred W. Haise, Jr. (1) - Pilor al modulului lunar
Ken Mattingly trebuia să fie pilotul modulului de comandă. După ce a fost expus la virusul rubeolei, de care era bolnav pilotul de rezervă al modulului lunar Charles Duke—și la care Mattingly nu era imun—el a fost înlocuit de Swigert cu două zile înainte de lansare. Mattingly nu a avut rubeolă, și a fost ulterior pilot al modulului de comandă al misiunii Apollo 16.
Echipajul de rezervă John W. Young - Comandant John L. Swigert - Pilot al modulului de comandă Charles M. Duke, Jr - Pilot al modulului lunar
Echipa de suport Vance D. Brand Jack R. Lousma Joseph P. Kerwin
Directori de zbor Gene Kranz (lider)Apollo 13 Mission Operations Report - Echipa Albă Milt Windler - Echipa Brună Glynn Lunney - Echipa Neagră Gerry Griffin - Echipa Galbenă
Evenimentele misiunii
Misiunea Apollo 13 urma să exploreze formațiunea Fra Mauro, de pe munții Fra Mauro, denumiți după craterul cu același nume și cu diametrul de aflat în ea. Este o zonă deluroasă de mare întindere despre care se crede că este compusă din materiale provenite din impactul ce a dus la formarea Mare Imbrium. Costul misiunii a fost de 4,4 miliarde de dolari. Următoarea misiune Apollo, Apollo 14, a reușit să ajungă la Fra Mauro.
Misiunea a început cu o defecțiune mai puțin cunoscută: în timpul propulsării treptei a doua, motorul central s-a oprit cu două minute mai devreme din cauza unor oscilații pogo periculoase care ar fi dus la dezmembrarea treptei a doua. Motorul a suferit vibrații 68g la 16 hertzi, care au flexat cadrul de propulsie cu . Cele patru motoare exterioare au funcționat o perioadă mai lungă de timp, pentru compensare, astfel încât astronava a ajuns pe orbita stabilită.Operațiunile de lansare Apollo 14 (comentarii despre Apollo 13 pogo) , Moonport: A History of Apollo Launch Facilities and Operations, NASA Fluctuațiile presiunii din camera de propulsie au determinat un senzor să declanșeze oprirea motorului.Pogo , Jim Fenwick, Threshold - Pratt & Whitney Rocketdyne’s engineering journal of power technology, Spring 1992 Se mai văzuseră oscilații pogo mai reduse și la zborurile Titan și Saturn anterioare, dar la Apollo 13 ele au fost amplificate de o interacțiune neașteptată cu cavitația turbopompei.Ameliorarea oscilațiilor pogo la rachetele cu combustibil lichid , Aerospace Corporation Crosslink magazine, ediția din iarna lui 2004 Misiunile ulterioare au implementat modificări anti-pogo care erau la acea dată deja în dezvoltare. S-a adăugat un rezervor de heliu la linia de oxigen lichid a motorului central pentru a atenua oscilațiile de presiune și un sistem automat de oprire a propulsiei pentru siguranță. Valvele propulsoare ale tuturor celor cinci motoare J2 ale treptei a doua au fost simplificate.
Explozia
left|thumb|Modulul de serviciu avariat al misiunii Apollo 13, fotografiat de pe modulul de comandă după abandonarea lui. left|thumb|180px|Modulul lunar Aquarius, care a servit drept barcă de salvare a echipajului, abandonat la apropierea de Pământ
În drum spre Lună, la o distanță de de Pământ, rezervorul de oxigen numărul doi, unul din cele două rezervoare ale modulului de serviciu, a explodat.Raportul comisiei de revizuire a misiunii Apollo 13 nu denumește acest incident „explozie”. Rezervoarele de oxigen aveau supape de siguranță și alte măsuri de prevenire a unei explozii catastrofale, dar acestea nu au putut reduce presiunea rezervorului suficient de rapid pentru a preveni ruptura. Vezi concluziile 26 și 27 de la pagina 195 (5-22) a raportului NASA. Centrul de control al misiunii ceruse echipajului să amestece conținutul rezervoarelor de oxigen și hidrogen, pentru a destratifica conținutul și a crește precizia instrumentelor de monitorizat cantitatea. Izolația de teflon avariată de pe firele ce alimentau motorul de amestecare al rezervorului de oxigen 2 a condus la un scurtcircuit de la care s-a aprins izolația. Acest lucru a dus la creșterea rapidă a presiunii peste limita nominală de și rezervorul s-a spart. Cauza nu a fost cunoscută la acea vreme, iar echipajul a crezut inițial că modulul lunar s-ar fi ciocnit cu un meteorit.
Defecțiunea a dus și la avarierea rezervorului numărul unu, sau a țevilor acestuia. Conținutul său s-a scurs de-a lungul următoarelor câteva ore, epuizând complet rezerva de oxigen a modulului de serviciu. Deoarece pilele electrice ale modulului de serviciu combinau oxigenul și hidrogenul pentru a genera electricitate și apă, acestea s-au oprit lăsând modulul de comandă funcționând pe bateria de rezervă, cu o capacitate limitată. Echipajul a fost forțat să închidă complet modulul de comandă și să utilizeze modulul lunar, încă atașat la modulele de comandă și serviciu, drept „barcă de salvare”. Aceasta era o procedură sugerată de o simulare anterioară de la antrenamente, dar care nu era considerată un scenariu probabil.Lovell, Jim, și Jeffrey Kluger. Apollo 13. Boston: Houghton Mifflin, 2000. 83-87 Fără modulul lunar, accidentul ar fi fost cu siguranță fatal.
Avarierea lui Odyssey a făcut aselenizarea imposibilă. În schimb, s-a putut folosi gravitația Lunii pentru a asigura întoarcerea pe Pământ. Apollo 13 fusese inițial pe o traiectorie de întoarcere liberă, care ar fi avut ca rezultat automat întoarcerea pe Pământ fără pornirea vreunui motor, dar aselenizarea la Fra Mauro impunea părăsirea traiectoriei de întoarcere liberă de la începutul misiunii. Revenirea la traiectoria de întoarcere liberă necesita o modificare semnificativă care s-ar fi putut rezolva cu o ușoară aprindere a propulsoarelor modulului de serviciu, dar starea acestora era necunoscută. Din același motiv nu s-a putut nici întoarce astronava direct spre Pământ. După îndelungi discuții, revenirea la traiectoria de întoarcere liberă s-a efectuat cu sistemul de propulsie pentru coborâre al modulului lunar, la câteva ore după accident. Motorul de coborâre a fost pornit din nou la două ore după pericynthion (cea mai mare apropiere de Lună) pentru accelerarea întoarcerii. Ulterior, a fost necesară o altă pornire de motor pentru corectarea traiectoriei.
Echipajul, personalul de suport și persoanele de la controlul misiunii a avut nevoie de o ingeniozitate considerabilă în condiții de presiune extremă, pentru a asigura întoarcerea în siguranță. Multă lume a urmărit desfășurarea dramaticelor evenimente la televiziune. Întrucât se impuneau economii drastice a energiei electrice, nu s-au mai făcut transmisiuni TV în direct; comentatorii TV au utilizat modele și material de animație pentru ilustrare. Chiar și transmisiunile de voce erau dificile.
thumb|Interiorul modulului lunar, cu o „cutie poștală” construită pentru a adapta cartușele de hidroxid de litiu ale modulului de comandă (proiectate pentru a reduce acumularea de dioxid de carbon) la sistemele de mediu ale modulului lunar, deoarece mare parte din rezervele modulului lunar erau stocate în afara cabinei în care ar fi fost aduse în mod obișnuit în timpul EVA. thumb|„Cutia poștală” la Controlul Misiunii în timpul Apollo 13. Consumabilele modulului lunar aveau ca scop întreținerea a doi oameni timp de două zile, și nu trei oameni timp de patru zile. Oxigenul era cea mai puțin critică resursă deoarece modulul lunar avea suficient pentru represurizarea de după fiecare activitate extravehiculară. Spre deosebire de modulul de control, alimentat cu pilele de combustie care produceau apă ca produs secundar, modulul lunar era alimentat cu baterii cu argint-zinc astfel că energia electrică și mai ales apa erau resurse extrem de critice. Pentru a păstra în funcțiune mecanismele de menținere a vieții și sistemele de comunicație până la reintrarea în atmosferă, toate aparatele modulului lunar ce nu erau absolut necesare au fost oprite.
O altă limitare gravă era hidroxidul de litiu (LiOH) pentru eliminarea dioxidului de carbon. Stocul intern de filtre cu LiOH al modulului lunar nu putea întreține echipajul până la întoarcerea sa, iar restul era stocat în treapta de coborâre, la care nu se putea ajunge. Modulul de comandă avea mai multe filtre care însă erau incompatibile ca formă cu cele folosite de modulul lunar. Controlul misiunii a improvizat o metodă de a folosi cartușele cubice ale modulului de comandă în modulul lunar prin aducerea aerului în acestea printr-un furtun de retur al unui costum spațial. Dispozitivul improvizat a fost denumit de astronauți „cutia poștală”.
Designul termic al navei a fost realizat pentru un nivel normal de alimentare cu energie, iar lipsa de energie a cauzat scăderea considerabilă a temperaturii interne. S-a produs condens în modulul de comandă, ceea ce a cauzat îngrijorare că s-ar putea defecta sistemele electrice la reactivarea lui. Până la urmă, aceasta nu a fost o problemă, în parte datorită sistemelor de siguranță instalate în modulul de comandă în urma incendiului din misiunea Apollo 1.
Când Apollo 13 s-a apropiat de Pământ, echipajul a largat modulul de serviciu și l-au fotografiat pentru o viitoare analiză. Echipajul a raportat că panoul Sectorului 3 care conținea pilele de combustie, rezervoarele de hidrogen și oxigen, lipseau din modulul de serviciu.
left|thumb|180px|Aterizarea Apollo 13left|thumb|180px|Modulul de comandă adus pe puntea USS Iwo Jima
După abandonarea lui Aquarius, modulul de comandă Odyssey a aterizat în siguranță în Oceanul Pacific. Echipajul era în stare bună cu excepția lui Haise care suferea de o gravă infecție de tract urinar din cauza cantității insuficiente de apă. Pentru a evita modificarea traiectoriei navei, echipajul primise instrucțiuni să oprească temporar evacuarea de urină din navă. Din cauza unei neînțelegeri, echipajul a crezut că trebuie să stocheze urina pe durata întregului zbor.Account of Apollo 13 by James Lovell, NASA website
Deși explozia a dus la renunțarea la misiune, aceasta s-a petrecut în drumul spre Lună, când modulul lunar era încă disponibil cu întreaga sa dotare de consumabile. Dacă explozia ar fi avut loc după aterizare sau pe drumul de întoarcere după abandonarea modulului lunar, echipajul nu ar fi supraviețuit.