Misión Gemini V, fallos en órbita

Titan II en rampa con la Gemini VHace tiempo escribí sobre las vicisitudes que hubo de superar el Programa Gemini estadounidense hasta lograr embarcar una pila de combustible funcional en una de sus naves (podéis leer esa historia aquí). Dicho hito histórico se llevó a cabo en la misión Gemini V, lanzada el 21 de agosto de 1965. Pues bien, hoy vamos a ver qué ocurrió con las pilas de combustible durante aquella misión, programada para ser la de mayor duración hasta la época.

La misión Gemini V suponía el tercer vuelo tripulado del Programa Gemini, pero presentaba una peculiaridad respecto a los dos vuelos tripulados anteriores, las pilas de combustible. Gracias al uso de estas en lugar de baterías estaba previsto que el vuelo tuviese una duración mucho mayor. La Gemini IV (segundo vuelo tripulado) logró estar en órbita algo más de 4 días. Sin embargo, con la Gemini V se pretendía duplicar la duración de la misión predecesora y conseguir estar en vuelo 8 días, nada menos. La duración de 8 días no era una cifra escogida al azar, sino que era la duración estimada de un viaje a la Luna incluyendo ida, aterrizaje en el satélite natural, trabajo de campo, despegue y viaje de vuelta a la Tierra con la tripulación sana y salva.

Hay que tener en cuenta que en aquellos momentos no se sabía nada sobre cómo podía afectar a los seres vivos el hecho de permanecer largos periodos de tiempo en ingravidez. La Tierra tiene la costumbre de mantenernos pegado a ella en nuestra vida cotidiana. Así pues, otra de las cuestiones a estudiarse durante la misión Gemini V era el comportamiento fisiológico de la tripulación expuesta al espacio y la ingravidez. Además, y dado que 8 días dan para mucho, entre los objetivos de la misión estaba llevar a cabo una maniobra de rendezvouz (una maniobra de encuentro en el espacio) con una vaina desplegada por la propia Gemini V. Maniobra esta vital para las futuras misiones a la Luna pues en estas sería necesario que el módulo lunar se acoplase al módulo de mando para poder regresar a la Tierra. Pero por si no fuese suficiente, a los astronautas también se le había planificado diferentes experimentos y toma de fotografías durante la misión.

La tripulación destinada por la NASA a la misión Gemini V la componían el comandante de la misión, L. Gordon Cooper, y el piloto Charles “Pete” Conrad. El comandante Gordon Cooper ya atesoraba varias horas de vuelo espacial pues fue la tripulación del último lanzamiento (1963) del Programa Mercury, predecesor del Programa Gemini. De hecho, la misión Mercury en la que participó Gordon Cooper fue la de mayor duración de todo el programa y en la primera en la que se durmió en órbita. Nunca está de más la experiencia. Por el contrario, era el primer viajes espacial para Conrad.

Conrad y Cooper misión Gemini V

Charles “Pete” Conrad a la izquierda y Leroy Gordon Cooper a la derecha.

A las 13:59:59 UTC del 21 de agosto de 1965 despegó desde la rampa LC-19 del complejo de Cabo Cañaveral el cohete Titan II que albergaba la Gemini V con sus dos tripulantes a bordo. Sin embargo, antes de que la primera etapa del cohete se separase se produjeron unas fuertes oscilaciones de pogo (oscilación vertical del cohete). El fenómeno fue tan intenso que tanto Conrad como Cooper indicaron que su visión y habla se vieron alteradas durante los aproximadamente 13 segundos que duraron las sacudidas. Este efecto de pogo se asoció a una presión anormal en uno de los tubos verticales de oxidante. Afortunadamente no se produjo ningún daño en la cápsula que transportaba a los astronautas.

Una vez en órbita, un tema crítico para la tripulación era la administración del combustible de la pila de combustible debido a que este debía aguantar los 8 días previstos de la misión. Por ello, el comandante Cooper tenía la intención de operar las pilas de combustible a la menor presión posible, y vaya si lo hizo.

Despegue Gemini V rampa LC-19

Titan II con la Gemini V y su tripulación despegando desde la rampa LC-19 del complejo de Cabo Cañaveral.

Los problemas no se hicieron esperar. Repentinamente Conrad percibió como la presión de suministro de oxígeno de una de las pilas de combustible comenzaba a disminuir notablemente. Rápidamente la tripulación se lo hizo saber al Control de Vuelo quien les indicó que encendiesen los calentadores de oxígeno para aumentar la presión del mismo. Para sorpresa de la tripulación, la presión de oxígeno continuó su caída libre. Su soporte vital y en gran medida el éxito de la misión dependía del funcionamiento de aquellas pilas de combustible. La situación era como para ponerse, cuanto menos, un poco nerviosos. Si las pilas de combustible no funcionaban dejaría de producirse agua para la tripulación así como energía para alimentar los sistemas lo que llevaría a abortar la misión para salvar sus vidas.

Aun así, y en espera de que la presión de oxígeno se estabilizase y frenase su caída gracias a los calentadores, la tripulación continuó con su plan de trabajo. Tras 2h 13min de vuelo Cooper giro 90° la Gemini V y expulsó lateralmente la vaina (Randezvous Evaluation Pod, REP) que permitiría llevar a cabo la maniobra de rendezvous. El radar mostró inmediatamente la señal de la vaina moviéndose a una velocidad relativa de 2 m/s. Para el asombro de Conrad la vaina no realizó la trayectoria que esperaba, pero aun así puso la Gemini V con rumbo a la vaina de prueba para tratar de lograr el encuentro.

Sin embargo, tras 4h 22min de vuelo y fuera del alcance de las comunicaciones con el Control de Vuelo, la tripulación advirtió que la presión de oxígeno había descendido hasta 1380 kPa, muy por debajo de los 5.860 kPa iniciales. En teoría la mínima presión de oxígeno operativa era de 153 kPa, si bien estaban viendo como la caída de presión no cesaba. Cooper nunca había visto trabajar a una celda de combustible a una presión tan baja y tenía miedo de que pudiera detenerse por completo. Sin poder recurrir a la ayuda de la estación en tierra y viendo la crítica situación de las pilas de combustible, Cooper tomo la decisión de apagarlas para evitar un fallo completo del sistema. Posiblemente un cortocircuito en el calentador del tanque de oxígeno era el causante de todos los problemas, ya que al no calentar la presión de oxígeno no aumentaba. Tras la misión se comprobó que el fallo no era debido a la pila de combustible, sino al sistema de calentamiento del tanque de oxígeno.

Sin la electricidad procedente de las pilas de combustible el encuentro de la Gemini V con la vaina de prueba era inviable por lo que el comandante de la misión decidió cancelar la maniobra de rendezvous. La tensión en aquel momento tenía que ser palpable. La duda era si cuando estableciesen contacto con tierra, Christensen, el Director de la Misión, daría orden a la tripulación de regresar a Tierra inmediatamente dada la gravedad de la situación.

Charles Conrad a bordo de la Gemini V

Conrad a bordo de la Gemini V. Fotografía tomada por L. Gordon Cooper

Kraft, el Director de Vuelo, sabía que las baterías por si solas tenían suficiente energía almacenada para una eventual reentrada, aun cuando las pilas de combustible fallasen completamente. El problema en este caso era saber si había tiempo para que la nave pudiese alcanzar una zona segura de reentrada, por ejemplo durante la sexta revolución en el Pacífico en el entorno de Hawai. Kraft puso a su equipo a echar cuentas para ver si podía alcanzarse una reentrada segura. Mientras los ingenieros estudiaban las diferentes opciones de reentrada, la presión del tanque de oxígeno siguió bajando hasta 830 kPa, aquello no parecía tener fondo.

Al mismo tiempo, McDonell, contratista principal del Programa Gemini, montó en tierra una réplica exacta del sistema de pilas de combustible de la Gemini V. La intención era determinar la presión de oxígeno mínima con la cual podía funcionar la pila de combustible. Sin embargo, durante la cuarta revolución la presión de oxígeno por fin se estabilizó en 450 kPa, parecía que el sistema finalmente había llegado al equilibrio termodinámico. Además los ingenieros determinaron que las baterías podían aguantar aún 13 horas antes de su agotamiento. Por otra parte, se le comunicó al Centro de Control de la Misión que las pruebas de baja presión realizadas por McDonell habían determinado que las pilas de combustible podían funcionar correctamente incluso a las bajas presiones presentes en la Gemini V. Con todas estas noticias Kraft decidió mantener a Cooper y Conrad en órbita hasta completar al menos un día.

Se produjo el cambio de turno en el Control de la Misión y a Christopher C. Kraft lo relevó Gene Kranz. Si bien Kraft dirigía el equipo de Directores de Vuelo pues era el Jefe de Operaciones, él mismo ejercía también de Director de Vuelo. El hecho de que hubiese varios Directores de Vuelo se debía a la larga duración de las misiones, de manera que el equipo se repartía en tres turnos de ocho horas. Por su parte Gene Kranz fue el Director de Vuelo que a la larga se encargaría de la crítica situación vivida en la Apollo XIII y ocupó también el mismo cargo en el vuelo que llevó a la humanidad a la Luna.

Christopher C. Kraft

Christopher C. Kraft

En su turno Kranz puso a su equipo a trabajar en torno al fallo del calentador del tanque de oxígeno así como en la posibilidad de reencender las pilas de combustible. Mientras tanto y por si acaso se lograba recuperar el suministro eléctrico, Buzz Aldrin (sí, habéis leído bien, el señor que piso la Luna por primera vez junto a Neil Armstrong), quien tenía un doctorado en mecánica orbital, se puso a trabajar junto con la División de Análisis y Planificación de la Misión en el desarrollo de un conjunto de maniobras que permitiesen realizar un rendezvous simulado con un punto dado en el espacio.

Kranz y su equipo viendo los datos con que contaban llegaron finalmente a la conclusión de que parecía seguro intentar volver a operar las pilas de combustible, y así tratar de continuar con la misión. Así pues, cuando John Hodge, el tercero de los Directores de Vuelo, llegó a su puesto, Kraft y Kranz acordaron con él comunicarle a Cooper que volviese a encender las pilas de combustible. Estas se fueron probando de forma progresiva conectando equipos que cada vez requiriesen una mayor potencia. Tanto la tripulación a bordo de la Gemini V como el equipo de la misión en tierra respiraron aliviados cuando se comprobó que la presión de oxígeno se mantenía estable aun con los equipos conectados.

Conrad y Cooper, pensando que la misión iba a llegar pronto a su fin habían acondicionado la nave para una inminente reentrada amarrando todos los equipos y herramientas, ahora que parecía que a la misión aún le restaban 7 días la Gemini V volvía a estar llena de cacharros.

Sin embargo, a medida que la Gemini V iba orbitando su temperatura disminuía hasta el punto de que la tripulación comenzó a tiritar irremediablemente. A diferencia de las naves Mercury que se sobrecalentaban, las Gemini fueron en general frigoríficos orbitales. En estas condiciones y tras un duro día, llegaba el momento de descansar. La tripulación de la anterior misión Gemini había tenido muchos problemas para lograr descansar durante las horas de sueño y en esta ocasión no fue diferente. Inicialmente Cooper y Conrad trataron de dormir de forma alternativa, sin embargo, las llamadas desde tierra a la Gemini V hacía imposible un plácido sueño en los brazos de Morfeo. Mientras uno de los dos tripulantes estuviese despierto habría transmisiones de radio con control de tierra por lo que decidieron de forma no del todo exitosa comer, dormir y trabajar juntos.

Gene Kranz

Gene Kranz

El tercer día fue el de más ajetreo en las Gemini V. Durante el mismo además de llevarse a cabo diferentes experimentos y ensayos se llevó a cabo el rendezvous fantasma proyectado por Buzz Aldrin y el equipo de la División de Análisis. Dicha maniobra fue un éxito, y Conrad y Cooper consiguieron llevar la nave al punto exacto y a la velocidad precisa requerida desde tierra desde donde se daban ordenes como si la nave con que se tuviesen que encontrar realmente existiese. Esta maniobra despejo en gran medida las dudas que la NASA tenía sobre la posibilidad de llevar a cabo un encuentro seguro en el espacio, los cuales a día de hoy se llevan a cabo de forma rutinaria por ejemplo en los atraques de las naves Soyuz en la Estación Espacial Internacional. Al final de la jornada de ensayos, la tripulación redujo la exigencia de la pila de combustible a fin de ahorrar combustible y se dedicaron a vagar por el espacio. De hecho, a partir de este punto la tripulación no tuvo mucho que hacer, llevando a cabo tan solo algunos experimentos de forma esporádica. Tanto es así que Conrad lamentó posteriormente no haberse llevado un libro para el vuelo espacial. Aquella noche tanto Cooper como Conrad lograron dormir bastante bien gracias a que el control de tierra no interrumpió su sueño con constantes llamadas.

Pero durante el cuarto día el Control de la Misión apreció un nuevo problema con las pilas de combustible, en este caso con el agua producida en la misma. El depósito de almacenamiento del agua de las naves Gemini estaba dividido en dos cavidades separadas por una membrana, en un lado se almacenaba el agua potable para el consumo de la tripulación y en el otro el agua ácida que no podía ser consumida. De tal manera que a medida que la tripulación bebía se iba dejando espacio en el tanque de almacenamiento para que la pila de combustible siguiese descargando agua en él. El problema en cuestión residía en que la pila de combustible estaba generando un 20% más de agua de la prevista, lo que a la larga podía ser un gran problema. Kranz, que estaba en su turno en el puesto de mando, estudió junto a su equipo el problema determinando finalmente que aun con aquella elevada tasa de producción de agua, el volumen del depósito de almacenamiento era suficiente  para contenerla hasta el final de la misión. Un contratiempo más, pero lamentablemente no sería el último.

Conrad y Cooper a bordo de la Gemini V

Conrad y Cooper a bordo de la Gemini V

Al final del quinto día, uno de los bloques del Sistema Orbital de Actitud y Maniobra (OAMS),  concretamente el que comprendía los motores 5, 6, 7 y 8, comenzó a fallar y a comportarse de forma errática. Ello llevó a Kraft a cancelar todos los ensayos y experimentos que requiriesen el uso de los propulsores y el combustible. Además, Cooper y Conrad apagaron nuevamente el sistema eléctrico con el fin de reducir la producción de agua en la pila de combustible que tiene lugar únicamente cuando esta está en funcionamiento. Se sugirieron varias posibilidades para resolver el fallo de los propulsores, sin embargo, el origen del fallo no estaba claro y ninguna de las opciones surtió efecto. La tripulación volvía a vagar por el espacio, en un aburrimiento cósmico. Poco más hubo que hacer hasta el final de la misión. Los motores funcionales solo se volvieron a encender para subir la órbita de la nave, ya que ésta realmente se encuentra en caída libre, como es el caso de la Estación Espacial Internacional.

Pero ya que estaban de contingencias, el regreso tampoco iba a ser sencillo. ¡Aquí se viene a jugar! Resulta que a lo largo del desarrollo de la misión, el huracán Betsy se había ido aproximando peligrosamente a la región prevista para el amerizaje. Y claro, a ver si has logrado sobrevivir orbitando la Tierra con todos los problemas habidos y por haber, y vas y te matas porque reentras en mitad de un huracán.

Las restricciones sobre el estado de la mar para el amerizaje de las Gemini eran mucho más livianas que con las misiones Mercury. En el caso de las misiones Mercury no podía soplar un viento superior a 34 km/h ni haber olas de más de 1.5 m, para las Gemini los límites se ampliaban hasta los 47 km/h y 2.5 m, respectivamente. Además, con las Mercury el estado de la mar tenía que ser el adecuado en todas las posibles áreas de recuperación, a saber, primaria, secundaria y contingencia. En las Gemini este supuesto ni se planteaba, pero… ¡UN HURACÁN!

La Oficina Meteorológica se puso a estudiar el caso y recomendó al Control de la Misión que hiciese reentrar a la Gemini V lo antes posible para evitar acercarse demasiado a la tormenta. Total, estaban prácticamente a la deriva, lo único que mantenía a Conrad y Cooper ahí arriba era el ansiado límite de los 8 días. Kranz ordenó al buqué portaaviones Lake Champlain desplazarse cuanto antes a la zona de recuperación.

Dado que los propulsores del OAMS estaban de aquella manera, Kraft indico a la tripulación a bordo de la Gemini V que podían utilizar uno de los dos anillos para el control de la reentrada para posicionar correctamente la nave antes de la reentrada. Conrad y Cooper se apresuraron a la tarea y una órbita antes de iniciar el regreso a la Tierra, vuelta 120, la nave estaba lista. En la madrugada del 29 de agosto de 1965, tras 190 horas 27 minutos y 43 segundos, se encendió el primero de los retropropulsores cerca de Hawai. A este le siguieron el segundo y el tercero, y finalmente el cuarto. La nave era prácticamente una bola de fuego en la oscura noche.

Rescate de Gordon Cooper tras el aterrizaje de la Gemini V

Rescate en helicóptero de Gordon Cooper tras el amerizaje de la Gemini V

El sistema de reentrada indicó a Conrad y Cooper que su trayectoria podía dar lugar a que se pasasen del punto de amerizaje. Para intentar aumentar la resistencia aerodinámica, Cooper dio un giro brusco a la nave lo que provocó que la fuerza g que los dos astronautas estaban soportando se disparasen hasta 7.5. Finalmente, a 20.000 m de altitud, Cooper activo los paracaídas y la nave descendió lentamente sobre el Atlántico, a 130 km del punto previsto. Si Cooper no hubiese intentado reducir la desviación, la distancia al punto programado habría sido todavía mayor. El error en el punto de aterrizaje se debió, después se supo, a un error informático. Parece ser que en el sistema se había introducido un valor de rotación de la Tierra de 360° cada 24 horas, cuando el giro real es de 360.98°. El portaaviones Lake Champlain, recuperó la nave Gemini V y a Cooper y Conrad sanos y salvos tras casi 8 días de aventura orbital.

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