אפולו 13

המשימה

אפולו 13 שוגרה ב־11 באפריל 1970 ממרכז החלל ע"ש קנדי, במטרה לנחות על הירח, לאחר שתי נחיתות קודמות מוצלחות - אפולו 11 ואפולו 12.
ב־24 במרץ אותה שנה בוצע מבחן ספירה לאחור לחללית. במהלך מבחן זה התגלתה בעיה באחד משני מכלי החמצן בתא השירות. מכלים אלה, בני 145 ק"ג כל אחד, הכילו חמצן, ששימש לשתי מטרות: האחת, לנשימה עבור הצוות שבתא הפיקוד, והשנייה, בצירוף מימן, לייצור חשמל בעזרת שלושה תאי דלק, שהיו מקור החשמל העיקרי של החללית. תאי הדלק גם ייצרו מים כתוצר לוואי, ששימשו לשתייה ולקירור רכיבים אלקטרוניים. בכל מכל חמצן כזה היה, בין היתר, שסתום ביטחון לשחרור עודפי לחץ, שתוכנן להיפתח בלחץ העולה על 1000PSI. שני המכלים הותקנו על מדף בתא השירות, בין תאי הדלק ומכלי המימן. 
במהלך הספירה לאחור התגלה שכאשר הלחץ במכלים הועלה, בעוד מכל מספר 1 תיפקד כהלכה, השני שיחרר רק 8% מן הלחץ שבו, במקום 50%. המהנדסים החליטו לבדוק את הנושא מאוחר יותר. למחרת, לאחר שמהנדסי מרכז קנדי התייעצו עם יצרני המכלים, יצרני תא השירות ואנשי מרכז רכבי החלל המאוישים (לימים מרכז החלל ע"ש ג'ונסון), הם ניסו לרוקן את המכל שוב, ללא הצלחה. לאחר התייעצויות נוספות, הגיעו למסקנה שככל הנראה צינורית המילוי הייתה רופפת, ואפשרה ללחץ להשתחרר בדרך אחרת. בסופו של דבר ניסו לרוקנו על ידי חימומו, והתברר שהתהליך אורך 8 שעות עד ריקונו המלא. הוחלט שאם ניתן יהיה למלא את המכל, לא יגרמו בעיות בזמן הטיסה.
לאור הקושי בהחלפת המכל, והסכנה של פגיעה ברכיבים אחרים במהלך ההחלפה, הוחלט להשאיר את המכל הלקוי במקומו.
במשך היומיים הראשונים למשימה לא אירעו אירועים מיוחדים. 30 שעות ו־40 דקות לאחר השיגור, הצית הצוות את המנוע הראשי, במטרה להיכנס למסלול סביב הירח. 46 שעות ו־40 דקות לאחר השיגור, הפעיל הצוות כדרך שיגרה מערבלים שהיו בתוך מכלי החמצן. בתוך מספר שניות עלתה הקריאה של כמות החמצן במכל מספר 2 אל מעל הקצה העליון של החוגה, ונשאר שם. המכלים עורבלו שוב עוד פעמיים בשעות הבאות. 55 שעות ו־53 דקות בתוך המשימה, לאחר התרעה על לחץ נמוך באחד ממכלי המימן, הורתה בקרת הקרקע לצוות להפעיל את כל המערבלים והמחממים במכלים. זמן קצר לאחר מכן שמע הצוות קול חבטה, ורעידה קלה בחללית. ועדת החקירה שבדקה את נסיבות האירוע, קבעה שבשלב זה התפוצץ מכל מספר 2, וגרם נזק למכל מספר 1. בבקרת המשימה נעלמה כל הטלמטריה למשך 1.8 שניות. בתא הפיקוד התקבלו התרעות על מתח חשמלי נמוך באחת מרשתות החשמל בחללית. בשלב זה הודיע טייס תא הפיקוד ג'ק סוויגרט ליוסטון, "יוסטון, הייתה לנו בעיה" (Houston, we've had a problem).
עקב השיבוש בקריאת הטלמטריה זמן קצר קודם לכן, התקשו אנשי בקרת הקרקע לקבוע אם הקריאות שהם מקבלים נכונות, או נובעות ממתח נמוך בגלאים. עם זאת, תוך זמן קצר הבינו הן הצוות והן בקרת הקרקע שמכל מספר 2 התרוקן לגמרי, מכל מספר 1 מאבד את תכולתו לאיטו, ותוך זמן קצר יישאר תא הפיקוד ללא חמצן וללא חשמל. ההחלטה הראשונה שהתקבלה הייתה לכבות תא דלק אחד ולכבות את המערכות הלא חיוניות בתא הפיקוד כדי לחסוך בחשמל. תוך זמן קצר כובה גם תא הדלק השני. כאשר יאזל החמצן שנותר, ישאר תא הפיקוד "מת". מקור האנרגיה היחידי שייוותר לו הוא שלוש סוללות האמורות לשמש בעת הכניסה לאטמוספירה, המספקות 120 אמפר-שעה, ואשר היה צורך לשמור עליהן לצורך שלב החזרה הקריטי.
שעה וחצי לאחר שנשמע הפיצוץ, הודיע מרכז הבקרה הקרקעית לצוות, שהם "מתחילים לחשוב על סירת ההצלה", בעזרת רכב הנחיתה הירחי והאספקה שהייתה עליו, כדי להחזיק את הצוות למשך שארית המשימה. תוכניות למקרה חירום מסוג זה נבדקו במשך מספר שנים, אף על פי שאף אחת מהן לא צפתה מצב חמור כמו זה של אפולו 13. מחקרים אלה נשלפו עתה, והותאמו למצב הקיים תוך כדי ההתפתחויות.
זמן קצר לאחר שנשמע הפיצוץ דיווח ג'יימס לוול, מפקד המשימה, על צביר של חלקיקים המקיף את החללית. דבר זה גרם לבעיה נוספת, משום שניווט החללית התבסס על הכוכבים ועל סקסטנט, וקל היה להתבלבל בין החלקיקים וכוכבים. כוונות הניווט שעל רכב הנחיתה הירחי היו קשות לשימוש גם כך, כל עוד היה צמוד לתא הפיקוד. בקרי הטיסה החליטו לתאם את מערכת הניווט של רכב הנחיתה הירחי עם זו של תא הפיקוד, כל עוד היה לתא הפיקוד זרם חשמל. לאחר שזה בוצע, תא הדלק האחרון וכל המערכות של תא הפיקוד כובו, והצוות עבר אל רכב הנחיתה הירחי. הישרדותם הייתה תלויה עתה באספקת החמצן והמים של רכב זה, מערכת הניווט שלו, ומערכת ההנעה שלו, שאמורה הייתה להנחית אותו על הירח. בתנאים רגילים, הניווט היה אמור להתבצע בעזרת מערכת ההנעה של תא השירות, אך אפשרות זו נפסלה, משום שמערכת זו צרכה יותר חשמל ממה שהיה זמין, ולא היה ידוע אם נגרם נזק מבני לתא השירות.
זמן קצר לאחר היוודע דבר התאונה, התקבצו עובדי נאס"א במרכז הבקרה ביוסטון ובמרכזי נאס"א ברחבי ארצות הברית, כדי להיות לעזר במקרה הצורך. אסטרונאוטים נכנסו לסימולטורים ובדקו אפשרויות פעולה שונות, ומומחים שונים ניסו לחזות את הבעיות בהם עלול הצוות להיתקל בהמשך, ולמצוא להן פתרונות.
זמן קצר לאחר הפיצוץ נקבע שאף כי יש לצוות מספיק חמצן, אין לו מספיק אמצעים לפנות את הפחמן הדו-חמצני מהאוויר. שתי המערכות לסילוק הפחמן הדו-חמצני של תא הפיקוד ורכב הנחיתה הירחי לא היו תואמות, ולא ניתן היה להחליף בין המכלים של חומר הסינון (ליתיום הידרוקסיד) בין שתי המערכות. צוות ביוסטון החל מיד בחיפוש דרך לאלתר החלפה בין שני המכלים, ולאחר מספר שעות הכין הוראות הכנה מפורטות, שאיפשרו לצוות החללית לבנות מערכת סינון בעזרת מכלי הסינון של תא הפיקוד וחומרים שהיו בחללית.
כעת, הורה צוות הקרקע לאסטרונאוטים להפעיל את מנוע הנחיתה שברכב הנחיתה הירחי כדי להיכנס למסלול שיביא אותם בטיסה חופשית אל כדור הארץ. מסלול זה הקיף את הירח, וחזר אל כדור הארץ בעזרת כוח המשיכה של הירח. עתה היה עליהם להחליט על מסלול החזרה המדויק, שיקבע כעבור 18 שעות, שעתיים לאחר שיעברו בנקודה הקרובה ביותר לירח. לרשות צוות הקרקע עמדו מספר אפשרויות, החל מטיסה חופשית שתארך 155 שעות ותנחית את הצוות באוקיינוס ההודי, ועד תיקון מסלול שיקצר את הטיסה ל־118 שעות, ותנחית אותו במרכז האוקיינוס השקט. לבסוף הוחלט על מסלול שיארך 143 שעות שיביא את תא הנחיתה אל מרכז האוקיינוס השקט, שם גם היה פרוס כבר מערך החילוץ.
קביעת מסלול החזרה קבעה גם את לוח הזמנים להכנות. סדר הפעולות לכניסה לאטמוספירה נבדק במשך הזמן שבין הפעלת מנוע רכב הנחיתה הירחי ועד 35 שעות לפני הכניסה, ונשלח אל הצוות כ־15 שעות לפני הנחיתה.
החיסכון בחשמל התגלה כמשתלם. בבוקר הנחיתה התברר שנותר די מתח בסוללות, מה שהותיר די שהות לביצוע הפעולות הנדרשות: הפעלת מערכות תא הפיקוד, תיאום מערכת הניווט, השלכת תא השירות, ולבסוף שחרור רכב הנחיתה הירחי. תא הפיקוד נחת במרחק כמייל אחד מספינת החילוץ, עם כ־20% מתח נותר בסוללות. שלושת האסטרונאוטים הועלו ב־17 באפריל על סיפון האיוו-ג'ימה והוטסו אל הוואי.

ועדת החקירה

מיד לאחר הנחיתה כינסה נאס"א ועדת חקירה בראשות אדגר מ' קורטרייט, ראש מרכז המחקר ע"ש לאנגלי של נאס"א, כדי לחקור את נסיבות התאונה. לרשות הוועדה עמד מידע מועט יחסית, משום שרכב החלל בו התרחש הפיצוץ הושמד באטמוספירה עם חזרת רכב הפיקוד, והצילומים שהצוות הצליח לצלם היו באיכות נמוכה. רוב המידע היה נתוני הטלמטריה של הרכב ששודרו אל הקרקע במהלך הטיסה, ותיעוד ההיסטוריה של מכלי החמצן, מרגע שירדו מפס היצור ועד השיגור. החקירה, שנמשכה מספר שבועות, העלתה שרשרת של טעויות אנוש ורשלנות שהובילה אל התקלה בטיסה.
מכל החמצן עזב את מפעל "ביץ׳ מטוסים" (Beech aircraft) ב־3 במאי 1967 לאחר שעבר את כל הבדיקות, והותקן לאחר חודש בתא שירות מס׳ 106. שינויי תכנון של המדף הצריכו מאוחר יותר את הסרת המדף עליו הותקן המכל. במהלך ההסרה, הטכנאים לא שמו לב לבורג שחיזק את המדף למקומו. כתוצאה מכך, המתקן ששימש להסרתו נשבר והמדף נפל מגובה 10 ס״מ. הוועדה קבעה שייתכן ונפילה זו רופפה צינורית מילוי שלא הותאמה היטב למקומה. לאחר השינויים, המכל נשלח למרכז קנדי להתקנה בתא שירות מס' 109, של אפולו 13.
מה שלא היה ידוע הוא שלמכל הותאמו מתגים תרמוסטטיים, שתוכננו לפעול במתח ישר של 28 וולט. ב־1965 הדרישה שונתה ל־65 וולט כדי להתאים לציוד הבדיקה שבמרכז קנדי. מכלים שיוצרו מאוחר יותר התאימו לדרישה החדשה, אך מכל זה, שהיה צורך לשנותו כדי שיתאים לה, לא שונה ולא התאים למתח החדש. בבדיקה רגילה לא היו שמים לב לחוסר ההתאמה, משום שהמתגים לא מופעלים בפעולה רגילה. אך האלתור שנעשה כאשר המכל לא התרוקן, כתוצאה מצינורית משוחררת, כפי שצוין לעיל, גרם להעלאת הטמפרטורה ל־27 מעלות צלזיוס, ולפתיחת המתגים. בדיקות שנעשו במהלך החקירה הראו שתחת המתח הגבוה יותר פתיחת המתגים גרמה ליצירת קשת חשמלית בין נקודות המגע, שריתכה אותם זה לזה ומנעה את פתיחתם שוב לאחר שהטמפרטורה ירדה. תקלה זו לא אובחנה בעת הבדיקות בקייפ קנדי, אף על פי שניתן היה להבחין בה אם מישהו היה שם לב לזרם התקן החימום, שהמשיך לפעול גם כאשר היה אמור להיות כבוי. כתוצאה מכך, התקן החימום פעל באופן רצוף במשך 8 שעות פעמיים, וכתוצאה מכך, העלתה הוועדה, הגיעה צינורית החימום לטמפרטורה של יותר מ־500 מעלות שפגעה בבידוד הטפלון של חוטי המתח של המאווררים וחשפה אותם. הטפלון הופך דליק בטמפרטורה גבוהה מספיק בסביבה של חמצן נקי, והמכל הכיל גם חומרים דליקים אחרים.
בטיסת אפולו 13, המכל פעל כרגיל במשך 56 השעות הראשונות. בנקודה זו, ככל הנראה, קשת חשמלית כתוצאה מקצר הציתה את הטפלון, והעלייה החדה בלחץ כתוצאה מהדליקה גרמה לפיצוץ המכל או פגיעה במוליך שהוביל כבלי חשמל אל תוך המכל, ולפליטת חמצן בלחץ גבוה. הוועדה קבעה כי עליית הלחץ העיפה את כיסוי החללית מעל המכל ופגעה באנטנה הכיוונית שלו, וגרמה לשיבוש בקליטת הטלמטריה ביוסטון. היא פגעה גם במערכת פיזור החמצן ובמכל השני, מה שגרם לאובדן כל אספקת החמצן.
הוועדה קבעה שאף שהתקלה נבעה מרצף אירועים שסבירותם נמוכה, ואף שהמערכת פעלה היטב ב־6 משימות קודמות, יש לשנות את המכל כך שלא יהיו שום חומרים דליקים במגע עם חמצן, ושכל נוהלי הבדיקות יבדקו כדי לוודא את התאמתם לצרכים.

פרד הייז

החל את שירותו הצבאי כטייס קרב בחיל הנחתים בשנת 1952. משם עבר לתפקיד טייס יירוט בטייסת 185 של המשמר הלאומי של אוקלהומה, וב־1959 עבר לנאס"א, שם שירת כטייס מחקר. היה טייס גיבוי לרכב הנחיתה הירחי באפולו 8 ו-11, ובאפולו 13 היה טייס רכב הנחיתה הירחי. מאוחר יותר היה מפקד גיבוי של אפולו 16. בסוף שנות השבעים השתתף בתוכנית המעבורת, שם שירת כעוזר טכני למנהל תוכנית המעבורת, והיה חבר באחד משני הצוותים שביצעו נחיתות ניסוי עם מעבורת החלל, ששוחררה מעל גבו של בואינג 747.