Op 11 april 2020 is het vijftig jaar geleden dat Apollo 13 naar de maan vertrok. Maar wanneer op weg daar naartoe elektrische bedrading in een zuurstoftank een explosie veroorzaakt, staan NASA en de astronauten van Apollo 13 voor een groot probleem. Hoe krijg je astronauten naar huis wanneer hun schip onherstelbaar beschadigd is?

STEUN RO

“Houston, we’ve had a problem?” Een reis naar de maan, inclusief landing, is natuurlijk verre van een routineklus. Maar na de succesvolle maanlandingen van Apollo 11 en 12 in 1969 moet Apollo 13 toch vooral een herhaling van zetten zijn. De reis verloopt alleen heel anders dan gepland. Krap 56 uur na de lancering klinkt er aan boord een gesmoorde knal. Na een klein kwartier – waarin astronauten Jim Lovell, Fred Haise en Jack Swigert samen met NASA-ingenieurs op de grond de oorzaak van de knal proberen te achterhalen – ziet Lovell een onheilspellend tafereel vanuit zijn raam: “We lekken iets de ruimte in. Het is een soort gas.” Het gas blijkt zuurstof, dat de ruimte in spuit vanuit een flinke scheur in de zuurstoftanks van Odyssey, het ruimteschip waar de astronauten mee naar de maan vliegen.

Twee minuten voor de knal besluit Swigert op aanraden van de missieleiding de inhoud van zuurstoftank 2 door elkaar te roeren, om bevriezing van de hypergekoelde vloeibare zuurstof te voorkomen. Door de juiste schakelaar om te zetten activeert Swigert een stel ventilatoren, die van elektriciteit worden voorzien via met teflon geïsoleerde stroomdraden. Wat Swigert niet weet, is dat de isolatie van een van die stroomdraden kapot is. De defecte draad veroorzaakt kortsluiting, dat de zuurstof in de tank doet ontbranden. Met een explosie tot gevolg.

De explosie is zó hevig dat niet alleen zuurstoftank 2 sneuvelt, maar er ook een scheur ontstaat in zuurstoftank 1. Op 330.000 kilometer van de aarde, met zo’n 85 procent van de trip naar de maan achter de rug, zien Lovell, Haise en Swigert hun ruimteschip langzaam sterven. De astronauten dreigen niet alleen in ademnood te komen, maar komen ook zonder stroom te zitten. De commandomodules van het Apollo-programma zijn voorzien van brandstofcellen die waterstof en zuurstof omzetten in water en elektriciteit. Geen zuurstof, geen elektriciteit. Odyssey is al snel op sterven na dood. En als de bemanning geen actie onderneemt, wacht hen hetzelfde lot.

Een vliegende bom

De explosie in de tweede zuurstoftank van Odyssey was onvermijdelijk. Vanaf het moment dat Lovell, Haise en Swigert zichzelf op het lanceerplatform in hun stoel laten zakken, bevinden ze zich in een vliegende bom. Het defect aan boord is maanden eerder al ontstaan en was het gevolg van een ongelukkige samenloop van omstandigheden. Bij de ontwikkeling van de 110 meter lange Saturnus V-raket die Apollo-astronauten naar de maan moet brengen, wordt op enig moment besloten het voltage van de boordsystemen te verhogen.

Die boodschap komt niet aan bij de fabrikant van een interne thermostaat voor de zuurstoftanks. Die thermostaat is gekoppeld aan een veiligheidssysteem. Dat systeem moet de verwarming in de tanks uitschakelen wanneer de temperatuur boven de 27 graden uitkomt. Wanneer zuurstoftank 2 na een eerdere test wordt schoongekookt, doet de thermostaat niet wat hij moet doen. De temperatuur loopt op tot 500 graden Celsius, waardoor een deel stroomdraadisolatie smelt. Dat de bom op de heenweg naar de maan barst, blijkt een geluk bij een ongeluk. Aquarius, de maanlander die Lovell en Haise naar het maanoppervlak had moeten brengen, heeft zijn eigen zuurstofsystemen. Daardoor kan hij als reddingssloep dienen. Drie uur na de ramp verhuizen de drie ruimtereizigers dan ook naar Aquarius. Odyssey schakelen ze uit. Het kleine beetje stroom dat de commandomodule nog heeft, is nodig voor de landing op aarde. Ondanks hun nijpende situatie gaan de astronauten er nog steeds vanuit dat ze veilig thuis komen.

De weg naar huis

Het plannen van een maanreis is niet alleen een technische uitdaging, maar bovenal ook een enorme rekensom. Om na de lancering in een baan om de maan te komen, moet een ruimteschip zijn motoren op exact de juiste momenten precies lang genoeg laten branden. Als dat lukt, kan het schip de zwaartekracht van de maan gebruiken om zich terug naar de aarde te laten slingeren. Ruimtevaartorganisaties noemen dat het ‘free-return’-traject.

Ook de in nood verkerende Apollo 13-missie moet dat principe gebruiken om veilig terug te keren naar aarde. Maar door de explosie aan boord zijn Odyssey en Aquarius flink uit koers geraakt. En omdat Odyssey op sterven na dood is, kunnen de astronauten zijn motoren niet gebruiken voor een broodnodige koerscorrectie. Maar niets doen is geen optie. Het schip zou in dat geval wel om de maan vliegen, maar tijdens de terugreis niet in de buurt van de aarde komen, onze planeet voorbij vliegen en vervolgens tot in de eeuwigheid door de ruimte tollen.

Dat laatste kan missieleider Gene Krantz niet verkroppen. Wanneer het lood NASA’s missieleiding in de schoenen zakt, spreekt hij hen toe. “Ik heb gezegd dat deze bemanning naar huis komt. Jullie moeten daarop vertrouwen. En jullie mensen moeten daarop vertrouwen. Wij gaan het voor elkaar boksen.” Omdat de motoren van Odyssey niet gebruikt kunnen worden, besluit de NASA dat de astronauten de motor van maanlander Aquarius moeten ontsteken. Eerst 35 seconden om de koers te corrigeren en in het free-return-traject te komen. En later – nadat het schip om de maan heen is gezwiept – vijf minuten om extra vaart te maken, zodat de astronauten sneller thuis zijn.

Ademnood

Terwijl de astronauten zich in de krappe maanlander verschansen en richting aarde scheren, dient het volgende serieuze probleem zich aan. Aquarius is namelijk berekend op twee astronauten en niet op drie. En waar de boordsystemen van de maanlander die twee astronauten oorspronkelijk twee dagen in leven moesten houden, moeten de astronauten het er nu vier dagen uitzingen. Door de toevoeging van een extra bemanningslid lopen de koolstoffilters die de lucht in de maanlander reinigen sneller vol dan gepland. Als die filters vol zijn, kan de concentratie koolstofdioxide in de lucht zo hoog oplopen dat de astronauten stikken. Ze vergiftigen zichzelf als het ware, bij iedere ademtocht die ze uitblazen.

Gelukkig is er aan boord wat koolstoffilters betreft geen gebrek. Als de missie volgens plan was verlopen, had de lucht in Odyssey immers ook gefilterd moeten worden. Maar Lovell, Haise en Swigert hebben het niet getroffen met ongeluksvlucht dertien. De vierkante filters van Odyssey passen niet in de ronde ingangen van het filtersysteem van Aquarius. Terwijl de astronauten aan boord worden geconfronteerd met piepende alarmen die waarschuwen voor oplopende concentraties stikstofdioxide, storten NASA-ingenieurs op aarde zich op het vinden van een oplossing. Gewapend met niet meer dan plastic zakjes, karton, tape en andere materialen die ook in de maanlander aanwezig zijn.

Waar ze uiteindelijk mee op de proppen komen, is een vernuftig stukje knutselwerk. Op advies van de technici verbinden de astronauten een slang van een ruimtepak aan de plek waar het filtersysteem lucht naar binnen zuigt. Het andere uiteinde van de slang wordt in een plastic zak gestoken. Die zak maken de astronauten met een hele hoop duct tape luchtdicht vast aan een het vierkante Odyssey-filter. Omdat het aanzuigen van lucht de plastic zak in elkaar zou laten kreukelen, maken Lovell, Haise en Swigert een boog van karton die ze tussen de plastic zak en het vierkante filter plaatsen. Tot slot maken ze een extra luchtgat in het filter dicht met een stuk handdoek.

Na een uur sleutelen – waarbij NASA de astronauten stap voor stap door de procedure praat – is het geïmproviseerde filter klaar. De hoeveelheid koolstofdioxide in de maanlander begint direct te dalen. De astronauten zijn weer veilig. Voor zolang het duurt. Want hoewel de correcties de astronauten op de juiste koers naar aarde hebben gebracht, is het ruimteschip langzaam maar zeker gaan afdwalen. Water dat vanuit het schip naar buiten lekt, werkt als een kleine stuwraket en duwt het schip steeds verder uit koers.

‘Vaarwel Aquarius’

Hoe klein dat probleem ook lijkt, een terugkeer in de dampkring van de aarde is een hele precieze aangelegenheid. Een schip dat de dampkring onder een te scherpe hoek binnendringt, ondergaat zoveel luchtweerstand dat het verbrandt. Al het onder een te flauwe hoek tegen de dampkring aanvliegt, stuitert het er vanaf. De astronauten corrigeren hun koers met een laatste zetje van Aquarius’ motor, maar moeten dat doen zonder de hulp van het navigatiesysteem dat hen tijdens eerdere koerscorrecties bijstond. Dat systeem vreet namelijk te veel elektriciteit.

De astronauten richten hun ruimteschip met het blote oog de goede kant op. Ze doen dat door vanuit het raam een deel van de aarde als referentiepunt te gebruiken. Zolang de astronauten het gekozen stukje van de planeet – de scheidslijn van dag en nacht – in het vizier houden, moet het goed gaan. Hoewel Lovell, Haise en Swigert al drie dagen aan een stuk wakker zijn, verloopt de manoeuvre perfect.

Tijdens die laatste uren in de ruimte volgt een bitterzoet afscheid. Omdat Aquarius niet ontworpen is om de dampkring binnen te dringen, verhuizen Lovell, Haise en Swigert terug naar de comateuze Odyssey. Met het laatste beetje elektriciteit in diens accu’s beginnen ze aan de terugkeerprocedure. Omdat Odyssey’s leefmodule het enige deel van het schip is dat terugkeert, stoten de astronauten de servicemodule – het deel van het schip met de motor en zuurstoftanks – af. Terwijl de servicemodule wegzweeft zien de astronauten voor het eerst de ravage die de explosie heeft aangericht. Een compleet stuk aan de buitenkant van de module is weggeslagen.

Niet alleen de servicemodule, maar ook Aquarius moet voorafgaand aan de terugkeer het veld ruimen. Op het moment dat de twee schepen ontkoppelen, brengt Lovell een laatste eerbetoon aan de maanlander die dagenlang als reddingssloep diende. “Vaarwel Aquarius. We danken je.” Op 17 april 1970, zes dagen na de lancering en een kleine vier dagen na de explosie aan boord, plonst Odyssey neer in de Stille Oceaan. Home, sweet home.

Waardeer dit artikel!

Dit artikel las je gratis. Vond je het de moeite waard? Dan kun je jouw waardering laten zien door een kleine bijdrage te doen.

Zie hier voor meer informatie!

Mijn gekozen waardering € -
Freelance journalist Nick Kivits (1984) schrijft voor Reporters Online over technologie, internet en de wetenschap.