Fördjupning - USA:s rymdfärder - Mercury-Redstone 1




Här återfinns historien om Mercury-Redstone 1, en sedelärande berättelse om hur fel det kan bli när man gör alltför många antaganden utan att kolla med verkligheten.

Mercury-Redstone 1 - Fyratumsfärden
Försöket att skjuta upp Mercury-Redstone 1 fick öknamnet ”The Four-Inch Flight” (fyratumsfärden), eftersom raketen kom cirka fyra tum över marken innan raketmotorn stängdes av och raketen förvånansvärt nog ställde sig snällt på startplattan igen.

Detta var trots allt inte det mest spännande med fyratumsfärden, utan det mest spännande var vad som hände sedan.

Nedan har jag försökt bädda in en video av uppskjutningen. Om det inte fungerar att starta den, prova att klicka på denna länk.

 

Vad är det som syns i video-sekvensen?
0:03: Raketmotorn startar.

0:03: Raketmotorn stannar.

0:04: Räddningstornet flyger sin väg.

0:07: Fallskärmarna skjuts ut.

0:16: Reservfallskärmen skjuts ut (syns i nosen av kapseln precis när klippet tar slut).

Varför blev det på detta viset?
Anledningen till att det började gå fel (att motorn slogs av) var en felaktig kabel, men sedan blev det ett antal felaktiga beslut baserade på antaganden istället för på observationer av verkligheten.

Den felaktiga kabeln
Mercury-Redstone hade två kablar som skulle lossna här raketen lyfte: en signalkabel och en kabel med strömmatning. Dessa var anpassade i längd så att signalkabeln var kortare och skulle lossna först, därefter skulle strömmatningen lossna.

Tyvärr nu bara så hade man istället för en signalkabel anpassad för Mercury-Redstone använt en längre kabel som var gjord för vapenmissilen Redstone. Man hade visserligen insett att detta kunde ställa till problem och hade försökt knyta ihop signalkabeln för att korta av den, men detta fungerade inte som tänkt vid uppskjutningen.

Vid uppskjutningen lossnade därför strömmatningskabeln först. Detta gjorde att signalerna i signalkabeln tappade referensen till jordpotentialen. Detta ledde i sin tur till en tillfällig stark ström genom det relä som skulle stänga av motorn efter det att motorn hade arbetat klart. Motorn stängde alltså av sig direkt i tron att den hade arbetat klart och att raketen var uppe i rymden.

Följdfel
Så långt kan man skylla allt på otur eller klantighet, men resten av händelserna?

När motorn glatt stängde av sig i tron att raketen var uppe i rymden, så skickade den en signal att motorn stängt av sig normalt. Denna signal mottogs av Mercury-kapseln, som när allt gått så bra bestämde sig för att det var dags att göra sig av med räddningstornet, "här uppe i rymden" behövdes räddningstornet ju inte längre. Därför for räddningstornet iväg direkt efter det att motorn stängt av sig.

Vad som naturligt nog inte syns på videon är något som inte hände: När motorn stängdes av (normalt uppe i rymden) skulle explosiva laddningar separera Mercury-kapseln från Redstone-raketen. Dock, för att inte riskera att Redstone-raketens motor fortfarande drev på, och då kunde orsaka en kollision mellan bärraket och kapsel om dessa separerats för tidigt, så satt det en accelerationsmätare i kapseln. De explosiva laddningarna avfyrades först när accelerationen närmade sig 0 g. Detta uppnås i rymden. Nere på landbacken vid havsnivå finns en konstant gravitation på 1 g. Därför avfyrades aldrig de explosiva laddningarna (tack och lov), eftersom MR-1 stod kvar på marken.

Några sekunder senare kommer det ut fallskärmar? Jo, Mercury-kapseln hade ett automatiskt system för att utlösa fallskärmarna. För att inte riskera att fallskärmarna utlöstes på väg upp i rymden, så kopplades detta system på först när räddningstornet skjutits iväg "uppe i rymden". När en tryckmätare därefter indikerade att kapseln underskred 3000 meters höjd, så utlöstes fallskärmarna automatiskt. Eftersom kapseln befann sig vid havsnivå när räddningstornet sköts iväg, så utlöstes förstås fallskärmarna direkt.

Sedan fanns det dessutom ett automatiskt system för att utlösa reservfallskärmen. Man hade en sensor som kände efter om fallskärmslinorna spändes tillräckligt hårt. Om inte, tolkade man detta som att fallskärmen inte utvecklats, och då aktiverade man automatiskt reservfallskärmen. Med kapseln på marken blev det förstås inga spända linor, utan reservfallskärmen utlöstes.

Hur gick det sen?
Den omedelbara reaktionen var ett antal skärrade rakettekniker som tittade på en fulltankad raket som utan stöd stod på startplattan och som hade aktiverade sprängladdningar för att kunna spränga loss kapseln från bärraketen. Om sprängladdningarna av någon anledning utlöstes, eller om raketen som stod fritt utan stöd skulle välta, så kunde en förödande explosion inträffa.

Någon av de mer actionbetonade raketteknikerna förslog att man skulle låta skjuta hål på bränsletankarna, för att låta bränslet rinna ut och på så sätt förhindra en explosion.

Någon av de lite lugnare teknikerna konstaterade att batterierna i kapseln, vilka krävdes för att aktivera sprängladdningarna, skulle få slut på laddning inom ett dygn.

Lugnet segrade, och man väntade till nästa dag då batterierna mycket riktigt var tomma. Man kunde då ta hand om raketen och tappa ur bränslet under kontrollerade former.

Raketen var inte mer skadad efter sin fyratumsfärd än att den kunde skickas tillbaka till fabriken för renovering. Mercury-kapseln var oskadd, så med nya fallskärmar och ett nytt räddningstorn flög samma kapsel med en ny bärraket senare på den planerade färden, vilken då kallades Mercury-Redstone 1A.

Hur gick det sen?
Till nästa färd (Mercury-Redstone 1A) löste man problemet med kablarna på ett enkelt sätt; man introducerade en tredje kabel, en jordkabel. Denna var garanterat längre än de två andra, och kopplade samman raketens jordplan med markens, så att jordpotentialen garanterat skulle vara densamma i raketen som på marken till dess att signal- och strömmatningskablarna lossnat.

En farlig miss som man upptäckte tack vare problemen med fyratumsfärden var att räddningstornet hade skjutits iväg. Hade det varit en astronaut i kapseln, så hade just situationen att motorn stänger av sig vid start och en fulltankad raket faller tillbaka mot startplattan, varit precis en sådan situation när man hade behövt ha räddningstornet kvar för att kunna lyfta kapseln i säkerhet undan en eventuellt exploderande raket.

För att undvika att en liknande händelse inträffade igen, så införde man en fördröjning. Normalt skulle motorn arbeta i nästan två och en halv minut. Nu införde man att signalen att motorn stängt av sig på ett normalt sätt, inte fick skickas om det inte hade gått mer än två minuter sedan start.

Sensmoral
Sensmoralen är att det är farligt att göra antaganden. För att minska behovet av sensorer gjorde man ett antal antaganden som ledde till felaktiga aktioner. Detta hade kunnat undvikas om man hade haft fler sensorer och inte litat så mycket på (förhastade) antaganden:

Man antog att kapseln var uppe i rymden eftersom motorn fått signal att slå av sig. Hade man mätt acceleration eller hastighet så hade man insett att man var kvar på marken (OK, man var som mest fyra tum över marken...).

Man antog att raketen fortfarande accelererade när man uppmätte en kraft på 1 g, när det i själva verket var gravitationen vid havsytan man mätte upp. Hade man mätt acceleration över tid eller hastighet så hade man insett att man stod still.

Man antog att ett högre lufttryck än det på 3000 meters höjd betydde att man borde skjuta ut fallskärmarna. Hade man mätt lufttryck över tid eller acceleration över tid eller hastighet så hade man insett att det inte fanns någon höjd att falla ner från, och inte heller någon hastighet att bromsa upp.

Man antog att en brist på spänning i fallskärmslinorna betydde att man behövde lösa ut reservfallskärmen. Hade man mätt acceleration över tid eller hastighet hade man insett att det inte fanns någon hastighet att bromsa upp.

Slutsats: Mät mer, gissa mindre!

 

Här är en länk tillbaka till fördjupningssidan om rymden.

//MatsB   v 1.1 2020-10-08


   Nedan kan du söka här eller på webben efter det du är intresserad av.
Google
 
       Besök även vår systerwebplats www.bergrum.se!

matsb@kalla-kriget.se © 2009-2015 • Allt innehåll upphovsrättsskyddat enligt lag.

kalla-kriget.se