Apollo 11 y las alarmas 1201 y 1202

Un tributo al Apollo 11 y una anécdota personal sobre cómo conocí a Armstrong y a Aldrin.

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Este 20 de julio se cumple el 45 aniversario del primer alunizaje tripulado, el de la misión Apollo 11. Durante el descenso propulsado a la superficie lunar del módulo lunar Eagle, tripulado por Neil Armstrong (comandante) y Buzz Aldrin (piloto del módulo lunar), se sucedieron, entre otros imprevistos, las alarmas 1201 y 1202 en la computadora de a bordo que complicaron especialmente una fase de vuelo que se acometía por primera vez en la historia y que ya era, de por sí, la más crítica y difícil de la misión. La razón por la que se produjeron estas alarmas y la manera en la que fueron sorteadas en tiempo real constituyen un caso histórico interesante que sirve muy bien de ejemplo de la complejidad involucrada en el diseño de una misión espacial.

El inicio del descenso propulsado (PDI – Powered Descent Initiation) a la superficie lunar del módulo lunar Eagle se produjo a unos 460 km de distancia del lugar planeado de alunizaje y a unos 15 km de altitud. Este era el perilunio de una órbita de descenso en la que el Eagle se había insertado media revolución orbital antes mediante la maniobra DOI (Descent Orbit Insertion), un corto encendido de su motor de descenso que se produjo en la órbita original de 110 km de altura, en la que se quedaría esperando el módulo de mando y servicio (CSM – Command and Service Module), tripulado por Michael Collins. Con el PDI se produjo de nuevo la ignición del motor de descenso, que ya no se apagaría hasta que el módulo lunar (LM – Lunar Module) estuviera posado sobre la superficie.

Configuración atracada del módulo de mando y servicio y del módulo lunar. Fuente: Esquema basado en imagen de http://alpwiki2011.wikispaces.com/

El inicio del descenso propulsado (PDI – Powered Descent Initiation) a la superficie lunar del módulo lunar Eagle se produjo a unos 460 km de distancia del lugar planeado de alunizaje y a unos 15 km de altitud. Este era el perilunio de una órbita de descenso en la que el Eagle se había insertado media revolución orbital antes mediante la maniobra DOI (Descent Orbit Insertion), un corto encendido de su motor de descenso que se produjo en la órbita original de 110 km de altura, en la que se quedaría esperando el módulo de mando y servicio (CSM – Command and Service Module), tripulado por Michael Collins. Con el PDI se produjo de nuevo la ignición del motor de descenso, que ya no se apagaría hasta que el módulo lunar (LM – Lunar Module) estuviera posado sobre la superficie.

Esquema del descenso del módulo lunar hacia la superficie de la Luna. 50.000 pies equivalen a unos 15 km. 60 millas náuticas equivalen a unos 110 km. Fuente: Apollo 11 Mission Report, MSC-00171. Noviembre de 1969, NASA/Manned Spacecraft Center, Houston, TX.

La fase de descenso propulsado (PD – Powered Descent) que se iniciaba en el PDI constaba de tres subfases. La primera, llamada de frenado (braking phase), tenía por objetivo reducir la velocidad del LM de la manera más óptima desde el punto de vista del consumo de combustible, a la vez que se perdía altitud. Cuando la distancia al objetivo fue de unos 8 km, y a una altura de unos 2 km, en un punto denominado high gate, la computadora de vuelo efectuó la transición a la fase de aproximación (approach phase), también llamada de visibilidad, en la que el LM comenzaría su maniobra de cabeceo, pasando de una orientación en la que la tripulación volaba mirando hacia arriba (hacia el ‘cielo’ lunar) a otra en la que la tripulación mirara hacia la superficie lunar frente a ellos. Realizar este cabeceo durante el descenso no era lo más óptimo en términos de consumo de combustible pero era necesario para que la tripulación pudiera empezar a observar el terreno y a evaluar el futuro punto de alunizaje. Llegados a unos 700 m de distancia al objetivo y a unos 120 m de altura, punto denominado low gate, se entraba en la fase llamada propiamente de alunizaje (landing phase), donde Armstrong asumió el control manual de la nave para acabarla posando sobre la superficie en el lugar que juzgó más adecuado.

Esquema del descenso propulsado del módulo lunar. 50.000 pies equivalen a unos 15 km. 250 millas náuticas equivalen a unos 460 km. Fuente: Apollo Lunar Landing Mission Symposium, NASA TM X-58006. Junio 25-27 de 1966, NASA/Manned Spacecraft Center, Houston, TX.

Durante las fases de frenado y de aproximación se sucedieron hasta cinco alarmas del programa (program alarms) que hicieron que se encendiera la luz de alarma maestra (master alarm) dentro de la cabina. Dos alarmas 1202 se produjeron durante la fase de frenado y las tres alarmas restantes, una 1201 y dos 1202, se produjeron durante la fase de aproximación. La última de ellas sucedió a 2 minutos y 42 segundos antes del alunizaje, sólo 15 segundos antes de que Armstrong se dispusiera a asumir el control manual del LM. Además de otras complicaciones que no trataré aquí, relativas principalmente a las comunicaciones y a la navegación, la aparición de estas alarmas supuso un motivo de tensión para la tripulación y para el grupo de controladores de vuelo que apoyaban a la misión desde el Control de la Misión en Houston. Curiosamente, estas alarmas se produjeron por la interacción de un elemento que no debía usarse, y que no se utilizó, de hecho, durante el descenso propulsado: el radar de rendezvous.

Localización del radar de rendezvous en el módulo lunar. Fuente: Apollo Flight Journal (http://history.nasa.gov/afj/)

‘Rendezvous’ quiere decir encuentro en francés y, en la jerga espacial, un ‘rendezvous’ es un encuentro entre naves, lo que se da típicamente con el objetivo de atracar ambas. El LM portaba en su exterior un radar de rendezvous para suministrar navegación relativa al CSM (ahora en una órbita de 110 km de altura alrededor de la Luna) cuando la etapa de ascenso del LM volara a su encuentro desde la superficie, una vez que la tripulación hubiera finalizado con su actividad extravehicular de exploración lunar. El uso de este radar no era necesario durante el descenso propulsado ya que no había necesidad de ir al encuentro del CSM en esta fase del vuelo; sin embargo, operativamente, era conveniente tener el radar encendido y listo para ser utilizado en caso de que hubiera que abortar el descenso. En caso de abortar, la etapa de descenso del LM se separaría de la etapa de ascenso, cuyo motor se encendería para ascender al encuentro (‘rendezvous’) con el CSM.

Etapas de ascenso (izquierda) y de descenso (derecha) del módulo lunar. La tripulación se albergaba dentro de la etapa de ascenso. Fuente: Richard Kruse (http://historicspacecraft.com/)

El radar de rendezvous poseía tres modos de operación: AUTO, SLEW y LGC. En modo AUTO, el radar podía apuntar al CM de forma automática mientras que en el modo SLEW, el radar podía ser apuntado de forma manual desde el interior del LM. Por otra parte, LGC son las siglas de Computadora de Guiado del Módulo Lunar (Lunar Module Guidance Computer), y en este modo, las medidas tomadas por el radar eran incorporadas por la computadora y utilizadas en sus cálculos de guiado hacia el encuentro con el CSM. Para tener encendido el radar de rendezvous durante el descenso, pero sin ser utilizado, la tripulación, tal y como dictaban los procedimientos establecidos para la misión, seleccionó el modo SLEW. Este era el modo adecuado para ser seleccionado durante el descenso propulsado ya que en esta opción el radar no se volvería loco tratando de encontrar un CSM con el que no necesitaba encontrarse.

Selector de modo del radar de rendezvous dentro de la cabina del módulo lunar. La tripulación lo configuró en SLEW durante el descenso propulsado, tal como lo establecían los procedimientos de vuelo. Fuente: Apollo Flight Journal (http://history.nasa.gov/afj/)

Al tener el radar encendido, éste estaba siendo alimentado por el sistema eléctrico de la nave, al igual que lo estaba la computadora de guiado; sin embargo, el radar de rendezvous y la computadora, a pesar de estar alimentados ambos por corriente alterna de la misma frecuencia, sus señales de alimentación no estaban sincronizadas en fase. La diferencia de fase entre los dos sistemas era, además, aleatoria cuando la computadora se encendiera. Este descuido en las especificaciones de diseño del sistema de alimentación eléctrica tendría consecuencias imprevistas no deseadas si el radar de rendezvous era operado tanto en AUTO como en SLEW y si la diferencia de fase entre las dos señales estuviera próxima a los 90 o a los 270 grados. El problema no existía en el modo LGC. Como se dijo anteriormente, la tripulación seleccionó el modo SLEW y, desafortunadamente, fue una diferencia de fase próxima a uno de los valores críticos la que se dio en el vuelo del Eagle. El resultado de esta condición, cuya existencia y consecuencias eran desconocidas tanto para la tripulación como para los controladores de vuelo en Houston, era que el sistema eléctrico del radar de rendezvous enviaba interrupciones constantes a la computadora de guiado para notificarle que poseía datos que debían ser incorporados en su procesador. Estas interrupciones consumían recursos significativos de procesamiento, lo que hacía que la computadora se saturara ocasionalmente cada vez que su límite de procesamiento era rebasado. Al suceder esto, la computadora emitía la alarma correspondiente, 1202 o 1201, dependiendo del tipo de registro que estuviera siendo saturado en la memoria.

Afortunadamente, la computadora de guiado del LM poseía un diseño muy robusto. Por una parte, estaba concebida para que se usara el 85% de su máxima capacidad durante las fases de vuelo de mayor necesidad de procesamiento, dejando así un margen de un 15% para situaciones imprevistas. Y por otra parte, dos características específicas de su diseño constituían grandes salvaguardas ante contingencias. Por un lado, su sistema ejecutivo asíncrono ejecutaba tareas siguiendo un sistema de prioridades preestablecido por el que, en caso de saturación, la computadora descartaba tareas no esenciales de modo que pudiera seguir manteniendo el vuelo de la nave de forma segura, ejecutando los cálculos de guiado y transmitiendo comandos a los actuadores. Y por otro lado, la computadora también poseía un sistema de protección de reinicio por el que podía interrumpir tareas incompletas, reiniciarse y reanudar las tareas esenciales donde hubieran sido interrumpidas con anterioridad.

El descenso propulsado a la superficie era la fase de vuelo que requería la mayor capacidad de procesamiento de toda la misión en el módulo lunar. Las interrupciones que enviaba el sistema eléctrico del radar de rendezvous a la computadora hacían que ésta excediese en ocasiones su 15% de margen, resultando así en las referidas alarmas. Las alarmas realmente implicaron también el reinicio de la computadora cada vez que sucedían, aunque debido a la protección de reinicio mencionada, estos lapsos ni siquiera fueron advertidos por la tripulación. Una vez que Armstrong asumió el control manual de la nave en la última fase, la de alunizaje, las exigencias de procesamiento de la computadora descendieron significativamente, lo que explica que no se produjera ninguna alarma de este tipo durante esta fase.

La presencia de estas alarmas hasta apenas unos segundos antes de que Armstrong asumiera el control manual del LM supuso una importante distracción y una fuente de tensión tanto para la tripulación como para el equipo de controladores en la Tierra. El oficial de guiado (Guido) en la sala del Control de la Misión en Houston, Steve Bales, tuvo la responsabilidad de decidir si seguir o abortar la misión en cada ocasión en la que surgió cada una de estas alarmas. Las razones por las que hacían aparición las alarmas eran, en aquél momento, desconocidas. Las fases de frenado y aproximación eran muy cortas (de 8 min. 27 seg. y de 1 min. 50 seg., respectivamente) como para tener tiempo para analizar las causas de las alarmas. Había, además, muchos factores que vigilar a la vez y el ritmo con el que se desenvolvía la misión era bastante alto por lo que la toma de decisiones debía ser muy rápida.

Para finalizar, el vídeo a continuación recoge el pasaje en el que se dio la alarma 1201 dentro de la fase de aproximación, justo después de que se le diera a la tripulación la luz verde (el ‘Go’) para el alunizaje desde Houston. En el vídeo se oye cómo Gene Kranz, Director de Vuelo (Flight), hace la ronda pertinente de sus controladores para conocer si daban su aprobación para que se procediera con el alunizaje. La aprobación se daba mediante un ‘Go’, mientras que el alunizaje no se autorizaría si alguno de los controladores emitía un ‘No Go’. Posteriormente, el Capcom, Charlie Duke, la única persona de la sala que podía comunicarse con la tripulación y la única persona a la que ésta podía oír, les transmitía la información acerca de la decisión positiva para proceder al alunizaje. Aldrin, a bordo del LM, acusa el mensaje y al instante declara la alarma 1201 a bordo. La alarma también se ve en la consola de Steve Bales, el oficial de guiado (Guido), quien seis segundos después de su aparición decide que se puede seguir con la misión, después de consultar con su controlador de apoyo, Jack Garman, quien se encontraba en una de las salas de apoyo aledañas a la sala principal del Control de la Misión (a Jack Garman no se le puede escuchar en el vídeo). Bales y Garman reconocieron que la 1201 se trataba de una alarma del mismo tipo (‘same type’) que las 1202 anteriores. Pongo debajo del vídeo la transcripción en inglés. Las imágenes están tomadas por una cámara en el interior del LM que enfoca hacia el exterior desde la ventanilla derecha, posición ocupada por Aldrin.

Kranz (Flight): Ok, all flight controllers, ‘Go, No Go’ for landing. RETRO, FIDO, Guidance, Control, Telcom, GNC, EECOM, Surgeon. Capcom, we are ‘Go’ for landing.

Duke (Capcom): Eagle, Houston. You are ‘Go’ for landing. Over.

Aldrin: Roger, understand. ‘Go’ for landing. 3.000 feet. Program alarm. 1201.

Arsmtrong: 1201.

Duke (Capcom): Roger, 1201 alarm.

Kranz (Flight): 1201 alarm.

Bales (Guido): Same type, we are ‘Go’, Flight.

Kranz (Flight): Ok, we are ‘Go’.

Duke (Capcom): We are ‘Go’. Same type. We are ‘Go’.

Toda misión espacial tripulada conlleva un riesgo. A pesar de todas las precauciones que se puedan tomar, siempre existirán errores de diseño o de manufacturación en los componentes que integren las naves y los equipos. Es por esto que siempre son necesarios diseños robustos de los sistemas de la nave y de los procedimientos operativos. Estos factores, junto con la profesionalidad de la tripulación y del equipo de apoyo en la Tierra, propiciaron el éxito de un complejo y complicado primer alunizaje.

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El sábado 26 de julio daré la conferencia “El Águila ha alunizado” en el Complejo INTA-NASA de Comunicaciones con el Espacio Profundo de Madrid, en Robledo de Chavela. En esta conferencia hablaré acerca del descenso y alunizaje del Eagle y sobre las importantes dificultades que se vivieron durante esa fase de la misión. Si os interesa asistir, aquí tenéis todos los detalles: http://www.mdscc.org/index.php?Section=Eventos&Id=47

Anécdota personal

El 15 de octubre de 2004 tuve el honor de conocer personalmente a Neil Armstrong y a Buzz Aldrin. Les conocí durante una ceremonia en el Johnson Space Center que se celebraba en memoria de Gordon Cooper, un astronauta del Programa Mercury que acababa de fallecer. Al finalizar las presentaciones e intervenciones en el Auditorio Teague por parte de algunas de las personalidades que asistieron ese día para rendir su homenaje a Cooper, y después de conversar con algunos colegas, me dirigí a los lavabos del salón de actos antes de encaminarme al Memorial Park, un parque situado dentro del centro espacial donde se iba a proceder más tarde a la plantación de un árbol en recuerdo de Cooper, y donde podríamos presenciar el sobrevuelo de cuatro aviones supersónicos T-38 en formación ‘missing man’, dos costumbres que siempre se llevan a cabo en el centro espacial para honrar la memoria de antiguos astronautas y empleados ilustres de la NASA. Cuando me dirigí al lavabo, la práctica totalidad de los asistentes ya había iniciado su marcha hacia el parque, por lo que el servicio estaba vacío. Sin embargo, a los pocos instantes de entrar, mientras me disponía a ocuparme de mis asuntos, pude comprobar, para mi gran sorpresa, que a unos cuantos exploradores lunares también les había apremiado la necesidad de hacer una visita al excusado antes de dirigirse al Memorial Park. Eugene Cernan (comandante del Apollo 17), John Young (comandante del Apollo 16), Alan Bean (piloto del módulo lunar en el Apollo 12), Buzz Aldrin, y el mismísimo Neil Armstrong, hicieron su entrada con gran alborozo y desenfado, charlando y riendo entre ellos, acaso recordando anécdotas de tiempos pasados. Yo, mientras, recién ubicado en mi mingitorio, no me lo podía creer. De todos los posibles lugares y circunstancias concebibles, esta era la más inimaginable y remota de todas para conocer a los pioneros de la exploración espacial y lunar, y a la mismísima tripulación del Apollo 11. Acto seguido, y para mi mayor sorpresa, Armstrong se emplazó a mi lado. Mientras él evacuaba, me sentí muy tentado de referirle el improbable comentario acerca de lo muy singular que era, ciertamente para mí, conocer al primer hombre que pisó la Luna en un urinario; pero la inverosimilitud de la situación y un cierto sentido del decoro me indujeron a abstenerme, perdiendo así, admito acaso con algo de sinsabor, la oportunidad de una gran anécdota. En cualquier caso, tuve ocasión de saludar a Armstrong y a Aldrin momentos más tarde (ya fuera del servicio). Después de estrechar manos y de charlar brevemente con ellos, ambos se dirigieron al Memorial Park caminando juntos. El día era soleado, sin nubes y con una temperatura perfecta, tal y como es habitual en octubre en Houston, sin duda el mejor mes del año. Yo me dirigía también al Memorial Park y el hecho de que ambos salieran del edificio que albergaba el auditorio antes que yo hizo que mi recorrido al parque lo acabara haciendo a apenas cinco o seis metros por detrás de ellos. Durante los dos o tres minutos que duró el paseo hacia el parque, no pude evitar pensar que aquellos mismos dos hombres que caminaban juntos frente a mí mientras charlaban amistosamente, habían sido los primeros seres humanos en caminar también juntos sobre la superficie de otro mundo un 20 de julio de 1969, hacía entonces 35 años. No tuve una cámara conmigo ni una cámara en el móvil en aquél tiempo pero, curiosamente, no me arrepiento; tal vez por eso conservo un recuerdo tan vivo de aquel simple pero, a la vez, gran momento.

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