CSM

El Módulo de Mando y Servicio fue la nave espacial tripulada y el bloque motor del programa Apolo, distinto del Módulo Lunar. Constaba de dos secciones: el Módulo de Mando (CM), una cápsula cónica donde tres astronautas vivían y trabajaban en órbita terrestre y durante el viaje translunar; y el Módulo de Servicio (SM), una estructura cilíndrica que albergaba el motor principal, las pilas de combustible, los consumibles de soporte vital y el Sistema de Propulsión de Servicio (SPS). El CM tenía aproximadamente 3.3 metros de diámetro y 3.9 metros de largo; el SM se extendía detrás de él, haciendo que el conjunto apilado tuviera aproximadamente 11 metros de largo y pesara alrededor de 5,900 kilogramos en seco.

El motor SPS, un motor hipergólico reiniciable de 45 kilonewtons, realizó la ignición de Inyección Translunar, la inserción en órbita lunar y la crítica Inyección Trans-Tierra que trajo a las tripulaciones de regreso a casa. Este motor podía encenderse varias veces y transportó el vehículo desde 200 kilómetros de altitud terrestre hasta la Luna y de vuelta. La redundancia se incorporó en casi todos los sistemas: dos tanques de oxígeno, dos tanques de hidrógeno, plataformas de guía duplicadas y propulsores de control de reacción cuádruplemente redundantes para cambios de actitud durante el vuelo de crucero.

El Módulo de Mando tenía sus propios propulsores más pequeños para ajustes finos de actitud y fue la única sección diseñada para sobrevivir a la reentrada. Su escudo térmico ablativo tenía 6 centímetros de espesor y protegía el compartimento de la tripulación durante las tasas de calentamiento de reentrada que superaban los 5,600 kelvin. El Módulo de Servicio, por el contrario, se desechaba 15 minutos antes de la reentrada y se quemaba en la atmósfera. Esta división del trabajo significaba que el Módulo de Mando debía estar alineado con precisión antes de la separación, o el calentamiento de la reentrada destruiría las áreas desprotegidas.

Compromisos de diseño y limitaciones operativas

El CSM estaba fundamentalmente limitado por la capacidad de carga útil de 110 kilogramos del Saturn V a la órbita lunar una vez desplegado el Módulo Lunar. Esto impulsó cada decisión de diseño: los tanques de combustible eran de aluminio de paredes delgadas; el agua se usaba tanto como refrigerante como agua potable para ahorrar masa; y la atmósfera de la cabina era oxígeno puro a 10.3 kilopascales en lugar de una mezcla de aire a mayor presión. La elección de solo oxígeno redujo el peso, pero creó un riesgo de incendio durante las operaciones previas al vuelo, como se demostró en el incendio de la cabina del Apolo 1 en 1967.

Las tripulaciones pasaron hasta ocho días dentro del CSM durante una misión Apolo. El volumen de la cabina del Módulo de Mando era de solo 6.2 metros cúbicos para tres personas, más pequeño que un coche familiar moderno. La gestión térmica era crítica: los radiadores del Módulo de Servicio tenían que disipar el calor residual durante las fases de crucero de baja potencia y en órbita lunar. Las pilas de combustible generaban energía eléctrica y agua, pero también calor. Las fallas en el control de temperatura durante la misión Apolo 13 obligaron al uso del Módulo Lunar como bote salvavidas y refugio, demostrando tanto la redundancia que salvó a la tripulación como los estrechos márgenes con los que se diseñó el CSM.