Let Apollo 13 byl sedmým pilotovaným letem programu Apollo. Jeho cílem bylo uskutečnit třetí přistání lidské posádky na povrchu Měsíce, tentokrát v oblasti Fra Mauro. V průběhu letu však došlo k výbuchu jedné z kyslíkových nádrží, který vážně poškodil servisní modul. Následky výbuchu nejen zabránily posádce splnit úkol letu, ale ohrozily životy jejích členů. Řídicí středisko v Houstonu (tehdy s názvem „Manned Spacecraft Center“, dnes „Lyndon B. Johnson Center“) muselo v průběhu následujících čtyř dnů s vynaložením nesmírného úsilí vyvinout nouzové scénáře, díky nimž se podařilo posádku dopravit živou zpět na Zemi. Přestože Apollo 13 nesplnilo zadaný úkol, stal se jeho let legendou. Na motivy této události, kterou Jim Lovell popsal ve své knize Lost Moon (Ztracený Měsíc), natočil režisér Ron Howard v roce 1995 film s názvem Apollo 13, v němž ztvárnil hlavní roli Jima Lovella herec Tom Hanks.
Posádka
Základní posádka Jim Lovell (4) – velitel John Swigert (1) – pilot velitelského modulu Fred Haise (1) – pilot lunárního modulu V závorkách je uvedený dosavadní počet letů do vesmíru včetně této mise
Záložní posádka Záložní posádku v době odletu tedy tvořili: John Young (3) – velitel letu Thomas Mattingly (3) – pilot velitelského modulu Charles Duke (1) – pilot lunárního modulu V závorkách je uvedený dosavadní počet letů do vesmíru
Sestavení posádek Podle zvyklostí v programu Apollo se záložní posádka o tři lety později stávala posádkou základní. Podle tohoto schématu by se základní posádkou Apolla 13 měla stát záložní posádka Apolla 10, což byli: Gordon Cooper – velitel letu Donn Eisele – pilot velitelského modulu Edgar Mittchell – pilot lunárního modulu
Určování posádek měl na starost ředitel letových operací posádek Deke Slayton. Tomu se ale nelíbil Gordon Cooper, kvůli laxnímu přístupu při tréninku, ani Donn Eisele, kvůli roztržkám mezi posádkou při letu Apollo 7 a kvůli jeho mimomanželskému poměru. Proto ho chtěl zařadit až do letů programu Apollo applications (později zkráceného na program Skylab). Slayton sestavil novou posádku Apolla 13 ve složení: Alan Shepard – velitel letu Stuard Roosa – pilot velitelského modulu Edgar Mitchell – pilot lunárního modulu
Vedení NASA ovšem rozhodlo, že Shepard potřebuje více času na výcvik k práci na Měsíci. Proto se Shepardova trojice přesunula až na let Apollo 14, a původní posádka letu Apollo 14 (tedy záložní z Apolla 11) se přemístila na Apollo 13. Zálohu pro Apollo 11 při jeho letu v červenci 1969 tvořili James Lovell, William Anders a Fred Haise. William Anders však již na podzim 1969 odešel z NASA, nahradil ho Thomas Mattingly. K misi Apollo 13 se tedy začali připravovat James Lovell – velitel Thomas Mattingly – pilot velitelského modulu Fred Haise – pilot lunárního modulu
Původní záložní posádku mise Apollo 13 tvořili: John Young – velitel John Swigert – pilot velitelského modulu Charles Duke – pilot lunárního modulu
Sedm dní před startem se Charles Duke nakazil zarděnkami od jednoho ze svých dětí. Jelikož Thomas Mattingly jako jediný ze šesti astronautů hlavní a záložní posádky neměl vytvořené protilátky, došlo k prohození pilotů velitelského modulu: Mattingly se přemístil do zálohy a na jeho místo přestoupil John Swigert. Mattingly letěl tedy až v Apollu 16 s Youngem a Dukem.
Podpůrnou posádku mise Apollo 13 tvořili Vance Brand, Jack Lousma a Joseph Kerwin.
Naplánování letu Apollo 8, Apollo 10 a Apollo 11 letěly k Měsíci po tzv. bezpečné translunární dráze (free-return trajectory). To je taková dráha, která přivede kosmickou loď, v případě že při průletu kolem Měsíce nesníží svou rychlost zážehem motorů, zpět do zemské atmosféry. Mimochodem – tuto dráhu poprvé zmínil ve svém románu Do Měsíce Jules Verne. Má tu výhodu, že pokud by došlo k poruše motorů kosmické lodi nacházející se na bezpečné translunární dráze, loď se bez potřeby dalšího paliva vrátí bezpečně zpět na Zemi.
Bezpečná translunární dráha má ovšem rovněž své nevýhody. Lze se po ní dostat pouze na tzv. rovníkovou (ekvitoriální) oběžnou dráhu kolem Měsíce, která umožňuje přistání pouze v oblastech ležících kolem jeho rovníku – tedy nikoliv například v oblasti Fra Mauro, kam směřovalo Apollo 13. Dalším argumentem proti používání bezpečné translunární dráhy je skutečnost, že vhodné startovací okno, zohledňující zejména světelné podmínky v době startu, přistání na Měsíci a při návratu na Zemi, nenastává příliš často, což omezuje frekvenci startů kosmické lodi k Měsíci.
Lety Apollo 12, Apollo 13 a Apollo 14, tzv. H mise (H od slova hybrid), proto sice zahájily let po bezpečné translunární dráze, ale po určité době ji opustily tak, aby mohly uskutečnit přistání ve své cílové oblasti.
Lety Apollo 15, Apollo 16 a Apollo 17 jsou také označovány jako tzv. J mise. Tyto lety byly rovnou navedeny na translunární dráhu, která nebyla bezpečnou. Zatímco Apollo 15 se mohlo dostat na bezpečnou translunární dráhu za pomocí řídicích motorů RCS (Reactive Control System), Apollo 17 již letělo po dráze natolik odlišné od bezpečné translunární dráhy, že by mělo problémy se na ní v případě potíží dostat i s využitím motorů přistávacího stupně lunárního modulu.
Průběh letu náhled|vlevo|Start mise Apollo 13
Start a počáteční fáze letu Apollo 13 bylo vyneseno na oběžnou dráhu kolem Země dne 11. dubna 1970 v 19:13 UT z kosmodromu na Mysu Canaveral.
30 hodin a 40 minut po startu posádka zažehla hlavní motor servisního modulu a přešla tak z bezpečné translunární dráhy na dráhu hybridní, jež umožňovala přistání v cílové oblasti Fra Mauro.
Nehoda náhled|250px|Poškozený servisní modul (NASA) V čase 55:52 po startu signalizovaly přístroje (telemetrickým přenosem dat) řídicímu středisku nízký tlak ve vodíkové nádrži. Nejednalo se o poruchu, ale o přirozený fyzikální jev stratifikace obsahu nádrže s kapalným vodíkem nebo kyslíkem. Proto bylo v nádržích zařízení na ohřívání a promíchávání obsahu. Středisko dalo pokyn zapnout ve všech nádržích ohřívače a promíchávací vrtule. „Jack“ Swigert zapnul promíchávání (55:53:20 pro kyslíkovou nádrž č.2). Ihned byly naměřeny anomálie elektrických hodnot, které jsou zpětně považovány za příznak zkratů v nádrži. Dle zpětného vyhodnocení telemetrie byly senzory kyslíkové nádrže 2 ztraceny po nárůstu tlaku a teploty v čase 55:54:51, tedy minutu a půl po zapnutí promíchávání. Posádka uslyšela výbuch a pocítila nezvyklé vibrace kosmické lodi. V řídicím středisku na 1,8 sekundy vypadly všechny telemetrické údaje. V kabině se rozsvítily kontrolky indikující nízkou úroveň stejnosměrného napětí na sběrnici B, jednom ze systémů rozvodu elektrické energie uvnitř lodi, buď v důsledku poškození elektrických rozvodů v důsledku výbuchu, nebo v souvislosti s postupnou ztrátou funkce palivových článků kvůli ztrátě dodávky kyslíku. To vše v rozmezí dvou sekund od ztráty senzorů v kyslíkové nádrži 2. Krátce poté John Swigert nebo Jim Lovell (údaje se liší i v oficiálních dokumentech NASA) ohlásil řídicímu středisku: „I believe we've had a problem here.“ a „Houston, we've had a problem.“ (ne „Houston, we have a problem“ jak je hláška populární). K nehodě došlo 14. dubna 1970 v 03:08:53 UTC, v době, kdy se již loď nepohybovala po bezpečné translunární dráze a kdy byla vzdálena 321 860 km od Země.
Po několik minut nemohlo řídicí středisko zjistit, co se přesně stalo. Přispěl k tomu fakt, že bezprostředně po výbuchu se většina údajů téměř normalizovala a stále se nabízelo vysvětlení, že jde hlavně o poruchu měření. Teprve když se potvrdily hodnoty ukazující ztrátu obsahu kyslíkové nádrže č. 2, pozvolný únik z kyslíkové nádrže č. 1 a zejména když Jim Lovell oznámil (56:09 – 15 minut po události): „It looks to me, looking out of the hatch, that we are venting something out into the space“ (Při pohledu průhledem se mi zdá, že nám něco uniká do vesmíru), v řídicím středisku pochopili, že se nejedná o pouhou poruchu měřicích přístrojů, ale že se stalo něco závažnějšího.
Při promíchávání kyslíku v nádrži vzniknul zkrat na elektrickém přívodu k motoru promíchávací vrtule, od něj se vzňala teflonová izolace a otevřený oheň v kyslíkové nádrži způsobil její výbuch, který, jak se později ukázalo, roztrhnul hliníkový kryt servisního modulu v celé jeho délce. Nádrž č. 2 byla zničena zcela, nádrž č. 1 pozvolna ztrácela kyslík trhlinami v potrubí nebo ventilech. Kyslík byl nezbytně potřeba nejen pro dýchání posádky, ale také k výrobě elektřiny a vody. Servisní modul obsahoval totiž palivové články, jež z vodíku a kyslíku vytvářely elektřinu a vodu. Pokračující únik kyslíku znamenal, že články přestanou brzy definitivně fungovat. Velitelský modul měl sice akumulátor a svou vlastní malou nádrž kyslíku, ty ale byly určeny pro sestup zemskou atmosférou. Přesto posádka akumulátor k rozvodu elektřiny připojila.
Lunární modul měl své vlastní kyslíkové nádrže, zásobu vody a nabité akumulátory s poměrně velkou kapacitou. Mohl tedy posloužit jako jakýsi záchranný člun. Avšak všechny zásoby byly určeny k zásobování dvou astronautů po dobu dvou dnů. Teď musely vystačit pro tři astronauty a čtyři dny.
Oživení lunárního modulu Prvním, ne zcela snadným úkolem, bylo oživit lunární modul dříve, než vypadne rozvod elektřiny ve velitelském modulu. Všechny systémy lunárního modulu byly totiž z důvodu úspory elektřiny během letu k Měsíci vypnuty a k jejich oživení, tj. postupnému zapnutí v definovaném pořadí, mělo dojít až na oběžné dráze. Jedinou výjimkou byla elektrická topná tělíska, jež temperovala některé systémy lunárního modulu, aby nedošlo k jejich poškození vlivem extrémně nízkých teplot panujících v kosmickém prostoru. Tato topná tělesa byla napájena z rozvodu velitelského modulu. Ze stejného rozvodu byla napájena i relé tvořící přepínač, který měl odpojit rozvod lunárního modulu od velitelského modulu a připojit jej na výkonné akumulátory lunárního modulu. Problém ale spočíval v tom, že síť velitelského modulu již v tuto chvíli nebyla schopna poskytnout výkon dostačující k sepnutí relé přepínače.
Podobný problém řešilo řídící středisko při jedné simulaci v rámci přípravy startu Apolla 10. Tehdy byla simulována havárie, při níž měl lunární modul také posloužit jako záchranný člun. Při simulaci se tehdy nepodařilo lunární modul včas oživit a simulace skončila „smrtí“ posádky. NASA poté tento scénář vyřadila z přípravy letů, protože pravděpodobnost podobné havárie byla nízká. Pracovníci řídicího střediska se však tímto scénářem přesto (mimo oficiální úkoly) dále zabývali a získané zkušenosti se teď hodily. S využitím nabytých zkušeností se podařilo řídicímu středisku za necelých 30 minut sestavit seznam úkonů nutných k oživení elektrické sítě lunárního modulu. Klíčový trik vycházel ze skutečnosti, že lunární modul obsahoval dvě sady akumulátorů – výkonnější, umístěnou v sestupové části (descent stage), a méně výkonnou, umístěnou v návratové části (ascent stage). S využitím akumulátorů návratové části se astronautům podařilo sepnout relé přepínače a připojit tak rozvodnou síť lunárního modulu k výkonným akumulátorům sestupové části.
Návrat na bezpečnou translunární dráhu Aby se ušetřilo co nejvíce energie v akumulátoru velitelského modulu pro fázi pozdějšího sestupu zemskou atmosférou, bylo přijato rozhodnutí vypnout navigační (guidance) systém velitelského modulu, který měl poměrně velkou spotřebu, protože ho kromě palubního počítače tvořily i elektricky poháněné gyroskopy inerciální plošiny. Lunární modul měl identický navigační systém. Jakmile byl oživen elektrický rozvod v lunárním modulu, bylo třeba oživit jeho navigační systém a přenést do něj data z navigačního systému velitelského modulu. Nestačilo ale jenom přečíst data z displeje ve velitelském modulu a zadat je do palubního počítače lunárního modulu. Data bylo třeba přepočítat, neboť lunární modul byl oproti velitelskému modulu o 180 stupňů otočen (velitelský a lunární modul byly spojeny „čely“ k sobě, takže velitelský modul vlastně letěl pozpátku).