Beschleunigung durch unkontrollierte Rotation von Gemini 8

Nachdem ich gerade den Film "First Man" gesehen habe, interessiere ich mich dafür, die Fehlfunktion von Gemini 8 physikalisch zu analysieren und sie möglicherweise zu einer Hausaufgabe oder einem Beispiel für meinen Physikunterricht zu machen. Ich möchte die Fakten richtig zusammenfassen und die numerischen Daten so genau wie möglich erhalten. Danach gab es eine Art Untersuchungsausschuss, und ich würde mir vorstellen, dass seine Ergebnisse irgendwo online verfügbar sind, vermutlich mit technischen Daten und Rekonstruktionen, aber WP verlinkt nicht auf ein solches Dokument. Gibt es so etwas, das der Öffentlichkeit zugänglich ist?

WP sagt: "Inzwischen hatte die Sturzrate eine Umdrehung pro Sekunde erreicht, wodurch die Sicht der Astronauten getrübt wurde und Bewusstlosigkeit oder Schwindel drohten." In dem Film gibt es ein Zifferblatt, das bis zu 360 hochgeht, und die Nadel scheint im Moment der schnellsten Drehung festgesteckt zu sein. Ich gehe davon aus, dass dies in Grad pro Sekunde angegeben ist. Gibt es einen genaueren Wert für die maximale Drehzahl?

WP beschreibt die Bewegung als ein Gieren, was meiner Meinung nach ein Gieren in einem Koordinatensystem bedeutet, das sich an der Art und Weise orientiert, wie die Astronauten in der Gemini-Kapsel saßen. War es nach dem Abkoppeln von der Agena weiterhin ein reines Gieren, vermutlich weil es von einem Giertriebwerk der Gemini-Kapsel verursacht wurde?

Wie weit waren die Astronauten von der Gierachse entfernt? Ausgehend von diesem NASA-Kunstwerk ist meine beste Vermutung, dass das Herz jedes Astronauten etwa 40 oder 50 cm von der Gierachse entfernt war, dh dort, wo sich die Getränkehalter in einem modernen Auto befinden würden, aber es ist ziemlich schwer, das mit Sicherheit zu sagen. Eine technische Zeichnung würde es wahrscheinlich erlauben, dies viel genauer zu bestimmen.

Unter Verwendung einer Rotationsdauer von 1 Sekunde und r = 45   cm , bekomme ich eine Beschleunigung von 1.8 g . Ist dies im richtigen Bereich für die im WP-Zitat beschriebenen Effekte? Ich würde mir vorstellen, dass eine solche Seitwärtsbeschleunigung etwas weniger schlimm wäre als eine Aufwärtsbeschleunigung, die verhindern würde, dass Blut zum Gehirn gelangt.

Rollen, nicht gieren – wenn es ein Gieren gewesen wäre, wäre die Nase der Gemini beim Abdocken gegen die Seite des Agena-Andockadapters geschlagen.

Antworten (1)

Eine maßgeblichere Quelle als Wikipedia wäre der Gemini VII Mission Report der NASA . Ab Seite 5-25 wird die Anomalie beschrieben, wobei der Haupteffekt eher ein unkontrolliertes Rollen mit etwas weniger als einer Umdrehung pro Sekunde als das Gieren von Wikipedia ist:

Die Trennung vom GATV [Agena] erfolgte um 7:15:12,3 Uhr GET, wobei die Triebwerke 11 und 12 6,6 Sekunden lang zündeten. Zu diesem Zeitpunkt betrugen die Raten +3, –5 und –2 Grad/s beim Nicken, Rollen bzw. Gieren. Nach der Trennung war eine mäßige Aktivität des Handreglers vorhanden, obwohl der Direktmodus nicht ausreichte, um die Rollrate einzudämmen. Um 7:15:44,7 GET wurde die ACME-Vorspannung versehentlich entfernt, wodurch das Steuersystem deaktiviert wurde, und die Rollrate stieg aufgrund des unkontrollierten Zündens von Triebwerk 8 in den nächsten drei Minuten auf 296 Grad/Sek es schien eine intermittierende oder herabgesetzte Leistung des Triebwerks 8 zu existieren.

Es überrascht nicht, dass dies nichts mit der Darstellung des Vorfalls in "First Man" zu tun hat, wo die extreme Rollrate in wenigen Sekunden erreicht wird und das Fahrzeug die ganze Zeit heftig zittert. Die rotierenden Triebwerke erzeugten nur eine Kraft von 110 N gegen ein dreieinhalb Tonnen schweres Raumschiff. (Die Berechnung der Änderung der Rollrate von einem festgefahrenen Triebwerk könnte ein weiteres gutes Klassenzimmerproblem sein!)

Die Rollachse ist natürlich die Längsachse des Raumfahrzeugs; Ein sitzender Astronaut mit Blick nach vorne auf der Gemini-Couch blickt parallel zur Rollachse.

Das Gemini-Cockpit war ziemlich eng; Stellen Sie sich die Vordersitze eines kleinen Roadsters vor, nicht eines SUV. Die Liegen sind leicht auseinander gekippt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

... die Rollachse verläuft also nicht weit von der inneren Hüfte jedes Astronauten entfernt - Ihre 45-cm-Achse-zu-Herz-Schätzung scheint plausibel, obwohl bei einer hohen Rollrate ein übermäßiger Blutfluss zum Kopf das dringendere Problem zu sein scheint, und das Der Radius der Besorgnis könnte eher 1 Meter betragen (die Kabine des Raumfahrzeugs hat an der Basis einen Durchmesser von ~ 2,2 m) ... obwohl, murmeln, Beschleunigungsgradient, Kalkül, murren, murren

Das Nachbesprechungsdokument der Besatzung ist ebenfalls verfügbar, mit subjektiveren Eindrücken des Vorfalls; Armstrong und Scott erwähnen Gieren, bestätigen aber, dass der primäre Modus Rollen war:

Armstrong: Kurz nachdem wir uns zurückgezogen hatten, stellten wir fest, dass wir im Wesentlichen die Kontrolle über das Raumschiff beim Rollen und Gieren verloren, und wir vermuteten, dass wir die Lebensdauer dieser Triebwerke überschritten hatten. Das Raumfahrzeug beschleunigte jedoch weiter, und wir erzielten Rollgeschwindigkeiten von mindestens 200 bis 300 Grad pro Sekunde oder vielleicht mehr.

Scott: Ja, dem würde ich zustimmen. Es sah für mich nach noch mehr aus, und es war bei weitem mehr beim Rollen als beim Gieren. Die Rolle war die vorherrschende. [sieh]

Armstrong: Wir haben gemerkt, dass wir an physiologische Grenzen stoßen und dass wir sofort etwas unternehmen müssen, um die Situation zu retten.

(Man muss diese professionelle Distanz lieben!)

Sehr schöner Aufsatz!
Ausgezeichnete Antwort, danke! Ich habe WP bearbeitet, um alle Verweise auf „Gieren“ in Verweise auf „Rollen“ zu ändern. (Vielleicht könnte jemand anderes WP nuancierter und sorgfältiger bearbeiten.) Dies scheint eine perfekte Antwort zu sein, abgesehen vom Mangel an maßgeblicheren/besser beschafften Informationen zur Physiologie. Ich würde denken, dass der Unterschied im (fiktiven) Gravitationspotential zwischen Gehör und Gehirn die wichtige Zahl wäre ...? Schade, dass das Diagramm keinen Maßstab hat. Wäre der Kreis 3 m? Sind die 3 m ein Innendurchmesser? Es war ein Kegel, richtig?
Ja, ich habe keine Ahnung, was da die Schnittmenge von Infinitesimalrechnung und Physiologie ist; Wenn Sie es zu einem Problem im Physikunterricht machen, können Sie einfach bei "Was ist die Radialbeschleunigung in Armstrongs Herz" (oder Kopf) aufhören und die gesundheitlichen Auswirkungen vage lassen. :)
Basierend auf diesem Diagramm space1.com/Spacecraft_Data/Handbook_Illustrations/Gemini/… denke ich, dass der Kreis auf der Figur, die Sie reproduziert haben, wahrscheinlich einen Durchmesser von etwa 88 Zoll hat. Die Wände scheinen ziemlich dünn zu sein (wow!), also gibt es wahrscheinlich keinen großen Unterschied zwischen ID und OD. Wenn ich die Position eines menschlichen Herzens aus der Schnittansicht errate, die ich verlinkt habe, finde ich eine r sehr nah an den 45 cm, die ich ursprünglich geschätzt hatte.
Ah, ok, die 3 m sind der Basisdurchmesser des Retro-/Ausrüstungsmoduls, nicht der abgebildeten Besatzungskapsel.
Beschleunigung durch unkontrollierte Rotation von Gemini 8
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