Kann man ohne Computer durch die Raumfahrt navigieren?

Könnte eine Person vom Start bis zur Landung im Weltraum nur mit mechanischen Geräten wie einem Sextanten reisen? Mit genügend Erfahrung, was wären die minimal benötigten Geräte? Welches Fahrzeug wäre derzeit einfacher auf diese Weise zu fliegen?

Nur ein Sextant? Keine Rakete? Dann nein! :). Spaß beiseite, ich denke, es hängt davon ab, wie viel Genauigkeit Sie benötigen. Ich glaube nicht, dass Sextanten beim Start oder bei der Landung wirklich helfen und möglicherweise nur im Orbit nützlich sind. Neben dem Sextanten wäre eine wirklich genaue Uhr äußerst hilfreich!
Erlaubt Ihre Frage der Missionskontrolle auf der Erde, einen Computer zu verwenden?
@DrSheldon: Ich könnte mich irren, aber es scheint, dass er wissen möchte, welche analogen Instrumente erforderlich sind, um ein Raumschiff ohne jegliche Computerunterstützung manuell zu navigieren. Obwohl es mit Stift und Papier machbar ist, würde ich denken, dass ein Handrechner (vielleicht sogar einer mit trigonometrischen Funktionen) dem manuellen Navigator das Leben viel einfacher machen würde. Ob ein Taschenrechner unter die Definition von „Computer“ des OP fällt oder nicht, liegt in seinem/ihrem Ermessen.
Ich denke, die Antwort ist ja, aber der Mangel an Präzision würde zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führen.
@Paul Ein Taschenrechner ist ein Computer, aber Spickzettel sind erlaubt
Ich denke, Ihre Frage ist ohne den neuen letzten Satz in Ordnung, was wirklich eine andere Frage ist . Ihre Frage bezieht sich auf Navigation, Instrumentierung und menschliche Steuerung. Die Frage nach dem Fahrzeug würde eine andere Antwort erfordern, daher sollte dies separat erfolgen.
Funktioniert ein Sextant nicht nur auf der Erde,
@uhoh Umlaufbahn ist anders als interplanetare Reisen. Was ich mit "auf der Erde" meinte, meinte ich innerhalb ihres sphärischen Koordinatensystems, zu dem die Umlaufbahn immer noch gehört. Aber im Weltraum geht dieses relative Koordinatensystem verloren.
@anon das ist ein sehr guter Punkt! Diese Anwendungen verwendeten Merkmale auf der Erde oder dem Mond oder deren Terminatoren als lokale Referenzpunkte. Im Weltraum, aber innerhalb des Sonnensystems, könnten Sie immer noch einen Sextanten verwenden, um den Winkel zwischen entfernten Körpern zu messen (Erde gegen Mond, Erde gegen Sonne). Weit entfernt vom Sonnensystem können Sie die Position nur mit einem Teleskopbild des Sonnensystems grob abschätzen, und noch weiter entfernt haben Sie Pech. Das könnte auch für eine interessante neue Frage sorgen.
Die Navigation auf den Ozeanen der Erde erforderte zusammen mit dem Sextanten eine sehr präzise Uhr. Ohne eine genaue Uhr war die Längengradbestimmung nicht möglich. Daher sollten im Weltraum ein Sextant und eine Uhr verwendet werden.
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Diese Frage wurde gut aufgenommen, aber ich würde sofort sagen, dass, selbst wenn sie könnte, es nicht bedeutet, dass sie es sollte. Davon abgesehen würde ich erwarten, dass diese Art von Fragen an WorldBuilding SE gestellt werden .

Antworten (5)

Abhängig davon nennen wir einen "Computer". Würde ein Rechenschieber zählen? Dieses extrem einfache Handgerät kann Multiplikationen, Divisionen und auch Funktionen wie Exponenten, Wurzeln, Logarithmen und Trigonometrie ausführen. Einige enthielten spezielle Funktionen für Flieger. Oder darf ich meinen Curta in ein Raumschiff mitnehmen? Es wurde auch von Piloten der kommerziellen und allgemeinen Luftfahrt sehr bevorzugt. Solche einfachen, mechanischen Geräte würden die Arbeit des Menschen viel einfacher und, wie ich finde, möglich machen.

Wenn die Zeit kritisch ist, kann es oft möglich sein, vorbereitete Pläne und vorberechnete Tabellen für die Anpassung zu verwenden. Wo Fehler kritisch sind, können drei oder mehr Personen parallel arbeiten und das übereinstimmende Ergebnis auswählen.

Abgesehen von der Geschwindigkeit der Berechnungen gibt es in der Mathematik grundsätzlich nichts, was Computer leisten können und Menschen nicht.

Ein Computer als Taschenrechner ist schneller als ein Mensch, aber nicht genauer. Ein Computer als Pilot kann jedoch das Timing und die Dauer von Kurskorrekturen viel genauer bestimmen. Ein computergesteuertes Fahrzeug könnte Manöver ausführen, die ein Mensch selbst mit perfekter Anleitung nur schwer nachahmen könnte.
Sicherlich ist auch eine Art Uhr/Chronometer erforderlich, und für mehr Genauigkeit könnte es mit der Steuerung von Raumfahrzeugen verbunden werden, um Maschinen zur erforderlichen Zeit und Dauer zu löschen. Aber ich vermute, dass eine zweite Genauigkeit, die ein Mensch leicht erreichen kann, für Aktionen ohne Feedback ausreichen könnte. Wo es eine Rückmeldung gibt, wie beim Halten des Kurses oder der Orientierung, ist der Mensch nicht langsam.

Sie können ganz ohne Navigationsgeräte oder Computer im Weltraum reisen, der suborbitale Flug und der Orbitalflug werden von der Rakete durchgeführt, es kommt auf die Genauigkeit an, und frühe bemannte Raketen hatten keine Computer. Beim De-Orbiting muss das Raumfahrzeug auf die richtige Einstellung für Retro-Feuer eingestellt werden, was bei Bedarf mit dem Auge erfolgen kann. Frühe Raumfahrzeuge verwendeten dafür Kreisel mit einem manuellen Backup.

Wenn Sie irgendwo im Weltraum ankommen wollen, müssen Sie genau sein. Ein Raumfahrzeug muss in einer bestimmten Position gehalten werden und Triebwerke müssen genau zum richtigen Zeitpunkt und für die richtige Zeitdauer zünden. Gyroskope und Timer können Ihnen eine ziemliche Genauigkeit geben, sodass Sie dafür keinen Computer benötigen (obwohl es wirklich hilft).

Die größte Herausforderung ohne Computer wären die mathematischen Berechnungen, die von Hand durchgeführt werden können, solange Sie einen Raum voller menschlicher Computer haben, die Sie unterstützen. Alleine dauert es länger, einige Berechnungen durchzuführen, als sie wert sind - bis Sie die Antwort haben, sind Sie über den Punkt hinaus, an dem Sie sie benötigt haben.

Wenn Sie mit einem Sextanten, einem Chronometer und den nautischen Tafeln die Position eines Segelschiffs bestimmen, kann sich Ihre Position am Ende der Berechnung um etwa eine Seemeile verändert haben. Aber ein Raumschiff ist viel schneller, etwa 3000 bis 10000 Mal.
@Uwe, Re, "... deine Position hat sich vielleicht geändert ..." Ich weiß nichts über diese moderne Navi-Ära, aber damals waren sich die Navigatoren dieser Tatsache sehr bewusst. Die stündliche Navigation des Schiffes erfolgte immer durch Koppelnavigation. Und das wurde gelegentlich durch "Fixes" (Sternvisiere, Funkpeilung usw.) korrigiert. Wenn Sie denken, dass Sie einer bestimmten Kurslinie auf der Karte folgen, aber ausrechnen, dass Sie vor zehn Minuten einen Punkt passiert haben, der nicht auf dieser Linie liegt, ziehen Sie eine parallele Linie durch den "fixen" Punkt und verschieben Ihre geschätzte Position zu die neue Linie.

Ja, solange es dir egal ist, wo du landest

Frühe Raumfahrzeuge verwendeten elektrische Steuerungen, hatten aber keine Computer:

  • Sechs Wostok trugen jeweils eine Person in den Orbit. Der erste Flug beförderte den ersten Mann und der letzte Flug die erste Frau ins All.
  • Sechs Mercury -Flüge beförderten jeweils einen amerikanischen Astronauten ins All, davon vier in den Orbit. Obwohl die Fahrzeuge keine Computer hatten, wurden sie von IBM 701-Computern am Boden unterstützt (Offline- und keine Echtzeitsteuerung).
  • Voskhod flog zwei unbemannte und zwei bemannte Flüge. Der erste bemannte Flug beförderte drei Kosmonauten. Der zweite bemannte Flug beförderte zwei Kosmonauten für den ersten Weltraumspaziergang.

Keiner dieser Flüge hatte einen genauen Zielort, weder im Weltraum (kein Rendezvous mit einer Raumstation, Mondlandefähre oder einem Satelliten) noch beim Wiedereintritt (keine Landebahn oder Landeplatz). Solange Sie irgendwo in Sibirien oder im Pazifik gelandet sind, würde eine ganze Armee oder Flotte von Schiffen Sie finden.

Der erste Computer im All war für Project Gemini . Sein Flugcomputer konnte vier Funktionen ausführen:

Aufstieg - dient als Backup-Leitsystem. Die Umschaltung wird von den Astronauten manuell gesteuert.

Orbitalflug - bietet den Astronauten eine Navigationsmöglichkeit, um den Zeitpunkt des Rückfeuers zu bestimmen und im Notfall den Landeplatz für einen sicheren Wiedereintritt auszuwählen. (Bei längeren Missionen können Bodendaten nicht mehr verfügbar sein, wenn das Bodendatennetz aus der Orbitalebene herausdreht.)

Rendezvous - dient als primäre Referenz, indem es den Astronauten Leitinformationen zur Verfügung stellt. Die Umlaufbahnparameter werden durch die Bodenverfolgung bestimmt, die dann an das Raumfahrzeug gesendet werden; Der Führungscomputer war für die Verarbeitung der Informationen zusammen mit der erfassten Raumfahrzeuglage verantwortlich. Die Informationen wurden den Astronauten in Form von Raumfahrzeugkoordinaten präsentiert.

Wiedereintritt - leitet Befehle direkt an das Wiedereintrittskontrollsystem für den automatischen Wiedereintritt weiter oder stellt den Astronauten die Führungsinformationen für den manuellen Wiedereintritt zur Verfügung.

https://en.wikipedia.org/wiki/Gemini_Guidance_Computer

Die meisten davon wurden nicht unbedingt für die Gemini-Missionen benötigt, sondern um die Technologie zu testen, damit sie für Apollo verwendet werden kann. Jedoch,

  • Gemini hatte ein Radarsystem, das im Wesentlichen einen Computer benötigt, um nützlich zu sein. Dies wurde verwendet, um Rendezvous und Andocken zu üben, die bei den Apollo-Missionen zwischen dem CSM und dem LEM benötigt würden. Apollo verwendete auch Radar, um die Entfernung zur Mondoberfläche zu messen; sonst wäre es wahrscheinlich abgestürzt.
  • Rendezvous ist ohne Computer fast unmöglich. Nahezu jede bemannte Mission nutzt jetzt in irgendeiner Weise ein Rendezvous mit einem anderen Raumschiff.
  • Wenn Sie in einem bestimmten Bereich landen möchten (z. B. Shuttle-Landebahn, SpaceX-Landeplatz), benötigen Sie eine Computersteuerung.

Eine der anderen Antworten ist in Bezug auf Apollo falsch. Das CSM und das LEM hatten jeweils einen Führungscomputer, das LEM hatte einen Abbruchcomputer und der Saturn-Booster hatte einen anderen Computer.

Wenn es Ihnen also egal ist, wohin das Raumschiff fliegt, brauchen Sie keinen Computer.

Gemini sollte die für die Apollo-Mission notwendigen Rendezvous-Manöver mit dem LM testen. Deshalb hatte Gemini ein Rendezvous-Radar.
Mercury hatte spezifische Ziele für den Wiedereintritt; Erdseitige Verfolgung und Computer wurden verwendet, um den richtigen Zeitpunkt für die Durchführung der Retrofire-Manöver auszuwählen. Die letzten beiden bemannten Mercury-Flüge landeten beide innerhalb von 10 km von ihren Zielen – bemerkenswert gut, wenn man bedenkt, dass sie keine Steuerfähigkeit hatten, sobald sie die Atmosphäre erreichten. (Aber je weniger über MA-7 gesagt wird, desto besser.)
-1Ich stimme Ihnen nicht zu, solange es Ihnen egal ist, wo Sie eine Überschrift in Bannergröße landen. Dies impliziert, dass es nicht möglich wäre, wenn es einen interessiert , aber Sie unterstützen diese Schlussfolgerung in Ihrer Antwort überhaupt nicht. Ich denke, es ist eine nicht unterstützte, Stimmen anziehende Augenweide. Wäre es möglich, diese Schlussfolgerung zu untermauern? Oder passen Sie den Wortlaut vielleicht an das an, was Ihre Antwort unterstützt?
Drei Antworten weisen darauf hin, dass dies wahrscheinlich nicht unmöglich ist ( 1 , 2 , 3 ) und deshalb werde ich in Kürze eine Folgefrage dazu stellen.
Die Verwendung eines Sextanten hilft Ihnen nicht beim Andocken an ein anderes Raumschiff. oder auf dem Mond, einer Landebahn oder einem Landeplatz landen. Ich bleibe bei meiner Behauptung.
und so habe ich die Folgefrage gestellt : Berechnungen, für die Apollo-Astronauten trainiert wurden, sie von Hand durchzuführen, wenn der Leitcomputer und/oder die Daten- und Kommunikationsverbindung zur Erde verloren gehen? Ein Sextant könnte sicherlich helfen. In Stack Exchange-Antworten ist das Unterstützen von Behauptungen mehr, als ihnen beizustehen. In Bezug auf die "Nutzlosigkeit" eines Sextanten zum Andocken habe ich gerade gefragt, wie ein Sextant hypothetisch dazu verwendet werden könnte, bei einem Andockvorgang zu helfen?
@uhoh Sheldon hat Recht, weil es einfach nicht so gemacht wird und Sie einige schwere Modifikationen an allem benötigen würden, was wir haben, aber um zu sagen, dass es unmöglich ist? Ein Sextant hilft Ihnen, zum Dock zu gelangen und sich für den Eintritt auszurichten. Von dort aus müssen Sie Ihre 5 Sinne und ein Bi-Teleskop, vielleicht ein Gravimeter, einsetzen.

Ist es möglich? Gewiss, und es wurde wie angegeben getan.

Es braucht einfach viel mehr Zeit, um Ihre Verbrennungen und Flugbahnen von Hand zu berechnen, als mit Computern, und sie von Hand durchzuführen, anstatt Dinge an ein computergesteuertes automatisiertes Flugsteuerungssystem zu verweisen, erfordert eine sehr ruhige Hand und ein hervorragendes Timing.

Denken Sie daran, dass die Berechnungen keine Raketenwissenschaft sind und wahrscheinlich jedem beigebracht werden könnten, der eine anständige Begabung für Mathematik und räumliche Einsicht hat. Aber sie sind auch nicht trivial, einige vorgedruckte Arbeitsblätter zu haben, um Ihre Zahlen einzutragen und Sie durch die Berechnungen zu führen, würde die Dinge enorm beschleunigen.

Allerdings ist die Verwendung von Computern einfach viel bequemer und zuverlässiger.

Robert A. Heinlein ist ein Science-Fiction-Autor, der für die Verwendung äußerst genauer Berechnungen beim Starten und Fliegen von Raumfahrzeugen bekannt ist. Sein Roman The Rolling Stones ist besonders bekannt für die Verwendung eines Rechenschiebers als Mittel zur Berechnung der Weltraumnavigation.

Seltsamerweise war diese Zukunft bereits 1977 veraltet. Taschenrechner waren so ungefähr erfunden worden. Aber das ist mir nicht aufgefallen. Ich habe einen Slider als futuristisches Ding einfach als selbstverständlich angesehen. Quelle; Übergeben Sie den Rechenschieber: Robert Heinleins The Rolling Stones

Fiktion hin oder her, wenn Heinlein sagt, man kann die Weltraumnavigation mit einem Rechenschieber berechnen, dann kann man das.

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