Was war ein Backup-Plan für den Fall, dass das Apollo CSM Primary Guidance System IMU auf Gimbal Lock ging?

Bei Apollo-11 gelang es Armstrong und Aldrin während der Vorbereitungen für das Andocken an das Kommando- und Servicemodul in der Mondumlaufbahn, die Trägheitsmesseinheit (IMU) des Primärführungssystems der Mondlandefähre in eine kardanische Verriegelung zu bringen. Quelle

127:53:21 Armstrong (an Bord): Diese Rolle ist ziemlich weit. Ich weiß nicht, wie viel – das ist also – Oh, es wird kardanisch arretiert! 127:53:28 Aldrin (an Bord): Das war’s – zu AGS? 127:53:32 Armstrong (an Bord): Ja, [Nichtssagen] Att Deadband.

Armstrong, aus dem Jahr 1969 Technische Nachbesprechung: „… Zweifellos waren wir fest im Gimbal-Lock verankert. Also haben wir es einfach in AGS eingefügt und das Andocken in AGS abgeschlossen."

In LM gab es anscheinend ein Backup-Leitsystem: Abort Guidance System (AGS)

Dieses System war nicht so genau wie die primäre IMU, ermöglichte jedoch eine grundlegende Lagekontrolle zum Andocken an CSM.

Was war der Backup-Plan für den Fall, dass das CSM Primary Guidance System IMU in den Gimbal-Lock versetzt wurde (insbesondere auf der Rückreise vom Mond, nach der Trennung vom LM)?

Antworten (1)

Das Apollo-Lagekontrollsystem geht von einer bekannten Orientierung aus, die durch Sternsichtungen festgelegt wurde, und verwendet dann Gyroskope, um die Änderung der Orientierung im Laufe der Zeit zu verfolgen. Das Problem mit der Gimbal-Sperre ist, dass das System die Rotationsachsen nicht mehr richtig unterscheiden kann, also nicht erkennen kann, wie sich die Ausrichtung ändert.

Das Heilmittel für die Gimbal-Sperre besteht darin, einfach von vorne zu beginnen – setzen Sie die physischen Positionen der Gimbals zurück, um sie aus der Sperre zu nehmen, nehmen Sie einen neuen Satz Sternsichtungen vor und sagen Sie dem Computer, in welche Richtung Sie zeigen, in einem Prozess namens „Neuausrichtung“. „Die IBU. Ich glaube, das war Programm P52 in der AGC, und der Prozess wird hier in einer anderen QA beschrieben .

Dieser Vorgang dauert eine Weile, also sollten Sie ihn vermeiden, wenn Sie können, und es kann ein großes Problem sein, wenn Sie mitten in etwas Zeitkritischem wie einem Docking-Ansatz sind, weshalb Apollo 11 auf AGS umgestellt hat statt neu auszurichten.

Da die Kreisel im Laufe der Zeit leicht abdriften, muss die IMU regelmäßig neu ausgerichtet werden, auch wenn Sie nicht in die Gimbal-Sperre wechseln, sodass das Verfahren ziemlich routinemäßig ist.

Das Dokument hq.nasa.gov/alsj/e-1344.htm beschreibt ein schnelles "grobes Ausrichten"-Verfahren, das durchgeführt werden könnte, wenn eine Sperre auftritt. Aber dieses Dokument ist ziemlich alt und ich weiß nicht, ob dieser Ansatz im Betrieb überlebt hat. „Sobald dies erledigt ist, kann er die „Grobausrichtung“-Modussteuerung bedienen, die auf der AGC-Tastatur des Piloten bereitgestellt wird. Dies würde die IMU schnell in die von den CDUs beschriebene Raumfahrzeuglage bringen.“
Wie dachten sie, "die physischen Positionen der Kardanringe zurückzusetzen, um sie aus der Verriegelung zu nehmen"? Wenn ich das richtig verstehe, bedeutet Gimbal Lock, dass zwei ursprünglich orthogonale Rahmen (Gimbals) in einer Ebene zusammenfallen und sich daher zusammen bewegen. Gab es einen speziellen Mechanismus, um einen einzelnen Gimbal zu zwingen, sich relativ zu den anderen zu bewegen?
@OrganicMarble Aber es sollte einen Unterschied zwischen einer Standard-IMU-Drift-Ausrichtung ohne vorherige Gimbal-Sperre und der IMU-Ausrichtung nach einer Gimbal-Sperre geben. Die standardmäßige IMU-Ausrichtung mit P52 war sehr komfortabel, der Astronaut gab eine Sternnummer ein, der Leitcomputer drehte das CSM, um den Stern mit dem Sextanten zu sehen, und der Astronaut maß den Fehler. Wiederholen Sie den Vorgang mit einem anderen Stern und alle 3 Winkeldrifts werden korrigiert. Aber nach einem Gimbal-Lock musste der Astronaut das CSM manuell zum Stern drehen.
@LeoS Ich kenne den Mechanismus nicht, durch den die übereinstimmenden Kardanringe entkoppelt wurden, aber es scheint offensichtlich, dass sie dies irgendwie tun mussten. Ich schätze, es wurde vom Computer als Teil des P52-Prozesses gemacht.
@Russell Borogove: Nachdem ich einige Informationen über Apollo IMU gelesen habe, verstehe ich immer noch nicht ganz, wie dieser "Zauberball" funktionierte, aber es scheint, dass sie einen "Drehmomentmotor" für jeden der 3 Kardanringe hatten, youtu.be/x_A7yXgMR60
@LeoS Sie können über die IMU (und die Torques) in Abschnitt 2.2.3.1.2 dieses Dokuments hq.nasa.gov/alsj/SM2A-03-BK-II-%281%29.pdf lesen
Was war ein Backup-Plan für den Fall, dass das Apollo CSM Primary Guidance System IMU auf Gimbal Lock ging?
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