Welches Koordinatensystem wurde für die Apollo-Missionen verwendet?

Hier geht es speziell um die Apollo-Missionen, die in dieser verwandten Frage nicht berührt werden .

Haben sie während der gesamten Mission ein Koordinatensystem verwendet oder je nach Phase (Erde, Erde-Mond, Mond) gewechselt?

Und wie sind sie im Zusammenhang mit der Erde-Mond-Navigation mit der Tatsache umgegangen, dass sich der Mond bewegt und die Erde in einem Winkel umkreist?

Möglicherweise haben sie mehrere Koordinatensysteme zusammen verwendet. Der Computer konnte Koordinaten von einem System in ein anderes umwandeln. Die Entfernung zur Erde sowie zum Mond wäre wichtig zu wissen.
Die CSM AGC verwendete erdzentrische Koordinaten, die LM AGC verwendete mondzentrische Koordinaten. Sie mussten letzteres auf Apollo 13 in ersteres umwandeln, als sie das CSM wieder einschalteten. Ich bin mir nicht sicher, welche genauen Koordinatensätze verwendet wurden. Mir ist nicht klar, was der letzte Satz bedeuten soll? Sowohl kartesische Orbitalzustandsvektoren als auch keplersche Elemente können mit einfacher Algebra zwischen zwei Referenzrahmen konvertiert werden.
Hier ist eine umfassende Übersicht über das für Apollo verwendete Koordinatensystem: ibiblio.org/apollo/Documents/19700076120.pdf
Aber für das Rendezvous-Manöver zwischen CSM und LM könnte es einfacher sein, wenn beide AGCs dasselbe mondzentrierte Koordinatensystem verwenden.

Antworten (1)

Das Kommando-/Dienstmodul und das Mondmodul verwendeten jeweils ein lokales Koordinatensystem.

  • Jedes Raumschiff hatte einen Hauptmotor, der per Definition auf den ausgerichtet war X Richtung und erzeugt Schub in der + X Richtung.
  • Die rechte (Steuerbord-) Seite des Raumfahrzeugs wurde als die definiert + Y Richtung, mit links (Port) als Y .
  • Die verbleibende Achse war die Z Achse. Für das CSM, Z war über den Köpfen der Astronauten, und + Z war unter ihren Füßen. In der LM blickten die Astronauten nach vorne + Z Richtung, mit Z achtern.
  • Dies bedeutete, dass jedes einzelne Triebwerk (Haupt- und RCS) eine feste Position und Ausrichtung im lokalen Koordinatensystem hatte, was die Berechnungen für Triebwerksbrände vereinfachte.

Apollo-Äxte

Nicken, Gieren und Rollen waren relativ zur Ausrichtung eines Astronauten, der das Fahrzeug steuerte:

  • Für den CSM war die Tonhöhe um die Y Achse, Gieren um die Z Achse, und rollen um die X Achse.
  • Für die LM war die Tonhöhe um die Y Achse, Gieren um die X Achse, und rollen um die Z Achse.

Der Führungscomputer könnte auch zwischen dem lokalen Koordinatensystem und mehreren anderen Koordinatensystemen konvertieren:

  • Ein globales Koordinatensystem namens "Basic Reference Coordinate System", das entweder auf der Erde oder dem Mond zentriert sein kann. Die meisten Berechnungen verwendeten dies als Zwischenkoordinatensystem. Die zum Konvertieren zwischen diesem globalen Koordinatensystem und dem lokalen Koordinatensystem des Fahrzeugs verwendete Matrix wurde REFSMMAT genannt. Die Bewegung von Erde und Mond wird durch die Eingabe von Startdatum und -zeit mit Verb 70 berücksichtigt.

    Das Basic Reference Coordinate System (BRC) ist ein orthogonales Trägheitskoordinatensystem, dessen Ursprung entweder im Erd- oder im Mondmassenmittelpunkt liegt (Abbildung 1). Die Ausrichtung dieses Koordinatensystems wird durch die Schnittlinie der mittleren Erdäquatorebene und der mittleren Ekliptik zu Beginn des Besselschen Jahres, das am 1. Januar 1971 beginnt, definiert. Die X-Achse ( u X ich ) wird durch den Schnittpunkt der Äquatorialebene der Erde und der Ekliptik in Richtung des aufsteigenden Knotens definiert. Die Z-Achse ( u Z ich ) verläuft entlang des mittleren Erdnordpols und die Y-Achse ( u Y ich ) vervollständigt den Dreiklang.

    Seite LB-55, https://history.nasa.gov/alsj/a15/A15Delco.pdf

  • Der Leitcomputer konnte aus acht zusätzlichen Koordinatensystemen übersetzen: Startplatz auf der Erde, passive thermische Kontrolle (die „Barbecue-Rolle“), bevorzugter Einschub in die Mondumlaufbahn, Mondlandeplatz, bevorzugter Wechsel der Mondumlaufbahnebene, LM-Aufstieg, bevorzugte erdumspannende Injektion, und Erdeintritt. Siehe Seiten LB-58 bis LB-60 der obigen Referenz (Gleichungen enthalten!).

„Die Führungscomputer beider Fahrzeuge funkten sich in Echtzeit mit ihrer Position und Orientierung.“ Erfolgte dies durch direkte digitale Kommunikation zwischen den beiden Leitrechnern über bidirektionale Funkverbindungen?
@Uwe: Richtig. Dies war besonders wichtig, wenn das CSM das aktive Fahrzeug war, da sich das Rendezvous-Radar auf dem LM befand. (siehe Bild oben)
Das Rendezvous-Radar befand sich auf dem LM, verwendete jedoch einen Radartransponder am CSM, wie in der Abbildung gezeigt. Der Transponder ermöglichte Langstreckenradarmessungen mit geringer Leistung, indem r^4 der Radargleichung durch r^2 für beide Richtungen zum und vom CSM ersetzt wurde.
@DrSheldon Hast du eine Referenz für die Übertragung von Lage- und Positionsdaten zwischen den Fahrzeugen? Ich würde gerne mehr darüber lesen - es ist neu für mich.
@DrSheldon Ich glaube, Sie liegen falsch in Bezug auf die Übertragung von Lage- und Positionsdaten zwischen den Fahrzeugen. Ich würde mich aber gerne als falsch erweisen. Diese sehr detaillierte Beschreibung der Mond-Rendevous-Methoden erwähnt sie nicht. history.nasa.gov/afj/loressay.html
@OrganicMarble: Routine R29. Es ist etwas, das ich vor ein oder zwei Monaten im Quellcode gesehen habe, um eine Frage zu P12 zu beantworten. Tut mir leid wegen der Verspätung, ich musste es in meinen Notizen finden.
Überprüfen Sie besser Ihre Notizen: BEZEICHNET DAS RENDEZVOUS-RADAR IN RICHTUNG DER BERECHNETEN LOS ZUM CSM, MIT DEM HAUPTZIEL, REICHWEITE # UND REICHWEITENRATENDATEN IN 2-SEKUNDEN-INTERVALLEN ZUR ÜBERTRAGUNG ZUM BODEN ZU ERHALTEN. Dies bedeutet nur, dass es den RR auf den CM richtet. übermittelt keine Daten an das CM. Die Daten gehen auf den Boden.
@OrganicMarble: Ich verstehe. Ich werde diesen Teil aus der Antwort entfernen.