Wie könnte ein Sextant hypothetisch bei einem Andockvorgang helfen?

Wenn das Standardradar und die optische Messtechnik eines Raumfahrzeugs verloren gingen, könnte ein Sextant verwendet werden, um die Reichweite und relative Position eines anderen Raumfahrzeugs zu bestimmen, um ein Andockmanöver durchzuführen?

Nehmen wir an, das Andocken ähnelt jenen, die im Orbit um einen bekannten, kartografierten Körper wie die Erde oder den Mond stattgefunden haben, und mindestens ein Astronaut hat eine Uhr, Papier, Bleistift, Karte, Handbuch usw. Nicht dass diese sind für die Antwort erforderlich, aber denken Sie daran, dass grundlegende Werkzeuge wie diese verfügbar sind, da sie normalerweise bei Missionen mit Andocken verwendet wurden.

Bearbeiten: Um Kommentare nachzuverfolgen, können Papier und Bleistift bei Bedarf für lange Handberechnungen verwendet werden, jedoch kein Computer oder elektronischer Taschenrechner.

Mechanische Rechenmaschinen wie Rechenschieber sind aber natürlich erlaubt. Quelle: Numberphile Siehe auch Apollo 13 - Math Saves the Day .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ein Sextant ist in hohem Maße ein optisches Messinstrument :)
@Antzi in der Tat hast du Recht, bearbeitet.
@DrSheldon Erd- oder Mondumlaufbahn wurde bereits angesprochen und ist bejahend. Ich dachte, es wäre ziemlich klar, dass Papier und Bleistift verwendet würden, um die Rechenaufgaben zu erledigen. Aber das wissen jüngere Leute heutzutage vielleicht nicht mehr, also habe ich es explizit zugelassen. Laut der Bearbeitung ist dies auf Computern ein No-Go. Glücklicherweise gibt es die Störungstheorie seit etwa einem oder zwei Jahrhunderten. Berechnungen, für die Apollo-Astronauten von Hand trainiert wurden, wenn der Leitcomputer und/oder die Daten- und Kommunikationsverbindung zur Erde verloren gehen?
Wie sind die Startbedingungen für das Rendezvous?
@RussellBorogove im Rahmen des Zumutbaren. Wenn einer den Mars und der andere die Erde umkreisen würde, lautet die Antwort offensichtlich nein . Wenn sie einen Meter voneinander entfernt sind, lautet die Antwort ja, während Sie den Sextanten hinter Ihrem Rücken halten . Lassen Sie uns also ungefähr auf halbem Weg zwischen denen auf einer logarithmischen Skala gehen, wie wir es hier getan haben, und sagen, dass das Ziel innerhalb des Sichtbereichs des Teleskops auf dem Sextanten beginnt, ungefähr die Größe eines Apollo-ähnlichen Raumfahrzeugs hat, und eine Methode festlegen Griffperioden der Sonnenfinsternis könnten eingebaut werden (um zu verhindern, dass die Antwort zu lang wird).
@uhoh: Wenn Sie visuell sind, können Sie es einfach anstarren, vorausgesetzt, Sie haben genügend Treibmittel. (Und vorausgesetzt, Sie interessieren sich nicht für Sicherheitsregeln, wie sie auf der ISS gelten)
@Antzi Nehmen wir an, Sie wollten es beim ersten Mal richtig machen. Sie würden wahrscheinlich wissen wollen, in welcher Art von Umlaufbahn sich das andere Fahrzeug befand. Da Sie keine Koplanarität oder Kreisförmigkeit annehmen können, wären einige Messungen ziemlich hilfreich, um unerwartete Verschiebungen der Anfluggeschwindigkeit oder des Höhenunterschieds zu vermeiden.
Shuttle hatte ein teleskopartiges COAS-Instrument (Crew Optical Alignment Sight), das für Rendezvous verwendet werden konnte.
Es gibt Menschen, die im Handumdrehen sehr komplexe Matheaufgaben lösen können. Wenn man die Sterne auswendig wüsste und Sternenkarten ohne diese navigieren könnten?
Setzen Sie einen geborenen Mathematiker als Piloten mit mehr Fenstern ein.

Antworten (2)

Absolut !

Um ein Rendez-vous durchführen zu können, müssen Sie Ihre aktuelle Position, Ihren Kurs, Ihre Ausrichtung und Ihre Geschwindigkeit sowie die des Zielfahrzeugs kennen.

  • 2D-Koordinaten: Der Sextant kann erste Informationen geben, sofern die Höhe (Neigung) bekannt ist.
  • 3D-Koordinaten: Die Höhe könnte aus einer Winkelmessung des Horizonts des umlaufenden Körpers extrapoliert werden (ich gehe davon aus, dass die Größe des Körpers bekannt ist).
  • Geschwindigkeit+Kurs: Wenn man eine zweite zeitliche Messung durchführt; die Geschwindigkeit und der Kurs können berechnet werden.
  • Orientierung: Die Sternpositionen können diese Informationen geben

Sobald Sichtkontakt hergestellt ist; manuelles Andocken ist möglich.

In der Praxis bin ich mir nicht sicher, ob Sie genügend Genauigkeit erreichen und alle Berechnungen schnell genug durchführen können. Bitte beachten Sie, dass Sie mit genügend Zeit und Treibstoff in der Lage sein sollten, Ihre Umlaufbahn zu verfeinern. Sichtkontakt kann ziemlich weit vom Ziel entfernt hergestellt werden.

Wie misst man die Ausrichtung des Raumfahrzeugs mit einem tragbaren Sextanten? Sie benötigen einen am Raumfahrzeug montierten Sextanten, um Winkel zwischen Sternen und den Achsen des Raumfahrzeugs zu messen.
@Uwe du hast recht. Beachten Sie, dass ich das Wort „Sextant“ nicht verwendet habe. 1.: Augapfel in die gewünschte Richtung; 2. Verwenden Sie ein Zielfernrohr an einem vorbestimmten Ort und richten Sie das Fahrzeug aus, bis sich der gewünschte Stern in der richtigen Position befindet. (Denken Sie daran, wir wollen nur die Fähigkeit, das Raumschiff zu orientieren). Eine andere Lösung wäre die Verwendung mehrerer Kompasse (falls zutreffend).

Die Verwendung eines Sextanten allein ist nicht die Einschränkung, es müssen Berechnungen von Hand statt mit einem Computer durchgeführt werden.

Ich stimme uhohs Kommentar zu, dass der endgültige Anflug manuell erfolgen kann, ohne den Computer oder den Sextanten. Beispielsweise könnte die Extraktion der Apollo-Mondlandefähre aus der 3. Stufe problemlos manuell erfolgen. Ich habe einen Artikel gesehen, in dem angegeben wurde, dass manuelles Andocken innerhalb einer Entfernung von 0,1 km möglich ist, aber ich kann diesen Artikel nicht mehr finden.

Das eigentliche Problem besteht darin, überhaupt nah genug dran zu sein. Stellen Sie sich den Start eines Mondmoduls vom Mond vor, das versucht, sich mit einem Kommando-/Servicemodul zu treffen. Das CSM hat eine Umlaufbahn mit einer bestimmten Höhe, Exzentrizität und Neigung. Das Mondmodul muss unter dem Einfluss der Schwerkraft des Mondes in eine passende Flugbahn gelangen. In diesem Artikel werden die Details dieses Prozesses erläutert. Ja, Sie benötigen die Position und Geschwindigkeiten beider Fahrzeuge, und ein Sextant kann Ihnen dabei helfen, diese zu erhalten. Aber die Berechnung beinhaltet weit mehr als diese Parameter. Beachten Sie vor allem Folgendes am Ende dieses Artikels:

Die Berechnung der für dieses Manöver erforderlichen Geschwindigkeit ist mehr als nur das Anheben des Perizynthions, da andere Orbitalparameter sowie die Aufrechterhaltung der empfindlichen Beziehung zwischen CSM und LM berücksichtigt werden müssen. Diese Komplexitäten gehen über die Kapazität des begrenzten Speichers des LM-Leitcomputers hinaus . Anstatt ein bestimmtes Programm auszuwählen, um das Boost-Manöver durchzuführen, werden die Berechnungen im Real Time Computing Center (RTCC) durchgeführt und an die LM-Crew weitergeleitet. Die Besatzung wiederum wird eines der „External Delta V“-Programme verwenden, um das Manöver durchzuführen und diese Verbrennung zu verwalten. Bei den meisten anderen im LM verwendeten Programmen (z. B. Abstieg, Aufstieg und Rendezvous) werden die Führungs- und Navigationslösungen intern berechnet. das heißt, es werden nur die auf dem Raumfahrzeug verfügbaren Ressourcen verwendet.

Wenn eine solche Berechnung für den Bordcomputer zu schwierig ist, werden die Astronauten mit Bleistift und Papier wahrscheinlich nicht besser zurechtkommen. Und ein Start von der Erde ist noch schlimmer, da Sie auch atmosphärische Effekte berücksichtigen müssen.

Angenommen, Sie haben das Glück, in die gleiche Umlaufbahn wie das andere Fahrzeug zu gelangen, Sie befinden sich "hinter" dem anderen Fahrzeug und möchten aufholen. Wenn dies ein Auto auf einer Autobahn wäre, würden Sie einfach beschleunigen, bis Sie das andere Auto erwischen. Der Artikel weist jedoch darauf hin, warum dies nicht funktioniert:

Wenn Sie beschleunigen, werden Sie in eine höhere Umlaufbahn befördert. Nach den Gesetzen von Keppler hat diese höhere Umlaufbahn eine längere Periode als die des anderen Fahrzeugs. Sie werden also tatsächlich weiter hinter das andere Fahrzeug zurückfallen!

Vielleicht könnte ein Astronaut in einem Simulator üben, aber ohne Computer ist es schwierig, einen realistischen Simulator zu bauen.

Danke für die Antwort und den Link, beide sind interessant zu lesen.
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