Da das eigentlich drei Fragen sind, werde ich sie separat ansprechen.

1. Hatte oder nutzte der Shuttle Autoland?

Theoretisch hatte das Space Shuttle eine automatische Landefunktion. Als das Shuttle entwickelt wurde, stellte man sich vor, dass Flüge so lange dauern könnten, dass menschliche Piloten rostig werden oder ihre Fähigkeit, unter Schwerkraft zu funktionieren, aufgrund von Muskelschwund durch längere Zeit in Mikrogravitation beeinträchtigt werden könnte.

Leider war das Testen von Autoland auf dem Space Shuttle etwas riskant. Wenn etwas schief geht, kann sich das Shuttle nicht lösen und herumfahren, und es könnte für einen menschlichen Piloten zu spät sein, einzugreifen und trotzdem sicher zu landen.

Sie versuchten, eine unvollständige Implementierung des automatischen Landens auf STS-3 zu bewerten, bei der die Aufstellung, der endgültige Anflug (äußerer Gleitweg) und die Vorflare-Manöver vom Autopiloten durchgeführt würden, zu welchem ​​​​Zeitpunkt der Kommandant die Kontrolle übernehmen und die Landung abschließen würde.

Das Ergebnis war eine der schlechtesten Landungen in der Geschichte des Programms. Der Autopilot war nicht in der Lage, eine stabilisierte Fluggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, indem er die Geschwindigkeitsbremse zunächst vollständig schloss, sie dann wieder öffnete, bis die Fluggeschwindigkeit niedrig war, und dann bei 4000 Fuß wieder schloss, was dazu führte, dass der Orbiter zu schnell war, als Kommandant Jack Lousma übernahm. Er hatte nicht wirklich genug Zeit, um ein Gefühl für das Flugzeug zu bekommen oder Korrekturen vorzunehmen, also traf es hart und schnell.

Danach wurde beschlossen, die Tests des Autoland-Systems einzustellen, obwohl die Implementierung schließlich abgeschlossen wurde.

Die Entwicklung eines automatischen Anflug- und Landesystems wurde auf unbestimmte Zeit eingestellt, da es nicht möglich war, ein FAA [Federal Aviation Administration]-ähnliches Motorflugzeug-Zertifizierungsprogramm für ein nicht angetriebenes Segelflugzeug wie das Space Shuttle zu implementieren. Das heißt, ein automatisches System kann für ein Flugzeug ohne Go-Around-Fähigkeit im Falle eines Autoland-Systemausfalls nicht vernünftigerweise zertifiziert werden, da der einzige Ausweg im Shuttle darin besteht, zu landen, anstatt ein Wave-Off-Manöver wie in a auszuführen angetriebene Flugzeuge. Die Praxis, eine gute Landung aus einem schlechten Anflug retten zu müssen, ist keine professionell akzeptierte Flugkunst.

Darüber hinaus wurde die STS-3-Erfahrung als „Late-Takeover“-Aktion eingestuft, bei der ein Ausfall des Autoland-Systems in noch näherer Nähe zum Aufsetzen zu einer Störung zu spät in der Landephase führen könnte, um vernünftigerweise wiederhergestellt werden zu können. Das "Überwachen" des Anflugs im Vergleich zu seinem tatsächlichen "Steuern" induziert eine Zeitverzögerung im Prozess der Umwandlung der mentalen in die physische Steuerung, was für die manuelle Übernahme kritischer wird, wenn sich das Flugzeug dem Aufsetzen nähert. Ein automatischer Ausfall des IGS ohne Rückgriff auf ein Wave-Off wäre im Vergleich zu einem vollständig manuell gesteuerten Ansatz unsicher.

Das Zitat stammt aus dem Oral History Project des NASA Johnson Space Center , in dem Jack Lousma eine großartige Beschreibung des Fluges und der Landung auf etwas weniger als der Hälfte der Seite gibt.

Der Bericht des Columbia Accident Investigation Board hat empfohlen, das Autoland-System zu testen, aber meines Wissens war dies nie der Fall.

Nur zur Verdeutlichung, der Autopilot wurde bei jedem Flug für den größten Teil des Wiedereintritts verwendet, aber ich glaube, Ihre Frage bezog sich speziell auf die letzten Phasen des Fluges und der Landung.

2. Welche Art von Simulator wurde für das Training verwendet?

Das Shuttle wurde also für die Landung von Hand geflogen (ein Fly-by-Wire-System, daher ist es fraglich, ob es keinen echten manuellen Modus gibt), und das bedeutet, dass Piloten geschult werden müssen.

Sie wurden tatsächlich in mehreren verschiedenen Simulatoren trainiert. Es gab SAIL (Shuttle Avionics Integration Lab), wo ernsthafte integrierte System- und Softwaretests durchgeführt wurden.

In Houston gab es auch stationäre und bewegungsbasierte Simulatoren. Diese wurden gemeinsam als SMS (Shuttle Mission Simulator) bezeichnet. Diese wurden zum Training für alle Phasen von Shuttle-Flügen verwendet, nicht nur für die Landung. Sie waren besonders nützlich für die Simulation von Eventualitäten wie einem RTLS-Abbruch (Rückkehr zum Startplatz). Es ist ähnlich, wie Simulatoren in der Luftfahrtindustrie verwendet werden, um Szenarien zu trainieren, die zu gefährlich wären, um sie in einem echten Flugzeug zu trainieren.

^{Die bewegungsbasierte SMS. Bildquelle}

Unter normalen Bedingungen war der beste Simulator für die Landung des Space Shuttles tatsächlich ein anderes Flugzeug, das als STA (Shuttle Training Aircraft) bezeichnet wird. Dies war eine modifizierte Gulfstream II, die mit ausgefahrenem Hauptfahrwerk und eingeschalteten Schubumkehrern fliegen würde, um das hohe Luftwiderstandsprofil des Orbiters zu simulieren. Die linke Seite des STA-Cockpits wurde so gebaut, dass sie das Layout des Shuttles nachahmt, einschließlich des Heads-up-Displays.

^{Bilder von der Wikipedia-Seite der STA}

Die STA wurde sowohl für das Training von Shuttle-Piloten als auch für die Bewertung der Wetterbedingungen an Landeplätzen an Start- und Landetagen verwendet.

Schließlich gab es auch einen On-Orbit-Simulator, den die Piloten in den ein oder zwei Tagen vor der Landung zum Üben verwenden würden. Es war im Grunde ein Laptop mit spezieller Flugsimulator-Software.

3. Ist der Simulator in allen Flugsimulatoren verfügbar?

Die Antwort hängt davon ab, was genau Sie fragen. Die eigentliche Software, die auf Shuttle-Computern verwendet wird (in HAL/S geschrieben ), ist ITAR - beschränkt, daher ist sie nicht für die Öffentlichkeit verfügbar. Leider wurde meines Wissens sogar der On-Orbit-Simulator nie veröffentlicht.

Es gibt jedoch mehrere Simulatoren, mit denen Sie einen Teil oder den gesamten Wiedereintritt und die Landung mit unterschiedlichem Realismus fliegen können.

• SSMS 2007 ist ein hübscher High-Fidelity-Simulator, hat aber einen schrecklichen , nicht einmal annähernd genauen Wiedereintritt und eine Landung.
• Auf Telefonen und Tablets liebe ich fsim Space Shuttle . Es ist anständig realistisch, lässt Sie aber nur den Unterschallanteil des Fluges fliegen.
• Orbiter , der kein Shuttle-spezifischer Simulator ist, aber es gibt Shuttle-Plugins. Ich habe mehrere manuelle Wiedereintritte in Orbiter geflogen, aber Sie müssen wirklich wissen, was Sie tun, oder Sie werden die Landebahn nicht erreichen. Das ist wahrscheinlich die beste Option, wenn Sie wirklich an Orbitalmechanik interessiert sind, und eine schreckliche Option, wenn Sie es nicht sind.
• X-Plane hat ein Space-Shuttle-Szenario, aber es ist nicht besonders realistisch.
• Ich weiß, dass einige Leute Shuttle-Missionen im Kerbal Space Program fliegen , aber ich habe noch nie damit gespielt, also kann ich auf die eine oder andere Weise damit sprechen.

Interessanterweise wurde der bewegungsbasierte Simulator von SMS der Abteilung für Luft- und Raumfahrttechnik von Texas A&M gespendet, und es wurde diskutiert, den Simulator zumindest teilweise der Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Leider glaube ich, dass ihnen das Geld ausgegangen ist, um das Ding tatsächlich zusammenzubauen und zu betreiben, also sitzt es praktisch nur irgendwo in Kisten in einem Raum. Sie haben eine Facebook-Seite , aber es ist lange her, seit ich irgendwelche Fortschritte gesehen habe.

Sowohl die manuelle als auch die Computersteuerung waren in allen Phasen möglich, aber der Wiedereintritt erfolgte per Computer (wobei die manuelle Steuerung als Notfall verfügbar war und einmal auf STS-2 getestet wurde), während die Annäherung fast immer manuell erfolgte. Keine Landungen wurden jemals per Computer durchgeführt. STS-3 verwendete den Autopiloten (mit einigen Problemen) beim Sinkflug.

STS-53 hätte Autoland testen sollen , aber der Test wurde abgebrochen.

Nach Columbia wurden weitere Modifikationen vorgenommen, so dass das Shuttle mit der Installation eines Kabels zur Verbindung bestimmter Systeme den Wiedereintritt, den Abstieg und die Landung ohne Piloten ausführen konnte. Dies ermöglichte die Fernsteuerung von Operationen, für die sonst Schalter auf dem Flugdeck umgelegt werden müssten.

Nach dem Wiedereintrittsbrand wurde der größte Teil des atmosphärischen Wiedereintritts und Abstiegs automatisch gehandhabt. (Ausnahme: STS-2 wurde für einen Großteil des Abstiegs manuell geflogen, um zusätzliche Daten zum Wiedereintrittsverhalten unter verschiedenen Bedingungen zu sammeln.)

Was die Landung betrifft, so wurden die Shuttle-Kommandanten ermutigt, am Ende zu übernehmen, nachdem die Geschwindigkeit unter Mach 1 gefallen war, um ein "Gefühl" zu bekommen und manuell zu landen.

Ich habe gehört, dass die gesamte Landung automatisch durchgeführt werden könnte , mit Ausnahme des Ausfahrens des Fahrwerks. Aus irgendeinem Grund war dies immer unter der Kontrolle der Besatzung. (Ich kann jedoch keine Referenz dafür finden.)

Für Simulatoren gehe ich davon aus, dass ein Bodensimulator verfügbar war. Die Besatzung übte jedoch auch an modifizierten Gulf Stream -Flugzeugen, die so eingerichtet werden konnten, dass sie mit einem ähnlichen Ansatz wie das echte Shuttle fliegen.