Apollo-Programm

Der Umkipppunkt soll in der Gegend von vierzig Grad gelegen haben. In http://ocw.mit.edu/NR/rdonlyres/Science--Technology--and-Society/STS-471JSpring-2007/E417D3FC-5A2D-438B-BD27-C62BE8D53A13/0/4_2_lunr_landing.pdf heisst es: "... the tipover balance point of about 4O degrees.".

Gruß   Thomas

Ja, die Frage ist wirklich, warum das LEM Schräglagen grösser 12 Grad nicht mag. Von denen ist auch da http://www.nasa.gov/topics/moonmars/features/alhat20081223.html die Rede:
"In one respect an Apollo lunar module is like a pinball machine -- it doesn't like to tilt," said Epp. "If a lunar module came to rest at an angle beyond 12 degrees tilt the astronauts might not be able to launch themselves off the surface. So if a crew landed on a hill or with a footpad or two on a large rock or in a crater, that could make for a bad day."

In einer Angelegenheit verhält sich ein LEM wie ein Flipper: Es mag nicht gekippt werden. Wenn ein LEM mit einer Neigung von mehr als 12 Grad zum Stehen gekommen ist, kann es sein, dass die Astronauten nicht mehr im Stande sein würden, zu starten.

Gruß   Thomas

"Suppose the vehicle landed at an angle? That possibility did not worry the planners very much, because the LM was designed to take off with as much as a 30-degree list, but the guidance system did not know that. In flight, the attitude thrusters fired automatically to keep the lander on an even keel, and they would do the same thing on the ground. But nobody wanted these engines to fire while on the lunar surface. George Cherry had the answer. "Just joggling the handcontroller will not necessarily . . . stop the firing," he said; the crew would have to cycle the guidance switches to off and then to attitude hold to prevent the thrusters from doing their programmed job." heisst es da: http://history.nasa.gov/SP-4205/ch13-2.html.

Kurz auf Deutsch: Start bis 3O Grad Schlagseite möglich, wenn man erst einmal gelandet ist, aber manueller Start nötig, damit Automatik nicht sofort mit dem RCS versucht, die Aufstiegsstufe geradezustellen.

Gruß   Thomas

Moin!

30° sind ja auch schon eine ganze Menge Schräglage. Ich denke solch einen Hügel hätte man schon vor Aufsetzen problemlos erkannt, so dass man da gar nicht erst gelandet wäre. Also ausreichend Sicherheitsreserven, wie ich finde.

Gruß, Klaus

Kurz auf Deutsch: Start bis 3O Grad Schlagseite möglich, wenn man erst einmal gelandet ist, aber manueller Start nötig, damit Automatik nicht sofort mit dem RCS versucht, die Aufstiegsstufe geradezustellen.

Moin,

das macht Sinn, dadurch ist ein manuelles Ausrichten des Landers vor dem Start nicht nötig. War auch nur so eine Idee von mir im Post # 70. Also packt die Schaufeln wieder ein. 

Moin
Ab einer gewissen Schräglage hat man aber auch Probleme mit dem Triebwerk. Wenn der Vertikalanteil des Schubes zu klein ist, dann stürzt die Aufstiegsstufe ab, da sie nicht an Höhe gewinnt, sondern nur parallel zum Boden beschleunigt werden kann. Das wäre ab ca 40° Schräglage der Fall gewesen. Da man auch Reserven braucht, sind mehr als 30° vermutlich nicht möglich. Und wenn die Aufstiegsstufe erstmal auf dem Boden liegt, kommt sie wohl nicht wieder hoch.
mfg websquid

@ Thomas: Wo hast du nur immer diese tollen Quellen her?
Herzlichen Dank dafür!!!

Grüsse

Wilhelm

Hallo zusammen,

ich habe eine Frage zu Apollo, mit der Hoffnung, dass hier jemand bescheid weiß. Internetrecherche könnte hier etwas "schwierig" oder zumindest unklar werden.

Wie hat man bei den Missionen die Position und Geschwindigkeit von Apollo festgestellt? Ging das nur mit Bordmitteln, oder hat man auch Range-Rate-Techniken von der Erde angewandt?

Hallo,

das ist eine spannende Sache gewesen. Habe mal in meinen Büchern recherchiert und da das Thema ziemlich spannend ist, habe ich mal ein bissel mehr geschrieben

Also, es sind beide Methoden genutzt worden - sowohl bordeigene Instrumente, als auch range-rate-Techniken, wobei ich letztere nicht im Detail kenne.

Als range-rate-Technik wurde damals wurde das Manned Space Flight Network (MSFN) genutzt, um Apollo zu orten und zu verfolgen. Hierzu wurde Radarmessungen zur Positions- und Geschwindigkeitsermittlung vorgenommen. (Wird das heute auch noch so gemacht?)

Die Ermittlung dieser Daten war damals logistisch jedoch nicht so einfach wie heute. 19 MSFN-Stationen, 4 Radarschiffe und 8 EC-135A-Jets als fliegende Radarstationen stehen durch die NASCOM, das NASA Communication Network, mit den Großrechenanlagen vom Goddard Space Flight Center und Mission Constrol in Houston in ständiger Verbindung. Alle Stationen¹ waren zur Übertragung von Telemetrie, Sprechfunk und Fernsehen ausgerüstet und verfügten über mindestens fünf Sprechfunk- und Messwertverbindungen sowie zwei Fernschreibverbindungen ins Netz des MSFN. Sie orteten Apollo im Normalfall alle 6 Sekunden, solange das Schiff über dem jeweiligen Horizont sichtbar war. Bei kritischen Manövern bzw. solchen, die eine besondere Genauigkeit erforderten, wurde die Ortungsfrequenz und Datenübermittlung auf 10 Hz erhöht (10-mal pro Sekunde).
Die Messwerte wurden während des Aufstiegs in die Umlaufbahn an eine Rechenanlage in Cape Kennedy und von dort an den sogenannten Real-Time Computer Complex (RTCC) in Houston gesendet, welche beide die Flugbahn berechneten.
Nach erreichen der Umlaufbahn wurden die Daten nach Maryland zum Goddard Space Center geleitet und nach einer Vorverarbeitung über Koaxialverbindungen an den zentralen RTCC in Houston weiter, wo dann der endgültige Orbit berechnet wurde.

Der RTCC bestand aus 5 IBM-360-Großrechenanlagen, von denen jede für sich allein die Gesamtbetreuung übernehmen konnte. Eine zweite Anlage rechnete als Redundanz parallel immer mit.
Mission Control selber verfügte über eine eigene Rechenanlage für Funk- und Datenverbindungen, das sogenannte Command, Communication and Telemetry System (CCATS). Dieses bestand aus 3 UNIVAC-494-Rechnern, von einen alle Aufgaben übernahm und eine zweite parallel mitlief. Über die CCATS-Anlage liefen alle Funk- und Datenübertragungen zwischen Mission Constrol und Apollo sowie die einzelnen Daten von und zu den RTCC-Rechnern.

Während der TLI- und TEI-Phasen wurde die Ortung über die großen Deep Space Stationen in Goldstone Lake, Madrid und Canberra sichergestellt.

Soweit zur range-rate-Technik. Die bordeigenen Systeme arbeiteten mittels astronomischer Peilmessungen. Das gesamte System war halbautomatisch ausgelegt, d.h. es beruhte auf enger Zusammenarbeit zwischen dem menschlichen Navigator, dem Commandmodul Pilot, und dem Bordcomputer. Es bestand aus drei Instrumentenkomplexen, die normalerweise zusammenarbeiteten, aber auch einzeln genutzt werden konnten: den Trägheitsmessgeräten, dem Bordcomputer und den optischen Peil- und Winkelmessinstrumenten..

Mit den Trägheitsgeräten konnte die Lage von Apollo ermittelt werden. Sie bestanden aus einer kardanisch, also allseitig drehbar gelagerten Plattform, die durch drei rechtwinklig zueinander angeordnete integrierte Steuerkreisel (Inertial Reference Integration Gyros (IRIG)), die sich in einer Heliumatmosphäre befanden und jeweils 6,25 cm Durchmesser hatten, in allen drei Raumebenen durch Regelkreise und Stellglieder festgehalten und stabilisiert wurden. Auf der Plattform saßen drei ebenfalls rechtwinkelig zueinander ausgerichtete Beschleunigungsmesser, sog. PIPAs (Pulsed Integration Pendulous Accelerometer), sodass nicht nur aus den Winkeln zwischen den Pendelrahmen und den Raumschiffachsen die Raumlage ermittelt werden kann, sondern auch aus den Kräftemessungen der Beschleunigungssensoren der Geschwindigkeitszuwachs und durch Integration die jeweilige Geschindigkeit des Raumschiffs entlang aller drei Achsen. Eine zweite Integration ergab dann den zurückgelegten Weg zwischen zwei Messpunkten.

Die optischen Navigationsinstrumente bestanden aus einem Teleskop, einem Sextanten und dem erforderlichen elektronischen Kontroll und Abbildungszubehör. Das Teleskop wurde hauptsächlich dazu bei Kurskorrekturen passende Landmarken auf der Erd- oder Mondoberfläche ausfindig zu machen, die dann zur Winkelmessung mit dem Sextanten benutzt wurden. Der Sextant, ein wahrliches Präzisionsinstrument mit 28-facher Vergrößerung und einem Bildfeld von 1,8°, war fest in die Schiffswand eingebaut und erlaubte Messungen des Winkels zwischen zwei sog. Standlinien mit einer Genauigkeit von 10 Bogensekunden. Die erste Standlinie wurde dadurch ermittelt, dass das gesamte Raumschiff so manövriert wurde, dass der erste Visierpunkt im Okular erschien und dann die Trägheitssteuerung des Schiffs mit einer Feinregulierung darauf eingestellt wurde. Der zweite Messpunkt wurde dann mit einem schwenkbaren Spiegel im Inneren des Sextanten angepeilgt, bis er ebenfalls im Okular sichtbar wurde und sich mit dem ersten deckte. In dem Moment wurde mit dem Sextanten der Winkel zwischen den Standlinien durch den Schiffsort und die beiden Visierpunkte gemessen und der gefundene Wert per Knopfdruck an den Bordcomputer übergeben. Dieser errechnete zusammen mit dem Plattformwinkel die Position des Raumschiffs im Raum und damit auch ein mögliches Korrekturmanöver. Diese Berechnung wird gleichzeitig auch vom RTCC ermittelt, sodass immer ein Abgleich möglich ist und die Richtigkeit beider System sichergestellt werden konnte.

Klärt das soweit deine Frage?

Grüße,
Olli

¹_{auf den atlantischen Inseln Gran Bahama, Bermuda, Antigua, Ascension und Gran Canaria, bei Tananarive in Malagasy, in Carnarvon, Canberra und Parkes in Australien, auf den pazifischen Inseln Guam und Hawaii, in Madrid, im kalifornischen Goldstone, im mexikanischen Guaymas und texanischen Corpus Christi, auf den Bahnverfolgungsschiffen Vanguard, Mercury, Redstone und Huntsville.}

Hallo Olli,

vielen Dank, eigentlich war mir klar, dass man beides gemacht, sonst hätte man nie eine Sonde ins Sonnensystem schicken können. Ich frage mich, warum man bei Apollo 13 (wenn man nach den gängigen Darstellungen geht) so hektisch die Daten des Bordcomputers abschreiben musste, damit man wusste "wo man war". Von der Erde konnte man immer Position und Geschwindigkeit feststellen. Mit den manuellen Mitteln an Bord wurde die Lage im Raum gemessen.

Zu deiner Frage:

Hierzu wurde Radarmessungen zur Positions- und Geschwindigkeitsermittlung vorgenommen. (Wird das heute auch noch so gemacht?)

Eigentlich nutzt man das Trägersignal der Funkverbindung.

Hallo Olli,

vielen Dank, eigentlich war mir klar, dass man beides gemacht, sonst hätte man nie eine Sonde ins Sonnensystem schicken können. Ich frage mich, warum man bei Apollo 13 (wenn man nach den gängigen Darstellungen geht) so hektisch die Daten des Bordcomputers abschreiben musste, damit man wusste "wo man war". Von der Erde konnte man immer Position und Geschwindigkeit feststellen....

Hallo Daniel,

die Frage ist imho u.a., wie lange das Feststellen auf der Erde pro Position zu einem bestimmten Zeitpunkt gedauert hat damals.

Eilig hatte man es imho tatsächlich, als es draum ging, das CM möglichst schnell (aus Energieersparnisgründen) stillzulegen, und die Daten aus dem Rechner des CM in den des LM zu übertragen. Ein Datenkabel gab es nicht, und Koordinatenkonvertierungen musste man auch noch vornehmen. Imho kein Wunder, dass es hektisch war. Eine kurzfristige Versorgung mit präzisen Bahndaten und Geschwindigkeitsvektoren vom Boden war wohl eben genau nicht drin.

Gruß   Thomas

Nachtrag:
Die Herausforderungen bei Apollo 13 werden in "Apollo 13 Guidance, Navigation, and Control Challenges" (klabs.org/richcontent/Reports/Failure_Reports/apollo_13/apollo_13_gnc_challenges.pdf) beschrieben.

Stimmt, "kontrollfrei" sollte man nicht fliegen, wenigstens die eigene Lage sollte man kennen, so dass der Computer die Erde wiederfinden kann ... schon allein unter dem Aspekt, dass Bahn und Lage durch die Havarie gestört waren und nur der Computer wusste, wie man sich in den letzten Minuten bewegt hatte.

Ich hatte vergessen (dabei ist es klar), dass der Computer des LM noch nicht aktiviert war.

Aus der Dopplerverschiebung des Trägersignals kann man die Geschwindigkeit des Raumschiffes sehr genau bestimmen. Wie aber hat man daraus den Ort ermittelt. War vielleicht bekannt, welche Geschwindigkeit man an jedem Punkt des antriebslosen Fluges zwischen Erde und Mond hat? Ein entsprechend genaues Zeitsignal hat man damals ja wohl nicht mitschicken können, oder?

Hallo Günther,

die Position bestimmt man relativ zur Bodenstation. Man misst die Ausrichtung der Antenne und die Laufzeit des Signals (Hinweg+Rückweg+Verarbeitungszeit an Bord).

Daher der Name Range-Rate: man misst beides mit einem Signal.

Aha, danke Daniel. Und wie hoch war dabei die erreichte Genauigkeit?

Uh, das müsste ich nachschauen (und das dicke Buch habe ich gerade nicht mit). Aber das ist die genauste Methode, neben Gyroskopen an Bord der Satelliten selbst, die aber einen "Startpunkt" brauchen. Heute vermisst man so die Bewegungen der Sonden im Sonnensystem, u.a. ja auch am Phobosflyby von Mars Express.

...War vielleicht bekannt, welche Geschwindigkeit man an jedem Punkt des antriebslosen Fluges zwischen Erde und Mond hat? Ein entsprechend genaues Zeitsignal hat man damals ja wohl nicht mitschicken können, oder?...

Differenzen zwischen Bord- und Bodenuhr konnten durch ein spezielles Kommando korrigiert werden. Ich denke schon, daß man brauchbar genaue Zeitdaten hatte.

Gruß   Thomas

Bzgl. der angewandten Verfahren zur Entfernungsmessung muss ich meine obige Aussage noch etwas relativieren ... also zur Vorsicht raten. "Da war noch was ... bzgl. Dopplereffekt und Entfernungsmessung (nicht Geschwindigkeit)" und ich muss noch mal in mich gehen. Es ist schon lange her ...  

Und Streichen wir auch was ich zu range-rate gesagt habe. Das ist nur die Messung und Bezeichnung der Radialgeschwindigkeit des Satelliten von der Bodenstation aus gesehen. Die wird per Dopplereffekt gemessen/bestimmt.

Aha, danke Daniel. Und wie hoch war dabei die erreichte Genauigkeit?

Vorhersagen von 1965 (NASA Dokument SP-87):

Für den Umlauf um die Erde:
 +/- 40 Meter für die Position, +/- 4 Zentimeter pro Sekunde für die Geschwindigkeit

Bei der Trennung von CSM und LEM im Mondorbit:
 +/- 500 Meter für die Position, +/- 24 Zentimeter pro Sekunde für die Geschwindigkeit

In dem Dokument finden sich umfangreiche Beschreibungen der damals eingesetzten Technik. Download z.B. dort: http://www.honeysucklecreek.net/station/USB_NASA_SP-87.html.

Gruß   Thomas

Zitat von: Schillrich am 18. April 2010, 15:15:28

Hallo ...Ich frage mich, warum man bei Apollo 13 (wenn man nach den gängigen Darstellungen geht) so hektisch die Daten des Bordcomputers abschreiben musste, damit man wusste "wo man war". Von der Erde konnte man immer Position und Geschwindigkeit feststellen....

...wie lange das Feststellen auf der Erde pro Position zu einem bestimmten Zeitpunkt gedauert hat damals. ....

Besonders "fies" bei Apollo 13 war auch der Umstand, dass das LEM-Kommunikationssystem genau im selben Frequenzbereich arbeitete wie ein Transpondersystem an Bord der S-IVB. Ein Einsatz des LEM in der Nähe der S-IVB wäre ja bei normalem Missionsverlauf gar nicht zu Stande gekommen. Jetzt aber wurde das LEM-Transpondersystem benötigt, und die S-IVB war in der Nähe. Um die Signale von LEM und S-IVB bei mit geringer Leistung sendendem LEM unterscheiden zu können, wurde schließlich die australische Anlage mit 64 Meter Schüssel in Parks innerhalb von 10 Stunden umgebaut (astronomische Ausrüstung raus aus der Schüssel, NASA Feed rein in die Schüssel). Zusammen mit einer 64 Meter Schüssel in Goldstone waren Tracking und Kommunikation dann machbar.

Gruß    Thomas

(Quelle: NASA SP-2007-4232 “READ YOU LOUDAND CLEAR!” The Story of NASA’s Spaceflight Tracking and Data Network by Sunny Tsiao)

Weitere Quellen zum Tracking:
web.mit.edu/digitalapollo/Documents/Chapter8/trackingapollo.pdf
ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19680003409_1968003409.pdf
www.hb9f.ch/anlaesse/pdf/Vortrag_Apollo_Telecommunication_Systems_20081029_1v00.pdf

Gruß   Thomas

Na, das ist ja toll. Danke.

Wer noch ein paar Fragen zu Apollo an einen NASA Ingenieur hat kann es hier probieren.

Gruß, Klaus

Moin!

Ich hab mir gerade das 1:32 Revell-Modell der Apollo angetan - und komme bei einigen Details ins Grübeln, besonders was die Farbgebung betrifft, denn da ist die Anleitung alles andere als vollständig - und Bilder darüber habe ich nicht finden können:
- welche Farbe hatte der Hitzeschild ?
- wo kann ich Bilder vom Inneren des SM finden? Besonders interessant die "Oberseite" auf der das CM montiert war und natürlich die beim Model offen bleibenden Sektionen mit den Brennstoffzellen etc.

In der Apollo Reference Page und Project Apollo Image Gallery bin ich nicht fündig geworden.

Vielen Dank im Voraus!

Edgard

P.S. Die "Oberseite" hab ich gerade gefunden...