13 MEHR Dinge, die Apollo 13 gerettet haben, Teil 9: Vermeiden von Gimbal Lock

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Es war ein unwahrscheinlicher Fall, dass ein Apollo-Kommandoschiff Tausende von Meilen von der Erde entfernt deaktiviert wurde. Es stellte sich als Zufall heraus, eine solche Situation in Betracht gezogen zu haben, aber Apollo 9 musste die Art des Manövrierens nicht unter den unzähligen Bedingungen durchführen, denen Apollo 13 ausgesetzt war.

Die Lenkung war eine der entscheidenden Bedrohungen für Jim Lovell und seine Crew. Ohne die Triebwerke des Kommandoschiffs zu steuern, standen nur die Lander zur Verfügung, und es war eine große Herausforderung, den verkrüppelten Apollo 13-Raumschiffstapel zu fliegen und ihn auf der richtigen Flugbahn zu halten.

Während einer normalen Mission ermöglichten die Computer des Schiffes einen Großteil der Navigation, aber die Apollo 13-Besatzung musste „von Hand“ fliegen. Das Befehlsmodul wurde heruntergefahren, und die begrenzte Batterieleistung des LM erforderte das Herunterfahren der meisten seiner Systeme, sodass selbst Backup-Antriebs- und Navigationsfunktionen nicht verfügbar waren. Lovell musste kämpfen, um das unhandliche Zwei-Fahrzeug-Fahrzeug unter Kontrolle zu bringen.

Die Lenkung des Landers wurde so konstruiert, dass sie nur die Masse und den Schwerpunkt berücksichtigt. Jetzt musste die gesamte Baugruppe gesteuert werden, einschließlich der toten Masse des Befehls- und Servicemoduls sowie des Landers. Dann wurde Sauerstoff aus den beschädigten Tanks im SM abgelassen. Dies alles trug dazu bei, den Stapel durch Verzerrungen von Nick-, Roll- und Gierbewegungen zu bringen.

In seinem wegweisenden Buch „Ein Mann auf dem Mond“ hat der Autor Andrew Chaikin die Szene kurz und bündig festgehalten:

Sogar jetzt spritzte Sauerstoff von Odysseys Seite wie Blut von einem Harpunenwal. Das austretende Gas wirkte wie eine kleine Rakete und kämpfte gegen Lovells Bemühungen, das verbundene Fahrzeug - das die Astronauten "den Stapel" nannten - mit den Triebwerken des Wassermanns zu stabilisieren. Lovell stellte bald fest, dass der Versuch, den Stapel vom Lander aus zu kontrollieren, seltsam und umständlich war, als würde man eine beladene Schubkarre mit einem langen Besenstiel die Straße entlang steuern. Als er den Handregler stupste, wackelte das verbundene Fahrzeug unvorhersehbar. Es war, würde Lovell später sagen, als würde man lernen, wieder von vorne zu fliegen. Und er musste schnell lernen, denn wenn er das Raumschiff unkontrolliert treiben ließ, bestand die Gefahr, dass einer der Wassermann-Gyros immobilisiert wurde - ein Zustand namens Gimbal Lock, der die Ausrichtung der Navigationsplattform ruinieren würde. Ohne die Möglichkeit, in den Sternen zu sehen, gäbe es keine Hoffnung, sie neu auszurichten.

"Ich kann diesen Doggone-Roll-out nicht ertragen", sagte Lovell. Während der nächsten 2 Stunden rang Lovell mit seinem unhandlichen Fahrzeug, als sich die Zeit für das Manöver zur freien Rückkehr näherte. Er fragte sich, ob Wassermann sie nach Hause zeigen könnte und ob es lange genug dauern würde, um sie dorthin zu bringen. Lovell und seine Crew waren die ersten Astronauten, die sich der realen Möglichkeit gestellt hatten, im Weltraum zu sterben.

Aus "Ein Mann auf dem Mond", Kapitel 7, "Die Krone der Karriere eines Astronauten"
von Andrew Chaikin
Mit Genehmigung verwendet
.

Einer der Punkte, die in den ursprünglichen „13 Dingen, die Apollo 13 gerettet haben“ besprochen wurden, war, wie gut der Rookie-Apollo-Besatzungsmitglied Jack Swigert für die Apollo 13-Mission geeignet war, da er im Grunde genommen das Buch über Fehlfunktionen des Kommandomoduls geschrieben haben soll. Laut dem NASA-Ingenieur Jerry Woodfill war Commander Jim Lovell ebenfalls der Steuermann von Apollo 13.

"Oft werden Geschichten über Lovells Fähigkeiten als Marineflieger erzählt", sagte Woodfill. "Landungen von Flugzeugträgerdecks im Dunkeln mit einem fehlerhaften Display oder in sturmgepeitschten Meeren."

Es war eine Herausforderung, die Sinkgeschwindigkeit und Fluglage von Flugzeugen in Bezug auf ein wellengeworfenes Trägerdeck beurteilen zu können. Woodfill sagte, dieser ideal trainierte Lovell für die Vermeidung von Gimbal-Lock bei Apollo 13.

"Gimbal-Lock bedeutete, dass das Leitsystem seinem Computer nicht mehr vertrauen konnte", erklärte Woodfill. „Die orthogonalen Gyroskope (Gyros) des Leitsystems beurteilten den Grad der Neigung, des Rollens und des Gierens. Gimbal-Lock übertraf die Fähigkeit des Systems, die Position zu messen. Ein solches Beispiel könnte mit den Reifen eines Autos verglichen werden, die auf einer vereisten Straße rutschen. Die Lenkung wird in einem solchen Fall fast unbrauchbar. “

Die Historikerin und Journalistin Amy Shira Teitel hat kürzlich dieses Video in Bezug auf Gimbal Lock und Apollo 13 gepostet:

Dann, später, kam eine zweite schlimme Herausforderung für Lovell und seine Crew. Apollo-Schiffe benötigten ein Rotationsmanöver um ihre längste Achse, die als Passive Thermal Control (PTC) bekannt ist und den Spitznamen Rotisserie trägt, um einen Teil des Raumfahrzeugs vor dem ständigen Einbrennen durch die Sonne zu schützen. Normalerweise wurde dies vom CM-Computer durchgeführt, und der LM-Computer verfügte nicht über die Software, um diesen Vorgang auszuführen. Lovell musste das unhandliche Schiff fast jede Stunde von Hand manövrieren, um den „Zeitlupen-Grillspin“ auszuführen, wie Chaikin es nannte. Ohne die Ausrichtungssteuerungs-Triebwerke des CM und mit einem extrem außermittigen Schwerpunkt in Bezug auf das Steuerungssystem des Landers wurde die Situation problematisch.

"Lovell schien die Fähigkeit zu haben, sich schnell an schwierige Situationen anzupassen", sagte Woodfill, "und das Talent, schnell Lösungen für Probleme zu finden."

Aber das gehört dazu, ein Testpilot zu sein, und was die Männer auszeichnete, die im Apollo-Programm als Astronauten ausgewählt wurden.

"So großartig ein Pilot wie Jim Lovell war, ich denke, jeder der Apollo-Kommandeure hätte diese Situation aus der Sicht des Piloten bewältigen können", sagte Chaikin dem Space Magazine telefonisch. "Ein Vorteil, den Lovell in die Situation brachte, war seine ruhige, gelassene Persönlichkeit - ein echtes Kapital während dieser ganzen Tortur."

Wie Chaikin das ursprüngliche Apollo 13-Besatzungsmitglied Ken Mattingly in „Ein Mann auf dem Mond,"Wenn Apollo 13 einem Kommandeur eines Raumfahrzeugs passieren müsste, gäbe es niemanden, der besser damit hätte umgehen können als Jim Lovell."

Hier ist eine zusätzliche, technischere Beschreibung des Kardanschlosses:

Frühere Artikel in dieser Reihe:

Teil 4: Früher Eintritt in den Lander

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