Steuerung von Raumfahrzeugen

Hallo!

Ich lese gerade mit großem Interesse „A man on the moon“. Es ist im Prinzip eine Nacherzählung des Apollo-Programms. So genau der Autor sich auch mit den Astronauten und ihren Erlebnissen beschäftigt, so wenig geht er auf technische Details ein.

Mich würde brennend interessieren, wie die Apollo-Kapsel geflogen wurde. Also konkret: Welchen Anteil an dem Gelingen bzw. Scheitern der Mission hatte das fliegerische Können der Astronauten? Welchen Anteil hatte der Computer? Und welcher Anteil war pure Bahnmechanik, d. h. nicht vom Raumschiff beeinflussbar?

Ich weiß (bzw. glaube zu wissen), dass nach der „Translunar Injection“, also nach dem Verlassen der Erdumlaufbahn eine Rückkehr zur Erde ohne Unterstützung durch das Gravitationsfeld des Mondes nicht möglich war. Stimmt das? (Das war ja der Grund, warum man Apollo 13 noch eine Acht um den Mond fliegen ließ, statt das Raumschiff direkt zur Erde zurück zu schicken).

Wie weit hätte man vom Flugplan abweichen können? (Treibstoffresourcen, Sauerstoff, Bahnmechanik,…)

Ich weiß selbst vom Gleitschirmfliegen, dass man als Pilot ein paar Fäden weniger in der Hand hat, als z. B. als Autofahrer (Die Option „rechts ran fahren und anhalten“ gibt es einfach nicht). Um wie viel komplexer ist dann erst das Fliegen eines Raumfahrzeugs! Steuerten die Astronauten tatsächlich ihren Flug oder ging es nur um das zielgenaue Dockingmanöver (ohne diese Leistung schmälern zu wollen)?

Zu guter letzt: Gibt es einen Unterschied zu heute? Einerseits müsste die Computertechnologie völlig unvergleichbar sein, andererseits will ein Space Shuttle wie ein Flugzeug auf einer Landebahn gelandet werden und stürzt nicht einfach irgendwo ins Meer. Früher waren die Astronauten praktisch ausschließlich erfahrene Flugzeug-Piloten. Heute sind es zu einem großen Teil (oder sogar alle?) Wissenschaftler. Fliegt im Space Shuttle heute noch ein gelernter Pilot mit, oder müssen die Wissenschaftler fliegen lernen, bevor sie einsteigen?

HLX Michael (der sich auf sachkunde Antworten freut und jetzt zur Thermikmesse fährt)

Hallo Michael,

Mich würde brennend interessieren, wie die Apollo-Kapsel
geflogen wurde. Also konkret: Welchen Anteil an dem Gelingen
bzw. Scheitern der Mission hatte das fliegerische Können der
Astronauten? Welchen Anteil hatte der Computer? Und welcher
Anteil war pure Bahnmechanik, d. h. nicht vom Raumschiff
beeinflussbar?

Das in % auszudrücken ist sicher recht schwierig. Computer waren etwas kostbares. Man hat also nur dort einen Computer eingesetzt wo es auch wirklich nötig war, insofern waren die Computer halt schon sehr wichtig, auch wenn die nicht so viel getan haben.

Ich weiß (bzw. glaube zu wissen), dass nach der „Translunar
Injection“, also nach dem Verlassen der Erdumlaufbahn eine
Rückkehr zur Erde ohne Unterstützung durch das
Gravitationsfeld des Mondes nicht möglich war. Stimmt das?

Ja.
Wobei bei den ersten Flügen eine Bahn mit einet etwas längeren Reisedauer gewählt wurde, welche aber die Raumkapsel bei einem Versagen der Bremstriebwerke direkt wieder zur Erde gebracht hätte.

Die damaligen Borcomputer waren eigentlich mehr Regler. Man hat da Brenndauer und Bahndaten eingetippt und der Computer hat dann solch ein Manöver ausgeführt, für das nächste musste man dann neu programmieren. Gerechnet wurde mit Grossrechnern auf der Erde. Wobei das was du heute in einem Laptop stecken hast, einiges mehr ans Leistung hat, als die damaligen Grossrechner. Die NASA hatte eine Hochgeschwindigkeits-Leitung, zwischen dem Cape und Housten, die konnte 300 Bit/s.
Zur Positionsbestimmung an Bord, verwendete man bei der Apollo einen Sextanten.

(Das war ja der Grund, warum man Apollo 13 noch eine Acht um
den Mond fliegen ließ, statt das Raumschiff direkt zur Erde
zurück zu schicken).

Öh, um das Raumschiff einfach mal schnell auf Null abzubremsen und wieder Richtung Erde zu beschleunigen, gab es gar keine entsprechenden Tribwerke an Bord, geschweige denn den Brennstoff.

Wie weit hätte man vom Flugplan abweichen können?
(Treibstoffresourcen, Sauerstoff, Bahnmechanik,…)

Um wie viel komplexer ist dann erst das Fliegen eines
Raumfahrzeugs! Steuerten die Astronauten tatsächlich ihren
Flug oder ging es nur um das zielgenaue Dockingmanöver (ohne
diese Leistung schmälern zu wollen)?

Wie schon geschrieben, die Bahnberechnungen wurden auf der Erde gemacht und dann die Daten wieder hochgefunkt.

Zu guter letzt: Gibt es einen Unterschied zu heute? Einerseits
müsste die Computertechnologie völlig unvergleichbar sein,
andererseits will ein Space Shuttle wie ein Flugzeug auf einer
Landebahn gelandet werden und stürzt nicht einfach irgendwo
ins Meer.

Das shuttle kann heute eigentlich alleine Landen, das kann der Computer heute.

Früher waren die Astronauten praktisch
ausschließlich erfahrene Flugzeug-Piloten. Heute sind es zu
einem großen Teil (oder sogar alle?) Wissenschaftler. Fliegt
im Space Shuttle heute noch ein gelernter Pilot mit, oder
müssen die Wissenschaftler fliegen lernen, bevor sie
einsteigen?

Normalerweise sind Pilot und Copilot immer noch Flieger.

MfG Peter(TOO)

Hallo!

Bis hierher schon mal Danke, Peter.

Eine Frage hatte ich noch vergessen: Wie wurde die (ich nenn’s mal) Fluglage des Raumschiffs stabilisiert? Im Vakuum gibt es kein stabilisierendendes Moment wie bei einem Flugzeug. Wenn das Raumschiff einmal anfängt zu rollen, dann hört es von alleine nicht mehr damit auf. Wenn ich versuche, die Rollbewegung durch ein Steuertriebwerk abzubremsen, muss ich aber gaaaanz gefühlvoll den Schub regulieren, sonst schieße ich über das Ziel hinaus und darf die Gegenrotation wieder abbremsen. Wenn ich an meine kläglich geschweiterten Versuche zu Jonglieren, Einrad zu fahren oder auch nur einen Fußball hoch zu halten denke, stelle ich mir vor, dass ein Pilot bei dem Versuch, das Fahrzeug zu stabilisieren, sehr leicht in eine Sitation gerät, bei der sich Reaktion und Gegenreaktion immer mehr aufschaukeln, bis es völlig aus dem Ruder läuft. Sehe ich das zu pessimistisch? Wenn nein: War man damals schon in der Lage, so etwas im Simulator zu trainieren?

Ich weiß, dass auf weiten Strecken die Raumkapsel ganz bewusst in eine langsame Rotation versetzt wurde (vermutlich um nicht immer dieselbe Seite der Sonne auszusetzen). Es ist natürlich einfacher, einen Körper langsam rotieren zu lassen, als ihn stabil zu halten, aber das muss doch in bestimmten Situationen auch möglich sein (z. B. Docking Manöver, Landeanflug auf dem Mond, etc.)

Und um es noch komplizierter zu machen: Aus dem Film „Apollo 13“ weiß ich, dass das Cockpit der Apollo-Kapsel über einen künstlichen Horizont verfügte. Wie funktioniert das Gerät im All und welche Bedeutung hat es dort überhaupt (oder ist es nur für den Start wichtig)?

Michael

P.S.: Bei allem Pathos haben sich die Macher von „Apollo 13“ lobenswert um Genauigkeit bemüht. Manche Dialoge aus dem Film sind wörtlich identisch mit den Original-Gesprächen. Ich vermute daher, dass die Nachbildung der Apollo-Kapsel eine exakte Kopie des Originalcockpits ist.

Hallo Michael!

Wenn ich versuche, die Rollbewegung durch ein Steuertriebwerk
abzubremsen, muss ich aber gaaaanz gefühlvoll den Schub regulieren,
sonst schieße ich über das Ziel hinaus und darf die Gegenrotation
wieder abbremsen.

Per Hand wird das Vorhaben zur Glücksache. Dafür werden digitale Regler eingesetzt, daß man in drei, vier Schritten wieder eine stabile Fluglage hat. Anhand genau dieser Aufgabe wurde in den 70ern Kybernetik-Studis die digitale Regelungstechnik nahe gebracht… keine Klausur in den fortgeschrittenen Semestern ohne Raketenstabilisierung. Wer glaubt, es gab damals keine Rechner, irrt. Es gab nur keine PCs und keine kompletten Rechnerstrukturen auf einem Chip. Rechner mußten in diskreter TTL-Technik realisiert werden.

Gruß
Wolfgang

Hallo Michael,

Eine Frage hatte ich noch vergessen: Wie wurde die (ich nenn’s
mal) Fluglage des Raumschiffs stabilisiert?

Der künstliche Horizont bezog seine Informationen aus einem Kreiselkompass.
Dann Wurden Fixsterne angepeilt und weitere Information kamen vom Boden.

Hier wäre eine detailierte Beschreibung:
http://www.apollosaturn.com/asnr/p189-204.htm

Hier die Hauptseite:
http://www.apollosaturn.com/asnr/tablecon1.htm

Hier wäre noch eine Liste der Programme des Board-Computers der Apollo-Kapsel (am Ende der Seite):
http://www.apollosaturn.com/gcomputer.htm

Hier noch das Handbuch zum Navi-Computer
http://www.apollosaturn.com/gnc.htm
und die Hauptseite:
http://www.apollosaturn.com/library.htm

MfG Peter(TOO)

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Hallo Peter!

Nicht zu glauben, was es im Netz so alles gibt! Vielen Dank. Jetzt brauche ich nur noch die Zeit, um mich da einzulesen. Aber ich glaube für eine Bewerbung als Apollo-Navigator ist es eh ein bisschen spät. :wink:

Michael