Apollo PGNCS - Apollo PGNCS

Apollo birincil rehberlik, navigasyon ve kontrol sistemi ( PGNCS ) (belirgin ping'ler ), Apollo uzay aracının , uzay aracı gerideyken beklendiği gibi, Dünya ile iletişim kesildiğinde görevlerini yerine getirmesine izin veren bağımsız bir atalet yönlendirme sistemiydi . Ay veya bir iletişim arızası durumunda. Apollo komut modülü (CM) ve ay modülü (LM), her biri bir PGNCS sürümü ile donatıldı. PGNCS ve özellikle onun bilgisayarı, hizalama optik teleskopu , radar sistemi, astronotlar tarafından yapılan manuel çeviri ve döndürme cihazı girişlerinin yanı sıra LM sistemlerinden gelen diğer girişler de dahil olmak üzere LM'den gelen tüm sistem girişleri için komuta merkeziydi .

PGNCS, Charles Stark Draper yönetiminde MIT Enstrümantasyon Laboratuvarı tarafından geliştirildi (Enstrümantasyon Laboratuvarı daha sonra onun adını aldı). PGNCS için ana yüklenici ve atalet ölçüm biriminin (IMU) üreticisi General Motors'un Delco Bölümü idi . PGNCS aşağıdaki bileşenlerden oluşuyordu:

• atalet ölçüm birimi (IMU)
• Apollo Rehberlik Bilgisayar (AGC)
• atalet platform açılarını servo kontrolü için kullanılabilen sinyallere dönüştüren çözümleyiciler
• optik birimler, biri CM için, diğeri LM için
• optik cihazları ve LM'de buluşma radarını IMU'ya sağlam bir şekilde bağlamak için navigasyon tabanı (veya navbase) olarak adlandırılan mekanik bir çerçeve
• AGC yazılımı

Sürümler

CM ve LM aynı bilgisayarı, atalet platformunu ve çözümleyicileri kullandı. Temel fark optik üniteydi. Navigasyon, her uzay aracı için farklıydı ve farklı montaj geometrilerini yansıtıyordu. LM'nin buluşma radarı da navigasyon üssüne bağlıydı.

CM'nin iki nesline karşılık gelen iki PGNCS sürümü (Blok I ve Blok II) vardı. Bir Blok I CM'de meydana gelen Apollo I ateşinden sonra , NASA , mürettebatsız misyonların kullanmasına rağmen, daha fazla mürettebatlı görevin Blok I'i kullanmamasına karar verdi. Blok I ve Blok II PGNCS arasındaki büyük farklar, elektromekanik çözücülerin tamamen elektronik bir tasarımla değiştirilmesini ve berilyumdan işlenmiş Blok I navbase'in poliüretan köpükle doldurulmuş alüminyum borudan yapılmış bir çerçeveyle değiştirilmesini içeriyordu . Blok II navigasyon üsleri daha hafif, daha ucuz ve aynı derecede sağlamdı.

Blok I ve Blok II arasındaki bir diğer önemli fark, tamir edilebilirlikti. Apollo programı için orijinal bir hedef, astronotların elektronik aksamlarda onarım yapabilmeleriydi. Buna göre, Blok 1 PNGCS, gerektiğinde yedek parçalarla değiştirilebilecek birçok özdeş modülle tasarlandı. Bununla birlikte, Gemini 7 görevi sırasında mürettebat bölmelerindeki yüksek nem koşulları ve vücut sıvılarının elleçlenmesi sırasında meydana gelen kazalar, elektrik bağlantılarının sızdırmaz hale getirilmesini istenmez hale getirdi. Blok II'de tamir edilebilirlik hedefi ortadan kaldırılarak tüm üniteler ve elektrik bağlantıları mühürlendi. Ölümcül Apollo 1 yangını bu endişeyi pekiştirdi.

PGNCS'den gelen bileşenler, Draper tarafından ABD Donanması'nın derin su altı kurtarma aracı (DSRV) için kullanıldı.

Atalet ölçü birimi

IMU, üç eksende yalpalandı. En içteki parça, kararlı eleman (SM), içine monte edilmiş üç jiroskop ve üç ivmeölçer bulunan 6 inçlik bir berilyum küpüydü . Geri besleme döngüleri, her eksendeki motorları kontrol etmek için çözücüler aracılığıyla jiroskoplardan gelen sinyalleri kullandı. Bu servo sistem, kararlı elemanı atalet boşluğuna göre sabit tuttu . İvmeölçerlerden gelen sinyaller daha sonra uzay aracının hızını ve konumunu takip etmek için entegre edildi. IMU, Draper tarafından Polaris füzesi için geliştirilen güdüm sisteminden türetilmiştir .

Ataletsel yönlendirme sistemleri mükemmel değildir ve Apollo sistemi saatte yaklaşık bir miliradyan sürüklenmiştir . Bu nedenle, yıldızlara bakarak atalet platformunu periyodik olarak yeniden hizalamak gerekliydi.

Optik birimler

CM optik birimi , IMU çerçevesine sabitlenmiş, yıldızlar ile Dünya veya Ay yer işaretleri veya ufuk arasındaki açıları ölçebilen hassas bir sekstanta (SXT) sahipti . İki görüş hattı, 28× büyütme ve 1.8° görüş alanı vardı. Optik ünite ayrıca yıldız gözlemleri için düşük büyütmeli geniş görüş alanı (60°) taramalı teleskop (SCT) içeriyordu. Optik birim, uzayda CM konumunu ve oryantasyonunu belirlemek için kullanılabilir.

LM bunun yerine , esasen bir periskop olan bir hizalama optik teleskopuna (AOT) sahipti . AOT'nin dış elemanı, ay gökyüzünün büyük bir bölümünü kaplamak için LM'ye göre altı sabit konumdan birine döndürülebilen güneş korumalı bir prizmaydı. Her pozisyonun 60° görüş alanı vardı. Döndürüldüğünde, AOT'nin konumu AGC tarafından okunabiliyordu; Bilgisayar, retikülü iki farklı yıldıza doğrultarak, aracın yönünü belirleyebiliyordu.

Apollo 11 Komuta Modülü Pilotu Michael Collins , optikler aracılığıyla görünürlüğün standartların altında olduğunu ve belirli aydınlatma koşullarında görmenin zor olduğunu kaydetti.

Güneş gölgesi programın sonlarında, 1967'de, testler ve modellemenin astronotların doğrudan güneş ışığı veya LM'nin yakın kısımları tarafından saçılan ışık nedeniyle ay yüzeyindeki yıldızları göremeyebileceğini belirledikten sonra eklendi. dış prizma. Güneş gölgesinin eklenmesi, görüş konumlarının sayısının üçten altıya çıkarılmasına da izin verdi.

Yazılım

Yerleşik rehberlik yazılımı , uzay aracı için en uygun konum tahmini üretmek üzere yeni verileri geçmiş konum ölçümleriyle birleştirmek için bir Kalman filtresi kullandı . Anahtar bilgi, IMU kararlı üyesi ile referans koordinat sistemi arasındaki bir koordinat dönüşümüydü . Apollo programının argosunda bu matris REFSMMAT ("Kararlı Üye Matrisine Başvuru" için) olarak biliniyordu . Görevin evresine göre biri Dünya, diğeri Ay merkezli olmak üzere iki referans koordinat sistemi kullanıldı.

Navigasyon bilgileri

Adındaki "birincil" kelimesine rağmen, PGNCS verileri navigasyon bilgilerinin ana kaynağı değildi. NASA'nın Derin Uzay Ağı'ndan gelen izleme verileri, en küçük kareler algoritmaları kullanılarak Görev Kontrolü'ndeki bilgisayarlar tarafından işlendi . Ortaya çıkan konum ve hız tahminleri, PGNCS tarafından üretilenlerden daha doğruydu. Sonuç olarak, astronotlara, yer verilerine dayalı olarak AGC'ye girmeleri için periyodik olarak durum vektörü güncellemeleri verildi. PGNCS, uzay aracı oryantasyonunu korumak, aya iniş ve kalkış dahil manevra yanıkları sırasında roketleri kontrol etmek ve planlı ve beklenmedik iletişim kesintileri sırasında ana navigasyon verilerinin ana kaynağı olarak hala gerekliydi. PGNCS ayrıca yer verileri üzerinde bir kontrol sağladı.

Ay modülü , TRW tarafından inşa edilen üçüncü bir navigasyon aracına, iptal rehberlik sistemine (AGS) sahipti . Bu, PGNCS'nin başarısız olması durumunda kullanılacaktı. AGS, Ay'dan havalanmak ve Komuta Modülü ile buluşmak için kullanılabilir, ancak iniş için kullanılamaz. Apollo 13 sırasında , Ay yakınındaki en kritik yanıktan sonra, daha az elektrik gücü ve soğutma suyu gerektirdiği için PGNCS yerine AGS kullanıldı.

Apollo 11

Apollo 11 görevi sırasında, 20 Temmuz 1969'da ilk aya iniş yapılmaya çalışılırken iki PGNCS alarmı (1201 "VAC alanı yok" ve 1202 "Yönetici alarmı, çekirdek set yok") görev kontrolüne iletildi. Bilgisayar sistemi Aşırı yükleme, iniş radar verilerinin ve buluşma radar verilerinin aynı anda yakalanmasından kaynaklandı. Görev kontrolündeki destek personeli, alarmların güvenli bir şekilde göz ardı edilebileceği ve inişin başarılı olduğu sonucuna vardı.

Ayrıca bakınız

• Satürn V alet birimi - Apollo fırlatma araçları tarafından kullanılan rehberlik sistemi

Referanslar