Spørg Fagfolket: Skal astronauterne sidde stille i kapslen for ikke at ændre kurs?
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Spørg Fagfolket: Skal astronauterne sidde stille i kapslen for ikke at ændre kurs?

Illustration: ESA

Vores læser Lars Hassing har spurgt:

Jeg har lige set Apollo 13 og kom til at tænke på, om det ikke forstyrrer kursen, når astronauterne bevæger sig rundt i modulerne, og frem og tilbage mellem CM og LM?

Astronauternes vægt er nok lille, sammenlignet med modulerne, men bare en lille kursændring kunne betyde meget på en 300.000 km rejse.

Læs også: Spørg Fagfolket: Hvor godt isolerer en rumdragt?

John Leif Jørgensen, professor på Institut for Rumforskning og Rumteknologi på DTU Space, svarer:

Når et rumfartøj bevæger sig frit gennem rummet, som Apollo 13, betyder massefordelingen intet for banekurven. Heller ikke selv om rumfartøjet vil rotere lidt, hvis astronauterne løber fra den ene side af rumfartøjet til den anden.

Det skyldes, at der er vakuum i rummet, hvilket betyder, at - ulig et fly - vil et rumfartøj fortsætte ad sin bane, uanset om man flyver sidelæns, baglæns eller med næsen foran. Impulsmoment og impulsbevarelse bevares på trods af bevægelserne.

Derimod vil astronauternes bevægelser og den lette rotation godt kunne ændre på eventuelle antenner og solpanelers retning, hvilket kan have betydning, når man skal lave en TCM (Trajectory correction maneuver = banekurvekorrektion). Her er det anderledes vigtigt, at den raketmotor, man vil anvende, peger i den rigtige retning for at opnå den ønskede korrektion.

Læs også: Spørg Scientariet: Hvorfor lyder det stadig som Apollo-optagelser, når de snakker på rumstationen?

Bevægelser betød meget lidt

Sådanne ændringer betød dog meget lidt for Apollo-missionerne, da de ikke havde ret stor direktivitet på deres antenner og brugte fuel-celler til energiproduktion. Så da impulsmomentet er bevaret for et lukket system som Apollo-kapslerne, har astronauternes færden ikke betydet det store.

Så kun når en Apollo-kapsel skulle lave en kurskorrektionsmanøvre og f.eks. justere banen fra Lunar capture til Lunar free return-banen igen efter passagen bag Månens bagside, har astronauterne skullet sidde på deres pladser.

Alle styre- og kontrolmekanismer krævede nemlig et rimeligt godt kendskab til fartøjets inertimoment, som jo ændrer sig med astronauternes position.

Det samme gælder naturligvis også ved genindtræden i atmosfæren, dels for at stabilisere Apollos landingsmodul, dels for at beskytte astronauternes mod den voldsomme acceleration.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Tyngdepunktets bevægelse er uafhængigt af interne vægtforskydninger.

Vægten af kommandomodulet var ca. 5 tons, servicemodulet ca. 20 tons og månelandingsmodulet ca. 15 tons. I alt ca. 40 tons (inkl. brændstof).

Da de 3 astronauter max. vejede 0,3 tons, er det behersket, hvor meget de kan ændre på rumskibets placering i forhold til det oprindelige tyngdepunkt (som er konstant).

  • 1
  • 0

Hele rejsen var kompliceret. Den svejtsiske avis NZZ havde tidligere i år en artikel om Apollo 11’s færd, der illustrerer den komplicerede rejse. Desværre er hele artiklen nu bag en betalingsmur.

Den 111 meter høje Saturn V raket, der sendte Apollo 11 ud på missionen, var i sig selv imponerende. Hver af de 5 raketmotorer havde en højde på 5,64 meter og en diameter på 3,71 meter og ydede en trykkraft svarende til trykkraften fra 8 Boeing 747.

Softwaren for den ekstremt enkle styringscomputer for både kommando-modulet og månelandings-modulet er frigivet og kan hentes på Github.

Billeder fra Apollo 11 missionen og efterfølgende missioner kan hentes her

Om nogle måneder er det 50 år siden, de første mennesker betrådte månen og returnerede uskadte til jorden.

I betragtning af at Intel først 2 år senere (i 1971) lancerede den første primitive 4004 mikrocomputer er det imponerende, hvad USA dengang formåede - målt i forhold til dagens langt mere avancerede teknologi.

  • 13
  • 0

Både astronauter og kapsel har den samme kurs og hastighed. Når de bevæger sig rundt vil det ændre masse centrum, men ikke retning eller hastighed. Det er først år der foretages kursændringer med "trusters" at placering kan have betydning.

  • 0
  • 0

Tyngdepunktets bevægelse er uafhængigt af interne vægtforskydninger.


Nøgleordet i artiklen er "inertimoment".

Du kan sagtens ændre fartøjets inertimoment ved at flytte astronauterne længere væk fra eller tættere ind mod fartøjets tyngdepunkt. Når du ændrer inertimomentet, ændrer du også på, hvordan fartøjet vil rotere ved en påført tangentiel kraft eller et påført moment fra styreraketterne. Jo længere væk fra omdrejningsaksen, astronauterne befinder sig, jo større bliver inertimomentet, og jo langsommere vil rotationen forøges ved den samme påførte kraft.

Jeg læser artiklen sådan, at denne uforudsigelighed ville drille reguleringsloopet til styreraketterne, så man ville få fejlregulering i tilfælde, hvor fartøjet skulle roteres. Og derfor havde astronauterne faste pladser, så reguleringsloopet havde et veldefineret inertimoment at arbejde med.

  • 4
  • 0

Læste engang, at kapslens tyngdepunkt er forskudt en smule, hvilket styrer indfaldsvinklen gennem atmosfæren, og at astronauterne faktisk styrer turen ned gennem atmosfæren gennem små variationer af retning og indfaldsvinkel. (styret med styreraketter?). Her kunne JEG let forestille mig, at det ville påvirke banen, hvis astronauterne spændte sig løs og bevægede sig rundt i kabinen. De sidder fastspændt på den del af turen, men hvad hvis nu....?

  • 0
  • 0

Jeg læser artiklen sådan, at denne uforudsigelighed ville drille reguleringsloopet til styreraketterne, så man ville få fejlregulering i tilfælde, hvor fartøjet skulle roteres. Og derfor havde astronauterne faste pladser, så reguleringsloopet havde et veldefineret inertimoment at arbejde med.

Det er jeg ikke enig i. Er det noget du ved, eller er det noget, du gætter dig til?

Astronauterne havde faste pladser af to grunde: dels skulle pladserne (sæderne) beskytte dem ved opsendelsen og ved nedslaget i havet efter missionen, dels havde hver astronaut et kompliceret styringspanel foran de faste pladser, som de hver især skulle overvåge og interagere med (præcis som piloterne i en moderne civil flyvemaskine har faste pladser foran instrumentpanelerne).

Pladsen i kommandomodulet var særdeles trang, så det var fysisk umuligt for astronauterne at bevæge sig ret meget (google selv billeder). Man kan selvfølgelig forestille sig, at astronauten i venstre side vil bevæge sig henover astronauten i midten og sætte sig på skødet af astronauten i højre side. Mere var der ikke plads til.

Det vil højst ændre inertimomentet med nogle få 100 kgm2, som der problemløst kan kompenseres for.

Inertimomentet for Kommando- + Servicemodulet blev under mission voldsomt ændret pga. forbruget af brændstof. Jeg har nedenfor listet inertimomentet for Kommando- + Servicemodulet for Apollo 11 - først med brændstof og efterfølgende uden brændstof anført i parentes og for hver af de 3 hovedakser:

Ixx = 49.347 (21.370) kgm2. Forskel = 27.977 kgm2
Iyy = 108.571 (56.858) kgm2. Forskel = 51.713 kgm2
Izz = 110.808 (54.319) kgm2. Forskel = 56.489 kgm2

Styringen kunne uden problem kompensere for ændringer i inertimomentet på ca. 50.000 kgm2, så en inertiændring på ca. 200 kgm2, som max. opstår når en astronaut bevæger sig i kommandomodulet er helt uden praktisk betydning.

  • 3
  • 0

Pladsen i kommandomodulet var særdeles trang, så det var fysisk umuligt for astronauterne at bevæge sig ret meget (google selv billeder). Man kan selvfølgelig forestille sig, at astronauten i venstre side vil bevæge sig henover astronauten i midten og sætte sig på skødet af astronauten i højre side. Mere var der ikke plads til.


Jeg er enig i din udregning. Tror heller ikke på, at en ubetydelig ændring af inertimoment kan drille reguleringsloopet. Men mht. den trange kapsel, så har jeg et tillægspørgsmål: Jeg har også kigget ind i sådan en kapsel og konstateret, hvor trang den er. Men på video'er fra rummet, ser man astronauterne svæve rundt mellem hinanden. Der er ikke plads mellem sæder og varmeskjold (så vidt jeg kan se), og så vidt jeg ved, var der heller ikke mandskabsrum i servicemodulet. Så når de svævede rundt i kapslen, må de vel have fjernet sæderne? Så vidt jeg kunne se, var der tale om tynde stofsæder, som kunne stuves af vejen.

  • 0
  • 0

Der er ikke plads mellem sæder og varmeskjold (så vidt jeg kan se), og så vidt jeg ved, var der heller ikke mandskabsrum i servicemodulet. Så når de svævede rundt i kapslen, må de vel have fjernet sæderne?

I hvert fald midtersædet kunne foldes væk.

Ud over pladsen mellem sæderne og instrumentpanelet var der faktisk mere plads i Apollo-kommandomodulet.

For fodenden af sæderne var der en udskæring i instrumentpanelet, der gav adgang til tunnelen til landingsmodulet. På nogle af filmene fra Apollo kan man tit se en af astronauterne "stå" i det hul, der var ind til tunnelen.

Ud over det er der faktisk plads mellem sæderne og "bagvæggen" af kapslen. For fodenden af sæderne er der plads til at komme om bag sæderne i det, der kaldtes "Lower equipment bay". Blandt andet sekstanten til astronavigation var placeret dernede.

Ifølge flere af astronauternes selvbiografier var det også et populært sted hvor man kunne sove mens de to øvrige astronauter sad i sæderne og arbejdede. Og, det blev betragtet som almindelig høflighed at fortrække til "lower equipment bay" når man skulle lave stort...

Man kan lidt få et indtryk af pladsen bag sæderne på de "udfoldede" billeder her:

https://www.hq.nasa.gov/pao/History/SP-420...

https://history.nasa.gov/afj/ap11fj/nasm/a...

/Bo

  • 3
  • 0

I hvert fald midtersædet kunne foldes væk.

Kun midtersædet kunne foldes væk og dermed lette adgangen til skakten til månemodulet.

For fodenden af sæderne var der en udskæring i instrumentpanelet, der gav adgang til tunnelen til landingsmodulet.

Du mener vel for fodenden af midtersædet. Se dette billede, hvor midtersædet er slået ned.

Ud over det er der faktisk plads mellem sæderne og "bagvæggen" af kapslen. For fodenden af sæderne er der plads til at komme om bag sæderne i det, der kaldtes "Lower equipment bay".

Ja. Men der var ikke megen plads. Se ovenstående billede, hvor man kan ane de to sovepladser i ”lower equipment bay” under højre og venstre sæde, eller dette, hvor der ikke er den store plads bag sædet.

Til info er her et Nasa 3d billede af kommandomodulet (Kan forstørres).

Her er diverse billeder fra interiøret i kommando modulet: http://photonshouse.com/apollo-command-mod...

  • 2
  • 0

Claus Nedergaard Jacobsen skrev:

Læste engang, at kapslens tyngdepunkt er forskudt en smule, hvilket styrer indfaldsvinklen gennem atmosfæren, og at astronauterne faktisk styrer turen ned gennem atmosfæren gennem små variationer af retning og indfaldsvinkel. (styret med styreraketter?).

Indfaldsvinklen vil i det store og hele ikke ændres. Derimod kan kaplens orientering i forhold til banen ændres med de indbyggede roll-pitch-yaw raketmotorer. Pos. 27-31 på denne skitse.

Ved at ændre varmeskjoldets vinkel i forhold til hastighedsvektoren kan ”glidetallet” (som er ca. 0,37) ændres en smule, så man omtrentligt kan styre mod det planlagte nedslagspunkt.

Her kunne JEG let forestille mig, at det ville påvirke banen, hvis astronauterne spændte sig løs og bevægede sig rundt i kabinen. De sidder fastspændt på den del af turen, men hvad hvis nu....?

Det kommer ikke til at ske. Deaccelerationen er så voldsom, at påvirkningen er op til 7 g - svarende til at der sidder 6 personer oven på dig.

I øvrigt var sæderne ophængt i støddæmpere (de store cylindre, der ses på div. fotos).

Den største (men korte) påvirkning kom, når kommandomodulet ramte havoverfladen. For at minimere nedfaldsslaget, var de 3 faldskærme ophængt, så kapslens bund ville ramme havoverfladen i en vinkel på ca. 27 gr.

Pga. sidevind ramte Apollo 12 havet i en vinkel på 20 gr., hvilket resulterede i en stødpåvirkning på ca. 15 g !

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten