Aceleración por rotación descontrolada de Gemini 8

Después de haber visto la película "First Man", estoy interesado en analizar el mal funcionamiento de Gemini 8 en términos de física y posiblemente convertirlo en un problema de tarea o en un ejemplo para mis clases de física. Me gustaría tener los hechos correctos y obtener los datos numéricos lo más precisos posible. Hubo algún tipo de junta de investigación después, y me imagino que sus hallazgos están disponibles en algún lugar en línea, presumiblemente con datos de ingeniería y reconstrucciones, pero WP no tiene ningún enlace a ningún documento de este tipo. ¿Existe tal cosa que sea accesible al público?

WP dice: "A estas alturas, la velocidad de caída había alcanzado una revolución por segundo, lo que nublaba la visión de los astronautas y amenazaba con la pérdida de la conciencia o el vértigo". En la película, hay un dial que sube a 360 y la aguja parece estar clavada en el momento de rotación más rápida. Supongo que esto es en unidades de grados por segundo. ¿Hay algún valor más preciso disponible para la velocidad máxima de rotación?

WP describe el movimiento como una guiñada, que asumo significa una guiñada en un sistema de coordenadas orientado según la forma en que los astronautas estaban sentados en la cápsula Gemini. ¿Continuó siendo una guiñada pura después de desacoplarse del Agena, presumiblemente porque estaba siendo causada por un propulsor de guiñada en la cápsula Gemini?

¿A qué distancia estaban los astronautas del eje de guiñada? A partir de esta obra de arte de la NASA , mi mejor suposición es que el corazón de cada astronauta estaba a unos 40 o 50 cm del eje de guiñada, es decir, donde estarían los portavasos en un automóvil moderno, pero es bastante difícil saberlo con certeza. Un dibujo de ingeniería probablemente permitiría determinar esto con mucha más precisión.

Usando un período de rotación de 1 segundo y r = 45   cm , obtengo una aceleración de 1.8 gramo . ¿Está esto en el estadio de béisbol correcto para los efectos descritos en la cita de WP? Me imagino que una aceleración lateral como esta sería algo menos terrible que una aceleración hacia arriba, lo que evitaría que la sangre llegue al cerebro.

Balanceo, no guiñada: si hubiera sido una guiñada, la nariz del Gemini se habría estrellado contra el costado del adaptador de acoplamiento Agena cuando se desacoplaron.

Respuestas (1)

Una fuente más autorizada que Wikipedia sería el Informe de la misión Gemini VII de la NASA . A partir de la página 5-25, se describe la anomalía, siendo el efecto principal un balanceo descontrolado que alcanza un máximo de algo menos de una revolución por segundo en lugar de la guiñada de Wikipedia:

La separación del GATV [Agena] ocurrió a las 7:15:12.3 GET con los propulsores ll y 12 encendidos durante 6.6 segundos. Las velocidades en este momento eran de +3, -5 y -2 grados/seg en cabeceo, balanceo y guiñada, respectivamente. Después de la separación, se presentó una actividad moderada del controlador manual, aunque el modo directo no fue suficiente para contener la velocidad de balanceo. A las 7:15:44.7 GET, la potencia de polarización de ACME se eliminó inadvertidamente, lo que inhabilitó el sistema de control y la velocidad de balanceo aumentó a 296 grados/seg durante los siguientes tres minutos , debido al disparo incontrolado del propulsor 8, aunque hubo breves períodos de Parecía existir un rendimiento intermitente o degradado del propulsor 8.

Como era de esperar, esto no se parece en nada a la descripción del incidente en "First Man", donde se alcanza la velocidad de balanceo extremo en unos segundos y la nave se sacude violentamente en todo momento. Los propulsores rotacionales produjeron solo una fuerza de 110 N contra una nave espacial de tres toneladas y media. (¡Calcular el cambio en la tasa de balanceo de un propulsor atascado podría ser otro buen problema para el salón de clases!)

El eje de balanceo es, por supuesto, el eje longitudinal de la nave espacial; un astronauta sentado mirando hacia adelante en el diván Gemini mira paralelo al eje de balanceo.

La cabina de Gemini era bastante estrecha; imagina los asientos delanteros de un pequeño roadster, no de un SUV. Los sofás están ligeramente inclinados uno del otro:

ingrese la descripción de la imagen aquí

... por lo que el eje de balanceo pasa no muy lejos de la cadera interior de cada astronauta: su estimación de 45 cm del eje al corazón parece plausible, aunque con una velocidad de balanceo alta, el flujo de sangre excesivo a la cabeza parecería el problema más apremiante, y el el radio de preocupación podría ser más como 1 metro (la cabina de la nave espacial tiene un diámetro de ~2,2 m en la base)... aunque, murmullo, gradiente de aceleración, cálculo, gruñido gruñido

También está disponible el documento informativo de la tripulación , con impresiones más subjetivas del incidente; Armstrong y Scott mencionan la guiñada, pero confirman que el modo principal era el balanceo:

Armstrong: Poco después de retroceder, notamos que básicamente estábamos perdiendo el control de la nave espacial en balanceo y guiñada y sospechamos que habíamos superado la vida útil de estos propulsores de actitud. La nave espacial continuaba, sin embargo, acelerando, y estábamos obteniendo tasas de balanceo por lo menos que se acercaban a los 200 a 300 grados por segundo, o quizás más.

Scott: Sí, estaría de acuerdo con eso. Parecía incluso más para mí, y estaba mucho más en rollo que en guiñada. El rollo fue lo que más predominó. [sic]

Armstrong: Nos dimos cuenta de que se estaban acercando a los límites fisiológicos y que íbamos a tener que hacer algo de inmediato para salvar la situación.

(¡Tienes que amar ese desapego profesional!)

¡Muy buen escrito!
Excelente respuesta, gracias! He editado WP para cambiar todas las referencias a "guiñada" por referencias a "balanceo". (Tal vez alguien más podría hacer una edición más matizada y cuidadosa de WP). Esta parece una respuesta perfecta, excepto por la falta de información más autorizada/con mejores fuentes sobre la fisiología. ¿Creo que la diferencia en el potencial gravitacional (ficticio) entre el oído y el cerebro sería el número importante...? Es lamentable que el diagrama no tenga una escala. ¿El círculo mediría 3 m? ¿Los 3 m son un diámetro interior? Era un cono, ¿verdad?
Sí, no tengo idea de cuál es la intersección de cálculo y fisiología allí; si lo está convirtiendo en un problema de clase de física, puede detenerse en "cuál es la aceleración radial en el corazón" (o la cabeza) de Armstrong y dejar vagas las implicaciones para la salud. :)
Según este diagrama space1.com/Spacecraft_Data/Handbook_Illustrations/Gemini/… , creo que el círculo de la figura que reproduciste probablemente tenga un diámetro de aproximadamente 88 pulgadas. Las paredes parecen ser bastante delgadas (¡guau!), por lo que probablemente no haya una gran diferencia entre ID y OD. Adivinando la ubicación de un corazón humano desde la vista en corte a la que me vinculé, encuentro un r muy cerca de los 45 cm que estimé originalmente.
Ah, está bien, 3 m es el diámetro base del módulo retro/equipo, no la cápsula de la tripulación ilustrada.