¿Cómo puedes encontrarte con la ISS a través del "esquema Soyuz" sin una computadora y sin contacto con el suelo?

Supongamos que las reglas de vuelo no le prohíben ir a la ISS en una nave que no funciona correctamente y no le obligan a aterrizar en la siguiente órbita, a diferencia de las de la vida real.

Supongamos también que tiene una regla de cálculo de la era Apolo, un sextante, un reloj, lápiz y papel, y los elementos orbitales más recientes para la ISS. ¿Aún puede implementar el encuentro del "esquema Soyuz" rápido y eficiente en propulsores ( lanzamiento a acoplamiento en seis horas ) mientras realiza todos los cálculos manualmente? Por el bien del argumento, podemos afirmar que no hay otra carga de trabajo para los tres miembros de la tripulación, y los elementos orbitales iniciales de la nave de transferencia se conocen por completo.

  • ¿Será posible calcular todos los tiempos de encendido, ángulos y duraciones en el tiempo?
  • ¿Qué nomogramas pueden reducir drásticamente los tiempos de cálculo?
  • ¿Cómo aliviará la carga de cálculo la adición de un radar de navegación a la combinación de instrumentos?

Notas:

Posiblemente útil: Wertz, Bell (2003) .

Guau. Esta es una pregunta particularmente precisa. Me gusta, pero me pregunto qué escenario se le ocurrió a la planificación...
¿Una regla de cálculo? ¿En serio? La precisión y exactitud de las reglas de cálculo era muy, muy baja. De tres a cuatro lugares de precisión, y con muchos cálculos, arriesgaría tres o menos. Este es el siglo XXI. ¿Qué tiene de malo una computadora portátil o un teléfono inteligente?
Solo tal vez si fueras Neil Armstrong, y probablemente no entonces. Neil (e imagino que algunos otros) parecían tener lo que se necesitaba para vectorizar intuitivamente la dinámica del mundo real (o real fuera de este mundo) y producir una respuesta humana. Si falla eso o la magia, los errores son lo suficientemente grandes como para que pueda verlo, pero con un exceso de delta v y probablemente un plano incorrecto y más. Después de haber volado en simulaciones orbitales relativamente triviales hace mucho tiempo, me horrorizó ver cómo una reserva de combustible que la computadora podía convertir en un encuentro siempre se convertía esencialmente en una ruina en llamas mediante el control manual.

Respuestas (1)

Voy a aventurarme y decir que no es muy probable, más al tiempo de reacción humana que a cualquier otra cosa. Si uno tiene que asumir que las computadoras no están disponibles para la secuencia de lanzamiento rápido, también tiene que aceptar que no están disponibles para controlar el tiempo. Aquí hay una reseña sobre la capacidad del propulsor en los distintos nodos, de Spaceflight 101 .

SKD, el motor principal Soyuz, proporciona un empuje de 2.942 Newtons. Todo el sistema de control de actitud Soyuz está compuesto por 28 propulsores DPO. Dos grupos de 14 DPO Thruster están montados en la nave espacial con 12 de estos chorros proporcionando 26,5 Newtons de empuje y los 16 restantes proporcionando 130 Newtons.

Suponiendo una masa de alrededor de 7150 kg, como indica el mismo sitio, eso significa que incluso con el propulsor más pequeño, hay una aceleración de alrededor de 3,7 mm/segundo^2. Dado un tiempo de reacción humano de incluso una décima de segundo, eso podría resultar en que el delta-V se desvíe en 0,3 mm/s. ¿Cuánta diferencia hace eso? En 6 horas, eso es solo 6,5 m. Eso no suena tan mal en realidad, hasta que consideras cuánto tiempo de empuje es probable que se requiera. Es difícil saber exactamente, pero he encontrado que para soportar una órbita cercana como esta, una fase de 30 gradosángulo o menos es requerido. No tengo el delta v exacto requerido, pero supongo que es alrededor de 10 m/s. Durante ese período de tiempo, uno tendría que hacer un encendido con el propulsor más pequeño alrededor de 45 minutos. Sospecho que el tiempo de reacción sería mucho peor durante ese período de tiempo, pero en teoría aún podría hacerse. Estoy seguro de que el motor principal se usa más que los pequeños, lo que reduce en gran medida el tiempo de empuje requerido (por un factor de 100), pero eso dejaría más incertidumbre en la ubicación.

Bien, digamos que pierdes el ángulo en 1 grado, lo que sería algo fácil de hacer sin ayuda. ¿Qué hace eso? Eso daría un error de alrededor del 1,6%. Eso significa que la quema planificada de 10 m/s podría tener un error de hasta 16 cm/s, lo que durante 6 horas significaría un error de alrededor de 5 km, ¡bastante significativo!

También tenga en cuenta que los requisitos de empuje aumentan cuanto más se tarda en planificar el empuje, ¡y las cosas se complican mucho muy rápidamente!

En pocas palabras, a menos que tenga acceso a algún tipo de computadora, parece muy poco probable que pueda lograr esto. Puede haber una o dos personas que puedan lograr esto, pero lo dudo.

Sin embargo, como persona, puede usar mucho más fácilmente la configuración adaptativa: donde se acercará más y más al objeto que desea. Realmente no es inviable hacerlo a mano: las personas pueden operar con láseres de cirugía manual con una precisión mucho mayor. Y con una buena retroalimentación visual, los humanos son realmente buenos para aumentar su precisión con el tiempo. (Es decir, necesitará tener una retroalimentación de las velocidades y distancias relativas, y luego acercarse más y más). 5Km creo que es lo suficientemente cerca para una retroalimentación real.
El problema es que es algo contrario a la intuición. Supongo que uno podría hacerlo con mucha práctica, solo espero que lo haga antes de tiempo.
En realidad, no es más contrario a la intuición que conducir un automóvil. - Es el mismo nivel de abstracción (Dada una buena interfaz). Al conducir un automóvil, también solo influye en el poder / fuerzas. Sin embargo, al mismo tiempo, es muy capaz de hacer un giro suave o frenar de manera suave para un semáforo. Similar a una cita: acercarse a un objeto en órbita es continuo hasta muchas derivadas. Y los humanos son asombrosos en la extrapolación/diferenciación.
Se ha hecho a mano una vez en contacto directo de radar con el objetivo, pero llegar a ese punto es muy difícil.
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