¿Qué sistema de coordenadas se utilizó para las misiones Apolo?

Esto se trata específicamente de las misiones Apolo, que no se tocan en esta pregunta relacionada .

¿Usaron un sistema de coordenadas durante toda la misión, o cambiaron según la fase (Tierra, Tierra-Luna, Luna)?

Y en el contexto de la navegación Tierra-Luna, ¿cómo lidiaron con el hecho de que la Luna se está moviendo y orbitando la Tierra en ángulo?

Es posible que hayan usado varios sistemas de coordenadas juntos. La computadora podría transformar coordenadas de un sistema a otro. Sería importante saber la distancia a la Tierra, así como a la Luna.
El CSM AGC estaba usando coordenadas centradas en la tierra, el LM AGC usaba coordenadas centradas en la luna. Tuvieron que convertir el último al primero en el Apolo 13, al encender el CSM nuevamente. No estoy seguro de qué conjuntos exactos de coordenadas se usaron. No tengo claro lo que se supone que significa la última oración. Tanto los vectores de estado orbitales cartesianos como los elementos keplerianos se pueden convertir entre dos marcos de referencia con álgebra simple.
Aquí hay una descripción general completa del sistema de coordenadas utilizado para apolo: ibiblio.org/apollo/Documents/19700076120.pdf
Pero para la maniobra de encuentro entre CSM y LM podría ser más fácil cuando ambos AGC usaran el mismo sistema de coordenadas centrado en la luna.

Respuestas (1)

El módulo de comando/servicio y el módulo lunar usaban cada uno un sistema de coordenadas local.

  • Cada nave espacial tenía un motor principal, que por definición estaba apuntado en el X dirección, produciendo empuje en el + X dirección.
  • El lado derecho (estribor) de la nave espacial se definió como el + Y dirección, con la izquierda (babor) como Y .
  • El eje restante era el Z eje. Para el CSM, Z estaba sobre las cabezas de los astronautas, y + Z estaba bajo sus pies. En el LM, los astronautas miraban hacia adelante en el + Z dirección, con Z en popa.
  • Esto significaba que cada motor individual (principal y RCS) tenía una posición y una orientación fijas en el sistema de coordenadas local, lo que simplificaba los cálculos de las quemas del motor.

Hachas Apolo

Cabeceo, guiñada y balanceo eran relativos a la orientación de un astronauta que piloteaba la nave:

  • Para el CSM, el terreno de juego estaba alrededor del Y eje, gire alrededor del Z eje, y rodar alrededor del X eje.
  • Para el LM, el tono estaba alrededor del Y eje, gire alrededor del X eje, y rodar alrededor del Z eje.

La computadora de guía también podría convertir entre el sistema de coordenadas local y varios otros sistemas de coordenadas:

  • Un sistema de coordenadas global llamado "Sistema de coordenadas de referencia básico", que podría estar centrado en la Tierra o la luna. La mayoría de los cálculos utilizaron esto como un sistema de coordenadas intermedio. La matriz utilizada para convertir entre este sistema de coordenadas global y el sistema de coordenadas local del vehículo se denominó REFSMMAT. El movimiento de la Tierra y la Luna se explica ingresando la fecha y la hora del despegue usando el Verbo 70.

    El sistema de coordenadas de referencia básicas (BRC) es un sistema de coordenadas inerciales ortogonales cuyo origen se encuentra en el centro de masa de la Tierra o la Luna (Figura 1). La orientación de este sistema de coordenadas está definida por la línea de intersección del plano ecuatorial terrestre medio y la eclíptica media al comienzo del año besseliano que comienza el 1 de enero de 1971. El eje X ( tu X yo ) está definida por la intersección del plano ecuatorial terrestre y la eclíptica en la dirección del nodo ascendente. El eje Z ( tu Z yo ) está a lo largo del polo norte de la tierra media, y el eje Y ( tu Y yo ) completa la tríada.

    Página LB-55, https://history.nasa.gov/alsj/a15/A15Delco.pdf

  • La computadora de guía podría traducir desde ocho sistemas de coordenadas adicionales: sitio de lanzamiento de la Tierra, control térmico pasivo (el "rodillo de barbacoa"), inserción orbital lunar preferida, sitio de aterrizaje lunar, cambio de plano orbital lunar preferido, ascenso LM, inyección trans-Tierra preferida, y entrada a tierra. Consulte las páginas LB-58 a LB-60 de la referencia anterior (¡ecuaciones incluidas!).

"Las computadoras de guía de ambas naves se comunicaron por radio en tiempo real con su posición y orientación". ¿Se hizo esto mediante comunicación digital directa entre ambas computadoras de guía usando enlaces de radio bidireccionales?
@Uwe: Correcto. Esto fue particularmente importante cuando el CSM era el vehículo activo, ya que el radar de encuentro estaba en el LM. (ver imagen arriba)
El radar de encuentro estaba en el LM, pero usó un transpondedor de radar en el CSM como se muestra en la figura. El transpondedor permitió la medición de radar de larga distancia y baja potencia reemplazando r^4 de la ecuación del radar por r^2 para ambas direcciones hacia y desde el CSM.
@DrSheldon ¿Tiene una referencia para la transmisión de datos de actitud y posición entre los vehículos? Me gustaría leer más sobre eso, es una novedad para mí.
@DrSheldon Creo que está equivocado sobre la transmisión de datos de actitud y posición entre los vehículos. Aunque me encantaría que me demuestren que estoy equivocado. Este artículo muy detallado sobre los métodos de encuentro lunar no lo menciona. history.nasa.gov/afj/loressay.html
@OrganicMarble: Rutina R29. Es algo que vi en el código fuente hace uno o dos meses, para responder una pregunta sobre P12. Perdón por la demora, tenía que encontrarlo en mis notas.
Mejor revise sus notas: DESIGNA EL RADAR DE ENCUENTRO HACIA EL LOS CALCULADO AL CSM, CON EL OBJETIVO PRINCIPAL DE OBTENER RANGO # Y DATOS DE TASA DE RANGO A INTERVALOS DE 2 SEGUNDOS PARA TRANSMISIÓN AL SUELO Esto solo significa que apunta el RR al CM, no transmite ningún dato al CM. Los datos van al suelo.
@OrganicMarble: Ya veo. Eliminaré esa parte de la respuesta.