Puede encontrar la computadora de control de incendios Ford Mark 1A como un estudio de caso interesante, era una máquina mecánica utilizada para colocar armas en acorazados (esencialmente, cálculos balísticos y de orientación muy precisos, no a un millón de millas de calcular quemaduras) y mientras las salidas a las armas fue a través de syncro resolver, los cálculos fueron casi totalmente mecánicos. Eran máquinas increíbles, especialmente porque un acorazado no es el entorno más agradable para los mecanismos de precisión.

Los senos y cosenos, los exponentes y los logaritmos se pueden hacer como rodillos que se mueven sobre levas de metal perfiladas, la integración se puede hacer mediante ruedas que se mueven sobre discos giratorios (o acumulando fluido en un tanque), los dispositivos informáticos mecánicos eran una cosa muy importante antes de que las computadoras electrónicas arrasaran. todos ante ellos.

Los resolutores sincronizados no necesitan memoria y pueden acoplar los movimientos de estos mecanismos muy precisos a motores masivos para mover boquillas tan fácilmente como pueden mover las armas en el Iowa, y los giroscopios son esencialmente mecánicos.

Por el momento, dos grandes cristales de cuarzo en osciladores de horno a, digamos, 100 KHz y 100,1 KHz, un mezclador, un filtro de paso bajo y un amplificador de potencia, y tengo un 100 Hz preciso, lo alimentan a un motor síncrono y una cadena de engranajes, seguido de una leva. interruptor, trabajo hecho, y nada programable. IIRC así fue como se secuenciaron algunos de los primeros vuelos espaciales tripulados (bueno, no la frecuencia de ritmo, sino los interruptores de leva mecánicos, la luz IIRC Gagarin los usó).

Un reloj derivado de cuarzo hecho de la manera obvia necesita flip-flops electrónicos que funcionen a cierta velocidad, que son esencialmente celdas de memoria de un solo bit, por lo que está fuera, pero un mezclador de anillo de diodo no tiene memoria, es solo un (no muy bueno) multiplicador analógico que toma dos señales de voltaje y las multiplica juntas. A la salida del mezclador, obtiene términos de frecuencia de suma y diferencia para cada una de las frecuencias de entrada.

Para construir un reloj electromecánico preciso sin memoria, toma dos osciladores estables (la frecuencia exacta no importa mucho, pero la diferencia debe ser estable) y aplica las salidas a un mezclador, en cuya salida habrá dos señales, siendo una la suma de las frecuencias de los osciladores individuales y la otra es la diferencia, usted filtra el término de diferencia a quizás 50 - 100 Hz más o menos, maneja un amplificador de potencia y usa la CA estable resultante para impulsar una combinación de motor síncrono/caja de cambios que luego puede accionar mecánicamente su secuenciador basado en cámara, así como las pantallas de su reloj. El tiempo era que los relojes en las casas de las personas a menudo funcionaban de esta manera con la frecuencia estable proveniente de la red eléctrica que hizo todo lo posible para garantizar que en el transcurso de un día promediara el número correcto de ciclos.

Para la navegación, un sextante decente puede obtener su posición en cualquier parte del sistema solar si tiene tiempo, y los cálculos lo suficientemente buenos para las quemaduras deberían estar dentro de la capacidad de las máquinas mecánicas (Sus restricciones decían que no hay computadoras electrónicas (Y definió que la computadora tiene una memoria), le sorprendería lo que la gente haría con una combinación de mecánica, óptica y electricidad).

Probablemente esto sea más una escapatoria que la respuesta que está buscando, pero un circuito electrónico con un oscilador de cuarzo no necesita ser programable. Ni siquiera necesita una memoria electrónica. Necesitaría agregar algunos divisores de frecuencia, que también pueden ser analógicos, para proporcionar la señal de salida final que controla el cohete.

Aquí hay otro pensamiento: solo se necesita una sincronización ultraprecisa de la quema si su cohete está encendido/apagado solamente. Si puede acelerarlo hacia atrás, entonces puede hacer la quema principal de aceleración/desaceleración a máxima potencia, seguida de una corrección orbital a una potencia mucho menor. O puede usar un conjunto diferente de motores para esa parte de la maniobra.

Apéndice

El artículo original de Zubrin dice:

Para poder analizar completamente la NSWR, se requiere un código de computadora que resuelva la ecuación de transporte de neutrones multigrupo acoplada, la ecuación de movimiento hidrodinámica y la ecuación de transferencia de calor como un solo sistema.

Entonces, desarrollar este sistema sin computadoras es un no-no. Sin embargo, <gesto de la mano Jedi> , este no es el agujero en la trama que estás buscando. En cualquier caso, estrangular un NSWR parece ser imposible, ya que la geometría de la cámara impelente debe ajustarse a la velocidad, la concentración y el rendimiento del propulsor, en última instancia, empujar, mientras permanece lo suficientemente fuerte como para soportar una explosión nuclear continua. Simplemente no puedes hacerlo telescópico.

La respuesta entonces es dos motores. Las primarias NSWR se disparan durante un tiempo fijo y empujan el vehículo desde la órbita planetaria para transferir. La cantidad de propulsor que ha utilizado es del orden del 10 % del peso de la nave. Tenga en cuenta que podría ser más fácil controlar con precisión la cantidad de propulsor utilizado que el tiempo de la quema.

Luego navega por la costa durante unos días, observa cuidadosamente su trayectoria y realiza las correcciones de rumbo necesarias. ¡Sin computadoras, te das mucho tiempo y revisas dos veces tus puntos decimales! Luego encienda sus motores de iones de bajo empuje y manténgalos encendidos durante horas o días, hasta que esté en el buen camino.

Podrían usar la emisión de púlsares como reloj

Las estrellas de neutrones son muy densas y tienen períodos de rotación cortos y regulares. Esto produce un intervalo muy preciso entre pulsos que oscila entre milisegundos y segundos para un púlsar individual. [...] Ciertos tipos de púlsares compiten con los relojes atómicos en su precisión para mantener el tiempo.

Se debe apuntar un observatorio adecuado a uno o más púlsares y la emisión EM recopilada se convierte en una señal eléctrica de salida (piense en algo así como un fotodiodo), y al recopilar y medir su emisión actúa como "marcapasos" para la nave. Al medir la dilatación del intervalo de un púlsar, también se pueden tener en cuenta las desviaciones relativistas.

Dado que la rotación se usa para estabilizar objetos en el espacio, las naves podrían rotar con el eje de rotación apuntando a un púlsar, proporcionando también una forma indirecta de medir la alineación adecuada (cuando se pierde la señal, la orientación se interrumpe)

El tiempo objetivo es irrelevante, solo importa el tiempo subjetivo

Todos sus cálculos de navegación se pueden hacer en tiempo subjetivo. Todos sus patrones de cambio van a funcionar en el tiempo subjetivo.

Es mucho mejor construir un reloj de a bordo realmente bueno y hacer buenos cálculos en relación con eso, que intentar convertir automáticamente desde algún tipo de indicador de tiempo externo. Una vez que está fuera de contacto con los demás, el único momento que importa es el tiempo de envío. Entonces, para estos propósitos, no vamos a corregir los efectos relativistas en absoluto.

Entonces, ¿qué opciones hay?

Para un entorno tradicional sin computadoras, necesitamos un buen reloj mecánico antiguo. Podemos hacer trampa y poner un motor eléctrico en la parte trasera para que no tengas que preocuparte por darle cuerda, pero es mejor montar el motor contra algunos buenos resortes de fuerza constante . De esa manera, en lugar de alimentar el reloj en sí, el motor alimenta el mecanismo de cuerda. Por supuesto, esta no será la opción más precisa, cayendo alrededor del 99.9977%

Para un enfoque moderno más preciso, desea cuarzo. Algo así como el Casio F91W, el disparador de bombas favorito de los terroristas por su bajo coste y precisión legendaria (99,9998%). Nuevamente, es un sistema probado y probado, la precisión y la pérdida de tiempo son una cantidad conocida que se puede calcular. (Para un sistema premium, puede obtener hasta un 99,9999 % de precisión, pero ¿dónde está la diversión?)

Sin embargo, el problema con los relojes digitales de cuarzo o algo así como un reloj atómico es la memoria de la computadora, un reloj digital es fundamentalmente una computadora de una sola función. Y en cualquier caso, para saber cuándo activar o finalizar sus quemaduras, debe poder programar un tiempo para contar hacia arriba o hacia abajo.

Sin embargo, es posible construir un reloj analógico con un cronometrador de cuarzo* que le proporcione una memoria mecánica y activadores de salida mecánicos. Esto debería crear su reloj de a bordo "ideal" sin molestar a ninguno de los fanáticos de la computadora. La diferencia clave es la cantidad de margen de error que debe incluir en sus cálculos de navegación en cada etapa.

¿Por qué no importa el tiempo absoluto?

En el caso más sencillo, porque vas de "aquí" a "allá". Cuando llegue "allí", puede recoger sus nuevos vectores del control de tráfico espacial local. El tiempo de donde vienes es irrelevante, solo la posición relativa de hacia dónde vas a continuación. Su reloj de navegación ni siquiera necesita ser un reloj, solo necesita ser un temporizador. Los únicos tiempos que importan para la navegación son el tiempo hasta la siguiente quema y la duración de la quema.

¡Pero somos un barco de exploración, no vamos a puertos!

Ahora ayuda si tiene un reloj separado para el tiempo de su misión, pero aún no es estrictamente necesario. Sabe dónde está, conoce la ubicación de este lugar en relación con los otros lugares de su ruta y los cálculos de sus movimientos relativos. Todo se puede calcular, se volverá más difícil por cada paso adicional que dé a medida que aumenten los márgenes de error, pero se puede hacer.

Esto se puede hacer más fácil con algo que hará felices a los mayores de 70 años. Tablas de consulta . Cuando estás en el punto A y el objeto visible B está en el vector AB, el objeto visible C está en el vector AC, entonces puedes buscar tu próximo viaje AD sabiendo la diferencia entre AB y AC.

* No citaré la precisión de estos relojes por ahora, ya que tienden a ser muy baratos en el mercado. Estoy seguro de que podrían hacerse precisos, pero no hay necesidad de hacerlo.

Voy a ser un poco contrario y decir que cualquier viejo reloj mecánico de bolsillo servirá. Es bastante más importante saber dónde estás y qué tan rápido vas. (Que se puede resolver con radar, radiobalizas y otras tecnologías de la Segunda Guerra Mundial) Si tienes un barco antorcha, no necesitas relojes precisos en absoluto. A la velocidad a la que vas, estamos hablando de tiempos de combustión de al menos horas, si no quemaduras permanentes al estilo clásico de un barco con antorcha. Quemar durante unos segundos más cortos o más largos no hará mucha diferencia. De hecho, supongo que las impurezas en su combustible y ligeras imperfecciones en su cámara de combustión tendrían un mayor impacto. Además, si no va a la velocidad que desea, puede hacer algunos ajustes de quema, suponiendo que haya dejado el tiempo para ellos en su plan de vuelo.

Tampoco hay mucha necesidad de preocuparse por los elementos orbitales, ya que la trayectoria de una nave antorcha es muy parecida a una línea recta. Simplemente apunte hacia donde quiere ir (digamos el punto donde estará Marte en dos semanas), señale "a toda velocidad" a su sala de máquinas y luego gire en el punto medio. (O más bien un poco antes, solo para estar seguro). Cuando te acercas lo suficiente, simplemente comienzas a igualar la velocidad hasta que terminas con una aproximación lenta. Entrar en una órbita adecuada al final puede ser un poco más quisquilloso, pero nuevamente, si tiene combustible de sobra, no es terriblemente difícil. Vea también este buen video sobre el tema. (Y tenga en cuenta que, de hecho, observa los tiempos y la inserción orbital)

Todo esto podría hacer que el escenario sea más interesante. Si bien cualquier oficial que aprobó su clase de navegación interplanetaria puede pilotar un barco de manera segura, un capitán experimentado podría potencialmente reducir algunas horas del tiempo de viaje, o un teniente joven y destacado podría ignorar los márgenes de seguridad reglamentarios e intentar suicidarse con la esperanza de impresionar a sus superiores.

Permitir solo computadoras mecánicas. Existían diferentes motores (las primeras computadoras) que eran puramente mecánicos.

En la época de Abraham Lincoln, el censo se realizaba mediante tarjetas perforadas (masculino/femenino, edad, región, etc.). Los contadores mecánicos avanzaban cada vez que se presentaba el orificio o conjunto de orificios adecuados.

También hay levas especialmente talladas que pueden abrir y cerrar válvulas a velocidades cambiantes predefinidas.

Además, como mencionó @Separatrix, las tablas de búsqueda también funcionan.

Los viajes espaciales no son imposibles sin las computadoras, solo que llevan más tiempo.

No puede ir directamente del punto A al punto B. Vaya a un punto cerca de donde debería estar B, deténgase, tome sus lecturas, corrija su curso y vaya a otro punto más cerca de B, enjuague y repita hasta que pueda hacerlo. en un salto más.

En este escenario, cuanto mejores gráficos y tablas tengas y más habilidad tenga el piloto, más cerca de B podrás acercarte sin meterte en problemas. Esto traerá de vuelta al piloto as.

Las cartas estándar y el aprendizaje de libros le permitirán a un piloto hacer un viaje seguro del punto A al punto B, pero un piloto experto con cartas y equipos de primera línea (las cámaras están impresas) puede reducir días o semanas del viaje porque necesitan menos recálculos.

El diccionario universitario de mi madre definía la computadora como: "Aquel que computa".

Así que rompa sus reglas de cálculo, es hora de un poco de ciencia ficción de la vieja escuela.

Por cierto, deberías buscar en The Complete Venus Equilateral de George O. Smith ( wiki ). Este es el autor que inventó los transportadores de Star Trek (y los hizo arruinar la economía). El empuje lo proporcionaban tubos de vacío y todos los cálculos se hacían a mano o mediante levas mecanizadas.

Los propios planetas y sus lunas forman su propio reloj. De hecho, las lunas de Júpiter se usaron históricamente, antes de la invención de cronómetros precisos: http://www.oceannavigator.com/May-June-2004/Longitude-by-Jove-navigating-with-Jupiters-moons/

Voy a intentarlo. Me gusta la idea del sextante, con uno que es lo suficientemente detallado como para usarlo junto con planetas y estrellas mientras está en órbita. Además, a bordo puede haber un mapa giratorio mecánico del sistema solar. Este mapa tendría que ser muy detallado mientras sea capaz de tener todas las órbitas en movimiento de los planetas, lunas y asteroides, etc. Cada trayectoria, desde el planeta o la luna hasta donde sea, tendría que seguir un curso planificado que utilice este mapa de órbita mecánica como un micrómetro Y usa ecuaciones trigonométricas básicas junto con un reloj de sol o una regla de sombras, donde las sombras triangulares sobre dicho mapa indicarían el próximo empuje por distancias.

Otra idea a añadir sería el uso de lentes. Estas lentes o esferas de vidrio podrían detallar mejor los puntos de luz del sol distante a medida que se mueve a través de dicho mapa. Pero, por supuesto, esto requeriría una trayectoria que estuviera en luz constante.

Releyendo la pregunta, uno podría agregar un control electromecánico simplemente usando un motor y una transmisión, si no simplemente como lo haría un automóvil. Si los indicadores se leyeran como revoluciones por minuto u hora en comparación con km/s, una vez que se cumpliera el parámetro o la distancia, la marcha cambiaría y activaría cualquier interruptor. Suena raro y poco elegante pero funcionaría como un reloj, solo necesita un piloto y algún tipo de combustible o electricidad.

También agregaré que dado que "nuclear" ya se está utilizando, y esto es mil años o más en el futuro, tal vez las propiedades de la descomposición nuclear se hayan mapeado mejor y puedan proporcionar algún tipo de nuevo sistema de tiempo más allá de la temperatura.

En conclusión, supongo que el sistema más preciso que tenemos para el tiempo es por órbitas y revoluciones de los planetas, etc. en el espacio, porque el tiempo es relativo a lo que creemos que es en relación con esas cosas. Todos los cambios de tiempo se basan en los cálculos de días y años y estaciones, no por ningún sistema concreto que pueda aplicarse en el espacio. Entonces, a medida que el ordenador realiza cálculos y cambios, un reloj mecánico tendría que ser muy complicado, si no infinito, en sus capacidades de leer cómo cambia el tiempo en estos diferentes lugares (órbitas, distancias desde el sol, tal vez incluso la distancia desde el centro de la galaxia) porque nosotros Sólo sé teóricamente qué hora hace allí.

El reloj atómico funciona

•El 'mejor' reloj significa el más preciso

Los relojes atómicos se encuentran entre los más exactos y precisos que tenemos. Sus números se obtienen midiendo el estado de un átomo.

•El reloj debe poder corregirse con precisión para efectos relativistas. 100 km/s no es tan rápido, pero los errores pueden acumularse con el tiempo.

A los efectos de las operaciones basadas en barcos, que este escenario detalla expresamente, la relatividad es irrelevante. Todas las funciones basadas en naves son relativas a la nave, al igual que el tiempo, por lo que no es necesario tener en cuenta la relatividad.

Además, las únicas veces que la relatividad podría ser necesaria para tener en cuenta es cuando se definen las compensaciones desde el tiempo del barco hasta el tiempo del puerto. Esto se puede hacer matemáticamente en el destino cuando sea relevante.

•El reloj debe dar una salida de señal analógica que pueda integrarse en otros dispositivos electromecánicos. Por ejemplo, la única manera de que un reloj de bolsillo antiguo controle el tiempo de encendido es a través de una persona que opera un interruptor.

Un reloj atómico se puede construir de tal manera que sea completamente analógico y no contenga memoria digital según las reglas del escenario. La forma en que desea que la señal pueda ser tan artificial como desee.

En cuanto al escenario, las Misiones Apolo originales a la luna tenían tanta automatización digital como un reloj de bolsillo. Un teléfono inteligente hoy en día es literalmente más inteligente que el módulo de aterrizaje lunar. Este género que estás describiendo recuerda mucho a la literatura de ciencia ficción antigua como Heinlein con su profesión constante de 'Astrogators' (personas que literalmente hacían a mano todas las matemáticas astrofísicas).

Creo que voy a responder a esto desde una perspectiva ligeramente diferente: tienes la mentalidad equivocada sobre cómo sería la navegación espacial.

Está imaginando un estilo moderno de "Seguimiento de su posición, uso de un cronometraje preciso para determinar la posición, etc." El problema es que, como mucha gente ha mencionado, hacer ese tipo de cosas sin una computadora en los viajes espaciales es prácticamente imposible.

Pero, ¿y si alteras tu percepción de cómo es el viaje espacial? El programa espacial es notoriamente "ajustado": debe ahorrar cada vatio que pueda, debe reducir la masa tanto como sea posible, debe encontrar trayectorias óptimas, debe trazar con precisión el aterrizaje para no saltar de la atmósfera o quemarse. subiendo demasiado empinado. Es probablemente el campo que más exige eficiencia, razón por la cual las computadoras son IMPRESCINDIBLES.

Pero, ¿y si su sociedad no tiene esas limitaciones? Ponerse en órbita no es difícil: tiene motores que no requieren tanto peso en combustible. Tienes materiales endurecidos que hacen que las aproximaciones orbitales sean más indulgentes (junto con motores que puedes permitirte usar para ayudarte a reducir la velocidad, en lugar de tener que frenar con calor todo).

De repente, puede abastecer una nave, enviarla y decir: "Oye, encuentra el planeta rojo en tu telescopio y simplemente vuela hacia él manualmente". - Claro, no es eficiente, pero ya no necesita serlo. Entonces, en lugar de decir: "Necesito relojes de tiempo precisos para que mis capitanes sepan dónde y cuándo están ellos y los planetas en todo momento", piense en ello como "Los capitanes de barco saben la posición relativa de los planetas y usan telescopios para manualmente pilotar su nave entre ellos".

Siendo realistas, no puedo pensar en una manera de hacer esto sin una computadora ... un sistema mecánico muy complejo podría, en teoría, mantener una coincidencia de todas esas zonas horarias diferentes en cada planeta o luna diferente, y luego realizar un seguimiento de ellos basado en un oscilación del péndulo, pero estos sistemas eventualmente se desincronizarán y perderán el tiempo, mantener el tiempo con precisión es algo muy difícil de hacer, es por eso que tenemos relojes atómicos:

https://www.livescience.com/32660-how-does-an-atomic-clock-work.html

Sin embargo

por qué se prohibieron las computadoras, presumiblemente porque causaron la caída de la Tierra, pero es poco probable que una especie de múltiples planetas prohíba las computadoras, por lo que solo hay una cosa real que podría usarse como razón para unir a los sobrevivientes y hacer que estén de acuerdo para prohibir las computadoras... Religión

Y aunque no quiero iniciar ningún tipo de debate religioso, es completamente plausible que los testaferros de esta nueva religión puedan poseer un reloj atómico, ahora que esto depende de las computadoras en estos días. podrían ser Artefactos Sagrados o simplemente que la religión es enormemente hipócrita. Piense en películas como Equilibium,

donde las emociones están prohibidas, y esa "religión" tiene clérigos que andan por ahí y encuentran y matan a aquellos que sienten y destruyen cualquier cosa que pueda suscitar emociones como el arte. y, sin embargo, los jefes de estado en realidad tienen arte lujoso decorando las paredes, etc.

Podrías expandir fácilmente la historia de esta manera.

ingrese la descripción del enlace aquí He estado tratando de resolver un satélite sin propulsor. https://space.stackexchange.com/questions/30969/can-a-satellite-utilize-gravity-gradient-stabilization-solar-power-electrodyna que es impulsado por la Luna inspirado en el reloj de 10,000 años http://www .10000yearclock.net/learnmore.html Mis preguntas son una coincidencia. Toma todo lo que necesites para ayudarte.

Menos fricción es la clave, este es todos los cojinetes de cerámica. Las ruedas de reacción utilizadas para navegar los satélites utilizan cojinetes magnéticos para minimizar la fricción y maximizar la vida útil.

1) Creo que un dispositivo hecho de imanes de neodimio podría usar flujo magnético https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_flux para impulsar un reloj después de 100 años, solo se perderá del 5 al 10% del flujo magnético y aún debería proporcionar suficiente flujo de campo magnético para otros 500 años.

2) Las células solares pueden producir una pequeña cantidad de electricidad a partir de la luz de las estrellas, aparte del sol, para alimentar un reloj digital. Aunque está oscuro en el vacío del espacio, todavía hay fotones presentes para una salida distinta de cero.

¿Es posible construir un reloj con todos los dientes del engranaje reemplazados con partes atrapadas magnéticamente que solo interactúan mediante un campo magnético donde no se tocan las partes móviles?

3) Se podría hacer girar un volante cinético atrapado magnéticamente https://en.wikipedia.org/wiki/Flywheel_energy_storage para almacenar suficiente energía mecánica para durar 1000 años en un reloj diminuto.