I sistemi di guida e navigazione (3) – L’unità ottica

L’Optical Subsystem

Il sestante è uno strumento utilizzato per misurare l’angolo di elevazione di un oggetto celeste sopra l’orizzonte. Tecnicamente la misura si effettua facendo collimare l’oggetto con l’orizzonte. La data e l’angolo di misura sono utilizzati per calcolare una specifica posizione su una mappa nautica o aeronautica e si usa per esempio traguardando a mezzogiorno il sole per individuare la latitudine.
Il sestante sfrutta il principio della doppia riflessione: se un raggio luminoso subisce una doppia riflessione sullo stesso piano, l’angolo di deviazione è il doppio dell’angolo formato dalle superfici riflettenti. Fu Sir Isaac Newton l’inventore del principio della doppia riflessione negli strumenti di navigazione, ma queste ricerche non furono mai pubblicate. Successivamente due uomini, indipendentemente l’uno dall’altro, riscoprirono il sestante attorno al 1730: John Hadley, matematico inglese, e Thomas Godfrey, inventore americano. Il sestante sostituì l’astrolabio, fino a quel tempo il principale strumento di navigazione. Anche l’Apollo aveva il suo sestante e la sua funzione era quella di determinare la posizione dell’Apollo, consentendo la navigazione indipendente della capsula e la periodica attività di riallineamento della IMU (che come abbiamo visto nei post precedenti aveva la tendenza a disallinearsi).

I sistemi di guida e navigazione (2) – La IMU

La Inertial Measurement Unit dell’Apollo

Dopo l’introduzione della settimana scorsa, cominciamo ad esaminare le singole componenti del PGNCS. E parto dalla Inertial Measurment Unit, la IMU.

Una IMU (Inertial Measurement Unit) è un dispositivo elettronico che misura la velocità e l’orientamento di un veicolo utilizzando una combinazione di accelerometri e giroscopi. Come abbiamo visto questo dispositivo costituisce l’elmetto fondamentale di un sistema di navigazione inerziale (INS). I dati ottenuti dalla IMU del CSM o del LM permettevano all’AGC di determinare la posizione della capsula utilizzando un metodo noto come Dead Reckoning (Navigazione Stimata, in italiano).

La IMU ideata dal MIT per l’Apollo venne derivata da quella che Charles Stark Draper e il suo team utilizzarono per il missile Polaris.

I sistemi di guida e navigazione (1)

Il PNGCS

Come in ogni altro viaggio, anche in quello dalla Terra alla Luna era fondamentale sapere rispondere ad una domanda: Dove sono? E inoltre, trattandosi di un veicolo in movimento, anche a questa: Dove sto andando?

Nel caso dell’Apollo erano due i metodi possibili per rispondere a queste domande.

Il primo era utilizzando i dati della tracking station della NASA Deep Space Network: le misurazioni erano molto accurate e venivano processate tramite algoritmi complessi che utilizzavano la potenza di calcolo dei mainframe del Mission Control.

Il secondo metodo sfruttava invece il Primary Guidance, Navigation and Control System (PGNCS, gli astronauti lo pronunciavano ‘pings’). Si trattava di un sistema di guida inerziale indipendente, i cui componenti si trovavano tutti a bordo dello stack Apollo; entrambi il CM e il LM erano dotati di questo sistema. L’accuratezza delle misurazioni effettuate col PGNCS non era pari a quelle effettuate dalle tracking station, ma era sufficiente ai fini della riuscita delle missioni. Il suo utilizzo fondamentale era quello di fungere da sistema di navigazione primario durante le manovre con accensione dei motori (powered flight) e in caso di assenza di comunicazioni con la Terra, pianificate (ad esempio in conseguenza del passaggio dietro alla Luna) o meno (problemi ai sistemi di comunicazione). Inoltre permetteva una verifica della correttezza delle misurazioni fatte da Terra.

Two Sides of the Moon – Il Libro

La Copertina

Babbo Natale quest’anno, con un po di anticipo, mi ha portato una nuova biografia da leggere. Una biografia unica tra quelle che ho letto finora di persone coinvolte nella Corsa alla Luna. Direi una bi-biografia. Il libro è infatti il resoconto delle vite di Dave Scott, astronauta americano che ha partecipato a 3 missioni (Gemini 8, Apollo 9 ed Apollo 15), e Alexei Leonov, cosmonauta russo, primo uomo ad effettuare una ‘passeggiata spaziale’ e comandante della missione congiunta russo-americana ASTP. Il libro è un’occasione unica per avere una vista privilegiata sui programmi spaziali delle due superpotenze e poterne apprezzare i parallelismi, le differenze, i punti di contatto.

Il libro è aperto da due brevi introduzioni di Neil Armstrong (comandante di Scott durante Gemini 8) e Tom Hanks (con cui Scott ha collaborato per il film Apollo 13 e per la serie From the Earth to the Moon).