“This is the TLI plus 90 abort PAD”

Un modello di PAD
(in bianco)

Nel corso delle missioni Apollo, lunghe liste di numeri, chiamati PAD (Pre-Advisory Data), venivano lette all’equipaggio: queste liste erano le informazioni necessarie a completare una determinata manovra. Alcuni di questi ‘blocchi di dati’ erano relativi a manovre pianificate come la TLI (Translunar Injection) o la LOI (Lunar Orbit Insertion). Altri PAD, come la “TLI plus 90” erano relativi ad una delle opzioni di abort disponibili: in questo caso l’opzione di cancellazione della missione disponibile 90 minuti dopo la TLI.

Per semplificare la trasmissione a voce di queste lunghe liste di numeri e ridurre la possibilità di errore, ogni tipo di PAD aveva un proprio formato tabellare disponibile nella documentazione dell’equipaggio e del personale del Mission Control.
Dopo aver calcolato tutti i dettagli di ogni manovra e averli attentamente verificati, il FIDO scriveva le informazioni in una tabella standard, generando 6 copie tramite carta copiativa. Il Capcom leggeva la prima copia all’equipaggio, le altre venivano lette contemporaneamente da altri controllori per verificare eventuali errori. A bordo la lista veniva ricopiata, di solito dal LMP, su una tabella identica e riletta a terra come verifica della sua accuratezza. Quando ci si avvicinava al momento della manovra, i dati dal PAD venivano inseriti in una serie di programmi dell’AGC, che avrebbe controllato poi automaticamente la manovra.

La lettura di queste lunghe liste di numeri sembra un metodo molto low-tech per fornire dati all’equipaggio, e sebbene ci furono alcune considerazioni sulla possibilità di aggiungere una telescrivente ad una cabina già piena di strumenti, l’idea venne accantonata per via dello spazio limitato, dei limiti di peso e delle stringenti scadenze imposte dalla sfida di Kennedy.

Il PAD comprendeva sempre 3 dati cruciali per la manovra: quando doveva avvenire; di quando sarebbe cambiata la velocità della capsula; e la direzione verso cui doveva puntare la capsula al momento dell’accensione del motore. Il PAD includeva anche altri dati supplementari: alcuni per l’AGC e le sue routine di controllo; alcuni dettagli per i metodi di emergenza per spegnere il motore; e alcuni per verificare in maniera alternativa il corretto orientamento della capsula.

I Mission Planner avevano tra i loro compiti quello di fornire continuamente un PAD valido per il rientro sulla Terra in caso di necessità, in modo che in caso di perdita della comunicazione l’equipaggio avrebbe avuto tutte le informazioni necessarie per intervenire in maniera autonoma.

Quella che segue è la descrizione riga per riga di un PAD di Apollo 15, il TLI+90 (un abort PAD quindi). Questo è quello che il Capcom lesse:

“TLI plus 90, SPS/G&N; Noun 47 is 66938; minus 0.52, plus 1.90; GET for ignition is 004:19:56.99; Noun 81, minus 0425.4, plus 0000.1, plus 4921.7; attitude, 180, 166, 002; HA is N/A [not applicable], HP, plus 0021.0; 4940.1, 6:34, 4920.8. Sextant star is 40, 079.5, 35.9; boresight star, N/A; Noun 61, plus 16.04, minus 030.00; 1099.0, 34492; GET for 05g, 017:43:58; GDC align stars are Deneb and Vega; 112, 128, 356; no ullage. Go ahead.”

Al di la degli incomprensibili numeri, il gergo utilizzato deriva da quello dei piloti militari, mondo da cui molti tra gli astronauti e i controllori provenivano.

Questa è la sua interpretazione.

Scopo (Purpose): Nel caso si fosse verificato un serio problema dopo la TLI, questo PAD dettagliava i parametri necessari per rientrare velocemente sulla Terra. Il tempo dell’accensione era 90 minuti dopo la TLI.
Sistema di Guida (Prop/Guid): Il motore da utilizzare è l’SPS del SM per ridurre la velocità al di sotto di quella di fuga e ottenere una traiettoria balistica con rientro diretto in atmosfera senza orbitare il pianeta. Questa manovra veniva controllata dal Guidance and Navigation System (G&N, sistema di navigazione e guida primario). Un’altra opzione può essere l’SCS (Stabilization Control System).
Peso del CSM (CSM weight): era pari a 66.938 libbre (30.363 Kg). Notate che nella documentazione NASA dell’epoca, veniva utilizzato il termine “peso” anzichè “massa”.

Aggiustmento di Beccheggio e Imbardata (Pitch and yaw trim) dell’SPS: da interpretare come -0.52° e +1.90°. Il motore SPS era orientabile per allinearlo con il centro di gravità della capsula. Due controlli posti sulla sinistra del quadro strumenti principale permettevano di aggiustare gli angoli di pitch e yaw.
Ora dell’accensione (Time of ignition, TIG): ora di accensione del motore; 4 ore, 19 minuti e 56.99 secondi GET (Ground Elapsed Time).

Cambiamento della velocità (Change in velocity): il dato x, -129.7 m/s; y, +0.03 m/s; z, +1,500.1 m/s (il Capcom leggeva il valore in piedi/secondo). Questi numeri rappresentano il cambiamento nella velocità della capsula scomposto nelle tre componenti lungo gli assi di riferimento ortogonali (un po di calcolo vettoriale :)). Nel sistema di coordinate usato l’asse Z è la linea che passa dalla capsula e dal centro del corpo di riferimento (Terra o Luna a seconda del PAD), l’asse X si trova sul piano orbitale ed e’ orientato verso la direzione in cui si muove la capsula, l’asse Y passa per la capsula ed è perpendicolare al piano orbitale. Nel nostro esempio il grosso della variazione è lungo l’asse Z in direzione della Terra.
Orientamento della capsula al TIG (Spacecraft attitude at TIG): Rollio (Roll), 180°; Beccheggio (Pitch), 166°; Imbardata (Yaw), 2°. L’orientamento della capsula è descritto in riferimento all’allineamento corrente della piattaforma inerziale del sistema di guida.

HA e HP: N/A e 0021.0 miglia nautiche (nm). Sono l’apogeo e il perigeo dell’orbita risultante dall’esecuzione della manovra. Poichè l’altitudine massima che si può inserire nell’AGC è 9999.9 nm, e l’altezza massima del CSM durante una TLI+90 è di molto superiore, HA non viene specificato. Il perigeo risultante è di 21 nm (38.9 km), basso a sufficienza per permettere di intercettare l’atmosfera terrestre e causare il rientro della capsula.
Delta-Vt: 1,505.7 m/s. Questa è la somma vettoriale delle tre componenti ortogonali della variazione di velocità. In sostanza la variazione di velocità totale applicata alla capsula.
Durata dell’accensione (Burn duration): 6 minuti, 34 secondi.
Delta-Vc: 1,499.9 m/s. Valore da inserire nell’EMS (Entry Monitor System); questo sistema veniva qui utilizzato come ulteriore verifica della corretta esecuzione dell’accensione. Nel caso di problemi al sistema primario di navigazione, l’EMS era in grado di spegnere l’SPS autonomamente quando veniva raggiunto il Delta-Vc. Questo valore è di solito diverso dal Delta-Vt poichè l’EMS non tiene conto (al contrario del sistema primario) del transitorio di spegnimento dell’SPS (il motore non si spegne istantaneamente ma attraverso un breve periodo di diminuzione della spinta).

Stella per il sestante (Sextant star): era stata definita una lista di stelle utilizzabili per la navigazione ‘a vista’; a ciascuna era stato assegnato un numero identificativo. Per verificare il corretto orientamento della capsula in questo caso la stella numero 40, Altair (nella costellazione dell’Aquila), doveva essere visibile dal sestante installato sul CSM quando gli assi di riferimento erano orientati rispettivamente a 79.5° e 35.9°. E

I successivi 5 parametri si riferiscono tutti al rientro in atmosfera, in cui un punto importante è la cosiddetta “Entry Interface” posta arbitrariamente a 121.92 Km di altitudine. Un altro punto importante è quello in cui l’atmosfera inizia ad esercitare una decelerazione pari a 0.05 G.
Coordinate del punto di ammaraggio previsto (Expected splashdown point): 16.04° Nord, 30.00° Ovest; nel mezzo dell’Atlantico.
Distanza coperta dall’entry interface (Range to go): utilizzato per impostare nell’EMS la distanza che si prevedeva sarebbe stata coperta dalla capsula dall’entry interface all’ammaraggio (2,035.3 km).
Velocità prevista alla Entry Interface (Expected velocity at entry interface): 10,513 m/s.
GET della Entry Interface (GET of entry interface): 17 ore, 43 minuti e 58 secondi GET.

Stelle per l’allineamento del GDC (GDC align stars): la stella 43, Deneb (nel Cigno) e la stella 36, Vega (nella Lira) potevano essere utilizzate per l’allineamento della capsula in caso di problemi alla piattaforma inerziale del sistema di guida. La capsula andava orientata in modo da vedere le due stelle nel telescopio in dotazione, in una determinata posizione. L’orientamento della capsula a quel punto sarebbe dovuta essere Roll 112°, Pitch 128°, Yaw 356°.

La nota finale riguarda la procedura di ullage. Poichè i serbatoi dell’SPS sono pieni (siamo all’inizio della missione), non occorre nessuna breve accensione degli RCS (ullage burn) per prepare il combustibile ad alimentare il motore.

Questa lunga descrizione (non dimenticate si tratta di un singolo PAD per una manovra che NON venne eseguita ma solo pianificata) dimostra chiaramente quanto impegno veniva messo dal Mission Control per garantire la sicurezza dell’equipaggio e la buona riuscita di ogni missione.

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