L’AGS (Abort Guidance System)

Il DEDA (l’equivalente del
DSKY per l’AGS) nel LM

In linea con i requisiti della NASA, il Lunar Module venne equipaggiato con un sistema di navigazione alternativo al PGNCS. Si trattava dell’Apollo Abort Guidance System (AGS). Nel caso del Command Module se si interrompevano le comunicazioni, il Command Module poteva proseguire in maniera autonoma (come venne dimostrato nel corso delle prime missioni Apollo, ad esempio in Apollo 8). E viceversa, se si verificava un malfunzionamento del PGNCS era possibile per il Mission Control utilizzare i sistemi disponibili a terra per ovviare all’inconveniente. Ma per il Lunar Module, durante la discesa verso la superficie lunare, il ritardo dovuto alla comunicazione non permetteva questa soluzione; per questo venne creato l’AGS. Il suo unico scopo era guidare il LM verso un’orbita sicura e il rendezvous con il CM in caso di abort. Non era progettato per permettere l’allunaggio.

Si tratta probabilmente di uno dei sistemi meno citati nei rapporti delle missioni Apollo: ad esempio nelle 330 pagine dell’Apollo Spacecraft News Reference preparato per Apollo 11, non è presente nessun riferimento all’AGS a fronte delle pagine e pagine di descrizione dedicate a descrivere il PGNCS e le sue interfacce.

L’AGS operava in totale indipendenza e parallelamente al PGNCS del LM. In tal modo forniva all’equipaggio una serie di informazioni su posizione, velocità, orientamento e guida che permettevano di monitorare il funzionamento del sistema di guida principale. Nei periodi in cui il LM era dietro la Luna, fuori dal contatto radio col Mission Control, veniva utilizzato per verificare i dati relativi alla navigazione; una capacità che venne testata nei voli Apollo 9 e Apollo 10.

L’AGS era un computer completamente separato dall’AGC, con una diversa architettura, un set di istruzioni diverso, e un diverso ‘sistema operativo’. Nel corso del Programma Apollo non è mai stato ovviamente utilizzato per gestire un abort (non se ne sono mai verificati) ma in alcune occasioni ha dimostrato tutta la sua utilità.

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.