Ускорение из-за неконтролируемого вращения Gemini 8

Только что просмотрев фильм «Первый человек», мне интересно проанализировать неисправность Gemini 8 с точки зрения физики и, возможно, превратить ее в домашнюю задачу или пример для моих уроков физики. Я хотел бы получить правильные факты и получить числовые данные как можно более точными. После этого была какая-то комиссия по расследованию, и я полагаю, что ее выводы доступны где-то в Интернете, предположительно с инженерными данными и реконструкциями, но WP не ссылается ни на один такой документ. Есть ли что-то общедоступное?

WP говорит: «К настоящему моменту скорость падения достигла одного оборота в секунду, затуманивая зрение астронавтов и угрожая потерей сознания или головокружением». В фильме есть циферблат, указывающий на 360, а стрелка кажется зажатой в момент самого быстрого вращения. Я предполагаю, что это в единицах градусов в секунду. Есть ли более точное значение максимальной скорости вращения?

WP описывает движение как рыскание, которое, как я предполагаю, означает рыскание в системе координат, ориентированной в соответствии с тем, как астронавты сидели в капсуле Близнецов. Продолжал ли он оставаться чисто рысканьем после отделения от Аджены, предположительно потому, что он был вызван двигателем рыскания на капсуле Близнецов?

На каком расстоянии от оси рыскания находились космонавты? Судя по этому рисунку НАСА , я могу предположить, что сердце каждого астронавта находилось где-то в 40 или 50 см от оси рыскания, то есть там, где в современном автомобиле были бы подстаканники, но довольно сложно сказать наверняка. Инженерный чертеж, вероятно, позволил бы определить это гораздо точнее.

Используя период вращения 1 секунду и р знак равно 45   см , я получаю ускорение 1,8 грамм . Подходит ли это для эффектов, описанных в цитате WP? Я полагаю, что такое боковое ускорение будет несколько менее ужасным, чем восходящее ускорение, которое предотвратит попадание крови в мозг.

Крен, а не рыскание — если бы это было рыскание, нос Gemini врезался бы в бок стыковочного адаптера Agena при отстыковке.

Ответы (1)

Более авторитетным источником, чем Википедия, может быть отчет NASA о миссии Gemini VII . Начиная со страницы 5-25, описывается аномалия, основным эффектом которой является неконтролируемый крен с пиковой скоростью несколько менее одного оборота в секунду, а не рыскание из Википедии:

Отделение от GATV [Agena] произошло в 7:15:12,3 по Гринвичу с запуском двигателей 11 и 12 в течение 6,6 секунды. Скорости в это время составляли +3, -5 и -2 град/сек по тангажу, крену и рысканию соответственно. После разделения присутствовала умеренная активность ручного управления, хотя прямого режима было недостаточно для сдерживания скорости крена. В 7:15:44,7 по Гринвичу мощность смещения ACME была непреднамеренно отключена, что привело к отключению системы управления, и скорость крена увеличилась до 296 град/сек в течение следующих трех минут из-за неконтролируемого срабатывания двигателя 8, хотя короткие периоды по-видимому, существовали прерывистые или ухудшенные характеристики двигателя 8.

Неудивительно, что это не что иное, как описание инцидента в «Первом человеке», где экстремальная скорость крена достигается за несколько секунд, а корабль все время сильно трясет. Вращательные двигатели создавали усилие всего 110 Н против космического корабля весом три с половиной тонны. (Вычисление изменения скорости крена из-за заклинившего двигателя может стать еще одной хорошей задачей для занятий!)

Ось крена, конечно же, является продольной осью космического корабля; сидящий астронавт лицом вперед в кушетке Gemini смотрит параллельно оси крена.

Кабина Gemini была довольно тесной; представьте себе передние сиденья небольшого родстера, а не внедорожника. Диваны немного наклонены друг от друга:

введите описание изображения здесь

...так что ось крена проходит недалеко от внутреннего бедра каждого астронавта - ваша оценка 45 см от оси до сердца кажется правдоподобной, хотя при высокой скорости крена чрезмерный приток крови к голове может показаться более насущной проблемой, и радиус беспокойства может быть больше, чем 1 метр (кабина космического корабля имеет диаметр около 2,2 м у основания) ... хотя, бормотание, градиент ускорения, исчисление, ворчание ворчание

Также доступен отчет экипажа с более субъективными впечатлениями об инциденте; Армстронг и Скотт упоминают рыскание, но подтверждают, что основным режимом был крен:

Армстронг: Вскоре после сброса мы заметили, что по существу теряем контроль над космическим кораблем по крену и рысканию, и мы подозревали, что истек срок службы этих двигателей ориентации. Однако космический корабль продолжал разгоняться, и мы достигли скорости крена, по крайней мере, приближающейся к 200–300 градусам в секунду, а может быть, и больше.

Скотт: Да, я согласен с этим. Мне он показался даже больше, и это было гораздо больше в крене, чем в рыскании. Рулон был самым преобладающим. [sic]

Армстронг: Мы поняли, что приближаются физиологические пределы, и что нам нужно будет немедленно что-то предпринять, чтобы спасти ситуацию.

(Вы должны любить эту профессиональную отстраненность!)

Очень красивое сочинение!
Отличный ответ, спасибо! Я отредактировал WP, чтобы заменить все ссылки на «рыскание» на ссылки на «крен». (Возможно, кто-то еще мог бы сделать более тонкое и тщательное редактирование WP.) Это кажется идеальным ответом, за исключением отсутствия более авторитетной / более качественной информации о физиологии. Я бы подумал, что важным числом будет разница в (фиктивном) гравитационном потенциале между слухом и мозгом...? Жаль, что на схеме нет масштаба. Будет ли окружность 3 м? 3 м это внутренний диаметр? Это был конус, верно?
Да, я понятия не имею, что там на пересечении исчисления и физиологии; если вы делаете это задачей класса физики, вы можете просто остановиться на «каково радиальное ускорение в сердце Армстронга» (или голове) и оставить последствия для здоровья неясными. :)
Основываясь на этой диаграмме space1.com/Spacecraft_Data/Handbook_Illustrations/Gemini/… , я думаю, что круг на воспроизведенном вами рисунке, вероятно, имеет диаметр около 88 дюймов. Стенки кажутся довольно тонкими (вау!), так что, вероятно, нет большой разницы между ID и OD. Угадывая местонахождение человеческого сердца по изображению в разрезе, на которое я ссылался, я нахожу р очень близко к 45 см, которые я первоначально оценил.
Ах, ладно, 3 м — это базовый диаметр модуля ретро/оборудования, а не изображенной капсулы экипажа.
Ускорение из-за неконтролируемого вращения Gemini 8
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v