Contrôle d'attitude des missions Apollo

Bonsoir, 

En regardant pour la 129ème fois le film Apollo 13 hier soir, je me posai la question suivante :

Comment est-il possible dans un vaisseau spatial comme le CM Apollo, d'être sur de sa position dans l'espace (au sens géométrique du terme), en effet on voit dans le film que le Commandant de bord se référe à une sphère de type horison artificiel aviation, mais sur quoi est basé cette sphère vu qu'elle est en apesenteur ?

J'espère que ma question est claire et que vous m'éclairer siouplé.

Ca s'est une bonne question. Est ce que l'instrument de Latitude d'un vaisseau est actif une fois sorti de l'orbite terrestre ?

Les experts te diront ici ce qu'il en est, et je n'ai pas la réponse.
Cela dit, de mon humble avis, et ce n'est qu'une supposition, je dirais que oui et je pense qu'ils utilise la voute célestre. L'étoile polaire servant de référence pour le nord.
Il me semble que comme pour tout vaisseau, Apollo utilisait un positionnement stellaire, donc la voute célestre et des étoiles repères ont du servir pour le positionnement d'attitude de vaisseau, et la sphère du tableau de bord représentait la voute célestre.
Bref c'est un peu la meme chose, que l'on utilise cette sphère comme la planète terre (vers le sol) ou la voute célestre (vers le ciel) c'est pareil.
Mais ce n'est que ma vision perso. D'autres auront peut etre une autre explication confirmée.

Tyfire a écrit:Bonsoir, 

En regardant pour la 129ème fois le film Apollo 13 hier soir, je me posai la question suivante :

Comment est-il possible dans un vaisseau spatial comme le CM Apollo, d'être sur de sa position dans l'espace (au sens géométrique du terme), en effet on voit dans le film que le Commandant de bord se référe à une sphère de type horison artificiel aviation, mais sur quoi est basé cette sphère vu qu'elle est en apesenteur ?

J'espère que ma question est claire et que vous m'éclairer siouplé.

La sphère rotative donne l'attitude de la capsule. Elle est reliée à des gyroscopes, qui fait qu'elle garde toujours exactement la même position.
Maintenant, des gyroscopes, il faut les réaligner régulièrement : j'imagine que ça se faisait par rapport aux étoiles.

Tiens bah voilà des infos :
Apollo PGNCS sur Wikipedia

The IMU was gimbaled on three axes. The innermost stable member, a 6 inch beryllium cube, had three gyroscopes and three accelerometers mounted in it. Feedback loops including the resolvers used signals from the gyroscopes to control motors at each axis. This servo system kept the stable member fixed with respect to inertial space. The IMU was derived from the guidance system developed by Draper for the Polaris missile.

Inertial guidance systems are not perfect and Apollo system drifted about one milliradian per hour. Thus it was necessary to "realign" the inertial platform periodically by sighting on stars.

DOnc 3 gyroscopes et 3 accéléromètres, réalignés régulièrement sur des étoiles cibles.

Mustard a écrit:Ca s'est une bonne question. Est ce que l'instrument de Latitude d'un vaisseau est actif une fois sorti de l'orbite terrestre ?

Il semblerait que oui : c'est le même groupe (qui comprend ordinateur, contrôle des moteurs, centrale inertielle, etc) qui semble contrôler cette sphère et l'ensemble de l'attitude du vaisseau pendant tout le voyage.

Cet instrument s'appelle le FDAI sur Apollo, tout est expliqué ici, en Français, sur le site de notre ami apolloman
http://www.de-la-terre-a-la-lune.com/apollo.php?page=technos_cm_guidage_et_navigation

Akwa a écrit:DOnc 3 gyroscopes et 3 accéléromètres, réalignés régulièrement sur des étoiles cibles.

Les IMUs étaient recalées en utilisant le sextant et 2 étoiles (puisqu'une étoile ne fournit que 2 degrés de liberté). A l'époque, ils arrivaient à recaler les gyros des IMUs avec une précision d'en gros une minute d'arc.

Pour la navigation, ils utilisaient une mesure entre une étoile et l'horizon de la Terre/Lune. De manière simpliste, en répétant cette mesure avec plusieurs étoiles et en connaissant la trajectoire de référence, on peut restituer la position/vitesse (ce fut la 1ère application du filtre de Kalman).

Le Kalman était nourri principalement par des observations de sites remarquables sur le sol de la Lune, la mesure d'horizon étant généralement rejetée à cause d'une innovation trop grande. La mesure d'horizon fut même abandonnée durant les phases orbitales lunaires.

Je parlais pour ma part du problème de navigation pour les corrections à mi-course: c'était une des nouveautés d'Apollo de quitter l'orbite terrestre.
A proximité de la Terre/Lune, les techniques plus classiques d'OD étaient utilisées donc je ne me suis pas étendu dessus.

Akwa a écrit:

Tyfire a écrit:Bonsoir, 

En regardant pour la 129ème fois le film Apollo 13 hier soir, je me posai la question suivante :

Comment est-il possible dans un vaisseau spatial comme le CM Apollo, d'être sur de sa position dans l'espace (au sens géométrique du terme), en effet on voit dans le film que le Commandant de bord se référe à une sphère de type horison artificiel aviation, mais sur quoi est basé cette sphère vu qu'elle est en apesenteur ?

J'espère que ma question est claire et que vous m'éclairer siouplé.

La sphère rotative donne l'attitude de la capsule. Elle est reliée à des gyroscopes, qui fait qu'elle garde toujours exactement la même position.
Maintenant, des gyroscopes, il faut les réaligner régulièrement : j'imagine que ça se faisait par rapport aux étoiles.

C'est absolument vrai. D'ailleurs j'ai souvenir en lisant le livre de Lowell sur AXIII qu'il disait bien qu'une de leur angoisse (en plus de tout le reste) était la perte des gyroscopes par les mouvements intempestifs à l'isue de l'explosion. J'irai regarder le texte des que possible.

Dans mes souvenirs, cette perte de gyroscope était une sorte de "position interdite" figurée sur la boule de billard par un petit cercle rouge grand comme une pièce de monnaie. Si cette position était atteinte, il aurait fallu recalibrer manuellement les gyroscopes ce qui, dans le cadre d'une mission Apollo, était impensable.

Aaaah l'époque d'Apollo, c'est un peu la préhistoire des gyros. Ils avaient les mêmes problèmes que les angles d'Euler, et ils avaient sacrément tendance à saturer ou à atteindre des singularités. On a beau dire qu'on n'a pas beaucoup avancé depuis dans les domaines de la propulsion, force est de constater que niveau mesure et instruments, on a fait des pas de géants. Les FOG n'ont plus grand chose à voir par rapport à ces gyros là.

N'y aurait il pas une légère confusion entre Gyromètre (les FOG) qui donnent une vitesse angulaire et Gyroscope qui sont censés être inertiels par rapport à l'espace...et qui idéalement donnent un angle. On peut dériver ou intégrer (mieux vaut intégrer d'ailleurs pour le bruit...)  mais ce n'est pas exactement la même chose. 

Bons Vols

Je comparais évidemment les gyromètres de l'époque avec les FOG... et c'est le jour et la nuit.
Mais tu fais bien de rappeler qu'un gyro, soit ça mesure (auquel cas c'est un -mètre), soit ça fait tourner ( -scope).

DeepThroat a écrit:N'y aurait il pas une légère confusion entre Gyromètre (les FOG) qui donnent une vitesse angulaire et Gyroscope qui sont censés être inertiels par rapport à l'espace...et qui idéalement donnent un angle. On peut dériver ou intégrer (mieux vaut intégrer d'ailleurs pour le bruit...)  mais ce n'est pas exactement la même chose. 

Bons Vols

A ma connaissance, les gyromètres donnent généralement un incrément d'angle, il faut dériver pour obtenir la vitesse angulaire instantanée.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Gyromètre

Non, non, le gyromètre mesure une vitesse (voir principe physique...). Les incréments d'angle ne sont qu'une facilité de transmission de l'info et de calcul de la position angulaire par sommation des dits incréments. En règle plus que générale il est hautement recommandé de ne pas dériver un signal à cause du bruit de mesure. En dérivant on amplifie le bruit. Dériver est équivalent à appliquer un filtre du premier ordre ce qui amplifie les hautes fréquences où se situe le bruit. Si vraiment on veut obtenir une dérivée il vaut mieux utiliser un observateur d'état.

Bons Vols.

DeepThroat a écrit:http://fr.wikipedia.org/wiki/Gyromètre

Non, non, le gyromètre mesure une vitesse (voir principe physique...).

Je ne parlais pas de la mesure mais de l'interface. Pour le reste, on est d'accord.