home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Magnum One / Magnum One (Mid-American Digital) (Disc Manufacturing).iso / d4 / apollo.arc / MODELS.DOC < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1988-08-11  |  11.7 KB  |  225 lines
  1. 5
  2. AMS Models
  3.  
  4. The Apollo Mission Simulator models manned Lunar exploration.  It postulates a
  5. Lunar Orbiting Laboratory in a low equatorial orbit about the Moon and a
  6. reusable Ascent Stage/expendable Descent Stage Lunar Module.  Many of the
  7. models used in the Apollo Mission Simulator are described in this document.
  8. Topics include:
  9.  
  10. Moon Model
  11. Pilot Model
  12. Lunar Orbiting Laboratory Model
  13. Lunar Module Model
  14. Portable Life Support System Model
  15. Lunar Rover Model
  16. Moon Model
  17.  
  18. The Moon is modeled as a perfect sphere with a    90° NORTH
  19. radius of 1738.3 km.  The gravitational field   ...............     ┌────┐
  20. is a simple inverse square law with a      ...:    s |      :...  │MOON│
  21. surface acceleration of 1.624 m/s².      .:        u |         :.└────┘
  22. Latitude and longitude reference points .:         b |           :.
  23. are defined in the figure to the     .:           E |            :
  24. right.  The Lunar solar rotation     :            A |             :
  25. period is 29.53 days.             :            R |              :
  26.                              :             T |               :
  27. The modeled surface has constant    :             H |       equator   :
  28. altitude but is covered with    -90°:------------------+- 0° -------------: 90°
  29. many features such as craters,  WEST:             m |               :EAST
  30. mountains, and rilles.  LM        :             e 0°              :
  31. landing safety factors are reduced   :            r |              :
  32. in rugged lurrain.  Movement on the   :            i |             :
  33. Lunar surface is more difficult as    :           d |            :
  34. well.  The value of samples collected   :.         i |           .:    view
  35. during EVA increases in proportion to the :.        a |         .:     from
  36. ruggedness of the lurrain.               :...    n |      ...:      EARTH
  37.                                        :.............:
  38.                                         -90° SOUTH
  39. Moon Model (continued)
  40.  
  41. A list of lurrain features is given below in increasing order of ruggedness.
  42. Manmade objects and special targets are assigned other symbols listed in the
  43. "LUNARMAP" document.  These objects, visible only on Level 2 maps, are
  44. hazardous in landing or during movement but valuable to visit and sample.  The
  45. dark side of the Moon is indicated by a field of "▓" symbols.
  46.  
  47. SYMBOL  RUGGEDNESS  MEANING
  48. ------  ----------  ----------------------------------------------------------
  49.   " "      1.0    Featureless
  50.    ∙       1.1    Smooth, rocky
  51.    °       1.2    Small, subdued crater
  52.    +       1.3    Moderate, rocky
  53.    *       1.4    Rugged, rocky
  54.    o       1.5    Medium crater
  55.    ≈       1.7    Rolling hills
  56.    O       1.8    Large crater
  57.    \       2.2    Rille
  58.    /       2.5    Rille
  59.    ∩       2.9    Mountainous
  60.    U       3.3    Valley
  61.    #       5.0    Major rille
  62. Pilot Model
  63.  
  64. Parameters included in the AMS for modeling the Pilot are location,
  65. environment, equilibrium, efficiency, metabolic rate, and injury.
  66.  
  67. Location/Environment:  The Pilot may be located in the LOL, LM, or LRV, or on
  68. the Lunar surface (EVA).  Environments are shirtsleeves, spacesuit, and PLSS.
  69. A comfort factor is calculated, based on location, environment, and injury, to
  70. determine how rapidly the Pilot equilibrium factor decreases.
  71.  
  72. Equilibrium:  The equilibrium factor is the limit of Pilot efficiency after an
  73. extended period of idleness.  It decreases with time depending on location,
  74. environment, and injury, and is substantially restored after a rest/meal
  75. period ("REST" command).  It also varies with time-of-day, reaching a maximum
  76. around UT 15:00 (3:00pm) and a minimum around UT 03:00 (3:00am).  This
  77. parameter is not displayed.
  78.  
  79. Efficiency:  The efficiency parameter determines what fraction of keyboard
  80. commands are executed correctly.  Pilot efficiency approaches the equilibrium
  81. factor when no activity is taking place and the Pilot metabolism approaches
  82. 30%.  Avoid efficiencies of less than 60%.
  83. Pilot Model (continued)
  84.  
  85. Metabolic Rate:  The Pilot metabolic rate is a measure of short-term strenuous
  86. activity.  It is affected by keyboard commands and activities such as
  87. movement, sample collection, etc.  Avoid metabolic rates over 60%.
  88.  
  89. Injury:  Injury to the Pilot may occur during landing, docking, or movement
  90. on the Lunar surface, or due to lack of oxygen or battery supply.  The injury
  91. parameter also increases slowly while the Pilot is awake.  Injuries affect
  92. the rate at which the Pilot equilibrium factor decreases and are substantially
  93. restored after a sleep period ("SLEEP" command).
  94. Lunar Orbiting Laboratory Model
  95.  
  96. The Lunar Orbiting Laboratory is 30m in 
  97. diameter and is in a 100 km circular       NORTH     ┌───┐ DOCKING PORT
  98. orbit about the Lunar equator.  Body      │      ┌──┬─┴───┴─┬──┐
  99. axes are defined as Face (pointing    ╔╤╤╤╤╤╤╤╤╤╤╗ │··│· · · ·│··│ ╔╤╤╤╤╤╤╤╤╤╤╗
  100. north), Left (pointing toward the    ╟┼┼┼┼┼┼┼┼┼┼╢ │··│· · · ·│··│ ╟┼┼┼┼┼┼┼┼┼┼╢
  101. Earth), and Up.  The LOL has a       ╟┼┼┼┼┼┼┼┼┼┼╫─┤··│· · · ·│··├─╢┼┼┼┼┼┼┼┼┼┼╫
  102. docking port on the north side.      ╟┼┼┼┼┼┼┼┼┼┼╢ │··│· · · ·│··│ ╟┼┼┼┼┼┼┼┼┼┼╢
  103.                                ╚╧╧╧╧╧╧╧╧╧╧╝ │··│· · · ·│··│ ╚╧╧╧╧╧╧╧╧╧╧╝
  104. The position and velocity of the LOL are known    └──┴───┬───┴──┘   view from
  105. with high accuracy.  The LOL has a tracking system     ┌─┴─┐            SUN
  106. that can be used to determine the relative            │═╬═│
  107. position of the LM.                              └───┘
  108.                                     SUN    ┌─────────┐
  109. The LOL may be damaged during docking.    │      ┌─┘· · · · ·└─┐
  110. If damage is too great, docking may not          │· · ┌───┐ · ·│
  111. be possible.  To avoid damage,       ════════════─┤· · │ + │ · ·├─════════════
  112. approach the LOL with caution.  Do not           │· · └───┘ · ·│   view from
  113. ignite LM main engines within 2 km of the LOL and  └─┐· · · · ·┌─┘      NORTH
  114. set the RCS throttle to "LOW" when within 100 m.    └─────────┘
  115. Avoid thrusting directly away from the LOL within 50 m except in an emergency.
  116. Lunar Module Model
  117.  
  118. The AMS Lunar Module is modeled after   DOCKING╔═══════╗             ASCENT
  119. those used during the last three         PORT║│·│·│·│║    │  UP       STAGE
  120. Apollo Lunar exploration          ╔══════════╩╤═════╤╩══════════╗
  121. missions.  Major components     ╔═╝ · · · ·   │· · ·│ · · · · · ╚═╗     RCS
  122. are the Ascent Stage, the    ┌─┴─╢ · ╔═════╗ · │· · ·│ · ╔═════╗ · ╟─┴─┐ QUAD
  123. Descent Stage, the Reaction  ┤ O ║ · ║    ║ · │· · ·│ · ║    ║ · ║ O ├
  124. Control System, the Guidance  └───╢ · ╚══╧══╝ · │· · ·│ · ╚══╧══╝ · ╟───┘
  125. System, and the Consumables.     ║   · · · ·   │· · ·│ · · · · ·   ║    LEFT
  126. Several features have been added  ╟────────┬────┴─────┴────┬────────╢    ───
  127. or enhanced to improve safety ┌───╢::::::::│· · ┌─────┐ EVA│::::::::╟───┐
  128. margins, allow a greater    ┤ O ║::::::::│ · ·│ └─┘ │EXIT│::::::::║ O ├
  129. variety of targets, and      └─┬─╢::::::::│· · └─────┘ · ·│::::::::╟─┬─┘
  130. ease the task of docking.       ╠════════╧═══════╤═══════╧════════╣ 
  131. Propellant supplies and thrusts   ║ · · · · · · ·├─┼─┤· · · · · · · ║
  132. have been increased by 10%.    /┼║ · · · · · · ·├─┼─┤· · · · · · · ║┼\
  133. Extra RCS thruster quads have /┼┼┼║ · · · · · · ·├─┼─┤· · · · · · · ║┼┼┼\
  134. been added to allow the LM   /┼┼┼┼╢ · · · · · · ·├─┼─┤· · · · · · · ║┼┼┼┼\
  135. to move in any direction.   /┼┼┼┼┼╢ · · · · · · ·├─┼─┤· · · · · · · ║┼┼┼┼┼\
  136. The original could only    /┼┼┼/  ╚══════════════╪═╧═╪══════════════╝  \┼┼┼\
  137. apply thrust up or down.  /┼┼┼/               ├───┤      DESCENT    \┼┼┼\
  138.                     ═╧════╧═            ═╧═════╧═      STAGE   ═╧════╧═
  139. Lunar Module Model (continued)
  140.  
  141. Ascent Stage:  The Ascent Stage carries the Pilot to the Lunar surface and
  142. back to the LOL.  It stands 3.8 m tall, has a dry mass of 2234 kg, and carries
  143. 2615 kg of propellant.  The Ascent Engine has a thrust of 16,890 nt and uses
  144. propellant at a rate of 5 kg/s. 
  145.  
  146. Descent Stage:  The Descent Stage carries the bulk of the supplies required to
  147. carry out a Lunar exploration mission.  It is 3.3 m tall, has a dry mass of
  148. 2346 kg, and carries 9720 kg of propellant.  The Descent Engine can be
  149. throttled between 10% and 100% of its rated force.  It has a thrust of 49,215
  150. nt and uses propellant at a rate of 15 kg/s at full throttle.  The Descent
  151. Stage remains on the Lunar surface after liftoff.
  152.  
  153. Reaction Control System:  The RCS consists of eight modules of three thrusters
  154. each (quads) and is used to orient the LM and provide small changes in
  155. velocity.  "PITCH", "ROLL", and "YAW" commands cause short bursts that change
  156. the spin of the LM by 1°/s.  "FORWARD/BACK", "LEFT/RIGHT", and "UP/DOWN"
  157. commands turn on sets of thrusters to make small velocity changes.  The
  158. translation thrusters have three throttle settings -- "LOW" (1%), "MEDIUM"
  159. (10%), and "HIGH" (100%).  The RCS has a thrust of 1970 nt and uses 0.5 kg/s
  160. at full throttle.  Total propellant is 316 kg at undocking.
  161. Lunar Module Model (continued)
  162.  
  163. Guidance System:  The AMS Lunar Module has an Inertial Guidance System that
  164. provides estimates of position, velocity, and acceleration.  Orbital
  165. parameters may also be displayed.  Major components of the guidance system
  166. are the accelerometers, DSN and LOL transponders, and the Landing Radar.
  167.  
  168. Accelerometers are used to measure the acceleration of the LM during main
  169. engine and RCS burns.
  170.  
  171. The DSN transponder, when activated, provides the INS with a rough measurement
  172. of the position of the LM.  It is used when the LOL transponder and Landing
  173. Radar are not capable of providing updates.
  174.  
  175. The LOL transponder/Docking Radar, when activated, provides the INS with an
  176. accurate measurement of the LM position.  It has a maximum range (from the
  177. LOL) of 100 km.  Docking is not possible unless the LOL transponder is ON.
  178.  
  179. The Landing Radar, when activated, provides the INS with accurate measurements
  180. of altitude and velocity.  It has a maximum altitude of 18 km.  It is located
  181. behind the Pilot, so the LM Face body axis must be pointing within 95° of the
  182. local vertical to lock onto a signal.  The signal is lost if the LM Face body
  183. axis points down more than 120°.
  184. Lunar Module Model (continued)
  185.  
  186. Consumables:  The AMS Lunar Module is designed to provide sufficient oxygen
  187. and battery power for a 120hr mission.  A 50% margin (surplus) of battery
  188. power and a 100% margin of oxygen is added for emergency use.  Damage to the
  189. LM increases oxygen and battery consumption rates.  Damage may occur during
  190. docking or landing.  If the LM becomes damaged, additional damage can occur,
  191. especially during main engine burns.  The Ascent Stage carries 10 hr of the
  192. 120hr supply.
  193. Portable Life Support System Model
  194.  
  195. The Portable Life Support System allows the Pilot to move about on the Lunar
  196. surface.  The LM has four oxygen/battery packs used to replenish the PLSS
  197. supply.  Each pack contains oxygen and battery power to support an 8-10hr EVA
  198. with plenty of margin.  PLSS packs are designed to last 10 hr with 100% margin
  199. provided in oxygen supply and 50% margin in battery power.  Damage to the
  200. spacesuit or PLSS increases consumable depletion rates as does a high Pilot
  201. metabolic rate.  Injury and rugged lurrain reduce the speed at which the Pilot
  202. can move about on the Lunar surface.  Damage can occur during landing,
  203. docking, or movement about on the Lunar surface.  To avoid damage, move slowly
  204. over rugged lurrain.  The PLSS has no reverse but can be turned in place.
  205. Lunar Rover Model
  206.  
  207. The Lunar Rover allows the   ┌┬┬┬┬┬┬┬┬┬┬┬┐                  ┌┬┬┬┬┬┬┬┬┬┬┬┐
  208. Pilot to move about more    │         │       PILOT        │         │
  209. quickly and easily than on   └┴┴┴┴┴┼┴┴┴┴┴┘        SEAT        └┴┴┴┴┴┼┴┴┴┴┴┘
  210. foot.  It has a range of        ╔╧══════════════════════════════════╧╗
  211. 200 km and a maximum speed       ║           ┌────────┬──┐   ┌──┬──┐║
  212. of 6 m/s over smooth       FACE  ║           ├────────┼──┤   ├──┼──┤║   LRV
  213. lurrain.  Damage and       ───  ║           ├────────┼──┤   ├──┼──┤║SAMPLE
  214. rugged lurrain make the         ║           ├────────┼──┤   ├──┼──┤║   BOX
  215. LRV run less efficiently.        ║           └────────┴──┘   └──┴──┘║
  216. Damage may occur during         ╚╤══════════════════════════════════╤╝
  217. landing, docking, or        ┌┬┬┬┬┬┼┬┬┬┬┬┐         │        ┌┬┬┬┬┬┼┬┬┬┬┬┐
  218. movement about on the       │         │          LEFT    │         │
  219. Lunar surface.  To avoid    └┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┘                  └┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┘
  220. damage, move slowly over rugged lurrain.  Avoid very rugged areas and manmade
  221. objects.  The LRV has no reverse but can be turned in place.  The LRV has
  222. a box for storing Lunar samples that can hold up to 30 kg.  Eight sample boxes
  223. are carried on the LM.
  224.  
  225.