Guidance, Navigation and Control System

Le GNCS est une combinaison de senseurs optiques, de gyroscopes et d'un ordinateur, destinés à mesurer l'attitude et la vitesse du vaisseau, ainsi que sa position dans l'espace, mais aussi à déterminer la bonne trajectoire du CSM et à contrôler le vecteur de poussée du SPS. L'affichage des informations relatives au guidage et à la navigation est aussi géré par le GNCS. Cet organe indispensable a été développé par le Massachusetts Institute of Technology (MIT) Instrumentation Laboratory, sous la direction de Charles S. Draper, mais les différents composants du système étaient élaborés entre autres par Raytheon, AC Spark Plug Division de General Motors, ou encore Kollsman Instruments... Le GNCS est divisé en 3 sous-systèmes :

  
Inertial Measurement Unit • Les divers équipements de l'ISS


Le télescope, le système de servocommandes et la LEB où est situé l'OSS.


L'ordinateur CMC et les deux DSKY.

Les requêtes de la NASA concernant le DSKY étaient très précises. Il fallait que les deux DSKY du CM et celui du LM soient identiques, tout comme l'ordinateur du CM et celui du LM.


Jim Lovell effectue des Stars sightings sur Apollo 8. Onpeut voir en haut à droite de la photo le second DSKY du CM.

Le CMC gère également le temps des poussées nécessaire par exemple à l'insertion en orbite lunaire. Un membre d'équipage entre divers paramètres dans l'ordinateur comme par exemple la durée de la poussée, et la mise à feu se fait par une pression du bouton "PRO" pour Proceed sur le DSKY, une fois le programme nécessaire chargé dans la mémoire. C'est également le DSKY qui gère la rentrée dans l'atmosphère, en choisissant le meilleur couloir possible.

Le CMC affiche également l'attitude actuelle du vaisseau par l'intermédiaire du Flight Director Attitude Indicator, qui affiche le déplacement du vaisseau sur les 3 axes de roulis, tangage et lacet (photo ci-dessous), et en même temps la correction d'attitude nécessaire. L'attitude affichée correspond à la combinaison des données venant de deux sources : les paramètres provenant de l'IMU ou bien du mode GDC (Gyro Display Coupler). Ce mode GDC permet d'afficher l'attitude du vaisseau par rapport à une attitude choisie par l'équipage et fixée par l'intermédiaire d'interrupteur sur la console principale. Lorsque les senseurs détectent une variation dans l'attitude du vaisseau, un signal est envoyé à l'ordinateur, qui active le quad RCS permettant de restituer l'attitude désirée.

  
Photos : space1.com

Comme expliqué plus haut, le CMC est le cœur du système de navigation et de guidage, car c'est lui qui coordonne toutes les activités du GNCS.

 

Sur ce second schéma fonctionnel, on remarque que le GNCS est en relation avec les systèmes du S-IVB. En effet, le GNCS commande la mise à feu du dernier étage pour la TLI.

Le GNCS était en constante relation avec un autre système : le SCS ou Stabilization and Control System. C'est ce système qui gérait les opérations relatives au déplacement du vaisseau, simplifié en 2 modes : rotation et translation. En cas de défaillance du GNCS, le SCS peut servir de système de guidage auxiliaire. Il est constitué de 3 sous-systèmes :

Le SCS comprenait deux sortes de "Joystick", qui permettait aux astronautes de manœuvrer le vaisseau, lors de l'arrimage par exemple. Lors de la rentrée dans l'atmosphère, un accéléromètre envoie un signal à l'ordinateur lorsque l'accélération dépasse 0.05G. Le CMC charge automatiquement le programme n°64, qui prend en main la rentrée dans l'atmosphère et le guidage, pour choisir le meilleur couloir. Si une erreur est détectée, un astronaute peut contourner le GNCS qui gère la rentrée pour basculer en SCS, et piloter lui-même le CM. Cette opération peut-être effectuée à n'importe quel moment de la mission, et un astronaute peut contrôler manuellement le vaisseau en cas de force majeure, mais en général, le CMC gère toutes les étapes de la navigation. Le FDAI décrit plus haut est également un outil du SCS.

  
Crédit photo : space1.com

Voici le RHC ou Rotation Hand Controller, qui permet de contrôler la rotation du vaisseau sur chacun des 3 axes. Ce RHC est utilisé avec le THC pour Translation Hand Controller, qui a les mêmes caractéristiques que le RHC mais pour la translation.

Bien qu'il soit donc possible de manœuvrer le vaisseau pour les arrimages par exemple, la plupart des tâches de navigation sont effectuées automatiquement. En revanche, la plupart de ces opérations nécessitent l'intervention et l'attention de l'équipage.

Voici ci-dessus un résumé des tâches et du mode opératoire du GNCS. Cliquez sur l'image pour avoir un agrandissement...

 

Les schéma présents sur cette page sont extraits de "Apollo Training - Guidance and Control Systems, Block II" manuel d'entraînement de la NASA pour la formation des astronautes, daté de janvier 1967. Pour plus d'infos, me contacter...

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