Межпланетный тягач Pegasus и мод Near Future

Требуемые моды - mechjeb, near future.

Пилотируемые межпланетные перелеты и колонизация планет возможна только при прорыве в создании ракетного двигателя с большим удельным импульсом, на порядки превосходящий традиционные ЖРД. Большая тяга ЖРД делает их незаменимыми при выводе грузов на орбиту, но низкий удельный импульс при межпланетных перелетах требует огромного количества топлива, при неприемлемых значениях начальных масс межпланетного корабля, большим количеством стартов для сборки его на околоземной орбите, а полеты к ближайшим планетам могут занимать годы.

Discovery One - корабль из Космической Одиссеи, реалистичный концепт. В фильм вошел менее реалистичный, с отрубленными радиаторами.

Одним из возможных прорывов может быть плазменный ракетный двигатель VASIMR, разрабатываемый компанией Ad Astra. Двигатель имеет преимущества перед ионными двигателями: более высокий удельный импульс, может использовать более высокую мощность и соответственно тягу, в качестве рабочего тела может использовать дешевый аргон (содержание которого в атмосфере Земли достигает одного процента) вместо дорого ксенона, а также при отсутствие эрозии электродов (проблема ионных двигателей) может работать непрерывно месяцами и годами.

Kerbal Space Program уже имеет в стоке имеет двигатели, прототипы которых существовали, но никогда не летали - это LV-N "Nerv"- проект NERVA и CR-7 R.A.P.I.E.R - двигатель SABRE. Волне логично было бы добавить двигатель VASIMR, наземные испытания прототипа которого были успешно проведены. Что и было сделано в наборе модов Near Future:

- Near Future Propulsion (баки с аргоном, ксеноном и литием, магнитоплазменные и другие ЭРД, и собственно VASIMR)

- Near Future Electrical (батареи, конденсаторы, ядерные реакторы, радиаторы охлаждения)

- Near Future Solar (солнечные батареи)

- Near Future Construction (конструкции, фермы, переходники)

- Near Future Spacecraft (командные модули, ЖРД для вакуума, двигатели ориентации и стабилизации, сервисные модули).

На базе этих модов я построил многоразовый межпланетный тягач Пегас, который может использоваться как для доставки тяжелых грузов, так и для пилотируемых полетов с сокращенным временем перелетов. За один полет можно, например, целиком доставить обитаемую базу на другую планету. В отличии от ЖРД, где топливо является одновременно и рабочим телом, и энергией, двигатель VASIMR в качестве рабочего тела использует аргон и потребляет огромное количество электроэнергии, поэтому энергетическая установка используется ядерный реактор Excalibur массой 12,6 тонн. Реактор имеет КПД примерно 33%, выдает 3 МВт электрической энергии и производит 6 МВт тепла, которые нужно как-то утилизировать. Для охлаждения реактора используются огромные радиаторы общей массой 6 тонн, которые утилизируют тепло путем излучения в космос. Ядерный реактор при полной загрузке топлива в режиме максимальной мощности имеет срок службы 5 лет, но максимальная мощность требуется только на активных участках полета, в остальных случаях его целесообразно глушить, поэтому он может работать без перезарядки десятки лет.

Тягач имеет два больших стыковочных узла, к одному из которых пристыковываются баки с рабочим телом, к другому - полезная нагрузка. В связи с такой конфигурацией двигатели пришлось разместить по бокам с небольшим углом наклона вектора тяги. Так как пустые баки с аргоном имеют большую массу (почти 45% от полного, видимо это связано с тем, что аргон нужно хранить или под давлением в сотни атмосфер, либо в жидком состоянии, для чего требуется криогенные баки), эффективнее всего опустевшие баки не перезаправлять при возвращении, а сбрасывать во время полета, из-за чего и была выбрана такая конфигурация. После возвращения на орбиту Кербина для следующего полеты новые баки с аргоном пристыковываются при помощи специального корабля обслуживания (танкера). Тягач имеет на борту два тяжелых маховика стабилизации(гиродина), но из-за большой длины и массы (и, соответственно, большого момента инерции), разворачивается он медленно и неторопливо. Для простоты обслуживания не имеет маневровых двигателей (который в итоге потребовали бы отдельных баков и заправки при обслуживании). На орбиту с Кербина корабль выводится без баков при помощи ракеты-носителя. Фактически сборка требуемой полетной конфигурации происходит на орбите.

Кнопки управления: 7-8 - запустить-заглушить реактор, 9-10 - свернуть-развернуть радиаторы.

Так как гемплей KSP заточен на короткие фазы активного полета, а тяговооружённость крайне низкая, то управление тягачем может доставлять определенные сложности. Активная фаза старта с Кербина может занимать несколько часов, в связи с чем стартовать нужно с высокой орбиты между Кербином и Муном (~6000-7000 км), до которой добираться по спирали, и использовать четырехкратное сжатие времени. (В идеале, весь межпланетный перелет должен проходить в активной фазе, но это убьет весь геймплей). Желательно использовать моды mechjeb и joint reinforcement. Последний дает необходимую жесткость на изгиб, так как корабль длинный и при сжатии времени могут начаться автоколебания, но вполне играбельно и без joint reinforcement. Предпочтительная парковочная высота на орбите Кербина - 600 км.

В пост добавил корабль обслуживания, который добирается до этой высоты и несет на себе баки с аргоном. Последняя ступень корабля имеет батареи и модуль mechjeb, после отстыковки тормозит остатками топлива и сгорает в атмосфере, чтобы не плодить космический мусор.

Также добавил созданный на скорую руку пилотируемый корабль Nautilus (требуется мод Habitat), который с комфортом (большой обитаемый модуль, искусственная сила тяжести) может доставить несколько кербонавтов на другую планету. Перелет на Dune займет всего 40 дней при попадание в окно. Корабль имеет лэндер (выполняющий также роль командного отсека), способный садиться на большинство планет. Корабль не имеет собственной двигательной установки и может эксплуатироваться только совместно с тягачем, для орбитальных маневров и стыковки нужно использовать двигатели лэндера, для чего нужно сделать перестыковку с жилым модулем, развернув лэндер на 180 градусов. Прообразом мода Habitat служат разработки компании Bigelow Aerospace, которая разрабатывает надувные жилые модули и центрифугу для создания искусственной силы тяжести.

Центрифуга корабля Nautilus-X, котрую планируют испытать на МКС