В прошлой статье с расчётами дальности антенн собранный из топовых антенн мощный ретранслятор был отправлен на высокоэллиптическую полярную орбиту. Это работает, когда уже есть доступ к высоким технологиям и включена опция «Extra Groundstations»: дополнительные наземные ретрансляторы.
Здесь будет рассмотрена ситуация в начале карьеры: предустановка «Hard» (модификатор дальности антенн 0.65), дополнительные наземные ретрансляторы выключены, второй уровень исследовательского центра ещё не построен (его стоимость 902 000).
Первые ретрансляционные антенны HG-5 были изучены ещё в Basic Science (4-й уровень, 45 науки). Но полноценный спутник, в котором будет свой источник электричества и SAS хотя бы первого уровня, можно построить начиная с технологии Electrics за 90, где есть беспилотный модуль OKTO и солнечная панель.
Будем решать проблему отсутствия связи около Кербина везде, кроме прямой видимости с космическим центром. Связь будем делать не только для спутников, но и для самолетов. Особенность самолетов в том, что на них нельзя поставить раскладывающиеся антенны, их сломает потоком воздуха. Можно ставить только Communotron 16-S, который не имеет параметра Combinable, т.е. невозможно увеличить его дальность путём установки нескольких антенн.
Но прежде чем мы начнём что-то строить, надо определиться, какой мощности и на какую орбиту будем выводить спутники, чтобы внезапно не оказалось, что выведенные на высокую орбиту (откуда больше наземная зона покрытия) ретрансляторы не достают до самолётов в атмосфере или запаса скорости не хватает для скругления орбиты на нужной высоте. Выполним расчет исходя из традиционной схемы трех ретрансляторов, разнесенных по орбите на 120 градусов, когда минимум один спутник всегда имеет связь с космическим центром.
Под спойлером описание Excel таблицы с расчетами.
Для расчета орбит характеристики планет сведены в таблицу (лист Orbits). Под таблицей в выпадающем списке в колонке A можно выбрать интересующую планету, в колонки C и D ввести значения апоцентра и перицентра, и получить в последующих колонках скорость в апоцентре, скорость в перицентре, период обращения в секундах и других единицах. Также рассчитывается область на поверхности планеты, с которой будет доступна связь со спутником: максимальная (прямо под спутником) и минимальная (между двумя спутниками) широта местности, максимальное расстояние от спутника до поверхности и расстояние между двумя спутниками. Всё это при условии, что три спутника расположены в экваториальной плоскости в 120 градусах один от другого (по углам равностороннего треугольника). Ниже приложена иллюстрация. Если для трех спутников задать апоцентр меньше радиуса, в колонке с минимальной широтой будет ошибка. Это значит, что области видимости спутников с поверхности не перекрываются, и сами спутники тоже друг друга видеть не будут. Количество спутников можно изменить на 4 (по углам квадрата) в ячейке A63. Широты на местности и расстояние между спутниками будут пересчитаны. Для добавления новой строки с расчетами надо копировать существующие строки, начиная со строки 64, тогда будут правильно прописаны формулы и выпадающий список с планетами.
Таблица расчета дальности антенн была модифицирована (лист Antennas). Вместо жёстко заданных классов теперь можно выбрать в выпадающем списке конкретную антенну. Добавлены две колонки для классов 6-7 из мода Interstellar. Расчет дальности от количества антенн теперь учитывает параметр Combinable (в отличие от стоковых антенн, где его нет только у Communotron 16-S, многие антенны из мода не увеличивают свою дальность с увеличением их количества). В ячейке E33 из выпадающего списка можно выбрать научный эксперимент, в колонке I таблицы с параметрами антенн будет показано количество электричества, необходимого для передачи. В ячейку I33 можно вести генерируемую мощность, необходимый запас будет пересчитан. Подробно об использовании таблицы в предыдущей статье.
Ещё есть лист Engines с параметрами двигателей. В нём можно выполнить расчет тяги и удельного импульса для набора разных двигателей. В ячейках M2-M3 из выпадающего списка выбрать двигатель, в ячейках N2-N3 указать их количество. В ячейках M6-Q6 будут расчетные значения, их можно добавить в таблицу для последующего использования на листе Spacecrafts.
Лист Spacecrafts для расчета dV, когда на крафте используется набор двигателей с различающимися параметрами. Например, CR-7 (точнее, два CR-7 и один LV-N, обозначенный как CPlane2) для взлёта (строка 8) и посадки (строка 10) и LV-N для межпланетных перелетов (строка 9). В ячейках B11-C11 текущее количество горючего и окислителя, в ячейке С10 запас окислителя на посадку. В колонке K двигатели выбираются из выпадающего списка, в колонке I сухая масса (в строках 8-9 за сухую массу принята масса с запасом топлива для последующего участка полёта), в колонках B-G количество топлива (для руды считается, что её масса полностью перерабатывается в топливо). В колонке J рассчитанный dV, в колонках O и P начальное и конечное ускорение, в колонке Q время прожига.
Но последние две страницы нам сейчас не понадобятся, конструкция будет достаточно простой.
Рассчитаем круговую орбиту периодом 1 час 30 минут. Перицентр D64 приравняем к апоцентру C64, в С64 введем значение 1000.
Подбором параметра С64 установим период G64 равным 5400 секунд. Полученный результат округлим до одного метра: 776.575 км.
Теперь рассчитаем переходную орбиту с апоцентром 776.575 км и периодом обращения 2/3 от круговой – 1 час. Это нужно для точного разведения спутников на угол 120 градусов по орбите, они будут одновременно отделены на переходной орбите и по очереди будут скруглять орбиту в апоцентре. Скопируем строку, пропишем в перицентр D65 некое значение 500, подбором параметра D65 установим период G65 равным 3600 секунд. Получим перицентр 124.471 км. По разнице скоростей в апоцентрах круговой и переходной орбит (E64-E65) определяется необходимый запас скорости для скругления.
Максимальное расстояние до поверхности получилось 1239 км. Пропишем на листе Antennas в ячейку A15 значение 1.24, получается, что одной антенны HG-5 недостаточно для связи с Comm 16-S. Двух достаточно, но уровень сигнала будет 1.4%, поэтому на ретрансляторе будет четыре антенны для уровня сигнала 19.4%. Спутники будут видны с поверхности до широты 64 градуса прямо под спутником и до 29 градусов между ними. Не очень хороший результат, спутники на стационарной орбите накрывают поверхность до 80 и 70 градусов соответственно, но исследовательский центр ещё не достроен и технологии с антеннами третьего класса недоступны, будем обходиться тем, что есть.
Приступим к постройке спутника. Основа – беспилотный модуль OKTO, единственный доступный на данный момент (шарик за отсутствием SAS не рассматриваем). Бак Oscar B и двигатель LV-1. Четыре антенны, четыре солнечные панели, четыре батарейки. Cтолько батареек не нужно, мне просто нравится симметрия х4 и зелёные лампочки :) Три таких спутника поместим под обтекатель, на центральный добавим термометр для выполнения контрактов «передай с орбиты данные». Топлива в баках оставим половину, этого хватит на довыведение и на последующее сведение с орбиты, когда с изучением новых технологий необходимость в этих ретрансляторах пропадёт. Также под обтекателем поставим ещё один модуль OKTO. Это нужно чтобы вторая ступень после отделения спутников на переходной орбите осталась управляемой и сама себя свела с орбиты. Скажем «НЕТ» синдрому Кесслера :)
Вторая ступень – двигатель LV-909 и баки FL-T400+200, первая – двигатель LV-T45 c баками FL-T400x3 и ТТУ RT-5, установленными на 30% от максимальной мощности.
Видео с выведением:
[media=//www.youtube.com/watch?v=pLMjehyBt6I]
Скриншоты из видео с комментариями:
На модуле OKTO доступен только один режим SAS
Удерживать направление Prograde приходится руками, и в плотных слоях атмосферы из-за большого обтекателя надо внимательно следить, чтобы отклонение было минимальным, иначе ракета опрокинется.
К сбросу первой ступени это уже не представляет каких-то затруднений.
После выхода за пределы атмосферы сбрасывается обтекатель.
Вторая ступень выходит на низкую орбиту.
Спутники отделились на переходной орбите.
Вторая ступень выполняет сведение с орбиты
Антенны ретрансляторов развернуты.
Спутники по очереди выполняют переход на рабочую круговую орбиту.
Добиться точного совпадения апоцентра и перицентра расчетному значению сложно. Но нам нужно точное значение периода обращения, поэтому окончательной коррекцией добиваемся периода 1 час 30 минут. Тягу двигателя надо установить в минимальные 0.5% для точности. Kerbal Engineer Redux обязателен, если хочется точного выведения.
Визуальные моды: Spectra+KSPRC планеты, TexturesUnlimired детали, RealPlume выхлоп двигателей.
Таблица с расчетами в архиве вместе с крафтом.
kspxlsx.zip
Marschig
