Справочник настоящего кербонавта

Краткий справочник кербонавта

 

Этап 0. Терминология и общая информация

Основы космомеханики – вводная статья от Sifno

Левантовский - Механика космического полета - рекомендуется к прочтению, хотя бы первые главы, несмотря на 1980 год издания книга практически не устарела
Левантовский - Механика космического полета - та же книга одним файлом в формате DJVU

Сайт Atomic Rockets - очень, очень годный сайт, на английском
Сайт Атомные Ракеты - и его перевод

Этап 1. Выбор цели и планирование миссии
http://www.kerbalmaps.com/ — Карты планет/лун (с биомами)
http://wiki.kerbalspaceprogram.com/wiki/Celestials — Информация о планетах
http://wiki.kerbalspaceprogram.com/wiki/Celestials/ru — то же самое, но по русски (осторожно -встречаются ошибки)

Этап 2. Стартовать к цели (расчет стартового окна для трансфера к другому небесному телу)
Alexmoon Launch Window Planner – поиск стартового окна для полета к планетам и лунам, строит так называемый «porkchop plot” – карта dV, по нашему и находит дату старта с минимальными затратами dV.

Задаваемые параметры:

• Origin – небесное тело с которого осуществляется старт
  
• Initial Orbit — высота стартовой круговой орбиты в км
  
• Destination – небесное тело цель миссии
  
• Final orbit – высота финальной круговой орбиты над целью (можно задать пустым, если планируется пролетный маневр или аэроторможение у цели)
  
• Earliest departure – самая ранняя дата старта (обычно текущее время, можно найти на экране станции слежения в верхнем-левом углу)
  
• Transfer type – тип трансфера:
  

1. Ballistic – баллистическая траектория (без промежуточных коррекций)
   
2. Mid-course plane change – со сменой плоскости орбиты в восходящем или нисходящем узле (AN/ DN)
   
3. Optimal – автоматический подбор оптимальной траектории
   

Advance settings:

• Latest departure –самая поздняя дата старта
  
• Time of flight – диапазон длительность трансфера (при смене цели пересчитывается автоматически)
  

Результаты расчетов:
Собственно карта затрат dV на трансфер – по оси Y время перелета, по оси X время старта в днях от заданной начальной даты. Цветом на графике отображаются затраты дельты на трансфер (с учетом выхода на круговую орбиту у цели без аэроторможения), чем ближе к красному цвету, тем больше дельта. Крестиком отмечена оптимальная точка.
Справа от графика детали маневра в выбранной точке (можно потыкать в график и посмотреть детальную информацию о трансфере в других точках, мало ли, может надо добраться до планеты за заданное время).
В детальной информации наиболее важны три параметра:

• Departure – стартовая дата
  
• Ejection delta-v – требуемое приращение dV для ухода на траекторию трансфера
  
• Total delta-v – общие затраты dV на перелет с учетом выхода на круговую орбиту у цели (без аэроторможения). Эта цифра является идеальной и в реальности затраты дельты всегда будут больше, как минимум на 10%-15% процентов (очень сильно зависит от пилотских умений).
  

Алгоритм использования полученной информации:
Проматываем время до стартовой даты минус примерно один час (для низкой орбиты Кербина) и потом просто строю маневр через планировщик, стараясь не сильно отклониться от запланированной дельты.

Есть еще инструмент от OLEX – он конечно красивее, всякие чертежи, углы и рюшечки, но в использовании более удобен вышеописанный.

Для планирования более хитрых маневров (и гравипращей в том числе) есть программа KSP TOT –написана на базе Matlab, нужно загрузить исполняемый файл и дополнительный пакет от Matlab. Потом необходимо проинсталлировать все это на свой комп и только потом пользоваться. Если наберется хотя бы десяток желающих, то сделаю гайд по этой программе.

Этап 3. Выйти на орбиту цели
KSP Aerobraking Calculator – расчет высоты аэроторможения

Задаваемые параметры:

• Body – небесное тело, в сфере влияния которого мы сейчас летим
  
• Altitude - высота в текущий момент
  
• Orbital velocity – орбитальная скорость в текущий момент
  
• Periapsis – высота перицентра текущей орбиты
  
• Orbit direction – направление орбиты
  
• Prograde – прямая орбита (совпадает с направлением вращения планеты)
  
• Retrograde – обратная орбита
  
• Ignore – игнорировать (менее точный расчет)
  

Target Orbit Details – Целевая орбита

• Aerobraking Periapsis – Высота перицентра для торможения
  
• …
  
• Post-Aerobrake Circularization delta-V (m/s) – dV необходимое для закругления орбиты в апоцентре.
  

Использование:
После входа в сферу влияния цели, задаем небесное тело, текущую высоту, скорость и текущий перицентр. Затем задаем желаемую высоту апоцентра после торможения и коэффициент сопротивления корабля.
Затем жамкаем на кнопку «Calculate” и получаем высоту перицентра для заказанного маневра, делаем коррекцию и выполняем маневр. Если что-то ввели некорректно, расчет не состоится, и будут подсвечены красным поля с неверными данными (по мнению программы).
Автор рекомендует при первом использовании иметь перицентр траектории выше атмосферы (по крайней мере, не слишком глубоко в атмосфере), иначе калькулятор может иметь трудности при расчете маневра (ИМХО – зависнуть может)

Предупреждения:

1. Осторожнее с варпом, на полном варпе корабль проскакивает атмосферу без торможения, он даже через центр планеты может проскочить.
   
2. После выхода из варпа перицентр может измениться и испортить весь маневр, если это случилось, просто пересчитываем маневр заново и корректируем перицентр.
   
3. Рекомендую сделать быстрое сохранение сразу после установки рассчитанного перицентра, так, на всякий случай
   
4. Если аппарат имеет крылья, то результаты торможения могут очень отличаться от заказанных, для минимизации отклонений необходимо держать крафт строго по вектору скорости или наоборот, строго против вектора скорости.
   

Этап 4. Припланетиться
KSP Parachute Calculator – расчет необходимого количества парашютов

Задаваемые параметры:

• Planet/Moon – целевое небесное тело
  
• Ship Mass – масса корабля
  
• Ship Drag Coefficient – коэффициент сопротивления корабля (почти всегда близок к 0.2)
  
• Desired Landing Velocity – желаемая скорость посадки (нормально сконструированный крафт выдерживает посадку на скорости 8-10 м/с. Предельная скорость для посадочных ног без повреждений/разрушения равна 12 м/с)
  
• Landing Site Elevation – высота планируемого места посадки
  
  Если при заданной комбинации параметров достичь желаемой скорости посадки невозможно программа покажет сообщение NOT POSSIBLE справа от кнопки «Reset” (например: скорость посадки 5 м/с при высоте 5 км на Дюне не достичь ни при каком количестве парашютов)
  
  Результат расчета:
  
• Total Parachute Mass Required – требуемая общая масса парашютов (для стоковых парашютов или парашютов из модов с коэффициентом сопротивления = 500)
  
  Моделирующая часть:
  Здесь можно задать планируемый набор стоковых парашютов и посмотреть ожидаемую посадочную скорость (Estimated Landing Velocity)
  
  Примечание: сопротивление парашютов в KSP рассчитывается исходя только из массы парашюта и его коэффициента сопротивления в открытом состоянии (для стока 500 или 170) путем их простого перемножения.