Планирование маневров прибытия с гиперболической межзвездной траектории — различия между версиями

Версия 19:53, 19 августа 2020

Корабль движется к звезде по гиперболической траектории. Его скорость Vнач много больше второй космической для звезды, следовательно, гравитационными потерями можно пренебречь. Эксцентриситет траектории чрезвычайно большой e=1440, так что траекторию можно считать прямой. Необходимо сбросить скорость до местной орбитальной скорости приблизительно в момент прохождения перицентра звезды. Также важно, чтобы парковочная орбита получилась в плоскости, близкой к плоскости местной эклиптики (плоскости, в которой вращается большинство планет вокруг звезды).

Порядок решения задачи: 1. Спланируем и выполним маневр коррекции наклонения орбиты. 1.1. Остановите игру, чтобы за время выполнения расчета орбита и местоположение корабля не изменились. 1.2. Откройте Архитектор миссий и импортируйте в него начальное состояние из KSP. 1.3. Создайте событие Coast - Go to Delta Time, уберите галочку оптимизации, величину Delta Time зафиксируйте равной 15 минутам (900 с). Данное событие создается для того, чтобы после импорта маневра у нас было время развернуться в направлении маневра. 1.4. Создайте событие типа Delta-V maneuver. 1.5. В настройках события снимите все галочки оптимизации, кроме нормальной компоненты импульса. 1.6. Создайте событие Coast - Go to Delta Time, уберите галочку оптимизации, величину Delta Time зафиксируйте равной 10 секундам. Данное событие создается для задания на нем функции оптимизации – минимизации наклонения относительно планетной системы. 1.7. Перейдите на вкладку Optimization. В окне Mission Optimizer выберете функцию оптимизации (Objective Function) – Minimize Inclination – на событии 4. 1.8. Запустите оптимизатор нажатием кнопки Optimize Mission. 1.9. После окончания расчета импортируйте маневр коррекции наклонения в KSP, нажав правой кнопкой мыши на событии маневра и выбрав Upload Selected DV maneuver – Upload Maneuver! 1.10. Постройте ориентацию корабля на маневр. Внимание: без ускорения времени! Разворот займет около 3 минут. 1.11. Ускорьте время до маневра. Включите маршевый двигатель. 1.11.1. Нажмите правой кнопкой на "Daedalus" Internal Confinement Fusion Engine. 1.11.2. Выберите пункт "Вкл. двигатель". 1.11.3. Увеличьте тягу до 100%. 1.12. Маневр выполняется пока величина оставшегося изменения скорости не станет близкой к 0. Можно использовать ускорение времени во время выполнения маневра. Во время выполнения маневра может понадобится переориентировать корабль в антинормальном направлении, так как маневр довольно длительный и направление на него не всегда будет соответствовать нужному направлению для уменьшения наклонения орбиты. 1.13. Проверьте полученное наклонение. Величина должна быть порядка 5 град.

2. Спланируем и выполним маневр торможения до местной орбитальной скорости 50 км/с. 2.1. Необходимо рассчитать время начала торможения (tстарт) относительно времени до прохождения перицентра (tпери). 2.1.1. Чтобы получить tстарт воспользуемся помощью утилиты Maneuver Execution Assistant.

       Задайте параметры орбиты корабля как круговую орбиту с высотой равной текущей высоте (altitude) корабля. (Ecc.=0, SMA=altitude в км!) или как эллиптическую траекторию с параметрами:

Orbiting about: Sun SMA: 10e13 Ecc: 0.99999. Остальные параметры начальной орбиты импортируйте из KSP.

2.1.2. Введите в блок Burn parameters значения компонент вектора маневра торможения: Prograde dV = Vконеч - Vнач (в м/c), Vконеч=50000 м/с. 2.1.3. В блок System-Level parameters введите параметры маршевой двигательной установки: удельный импульс (Spec. Imp.) Isp=1500000 с, тяга (Thrust) Fмарш=3000 кН, и массу корабля в тоннах, которую можно получить, выполнив команду "run res." в терминале kOS (kOS выдает результат в кг. Необходимо перевести результат в тонны перед вводом в KSP TOT). 2.1.4. Нажмите кнопку расчета длительности маневра 2.1.5. tстарт появится в окне результатов как Burn Start Time. 2.2. С помощью Архитектора миссий получить время прохождения перицентра tпери. 2.2.1. Импортируйте начальное состояние из KSP 2.2.2. Создайте событие Coast типа Go to periapsis. 2.2.3. Нажмите правой кнопкой на событие и скопируйте временную метку tпери выбрав пункт "Copy UT at End of Selected Event" в меню. 2.3. Теперь мы можем создать маневр торможения и загрузить его в KSP, указав расчётное время торможения: 2.3.1. В Архитекторе миссий создайте событие типа Delta-V maneuver (его можно поместить после события прохождения перицентра). 2.3.2. В настройках события снимите все галочки оптимизации и задайте величину prograde компоненты импульса равной Vконеч - Vнач. 2.3.3. Нажмите правой кнопкой на событие маневра и выберите из меню пункт Upload Selected DV Maneuver 2.3.4. В открывшемся окне в поле Univ Time скопируйте значение временной метки tпери. 2.3.5. Вычтите из tпери время начала торможения tстарт. 2.3.6. Загрузите маневр в KSP нажав "Upload Maneuver". 2.4. Заранее постройте ориентацию корабля на маневр. 2.5. Ускорьте время до маневра с помощью команды run warput(временная метка маневра= tпери- tстарт). 2.6. Включите маршевый двигатель. 2.6.1. Нажмите правой кнопкой на "Daedalus" Internal Confinement Fusion Engine. 2.6.2. Выберите пункт "Вкл. двигатель". 2.6.3. Плавно увеличить тягу до 100%. Включить ускорение времени до х10000 используя клавиши "<" и ">". Торможение выполняется под ускорением времени пока величина оставшегося изменения скорости в маневре не станет близкой к 0, а скорость корабля - к Vконеч. Снижайте величину ускорения времени по мере приближения скорости к Vконеч.

3. После завершения маневра необходимо проверить параметры орбиты: в первую очередь высоту перицентра и наклонение.

4. С помощью архитектора миссий рассчитаем маневр выхода на круговую парковочную орбиту с выбранными параметрами. 4.1. Импортируйте начальное состояние из KSP. 4.2. Создайте событие Coast - Go to Periapsis, 4.3. Создайте событие DV Maneuver типа Circularize. 4.4. Импортируйте маневр в KSP, сориентируйте корабль на маневр, ускорьте время до маневра и выполните его.