Планирование маневров прибытия с гиперболической межзвездной траектории

Материал из SpaceProgram Wiki
Перейти к: навигация, поиск


Корабль-разведчик приближается к планетной системе со скоростью в несколько тысяч километров в секунду. Тяговооруженность корабельной двигательной установки не велика и время, необходимое для торможения с такой скорости равно нескольким земным месяцам. Такую большую длительность маневров необходимо внимательно учитывать при планировании прибытия.

Задача, которую нужно решить формулируется так: корабль движется к звезде по гиперболической траектории. Его скорость Vнач много больше второй космической для звезды, следовательно гравитационными потерями можно пренебречь. Эксцентриситет траектори черезвычайно большой ε=1440, так что траекторию можно считать прямой. Мы должны рассчитать врема начала троможения (tстарт) относительно времени до прохождения перицентра (tпери). Т.е. дать ответ на вопрос когда нужно включать двигатели для того, чтобы скорость корабля упала до местной орбитальной скорости в момент прохождения перциентра у звезды?

Все поля ввода в KSP TOT поддерживают математические операции. Чтобы вычесть или разделить значение испоьзуйте операторы "-,+,/,*"

Чтобы решить эту задачу нам нужно:

  1. Рекомендуемая конечная скорость после торможения должна быть примерно Vконеч=100 км/c
  2. Чтобы получить начальную массу корабля Мнач нужно выполнить команду res в терминале kOS
  3. Финальную массу корабля можно рассчитать используя уравнение Циолковского и параметры двигательной установки "Циолковского":
    1. удельный импульс Isp=1500000с, тяга Fмарш=3000 кН
    2. Мконеч = Мнач / exp(Vнач - Vконеч) / g * Isp)
  4. Расчитать среднее ускорение торможения aср = Fмарш / (Мнач - Мконеч)
  5. Расчитать длительность торможения Δtторм = (Vконеч - Vнач) / aср
  6. С помощью Архитектора миссий получить время прохождения перицентра tпери
    1. Импортируйте начальное состояние из KSP
    2. Создайте событие Coast типа Go to Go to periapsis.
    3. Нажмите правой кнопкой на событие и скопирйте временную метку tпери выбрав пункт "Copy UT at End of Selected Event" в меню
  7. Теперь мы можем создать маневрторможения и загрузить его в KSP указав рассчетное время торможения:
    1. В Архитекторе миссий создйте событие типа Delta-V maneuver (его можно поместить после события прохождения перицентра)
    2. В настройках события снимите все галочки оптимизации и задайте величину prograde компоненты импульса равной -(Vнач - Vконеч)
    3. Нажмите правой кнопкой на событие маневра и выберите из меню пункт Upload Selected DV Maneuver
    4. В открывшемся окне в поле Univ Time. скопируйте значение временной метки tпери
    5. Вычтите из tпери длительность торможения Δtторм разделенную на два.
      Нужно пояснить, что нам надо завершить торможение в районе перциентра, условием чего явлется начало торможения, на расстоянии равном пути, который пройдет корабль за время торможения. Если взять среднюю скорость движения за время торможения и определить, какому времени до перицентра это соответствует, то получится примерно Δtторм/2
    6. Загрузите маневр в KSP
  8. Заранее постройие ориентацию корабля на маневр
  9. Ускорьте время до маневра с помощью команды warput(tпери) - Δtторм/2).
  10. Запустите термоядерный ректор
    1. Нажмите правой кнопкой на "Сферический токамак ТЯРМУП"
    2. В меню выберите пункт "Окно управления реактором"
    3. В открывшемся окне нажмите на кнопку "Activate"
  11. Включите маршевый двигатель
    1. Нажмите правой кнопкой на "Daedalus" Internal Confinement Fusion Engine
    2. Выберите пункт "Вкл. двигатель"
  12. Плавно увеличить тягу до 100%
  13. Включить ускорение времени до х10000 используя клавиши "<" и ">"
  14. Контролируйте температуру радиаторов, расход рабочего тела и количество waste heat
    1. Нажмите на панели справа на иконку KSPI
    2. В окне WasteHeat Management Display нужно следить за величиной Utilization. Если она падает ниже 80%, нужно снижать тягу и ждать пока величина восстановится на уровне 90% или более
    3. Температура радиаторов контролируется через меню, которое появляется при нажатии на радиатор правой кнопкой: Rad Temp: 2000K /4500К означает, что температура радиатороа 2000 градусов Кельвина из 4500 допустимых.
    4. Цвет радиаторов так же является индиактором их нагрева: красный и ли малиновый означает что радиаторы работают в нормальном режиме, оранжевый означает перегрев. ярко желтый означает что радиатор близок к предельной температуре.
  15. 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 скорости по мере приближения скорости к Vконеч.
  16. После завершения маневра проверить параметры орбиты: в первую очередь высоту перицентра
  17. С помощью архитектора миссий расчитать маневр выхода на круговую парковочную орбиту с выбранными параметрами


Старый вариант

  1. Расчитать время торможения (ΔTторм) до скорости порядка 150-200 км/c с помощью утилиты Maneuver Execution Assistant
    1. К сожалению, Maneuver Execution Assistant не умеет работать с гипеболическими траекториями

      Задайте параметры орбиты корабля как круговую орбиту с высотой равной текущей высоте корабля
    2. Значения компонент вектора маневра задайте как прогрейд = -(текущая скорость корабля в м/c - 150000)
    3. Введите параметры маршевой двигательной установки (Isp=1500000 s, Thrust=3000 kN) и текущую массу корабля в тоннах
    4. Нажмите кнопку расчета длительности маневра
    5. Запишите значение времени длительности маневра (ΔTторм) которое высвечивается в окне результатов (Burn Duration).
  2. С помощью Архитектора миссий расчитать время начала торможения (Tторм)
    1. Импортируйте начальное состояние из KSP
    2. Создайте событие Coast типа Go to true anomaly. Значение true anomaly выберите равным нулю (снимите галочку Opt?).
    3. Нажмите правой кнопкой на событие и скопирйте временную метку Tпери) после событий выбрав пункт "Copy UT at End of Selected Event" в меню
    4. Создайте событие Delta-V maneuver. Задайте те же компоненты импульса маневра что и в ассистенте выполнения маневра.
    5. Нажмите правой кнопкой на событие маневра и выберите из меню пункт Upload Selected DV Maneuver
    6. Все поля ввода в KSP TOT поддерживают математические операции. Чтобы вычесть или разделить значение испоьзуйте операторы "-,+,/,*"

      В открывшемся меню, в поле Unv. Time из текущего значения вычтите время ΔTторм разделенное на два.
    7. Загрузите маневр в KSP
  3. Заранее постройие ориентацию корабля на маневр
  4. Ускорьте время до маневра
  5. Включите маршевый двигатель
  6. Плавно увеличить тягу до 100%
  7. Включить ускорение времени до х10000
  8. Контролировать температуру радиаторов, расход рабочего тела и количество waste heat
  9. После завершения маневра проверить параметры орбиты: в первую очередь высоту перицентра
  10. С помощью архитектора миссий расчитать маневр выхода на круговую парковочную орбиту с выбранными параметрами
Источник — «http://wiki.spaceprogram.ru/index.php?title=Планирование_маневров_прибытия_с_гиперболической_межзвездной_траектории&oldid=920»