Політ Марса: Нейманська траєкторія, аеробна та посадкова труднощі в рідкісній обстановці

Осінь, садиба, ностальгія. Час відпочивати, влаштувати навчальний квест, літаючи до Марса. Практично, звичайно, в Орбітері. А щоб бути цікавим, ми не будемо гальмувати на Марсі з двигунами, але з тертям на атмосферу.

Для найбільшої чіткості і зручності наш рейс буде розділений на прості етапи:

1. Запуск з Землі.
2. Комбінація орбітальних площин.
3. Прискорення до Марса.
4. Корекція траєкторії до Марса.
5. Вхідний коридор.
6. Атмосферне гальмування.
7. Підготовка до посадки.
8. Атмосферний рейс і посадка

На додаток до самого Орбітера, нам потрібно тільки AerobrakeMFD (архів просто розпакований в папку встановленого тренажера).

Визначення, що використовуютьсяЯкщо ви не прочитали попередні публікації серії, то варто розширюватися.Апоцентр Найвища точка на орбіті. Apogee також використовується для орбітування Землі.
перикентре Найнижча точка на орбіті. Назва «перігії» також використовується для орбітації Землі.
Вентиляція орбіти Кут між площиною орбіти та іншої площини ( площина, що проходить через еквататор Землі або площину орбіти іншого тіла)
Збірний вузол Точка, на якій орбіта перетинає площину еквататора Землі або площину орбіти іншого тіла, будучи «вищем». Вище і нижче визначаються звичайними північними і південними полюсами.
Нащадний вузол Точка, на якій орбіта перетинає площину еквататора Землі або площину орбіти іншого тіла, будучи "повною" нею. Вище і нижче визначаються звичайними північними і південними полюсами.
Наприклад, якщо мова йде про орбіту Місяця навколо Землі, малюнок буде наступним чином:



Етап 1. Перше, що потрібно включити в розділі «Пааметри» режим «внутого палива», зняття кліща:

Сценарій «DG-S готовий до зльоту» в папці Delta-glider. У ньому наш корабель вже знаходиться на ходу в мис-Канавералі, готовий до зльоту.

Дельта Глідер - робота орбітера

Пуш. Ф1 Давайте перейдемо до режиму «кабін». Пуш. Ф8 переключіть вид на режим «скло кабіни».

На лівому і правому є багатофункціональні дисплеї (MFD, MFD). На цих дисплеях ми покажемо різні пристрої, які нам знадобиться у польоті. Гарячі ключі працюють з MFD, які використовуються при натисканні зліва і праворуч Шиф Для лівого і правого, відповідно. Меню вибору MFD називається пресуванням Шифт-Ф1 або натисніть на кнопку МНУ МСД. На кокпіті є інтерактивним, якщо ви хочете запам'ятати гарячі клавіші, ви можете натиснути кнопки з кліками миші. Переключіть лівий MFD в режим "Surface" натиснувши Шифт - F1й Шифт - S, і право в режимі "Orbit" при натисканні Шифт - Ой Для зручності відображення змін режиму проекції на правому МФД з екліптичним на притисканні корабля Шифт - П (MFD замінить ECL з SHP у верхньому правому праві) і змінить режим посилання на висоту з центру естезіального тіла до висоти з поверхні по комбінації. Шифт - D (MFD замінить дистанцію перікентора та апоцентру PeR та ApR із висотами перітентри та апоцентру PeA та ApA.)
Я рекомендую запам'ятати одну комбінацію ключа. Ctrl - Пй Ви завжди можете покласти тренажер на пауза.
Другий дуже корисний набір гарячих клавіш контролює час. РР Уповільнює час 10 разів. Твитнуть - 10 разів швидше.
Перед зльотом необхідно включити двигуни орієнтаційної системи (Ктрл-- на цифровій клавіатурі) і встановіть тример до вершини, утримуючи кнопку Делет над клавіатурою курсора.
Увімкніть і зафіксуйте мотори (прес) Нюм +потім Ктрл?Дати Нюм +Дати Ктрл?). Почати роботу. З правильно встановленим тримером судно почне відірвати від смуги самостійно:

Видалити шасі (алетон) Р) і, що діють з цифрової клавіатури, перетворюють судно на курсі 90°. При контролінгу триммера (Вставити вниз Делет вгору) і режим зупинки KillRot (Нам 5) початок прискорення з кутом кроку 20-30°.

Почати на висоті ~ 30 км, тример і режим KillRot перестануть впоратися. Ви не можете заважати контроль (в цьому випадку будуть ділянки невеликого зменшення), ви можете переключатися до режиму 2D кабіни (пресування). Ф8) і змінить тягарний вектор тяги пропульсних двигунів, він не заважатиме до орбіти. Прискорити до апоцентру орбіти досягає 200 км.

Вимкніть мотор з кнопкою Надіяй Положення про вектор орбітальної швидкості (режим PROGRD) ...апоцентр. У районі апоцентру знову перетворюються на привідний двигун і піднімають перицентр до ~ 200 км.

Так ми на круговій довідковій орбіті близько 200 кілометрів. Для зручності подальшого рейсу ми відкриємо клапті гальмівних двигунівCtrl - Простір, Ретро Двері - Відкрийте. Передача індикатора на вітрове скло (ILS) в орбітальному режимі, натиснувши кнопку Хй
1 етап успішно завершено. Тримайте натискання. Ctlr-Sй Збережена гра буде лежати в папці Quicksave і може бути завантажена таким же чином, як сценарій на початку:

Я не знаю про вас, але я думаю, що psi ambient відмінно підходить для таких рейсів:


Етап 2. Для того, щоб ми зазвичай прискорили Марс, необхідно об'єднати площину нашої орбіти з площиною орбіти Марса. Для цього нам потрібен MFD "Кобінація орбітальних площин"Шифт - А). Цільовий Марс.Шифт - ТВиберіть коміркові боди - Марс з меню:

Наступний вузол є закінченням (Ascend Node, AN), так що потрібно взяти позицію "за кадром орбіти. Для цього існує режим NML- (button) до або натисніть на кнопку NML внизу екрана. Очікується точки, в якій час до вершини (Tn на MFD) буде близько половини часу маневру в вершині (Est Thrust T), і перетвориться на головний двигун в ньому:

Чому половина часу до вузлика? Справа в тому, що при маневруванні лінії зсувів вузлів, тому якщо ви починаєте скоригувати орбіту на час, що дорівнює часу маневрування в вершині, вузол буде «проглядати». При цьому зміщення лінії вузлів є критерієм для зупинки двигуна. Коли лінія вузла практично перпендикулярна до зеленої лінії, подальша корекція не має сенсу.

Завдяки цьому простому формулі ми практично поєднували орбітальні площини з одним маневром. Але варто повторювати маневр для максимального вирівнювання площин:

Ми завершили етап два. Не забудьте зберегти.

Етапи 3. Прискорення до Марса
Щоб приготувати маневр, включіть MFD «Трансition» (Шифт - X). Наша мета - Марс, який знову поповнюється Сонце, тому ми вказимо Сонце як центральне тіло.Шифт - РВиберіть Сонце з меню. Ми радіємо Землі, тому ми вказуємо Землю як оригінальне тіло.Шифт - S, виберіть Земля з меню. Виберіть Марс як ціль.Шифт - ТВиберіть Марс з меню. IFD буде виглядати так (запланування додана для чіткості):

Увімкнути режим маневрування (алетон) ХТО МСД. Тут буде пунктирний радіус стартової точки маневру. Ви можете переміщатися за допомогою пресування. Шифт - < і Про насй Планований імпульс регулюється кнопкамиШифт-- і до +й Нехай буде мета Марса:

Зверніть увагу, що точки перетину Марса не на протилежній стороні орбіти. Це означає, що наша траєкторія не буде Гомановська, ми будемо використовувати більше палива, але ми будемо літати швидше.
MFD каже, що ми повинні прискорити на 2,8 км / с. Наша поточна орбітальна швидкість 7.6 км/с. Це виглядає просто: 7.6 + 2.8 = 10.4 км / с. Але це неправильно! Наш корабель знаходиться на орбіті Землі. Земля в свою чергу знову поповнюється сонцем. Це цікава картина.

2.8 км/с, що IDF пропонує нам додавати до орбітальної швидкості Землі. Ускладнюється такі фактори:

• Для того, щоб залишити орбіту Землі, необхідно прискорити до другої космічної швидкості (11.2 км / с).
• орбітальна швидкість нелінійно залежить від висоти орбіти.
• Як ми відійдемо від Землі, наша швидкість знизиться через перехід кінетичної енергії в потенційну енергію.
• Прискорення не миттєво, під час прискорення, частина швидкості вже буде втрачена до переходу на потенційну енергію.

В принципі є спеціальні МФД для розрахунку бажаної швидкості, але мають досить високий поріг входу. Таким чином, ми відрізаємо цей Гордійський вузол дуже просто: прискорюємо до другої космічної швидкості, додаючи 500-1000 м / с до нього, і, вже відійшов від Землі, змусимо траєкторію корекцію. Почати прискорення на нічній стороні орбіти так, щоб наша орбітальна швидкість додається на орбітальну швидкість Землі:

Ми відстежуємо параметри орбіти на правому MFD "Orbit":

На другому місці Зверніть увагу, що швидкість не 11.2 км / с. Стоп прискорення при швидкості 11,5 км / с, щоб не прискорити занадто багато.

Стабілізувати судно в космосі, перетворюючи на режимі KillRot. Прискорюємо час, ми прибираємо її до моменту, коли зникне гранатовий вплив Землі. Підберіть себе як оригінальне тіло.Шифт - S, тип у текстовому полі ГЛ-01С). Це досить швидко.

Тепер наше завдання полягає в налаштуванні орбіти, щоб ми прицілилися приблизно на місці зустрічі з Марсом. Ви можете бути візуально представлені наступним чином:

У точну ціль допоможе нам синхронізація орбіти МФД (MFD)Шифт - YВиберіть Марс як ціль для Шифт - Т). Наше завдання полягає в тому, щоб імпульс правий, зліва, вгору, вниз, вперед, назад, зменшити значення параметра DTmin:

Загальний сенс показує, що під час корекції слід надати імпульси вправі. Ми займаємо позицію 90° вправо і, тримаючи його вручну (не автоматичний режим), ввімкніть двигун приводу. помітне зниження DTmin:

Алгоритм подальшої дії простий. Коли DTmin перестає знижуватися перед сходженням на ближню камеру, змініть вісь – перевірте, чи знижується її вгору / вниз або вперед / назад. Якщо ми вирівняли орбіти добре на етапі 2, це, ймовірно, не буде. Результат дії:

3 етапу завершено. Не забудьте зберегти.

Етап 4. Марс є відносно легкою планетою. Це не Юпітер, який не вимагає проміжних корекцій у польоті. Таким чином, ми налаштуємо нашу траєкторію кілька разів, щоб не пропустити. Першим кроком буде повне вирівнювання орбітальних площин і перша корекція траєкторії. Якщо ви подивитеся на синхронізацію орбіти MFA, він показує кут орбітальних площин майже двох градусів. В такому випадку MFD не може працювати належним чином. Таким чином, ми переключили лівий MFD в режим об'єднання орбітальних площин. Попереднє тіло циркуляції - Земля, тому потрібно переключити його до Сонця.Шифт - РВиберіть Сонце з меню. Наступним вершиною є загартування, майже п'ять мегасекундів до неї (імовірно згадується «Деп у небо», де час був вимірений такими юніками):

Комбінування орбітальних площин:

Потім знизіть DTmin. Я рекомендую змінити його за допомогою прискорення / гальмування, і ні в якому разі не перемістити / вниз - ми вже поєднували орбітальну площину. Коли DTmin буде близько до нуля, невеликі зміщення краще виконувати не на марш, але шунтування двигунів:

Після точної мети DTmin буде майже нульовим:

9.5 мегасекунди для відновлення. Я пропоную зробити корекцію методом dichotomy - в п'ять, два і пів і один мегасекунд.

Етап 4 вважається завершеним протягом 1 мегасекунду зустрічі. Не забудьте врятувати себе.

Етап 5. Вхідний коридор. Що таке «ентрі коридор»? Ми повинні підходити до Марса таким чином, що, з одного боку, не впаде в неї, а з іншого боку, не літає минулого. Наша мета - центр 20 км, щоб ми могли безпечно входити в атмосферу і гальма. Переключіть лівий MFD в режим "Orbit"Шифт - О) і вибрати Марс як циркуляційний організм (Шифт - ТВиберіть Марс з меню. Повільнившись від ваги Марса починає відчуватися (20-30 кілограмів до точки зустрічі):

Апоцентре негативно, ми повинні збитись в Марс. Потрібно підняти апоцентр до 20 км. Щоб зробити це, поверніть наш ніс на планету, збільшуйте на Марсі (алетон) З З З зменшує поле зору, кнопка Р - збільшення.

Я вибираємо висівки на день. На ніч, в умовах браку часу, можна втратити орієнтацію в космосі, що потенційно небезпечно.

Pericenter 20 км. Завершено етап 5. Обов'язково залишатися!

Етапи 6. Атмосферне гальмування. Ми встановимо режим «Surface» на правому МФД, повертаємо нормальне поле зору, перетворимо корабель в напрямку руху і морально підготуємо на складний етап.

Основними контрольами є тример, який ми вже використовували на зльоті з Землі, а також аеродинамічні гальма (випущені та видалені за допомогою пресування). Ctrl - Б). Ми встановимо тример до вершини і випускаємо гальма. Переключіть режим ILS на "серце" за допомогою пресування Х І ми будемо повертати 90 градусів.

Досягнення періцентру, контроль рулону так, щоб зберегти на вертикальній швидкості і продовжити гальмування:

На висоті апоцентру нижче 1000 км зніміть повітряні гальма і приступайте до виходу з атмосфери:

При досягненні апоцентру ми піднімаємо перицентр понад 100 км:

Ми на постійній орбіті навколо Марса. Обов'язково залишатися.

У теорії можна будувати підхід, щоб негайно ввести посадку. Але це, по-перше, важко і по-друге, вимагає дуже швидкої роботи з декількома МФД паралельно з пілотуванням судна, що збільшує шанси помилки. Я вибрав довший, простий і безпечний шлях.
Історично аеробільний гальмівний використовувався мартіанськими транспортними засобами. Наприклад, машина MRO аеродинамічна гальмівна, що врятувала близько половини палива, вона займе для нормального гальмування. Звісно, пристрій гальмує не так, як ми робили. МРО скоротила висоту апостиста поступово, багаторазово уповільнює верхню атмосферу.

Етап 7. Наша мета - база Olympus, яка, як випливає з назви, розташована недалеко від Olympus, найвища гора на Марсі і другий завищений в сонячній системі:

Цей етап складається з декількох частин.

Підготовка карти IDF. Відкрийте карти МФД.Шифт - М) і ціль бази Марса Олімпу (Шифт - ТВиберіть Spaceports - Олімп
Підготовка Аеробраків IFD. Відкриваємо ІФД.Шифт - ЕМи зацікавимо базу Олімпу.Шифт - Т, введіть Olympus з клавіатури, переключіть MFD на режим карти, натиснувши кнопку PG і PRJ.

Підготовка комунікацій IDF. Відкриваємо ІФД.Шифт - C). Відкрийте меню з даними радіомаяківCtlr - I). Olympus має три посадочні колодки (алас, без проходів), перші з яких має бутикон, що працює на 129.70 МГц. Ми надамо цю частоту в MFD, натиснувши кнопку MFD <, <<, >, >>

Далі ми повинні планувати посадки. Наш незеро орбітальний нахил означає, що наша траєкторія зрушиться на поверхню. Олімп також знаходиться на нічній стороні. Таким чином, на орбіті ми очікуємо, що два фактори збігаються - підстава на день і наша траєкторія проходить поруч з нею. При необхідності можна трохи змінити нахил орбіти. У моєму випадку я не хочу чекати довго, десять поворотів:

Коли підстава залишається 4-5 тис. км, виконує гальмівний маневр так, щоб підстава залишалася тис. або два кілометри польоту і орієнтувала судно ніс-перший:

По завершенню етапу ви обов'язково залишаєтесь!

Етапи 7. Атмосферний рейс і посадка
Картки МФД можуть передаватися в режим центрування на кораблі (алетон) ТРК МСД. Наші основні елементи керування знову будуть тримачами і аеродинамічними гальмами. Управління ними обслуговують траєкторію на базову площу на Аероббрелок MFD.

Постійне управління активами.

Проблема з мартіанською атмосферою полягає в тому, що вона занадто слабка. Не здатний швидко і ефективно уповільнювати нас. Тому ви, ймовірно, будете літати над базою:

Немає нічого неправильного з цим. У зв'язку з атмосферою ми не зможемо перетворювати і гальмувати з пропульсними двигунами, так як на місяць, тому залишки швидкості доведеться скидати в свою чергу. Зберігайте око на висоту - не прилипайте до Марса. Ви можете допомогти собі з підйомними двигунами.Нам 0 збільшення тяги, Нум. - зменшити:

Повернувшись до бази, все ще близько 50 км. Продовжуємо наш підхід

Включає в себе автоматичний режим підтримки горизонтальної орієнтації (Р.). Перемикач на MFD посадкуШифт - Л). Він показує напрямок і відстань досить точно.
Гальмові двигуни дуже слабкі. Спробуйте дотримуватися правила: горизонтальна швидкість в сотні метрів на секунду не повинна бути вище відстані десятки кілометрів. В іншому випадку існує ризик літати за основу другий раз:

Наша задача полягає в тому, щоб остаточно зупинитися, перевернути ніс до основи і почати повільне лікування. Не забудьте подивитися вертикальну швидкість!

Ми випускаємо шасі, не залишилося:

Останній лічильник:

Завітайте!

Земельна ділянка на Марсі більш складна, ніж посадка на тілі без місячної атмосфери. Атмосфера не дозволяє зайняти довільну позицію, ви повинні літати ніс-першу. З іншого боку, не вистачає на повну операцію крил.

Не забудьте врятувати себе. Ви хочете піти на Фобос або повернутися до Землі?
Для викривлення є ручний переклад російською мовою. Ви також можете прочитати інші повідомлення в серії Orbiter.

Джерело: habrahabr.ru/post/236693/