что такое суборбитальный полет ksp

Kerbal space program что такое суборбитальный полет

Изменение формы орбиты

Понижение Вашего апоцентра производится включением двигателя против направления движения (смотрите на НавБолл) в Вашем перицентре. В отличии от этого, подъем Вашего апоцентра производится включением двигателя по направлению движения в Вашем перицентре.

Понижение Вашего перицентра производится включением двигателя против направления движения в Вашем апоцентре. Подъем Вашего перицентра производится включением двигателя по направлению движения в Вашем апоцентре.

Первый опыт использования собственного автопилота в Kerbal Space Program

Ну уж перейдем к делу. Для пробного использования была поставлена задача суборбитального полета.

В моей реализации полет состоит из пяти стадий:

1. Набор вертикальной скорости необходимой для достижения высоты 120 000 м.

UNTIL (ORBIT:APOAPSIS) > 120000

Из этой части скрипта видно использование пропорционального регулятора (хотя некоторые и советовали PID, но я не вижу в этом смысла в данной задаче).

К слову, график регулятора выглядит так:

2. Установка курса 90 градусов:

LOCK STEERING TO HEADING(90,0).

3. Ожидание достижения точки апогея:

4. Набор вертикальной скорости:

UNTIL SHIP:GROUNDSPEED > 400<>

5. Торможение и активация парашютной системы:

PRINT «Включение двигателя торможения.».

LOCK THROTTLE TO 1.

PRINT «Отделение ядра космического корабля.».

PRINT «Отключение системы стабилизации.».

PRINT «Активация парашютной системы.».

PRINT «Давление частичного раскрытия: 0.04 Па.».

PRINT «Высота полного раскрытия: 1000 м.».

Для наблюдения параметров полета была написана программа мониторинга, запущенная на отдельном компьютере космического корабля. В общем, результат выполнения скрипта Вы можете наблюдать на видео представленном ниже.

Выбираем уровень сложности

В Kerbal Space Program имеется три режима игры: песочница, наука и карьера.

В любом из режимов игры вы можете выбрать один из четырех базовых уровней сложности или настроить сложность на свое усмотрение. Друг от друга их отличают базовые физические параметры (пределы перегрузок для деталей и экипажей, нагрев конструкции от трения об атмосферу, проницаемость радиосигнала и пр.), количество ресурсов доступных в самом начале (научные очки, кредиты, репутация) и различные множители (штрафы к репутации при провале миссии, множители очков науки, кредитов, репутации и урона зданиям и изделиям). Оптимальным уровнем сложности для прохождения карьеры будет «Посложнее», т.к. здесь Вы можете терять экипажи, ограничены в ресурсах, но при этом все еще можете заново начать миссию в том случае, если что-то пошло не так (очень часто все будет идти не так — прим.автора).

Подготовка к полету, управление и интерфейс

В данном гайде мы не будем вдаваться в дебри ракетостроения, а воспользуемся одним из стандартных аппаратов.

Как работает интерфейс управления полетом?

На первый взгляд интерфейс управления полетом сильно перегружен и в нем тяжело разобраться, но это не так.

Наведите курсор на счетчик высоты, расположенный вверху, Вы увидите два новых элемента интерфейса. Они будут доступны только после приземления/приводнения или до старта со стола.

Вверху по центру экрана также расположены важные элементы интерфейса:

В левом верхнем углу расположены элементы интерфейса, управляющие временем:

На этом данный гайд заканчивается. Если вы только начали играть в Kerbal Space Program, то знайте, что в игре вас ждет куча всего интересного: полеты на спутник Кербина и другие планеты, стыковки, постройка станции и многое другое!

Как настроить свой уровень сложности?

Разберемся, за что отвечает каждый пункт меню выбора сложности:

Второй и третий столбик с ползунками отвечают за количество стартовых ресурсов (можете выстроить исходя их собственных предпочтений) и различных коэффициентов, отвечающих за размеры штрафов, наград и некоторых физических параметров (все выставить на 100%)

Kerbal space program что такое суборбитальный полет

Kot, видимо у тебя моды на жизнеобеспечение какие-то стоят? Насколько я знаю с такими модами (какой точно не помню) при длительном нахождении в космосе без обеспечения необходимыми ресурсами кербонавты устают, превращаются в туристов и хотят домой. Так что либо отправлять спасательную миссию, либо удалить моды. Наверное как-то так

Где то пол года не заходил в игру, можно ли как то загрузить свой аппарат? А то жалко терять сие творение

Евгений, рокомакс? Их из игры, вроде, не удаляли. Прогони проверку целостности файлов игры.

Как оттормаживать самолёты? Есть тормоза или они только у определённых колес?
Из колёс, только стоковые, если что.
Сейчас приходится извращаться, либо разворачивать самолёт на 180 и врубать основные движки. Или ставить доп движок, смотрящий против движения.

Александр, ну вообще у всех стоковых шасси есть тормоза. Плюс можно использовать аэротормоза, тормозные парашюты и у некоторых двигателей есть режим реверса

Андрей, тормоза висят на какой-то отдельной клавише? Если заходить в настройки колеса то там только настройки сил трения и управление (реверс или норма).

Андрей, спасибо, и не подумал, что при загрузке возможны потери файлов

Андрей, все, нашёл кнопку, которая за это отвечает. Блин. Все было проще и без костылей.

Евгений, Разрабы в какой то момент нахимичили с техническими названиями некоторых деталей, в частности рокомаксовских баков.

Денис, парашюты не очень подходят. Во-первых, они не оттормаживают крафт полностью. Во-вторых, очень быстро приходят в негодность, ибо цепляются за впп. Как средство быстро сбросить скорость при прокате, ещё ладно, но не для полного торможения. Да и пока не получается у меня адекватная посадка, часто самолёт козлит, пока не привык к посадке.

Кирилл, ну так я же вышел на заданную высоту, значит суб орб траектория выполнена должна быть..

Роман, суборбитальный полет не может существовать при наличии орбиты в принципе. Ты должен начать падать на планету.

Совмещение наклонений орбит

Если Вам необходимо вывести космический аппарат на такую же самую орбиту, как и у другого объекта (планета, космический корабль, и т.д.), установите его в качестве своей цели в Общем обзоре карты. Вы должны увидеть две зеленых стрелки, промаркированные как «Восходящий узел» (англ. «ascending node») и «Нисходящий узел» (англ. «descending node»), где пересекаются траектории движения обеих объектов.

Если Вам необходимо сделать несколько включений двигателя, чтобы достичь желаемого Вами наклонения, помните, что, если Вы включаете двигатель в направлении «нормально» по отношению к орбите на одном узле, то Вы должны включить двигатель «антинормально» на другом для продолжения движения в том же направлении.

Это должно также помочь при планировании включения Ваших двигателей, с использованием системы планирования орбитальных маневров в Общем обзоре карты, где «нормальное» и «антинормальное» направления указаны фиолетовыми значками. Совмещение наклонения орбит является крайне важным первым шагом при сближении или стыковке.

Вводный гайд для Kerbal Space Program

Если Вы впервые зашли в игру, не интересовались ранее космонавтикой или просто не понимаете куда же здесь нажимать, то этот гайд определенно для вас!

Вывод на орбиту

Contents

Как устроен космический центр?

В мире Kerbal Space Program космический центр состоит из девяти зданий, каждое из которых имеет собственное назначение.

Стыковка/Сближение

Источник

Суборбитальный и орбитальный космический туризм, в чем разница?

Cosmos Agency • Космический туризм • Суборбитальный и орбитальный космический туризм, в чем разница?

Суборбитальный и орбитальный полет — это две совершенно разные вещи. Сравнивать суборбитальную ракету с орбитальной ракетой — то же, что сравнивать машину, которая движется со скоростью не более 30 км/ч с автомобилем, который легко достигает 200 км/ч. Разница фундаментальна, и ее мы сейчас попытаемся объяснить.

Орбитальный космический полет

Чтобы понять, что такое «орбитальный», представьте, что вы бросаете мяч. В любой точке Земли траектория мяча будет приближена к кривой под названием парабола. Чем сильнее вы бросили мяч, тем прямее (с меньшей кривизной) будет его траектория. Если мяч бросить очень сильно, кривизна его траектории может приблизиться к кривизне Земли. При этом, если мяч забросить в космический вакуум, он будет летать вокруг Земли, так и не падая на поверхность. Именно это происходит при запуске спутника, когда его успешно «забрасывают» ракетой на орбиту вокруг Земли. В таком случае мы говорим об орбитальном космическом полете.

Суборбитальный космический полет

Мы рассматриваем суборбитальный полет как любой полет за пределы атмосферы Земли с максимальной скоростью ниже орбитальной.
Если ракета не достигает орбитальной скорости, она начинает падение на Землю и возвращается в атмосферу в течение нескольких минут после выключения двигателя.

Скорости, необходимые для суборбитальных полетов

Ракета, которая движется по вертикальной траектории, достигнет высшей точки в момент выключения двигателя. Вот несколько примеров скорости, необходимой для достижения заданной высоты по вертикальной траектории:

Когда ракета покинет атмосферу, а ее двигатель выключится, пассажиры испытают мнимую невесомость и смогут свободно парить по кабине, если отстегнут ремни безопасности.

Время действия микрогравитации

Микрогравитация заканчивается, когда ракета снова входит в атмосферу. Сколько продлится зона микрогравитации, в основном зависит только от набранной во время полета высоты. Немного примеров:

Заключение

Скорость, необходимая, чтобы достичь высоты в 100 км во время суборбитального полета (950 м/с), в 8 раз меньше, чем орбитальная скорость (7780 м/с). Эта огромная разница значительно влияет на конструкцию летательного аппарата. Поэтому суборбитальные аппараты меньше в размере и массе, технически проще, и, следовательно, дешевле в проектировании и эксплуатации. Но, важнее всего, они могут быть безопасными и многоразовыми.

На наш взгляд, безопасность и возможность многократного использования — это ключ к успеху коммерческого суборбитального полета.

Источник

Основы интерфейса (4): Планирование орбит

В KSP 0.18 появился долгожданный инструмент для облегчения космических полётов — орбитальный планировщик. Он позволяет прокладывать желаемую траекторию и даёт подсказки для перехода на неё. Планировщик не является автопилотом — управление ориентацией и двигателями корабля по-прежнему ложится на игрока.

Основы орбитальной механики достаточно подробно освещены ранее (орбиты, манёвры), так что я не стану на них останавливаться.

На карте (M) космические аппараты отображаются различными значками, в зависимости от типа. Значок можно сменить вместе с названием при переименовании — эта опция доступна при правом клике на командном модуле.

Эллипс орбиты активного в данный момент космолёта отрисовывается голубым цветом, а всех остальных — серым. Клик на любом месте орбитальной траектории создаёт точку запланированного манёвра и вызывает координатный «румб». На нём отмечены три основные оси, с помощью которых можно задать непосредственно манёвр. Ось движения отмечена жёлтыми маркерами, ось нормали — пурпурными, а радиальная ось — синими.

Потянув за маркеры осей, мы задаём изменение скорости вдоль неё по импульсной модели. При этом пунктирной линией рисуется получающаяся после манёвра орбита. Поэкспериментируйте с разными осями и посмотрите, как они влияют на конечный результат. Потянув «цветок» мышкой, можно перемещать его по орбите.

Левый клик сворачивает румб в звёздочку-снежинку, отмечающую место запланированного манёвра. Её можно развернуть обратно для дальнейших коррекций. Правый клик сворачивает цветок осей в значок с закрывающим крестиком, и запланированный манёвр можно отменить. Не забывайте удалять пройденные манёвры, поскольку автоотмены пока не предусмотрено.

Когда манёвр задан, в полётном интерфейсе NavBall’а появляются новые элементы. Шкала ΔV показывает, какое абсолютное изменение скорости нужно сообщить космическому аппарату для перехода на новую траекторию. Тёмно-синий, отдалённо напоминающий прицел Хищника, маркер курсовертикали отмечает направление, в котором должен быть сориентирован космолёт в момент импульса. Node in T отображает время, оставшееся до прохождения кораблём точки запланированного манёвра, а Est. Burn — приблизительное время работы двигателя, необходимое для достижения нужной дельты-V.

Ранее мы обсуждали, что модель импульсного манёвра, которая используется для расчётов KSP, подразумевает мгновенное изменение скорости. В реальности, даже игровой, это недостижимо. Поэтому нужно постараться провести зажигание двигателей так, чтобы половина его прошла до заданной точки, а половина после. В этом случае погрешность будет минимальна.

Когда нужно совершить встречу в космосе, на помощь приходят дополнительные элементы планировщика орбит. Любой объект можно назначить целью, кликнув на него левой кнопкой. После этого орбита цели окрасится в салатовый цвет, а на нашей орбите появятся маркеры узлов и сближений.

Маркеры AN и DN отмечают узлы — точки пересечения нашей орбиты с плоскостью орбиты цели. При наведении курсора на узел можно увидеть величину взаимного наклона орбит. Для успешного рандеву плоскости должны совпадать, то есть иметь наклонение около 0° относительно друг друга. Для изменения наклона нужно при прохождении одного из узлов направить импульс по нормали к плоскости орбиты в ту или другую сторону в зависимости от узла. Поэкспериментируйте.

Места, где два корабля находятся на минимальном расстоянии друг от друга, на карте отмечены маркерами Intersection 1 и 2. Обычно точек максимального сближения две, соответственно маркеров — четыре. В каждой паре один из маркеров показывает положение нашего корабля, а второй — проекцию положения цели на нашу орбиту. При наведении курсора высвечивается минимальное расстояние между кораблями, когда они пройдут «рядом» друг с другом и оставшееся до сближения время. Я пишу «рядом» в кавычках, потому что максимальным сближением может оказаться и тысяча километров.

Для встречи на орбите нужно с помощью планирования манёвров добиться сближения на минимально возможное расстояние. Маркеры положения двух кораблей при этом сойдутся, образовав фигуру, напоминающую песочные часы. Обычно, для последующей стыковки, достаточно попасть в пределы 1 км.

Это были основы работы с планировщиком орбит в KSP 0.18. Практическое применение вышеописанного я продемонстрирую в одной из следующих заметок, когда буду рассказывать о сборке МКС. До связи!

Источник

К баллистическому будущему: что такое суборбитальные траектории и как по ним будут летать космические аппараты

20 декабря 2019 года состоялся запуск американского космического корабля CST-100 Starliner (Сrew Space Transportation) разработки Boeing. Первый полет вышел нештатным, но не аварийным. Спустя двое суток аппарат успешно приземлился на полигоне Уайт-Сэндс. Ничего особенного, пуск как пуск.

По методу шаттла

Однако в баллистике этого и дальнейших запусков «Старлайнера» есть особенность. Ракета выводит его не на космическую орбиту, а на суборбитальную траекторию. Формирует такую траекторию вторая ступень – кислородно-водородный дедушка «Центавр», реальный космический паровоз, движимый силой водяного пара. Целевая орбита, на которую он доставляет Starliner, при космическом апогее высотой 188 км получает перигей высотой 73 км. Это атмосфера. Если «Старлайнер» пройдет такой перигей, он упадет. Поэтому после отделения от «Центавра» на суборбитальной траектории корабль доразгоняется для выхода на орбиту 40-секундным включением собственных двигателей.

Эта схема баллистически повторяет выведение Space Shuttle, запускавшегося твердотопливными ускорителями и своими главными двигателями на суборбитальную кривую. Там шаттл сбрасывал топливный бак, летевший по этой траектории вплоть до входа в атмосферу, и переходил на космическую орбиту с помощью двигателей орбитального маневрирования.

Starliner копирует баллистику шаттла до момента включения своих двигателей через 30 минут после старта. А отработавший «Центавр» валится в океан по суборбитальной траектории, которую он сформировал себе и кораблю.

Путь внутрь Земли

Зачем «Старлайнеру» эти фокусы с суборбитальной траекторией? Такие траектории бывают разных форм, но у всех единая баллистическая основа – эллипс орбитального обращения тела вокруг центра масс Земли. И по уравнению движения, и по своей сути. Эти эллипсы частично проходят под поверхностью планеты, пересекая ее в точках, которые при движении тела по такой орбите становятся точками входа (падения) и выхода (старта). Часть орбиты над поверхностью Земли называется суборбитальной траекторией. Тело на ней не должно делать полного реального витка.

В остальном суборбитальные траектории заметно различаются. Так, боеголовки межконтинентальных ракет большой дальности поднимаются на сотни километров за атмосферу, но, имея подземный перигей, входят в плотные слои с приличным углом наклона – 10–20 градусов к горизонту. На какую глубину опустится в Землю перигей и где именно, вопрос расчета таких траекторий.

Вторая ступень принимает от первой эллиптическое движение с перигеем глубоко в мантии планеты. Ее задача – вывести перигей на поверхность и дальше в космос, на нужную высоту. По запланированному уровню подъема легко оценить требуемую энергию, работу ступени, количество топлива, время полета на главной тяге и другие параметры. Вторая ступень «раздувает» вокруг Земли суборбитальную траекторию, полученную от первой, поднимая перигей из глубин. Высота, на которой следует прекратить подъем, определяется командой на выключение двигателя.

Специалисты по динамике полета выбрали высоту 73 км. Но если перигей нужен в плотных слоях, почему не оставить его в нижней стратосфере, на высоте 15–20 км? И почему сразу не вывести его за пределы атмосферы, получив полностью космическую орбиту?

Какие будут версии?

Для начала можно предположить, что высота перигея позволяет снизить запас топлива в корабле. Чем выше перигей, тем меньшая скорость нужна, чтобы поднять его в космос до заданной высоты. Но зачем тогда перигей в атмосфере? Возможны технические резоны – например, исключить выход на аварийные космические орбиты с недопустимо долгим пребыванием на них (что плохо и для экипажа, и для батарей). Если это не орбита, при аварийном отделении корабль войдет в плотные слои, причем его возвращение будет вполне штатным. А значит, при некоторых отказах суборбитальная траектория автоматически обеспечит нормальную посадку.

Как вторая ступень, задавшая атмосферный перигей на 73 км, будет подходить к нему в реальности? При невысоком апогее, 188 км, обе точки в масштабах планеты малозаметны. В них орбита практически совпадает по кривизне с самой Землей. Траектория в тысячекилометровой окрестности перигея почти горизонтальна; углы ее наклона – порядка градуса, да и то на краях зоны, где они всегда больше. Ступень, очень полого снижаясь, будет долго тормозиться самыми верхами атмосферы, при этом не накапливая энергию снижения, стремящегося к нулю в окрестности перигея. Постепенно нарастающая аэродинамика суммирует торможение аппарата. В итоге ступень и посадочный аппарат настолько потеряют скорость, что не дойдут до перигея сотни километров.

Слишком растянутое торможение дает большее рассеивание точек приземления. Зачем задавать настолько долгий горизонтальный участок? С перигеем в 1000 км под землей наклон будет больше, торможение интенсивнее и короче, а разброс точек падения меньше.

С заботой о людях

Смысл суборбитальной траектории выведения пилотируемого корабля заключается в снижении перегрузки при аварийном входе в атмосферу. Это важно для шести человек на борту. Небольшую перегрузку, превышающую нашу привычную всего в два раза, легко перенесут люди любого возраста и состояния здоровья – такая возникает, например, на американских горках и не наносит вреда катающимся. При сегодняшних аварийных пусках баллистический вход гораздо жестче, перегрузка достигает 6–8 g. Это вполне обычные летные условия, но только для тренированных пилотов.

Случались перегрузки и намного сильнее. Так, при падении «Союза-18/1» 5 апреля 1975 года Василий Лазарев и Олег Макаров испытали на себе более 21 g. Верхняя точка аварийной траектории пришлась на высоту 192 км, откуда корабль устремился в атмосферу. Вертикальная составляющая скорости оказалась большой и наклонила угол входа вниз. Сближение с нижними слоями было стремительным. Накопленная энергия падения, даже расходуясь на сопротивление воздуха, легко поддерживала высокую скорость до самых плотных слоев, в которых аэродинамическое сопротивление выросло в десятки раз. В результате сочетания «высокая скорость – плотные слои» торможение вышло очень сильным, от возникших перегрузок даже тренированный экипаж едва не погиб.

Чтобы не допустить такой интенсивности входа при аварии, вторая ступень растягивает путь воздушного торможения полезной нагрузки, проводя в районе перигея траекторию почти (а в перигее точно) горизонтально по самым верхним слоям атмосферы. Опустить перигей в атмосферу на такую глубину, чтобы перегрузки не превышали пары единиц, несложная вычислительная задача. Корабль в сценариях аварийного отделения от ступени движется по подобной траектории.

Даже если ступень отработала нормально, на корабле могут возникнуть критические отказы при довыведении на орбиту. Это опасная ситуация, а значит, его необходимо быстро посадить на Землю.
Здесь тоже пригодится аварийная траектория с сильно растянутыми во времени и потому ослабленными перегрузками.

На пороге эпохи

В каком-то смысле все описанное – шаг к будущей пассажирской баллистике. Допустим, Илон Маск – или не Маск, а кто-то еще – создаст аппарат, перевозящий сразу сотню пассажиров. В этом случае понадобится обеспечить людям максимальный комфорт.

Суборбитальная ракета пригодится, например, для доставки груза с флоридского мыса Канаверал в Афганистан, на американскую военную базу в Баграме (ортодромная дальность около 14 170 км). Основному американскому военно-транспортному самолету Boeing C-17 Globemaster III для доставки типовых 80 т сейчас нужно более 15 часов полета. К тому же суборбитальный путь не требует разрешений на пролет через национальные воздушные пространства, выделения воздушных коридоров и обхода грозовых фронтов. Первые испытания по проекту запланированы на следующий год.

Прогнозируя рост числа полетов новой космической техники, стоит помнить, что аварийные запуски будут всегда, их не избежать. Баллистические суборбитальные средства – это сложные технические устройства и комплексы, и отказы в них вполне вероятны. Но люди на борту не должны испытать значимых перегрузок. Именно в этом направлении сейчас и развивается мысль.

Источник