Добрый всем день! Меня зовут Finn163 и когда-то давно (2012 г. с версии 0.17) я люто играл и стримил Kerbal Space Program и активно общался на тематическом форуме, но в связи, что форум уже довольно непопулярный, и люди там общаются неактивно, я решил немножко попоститься здесь.
К моему счастью, люди до сих пор случайно наталкиваются на такой замечательный проект Kerbal Space Program и за кратчайшие сроки понимают теорию космических перелётов лучше чем за годы обучения в институте, по многим причинам, но в данном посте не об этом.
Собственно, я надеюсь, что все не игравшие к этому приобщаться, а игравшие найдут что-то полезное и интересное в моих постах. Я не претендую на максимальную правильность и буду очень рад критике и обсуждениям в комментариях, что ж - начнем!
Сложность и режим:
Вводные данные следующие. Я играю для удовольствия в режиме карьеры с довольно хардкорными настройками, из основных моментов - множители получения кредитов, науки и репутации 60% от 100. Т.е. получаю почти в два раза меньше чем нужно, и доходы в целом не слишком значительные - это толкает на необходимость брать и паралельно выполнять несколько контрактов, которые условно по пути. 200% штрафы вместо 100%. Экипаж при потере - теряется навсегда, шишки и опыт пилотам, инженерам и ученым придётся набивать заново. Аппараты и их детали греются при полёте через атмосферу, имеют пределы давления и перегрузок, при которых разрушаются (да, всё серьёзно). При этом кербалы (космонавты) теряют сознание от перегрузок с множителем 0.33 (т.е. вырубаются при перегрузках в 3 раза меньше чем обычно). Так же включены полные возможности телекома - т.е. спутник не может управляться, если нет достаточного сигнала со станции или ретрансляторов, а множитель дальности сигнала 65% от 100 (т.е. все антенны слабее и для дальних полетов нужна будет вполне серьёзная ретрансляционная сеть).
Из модов используются аддон для показания науки и где она не собрана, продвинутые приборки в кокпитах, мехджеб для окон характеристик, и планетарные станции для постройки планетарных баз. Фух. На этом всё.
Миссия:
Для тестового поста взял довольно простую миссию, вывести на экваториальную орбиту муны (луны) спутник с термометром.
Постройка:
Сам спутник выбрал максимально простой. С гиродином, мелкой батареей, температурным датчиком и датчиком давления. 4 Легких солнечных панели по кругу не дадут спутнику потерять питание. Для увеличения полезности миссии навесил только только открытый слабенький по мощности ретранслятор. Так же использовал простенький двигатель "Муравей" на 2 кН, и мелкий бак, что дало аппарату 1215 ед. дельты V (Вакуум). Данное решение необходимо, для корректировки орбит, если поступит соответствующее задание (как вы помните, доход за счет сложности низкий, а такие вещи будут требовать нулевых затрат денег). Вес получился довольно сносный - 615 кг. Теперь стоит задача построить ракету носитель, которая доставит и желательно выведут на примерно нужную орбиту муны аппарат, чтобы не тратить топливо самого спутника.
Добавляем сбрасываемый обтекатель, для улучшения аэродинамики весом в жестокие 240 кг (но лучше так, чем тереться деталями о плотные слои) и ступень с актуальным на текущий момент по технологическому дереву двигателю для космических перелётов "Терьер" на 60 кН с уд. импульсом (Вакуум) в 345 единиц. Используем 4.5 тонный бак (на сленге их раньше называли "Карандаш"). На данном этапе главное не пожадничать и не понатыкать баков для улучшения запаса дельта V. 4093 единиц более чем достаточно для ступени, тем более в такой конфигурации, у нас получается положительный ТВР (>1), что не позволит нам свалиться на Кербин (землю), если вдруг накосячим с просчетом других ступеней. Уже не кислые 5.831 Тонны получились.
Далее сам РН, который доставит всё это дело до космоса. Для данной карьеры я не использую метод собирания под каждый аппарат РН, а заранее сам собираю оптимальные РН на 5/10/15/20/30/40/50 Тонн (Имеется ввиду тонн выведенных на среднюю круговую 120 км орбиту), но в данном случае сделал исключение, поскольку нужно довольно четко уложиться в минимальную сумму на постройку ракеты, потому миссия выполняет всего 1 задание и растрачиваться на плохо оплачиваемую миссию - глупо.
Сам РН сделал 2-х ступенчатый.
В роли маршевого двигателя выступает LVT-45 "Вертлявый", который позволит управлять ориентацией ракеты за счет меняющегося вектора тяги. Хоть и Факел (LVT-30) имеет более эффективный удельный импульс в плотных слоях атмосферы, меньший вес и лучшую тягу, ставить его не стоит, (у него вектор тяги не меняется) - управлять ракетой будет крайне проблематично (гиродин у спутника слабоватый).
Поскольку одноступенчатые ракеты имеют довольно малый запас дельты, дополним его разгонным блоком.
Первичный разгон будет осуществляться совместно с маршевым двигателем твердотопливными ускорителями "Молот" на 4 радиальных сепараторах (чтобы отстегнуть при окончании работы и не тащить лишний вес).
Для подгонки тяги и дельты я использую стандартную правую панель. Я специально ограничил тягу до 37% у ускорителей, чтобы достичь необходимого мне ТВР = 1.80 (отношение тяги к силе тяготения) и максимально продлить время работы ускорителей. К сожалению, я слегка промахнулся и данные верны для вакуума, а не для атмосферы, поэтому в реале на старте тяга была 1.60 вместо 1.80, но об этом позже. Для отсутствия лишних колебаний установил 4 легких стабилизатора - крыла, и скрепил во второй точке ускорители короткими струтами (стяжками)
И последние доработки, стартовые опоры и укрепляющая конструкция - 4 радиально расположенные мелкие 8 угольные балки на ступени с Терьером и стяжки от них к предыдущей - основной ступени (тут как раз балки нужно было поставить на основную ступень, чтобы после расстыковки не тащить лишний вес, но балки легкие, так что не принципиально). Связь вертикальных сепараторов и нагрузка на кожух двигателя - самые слабые места у аппаратов. Без усилений, ракета будет сильнее вибрировать и может рыскать при полете с большой тягой, за счет дрейфа между деталями на стыке ступеней. Здесь аппарат легкий и признаю, что я слегка перестарался, но это почти ничего нам не стоило, поэтому почему бы и нет?
Аппарат вместе с РН получился на 31.865 Тонн веса и имеет прицельный вакуумный запас дельты в 7672 единицы. Что вполне хватит для текущей миссии.
Стартовый ТВР я использую порядка 1.6-1.9 ТВР (чаще всего 1.8), но в данной ситуации, из-за того что забыл вернуть на режим атмосферы, стартовый ТВР вышел в 1.6, что условно в допуске.
Сам полёт был запланирован на ночь. Для упрощения я не буду выходить на орбиту Кербина, а сразу полечу на перехват Муны (вполне рабочая схема, хоть и не всегда самая оптимальная, но максимально простая). Собственно для не игравших поясню, что если так взлететь и промахнуться мимо луны, что вполне себе запросто то свалишься обратно на кербин, орбитой там и не пахнет. Заходя вперед скажу, что с взаимным расположением я промахнулся, поэтому на орбиту муны залетел не с той стороны, что вызвало проблемы, но об этом позже.
Ночной старт это конечно глаз выколи, но что поделать. Взлетаем просто вертикально вверх и стараемся максимально удержать вектор движения, благо САС с такой конструкцией + LVT 45 отлично и сами с этим справляются - максимально ленивый взлёт.
Как и говорил ранее немного промахнулся с ТВР, собственно зачем нужно поддерживать правильный ТВР, окромя того, что иначе можно банально не взлететь? Ответ простой, есть такая штука как терминальная скорость - простыми словами, если мы будем лишь слегка преодолевать силу тяжести, то мы будем тратить много топлива (дельты) на борьбу с гравитацией, а не на набор скорости, если же мы вкатим ораву двигателей и будем делать ОГРОМНЫЙ ТВР (>3), то мы будем неоптимально использовать топливо по причине излишнего трения об атмосферу, пока она плотная. В целом можно на кербовикипедии нагуглить терминальные скорости для определенных высот, но проще всего соблюдать кербинский ТВР на уровне 1.6-1.9, до того как атмосфера не станет достаточно разряженной (20-35 км.)
Как можно заметить на навиболе на данной высоте моя тяга сильно убавлена (где-то до 50%) это вызвано как раз необходимостью поддерживать адекватный ТВР. Твердотопливные разгонные блоки работают всегда с одинаковой тягой и не регулируются в полёте, соответственно при прожёге их топлива, вся ракета постепенно становится сильно легче, а тяга от двигателей не убавляется, из-за чего ТВР растет в небольшой, но всё же геометрической прогрессии. За счёт этого мы убавляем тягу нашего маршевого двигателя и максимально экономим запас топлива (дельты), а при наборе высоты наш удельный импульс (эффективность использования топлива на единицу тяги) растёт чем ближе мы к вакууму.
Разгонный блок скинут на высоте порядка 30 км. и далее мы имеем опять же оптимальный ТВР для дальнейшего разгона без проблем с гравитацией и трением. Сам же обтекатель можно отстегнуть на высоте 50-60 км - там трение уже незначительное, а сброс 200 кг сэкономит еще немного дельты пока работает основная ступень.
Основная ступень вытолкнула нас где-то на 1/3 расстояния до луны. Обтекатель уже сброшен (увы, не запечатлил). После окончания в ней топлива отстыковываемся и остаемся с комической ступенью с более эффективным в космосе двигателем, хоть и более слабым. Смысл в этом конечно же в том, что во-первых нам уже не нужна тяга в 215 кН и нам не нужно обилие пустых баков и вес этого тяжелого маршевого двигателя. Терьер в 3 раза легче LVT 45 (0.5 т. против 1.5 т) и условно на 10% эффективнее по тяге (но в данном случае вес решает очень значительную роль).
Разгоняемся до точки встречи и пока что отключаем двигатель.
К сожалению, я не посмотрел на направление требуемой орбиты у спутника в миссии, и не заметил что зашёл не с той стороны на орбиту. Белой стрелкой отметил как нужно было в контексте этой миссии
После торможения на Перегее (ближайшей точке к телу) получилась +- округленная орбита, но угол орбит (моей и требуемой) отличался на 170 градусов. Смена угла орбит КРАЙНЕ затратное по топливу занятие, даже в том случае, если это более 15-20 градусов. Мне же необходимо развернуться и лететь считай в другую сторону. Для максимальной экономии, я в первую очередь замедляюсь на апогее (дальней от тела точке) формируя перегей в 90 т. км. Это делаю два раза, чтобы получилась орбита как на правом верхнем скрине - круговая с высотой в 90 км. Чем ниже будет орбита - тем меньше потребуется дельты для смены угла. Однако поскольку поворот слишком большой, совсем низкая высота (10-15 т. км.) при неверном маневре может расшибить нас о Мунный грунт - не рискуем. Запас DeltaV у нас достаточный.
Космическая ступень заканчивается, когда остается 68 градусов разворота. Отстегиваем её, и у нас остается неприкосновенный запас для корректировки орбит самого спутника (1200 Дельты если забыли). На нём и вылезем из этой ситуации. Казалось бы, а откуда в микроскопическом баке с 200 кг топлива столько дельты (до этого 4000 дельты у нас было почти в 5 тоннах топлива)? Ответ крайне простой вес последней ступени чуть больше 600 кг, поэтому даже при таком маленьком запасе и неэффективном, но максимально лёгком двигателе "муравей" мы можем себе позволить такие манёвры.
Корректируем и всё готово. В запасе 566 дельты для коррекции орбиты на следующие задания. Немного, но на одно, а может и два задания хватит.
Итого потрачено на миссию 17.5 т. кербобаксов. При доходе в 65 т. кербобаксов. Собственно последующее когда-нибудь задание на корректировку орбит как раз скорее всего перекроет стоимость запуска.
Пишите, нравятся ли Вам такого рода посты. В будущем планирую более интересные миссии, или объяснения механик, а так же меньшее количество информации для людей неигравших, и больше интересного материала.
Всем спасибо за внимание! Не забывайте этот замечательный проект!
