Сценарии
1.
Лунолет
14 августа, 2087
Итак, в начале этого сценария мы находимся на Луне. Более точно – на космодроме базы «Королев» в Центральном Заливе (Sinus Medii). Наша задача – тренировка перед стартом на Землю.
Лунолет - 1: взлет/посадка
Я
рекомендую начать тренировку с повторения самого первого «Лунолета»:
вертикальный взлет/посадка. Перед стартом колпак кабины «Кон-Тики» открыт –
чтобы его закрыть, нажмите K. Пронаблюдать за этим
можно переключившись на внешний обзор (F1).
Вид из колпака кабины Кон-Тики направлен «вверх», поэтому садиться приходится по приборам. Другой способ – переключиться на внешний обзор. Садиться по ориентирам гораздо проще.
Следующее упражнение – взлететь, отлететь на небольшое расстояние, вернуться, сесть.
Лунолет - 2: орбитальный полет
Взлет
Для сухой массы чуть больше 2 тонн, у «Кон-Тики» достаточно мощные двигатели - 6 тс. Стартовать с Луны с такой тягой – сплошное удовольствие. Достаточно сразу после старта направить тягу почти горизонтально – и приблизительно через две минуты корабль наберет орбитальную скорость (1678 м/с). Нужно только следить за высотой и удерживать небольшую вертикальную скорость. Гравитационные потери при этом минимальны.
Единственный вопрос: а в каком направлении стартовать ? В принципе, как мы убедимся ниже, удобнее всего было бы выбрать экваториальную орбиту, т.е. стартовать (из Sinus Medii) строго на восток или на запад. Но обратимся к тексту:
...Мы неслись по низкой круговой орбите, над незримой границей между Океаном Бурь и Морем Дождей. В стороне остались крупные кратеры Коперник и Аристарх...
Достаточно посмотреть на карту Луны, чтобы убедиться в том, что орбита «Кон-Тики» проходит не по экватору. Скорее всего, судя по описанию, она имеет отрицательное наклонение около 40° и стартовать нужно примерно по азимуту 320°.
Орбитальный полет
Мало кто захочет любоваться пейзажем в течении всего витка вокруг Луны. Ускорить время в Orbiter’е можно клавишей T, замедлить – R. Но будьте осторожны – Orbiter не любит слишком большого ускорения времени вблизи планет – численная схема может потерять устойчивость. В данном случае, я не рекомендую ускорять время более, чем в 100 раз.
Задача. Виток вокруг Земли занимает примерно 90 минут. А сколько времени займет виток вокруг Луны ? Нет ли здесь закономерности ?
Наблюдать за положением корабля на карте Луны можно с помощью Map MFD (Shift-M).
Коррекции орбиты
Для того, чтобы выйти в точку торможения, нам придется сделать одну или две коррекции орбиты.
Во-первых, в момент торможения у нас должна быть нужная высота. Это достаточно просто – достаточно небольшой коррекции в апоселении.
Во-вторых, траектория должна проходить над точкой посадки. Но разве это не произойдет само собой ?...
Задача. Нужна ли коррекция курса и если да, то какая ?
Небольшой совет: если известна величина корректировочного импульса, но нет приборов, позволяющих контролировать приращение скорости, я рекомендую следующий способ. Включите главные двигатели на малую мощность - так, чтобы корабль двигался с некоторым заданным ускорение (например, 1 м/с2) – ускорение отображается в левой верхней части экрана. А затем отмерьте время, соответствующее нужному приращению скорости.
Торможение
Предоставлю пользователю самому расчитать расстояние до базы, на котором нужно начинать торможение – все параметры «Кон-Тики» известны. Расстояние до базы можно увидеть с помощью Map MFD (Shift-M) или Landing MFD (Shift-L).
Задача. Какое расстояние пройдет корабль от начала торможения до полной остановки ?
Не пытайтесь зависнуть точно над космодромом: обращайте все внимание на скорость, а не на положение корабля. Лучше мягко сесть рядом в двух километрах от космодрома, чем разбиться в центре посадочной площадки.
Посадка
После торможения в баках «Кон-Тики» останется около 1% топлива. Это всего 56 м/с. Приблизительно такую скорость имеет тело, упавшее на Луну с высоты 1 км. Следовательно, в момент окончания торможения мы должны быть ниже. Но и слишком низко спускаться не стоит – падение с высоты 500 м занимает всего 25 секунд. За это время мы должны развернуться двигателями вниз, погасить остатки горизонтальной скорости двигателями ориентации и успеть затормозить перед посадкой. Удачи !
Этот сценарий – самый сложный с точки зрения нехватки топлива:
...совершив кругосветное путешествие, «Кон-Тики» вернулся на собственную стоянку, в ту же точку, откуда взлетел. Коршунов придерживался за посадочную опору, его пошатывало...
Пошатывало Коршунова не зря.
2. Орбитальная станция
15 августа, 2087
Наша первая остановка – ОС «Юрий Гагарин», в данный момент проходящая у нас над головой. А, кстати, нужна ли нам вообще станция ? Может быть, сразу махнуть на Землю ?
Задача. Какая нужна скорость, чтобы долететь от Луны до Земли ?
Перед
стартом
Если переместиться в кабину «Кон-Тики» (F1) и включить режим Vessel Marker (Ctrl-F9) для Planetarium Mode (F9), то можно увидеть то, что видел Перепелкин:
... Над западным горизонтом медленно восходила сверкающая черточка станции «ЮГ» ...
Orbiter также позволяет нам увидеть то, что Перепелкин видел только в выпуске новостей. А именно, вид космодрома с борта «Юрия Гагарина»:
... Вечером в информационной программе показывали репортаж о нашем окололунном полете ... когда мы с Коршуновым стоим возле «Кон-Тики» и смотрим прямо в камеру. Репортаж делали со станции «ЮГ» - с двухсот километров взяли так, как будто снимали в упор...
Для этого нужно переключить вид на «ЮГ» (F3) и поднять увеличение (Z) до предела. При этом направить камеру на космодром можно либо автоматически (Ctrl-F1, Track/Target to:), либо вручную (база расположена в полуразрушеном кратере Oppolzer на юге Sinus Medii).
Задача: кстати, о «двухстах километрах»: «ЮГ» проходит над космодромом в момент старта «Кон-Тики» - в полдень. Упомянутый репортаж был снят днем раньше – если его показывали в вечерних новостях, то по крайней мере, за пятнадцать часов раньше. Попробуем поймать автора на неточности: а возможно ли было сделать такой репортаж с «ЮГ»'а пятнадцать часов назад ?
В любом случае, времени у нас действительно немного. Пора стартовать...
Старт
Как мы убедились в предыдущем сценарии, выйти на низкую лунную орбиту на «Кон-Тики» достаточно просто. Но наша задача несколько сложнее: нам нужно выйти на круговую орбиту с высотой 50 км. И топлива, как обычно, впритык. Как мы помним, Коршунов распорядился залить в баки только 1500 кг топлива. Это даст запас характеристической скорости в 1870 м/с. До орбиты должно хватить – но не более.
Задача. Как достичь нужной орбиты, затратив минимум топлива ?
Кроме того, в отличие от двумерного калькуляторного «Лунолета», нам придется учитывать наклонение орбиты. Для этого важно стартовать в правильном направлении. В соответствии с текстом, «ЮГ» движется в положительном направлении (с запада на восток):
...Над западным горизонтом медленно восходила сверкающая черточка станции «ЮГ»...
Воспользовавшись Orbit MFD, мы видим, что наклонение орбиты «Гагарина» к эклиптике равно 60°.
Задача. В каком направлении нужно стартовать ?
Сближение и стыковка
Вообще говоря, если нам известно, что в момент старта «Гагарин» уже проходит над нами, то совершенно незачем подниматься на 50 км. Гораздо проще оставить периселений орбиты низким – пока «Кон-Тики» не догонит «ЮГ». Но Коршунов этого пока не знает:
...Наконец Коршунов уловил мое беспокойство. Какое-то время он молча смотрел вперед. Конечно, он все сразу понял, но ничем не дал понять, что ситуация его встревожила.
Поэтому, если в точности следовать сценарию, мы должны подняться на круговую орбиту с высотой 50 км, а затем несколько притормозить и через виток догнать «ЮГ». Эти маневры потребует точности, поэтому для точной доводки орбиты рекомендую использовать не главные двигатели, а двигатели ориентации в линейном режиме (Grey /).
Сближение и стыковка подробно описаны в документации Orbiter’а. При этом волшебное правило: «пятью-пять – двадцать пять» позволяет обойтись без дисплея совмещения орбит. Достаточно использовать Orbit MFD. Тем более, что Коршунов выбросил все приборы...
Задача. Как обьяснить правило «пятью-пять – двадцать пять» ? Справедливо ли оно для других планет ?
Для сближения достаточно Docking HUD. Для стыковки придется воспользоваться Docking MFD, да и то только потому, что Orbiter накладывает довольно жесткие требования на совмещение ориентации и скорости при стыковке – магнитных причальных площадок в нем не предусмотрено.
3. Лагранж
16 августа, 2087
Итак, «Кон-Тики» пристыкован к ОС «Гагарин», заправлен топливом и готов к старту во внутреннюю точку либрации L1. Кроме того, «Кон-Тики» обзавелся аэродинамическим оперением – оно может пригодиться позже...
Задача. На каком расстоянии от Луны находится внутренняя точка либрации ?
Этот сценарий – самый сложный с точки зрения космической навигации.
Для расчета траекторий в системе трех тел, как правило, не существует простых методов. Это вынуждает думать самостоятельно. Тем более, что в стандартном Орбитере нет приборов, позволяющих расчитать такую траекторию. Попробуйте придумать свой собственный метод выхода в точку либрации. Метод должен удовлетворять следующим требованиям:
- результатом должно быть сближение и стыковка с танкером «Лагранж»
- после стыковки в баках должно оставаться как минимум 30% топлива
- используйте стандартные приборы Орбитера
- перелет должен занимать разумное время – скажем, не более трех суток
Мой метод можно подсмотреть здесь.
4. Кеплер
18 августа, 2087
Участок пути от точки Лагранжа до Земли – самый простой. Достаточно затормозить относительно Земли – и гравитация сделает остальное. Какое-то время Луна будет вносить возмущения, поэтому не пытайтесь сразу выйти на точную орбиту – все равно без коррекции на полпути не обойтись...
Следуя тексту, танкер «Лагранж» разрушен метеоритным роем. Но ради полноты картины, я включил дополнительный сценарий 4b – в котором «Лагранж» уцелел, а «Кон-Тики» полностью заправлен топливом. Желающие могут закончить путешествие так, как изначально планировал Коршунов...
5. Атмосфера - 1
22 августа, 2087
Итак, орбита «Кон-Тики» проходит через верхние слои атмосферы. Согласно плану, после аэродинамического торможения, апогей орбиты должен находиться на высоте орбитальной станции «Коперник» - около 2000 км.
Этот сценарий достаточно простой. Нужно только правильно выбрать высоту перигея орбиты перед входом в атмосферу. Но будьте осторожны: километром выше – и придется делать второй виток. Километром ниже – и назад уже не выбраться...
6. Атмосфера - 2
22 августа, 2087
Сказать по правде, летать в атмосфере я не люблю и не умею. Да и самолет из «Кон-Тики» никакой...
Следите за вертикальной скоростью, высотой и перегрузкой. Учтите, что в первом приближении перегрузка пропорциональна тепловому потоку – а теплозащита у «Кон-Тики» довольно слабая. По счастью, благодаря атмосферному оперению (спасибо роботу-бюрократу) и после отстрела двигательного отсека, у корабля неплохое аэродинамическое качество. Это позволяет мягко тормозить, не проваливаясь в плотные слои атмосферы.
Если
следовать тексту буквально, то «Кон-Тики» садится в океан с горизонтальной
скоростью 80 м/с. Никому не пожелаю такой посадки... Поэтому, в отличие
от калькуляторного «Кон-Тики», у нас есть система аварийного спасения (САС) –
тормозные пиропатроны и посадочный баллон-амортизатор.
В соответствии с документацией катера, тормозные двигатели САС способны погасить около 80 м/с скорости за 1.5 секунды. Тормозной путь корабля при скорости 80 м/с – около 67 м. Чтобы использовать САС, нажмите Grey + и держите столько, сколько необходимо (или до отключения двигателей). Баллон амортизатор раскрывается при нажатии клавиши G.
Мягкой посадки !
6а. OС «Коперник»
22 августа, 2087
Последний сценарий позволяет сделать то, что по небрежности Перепелкина не удалось сделать экипажу «Кон-Тики». А именно, осуществить рандеву с околоземной станцией «Коперник». Для тех, кто повторил путь «Кон-Тики» сделать это будет несложно. За исключением небольшой детали: станция «Коперник» вращается. Безусловно, искусственная гравитация делает жизнь на станции более удобной. А вот добавит ли это удобства при стыковке ?...
Замечания
В заключение, замеченные мной неточности и спорные моменты:
1. Масса посадочных опор
Не вполне понятно, какова все же сухая масса «Кон-Тики». В программах для калькулятора она всегда равна 2250 кг – и для орбитального полета (с посадочными опорами) и при старте к «Гагарину» (без посадочных опор). В то же время, как мы знаем, опоры весят около ста килограммов:
... Эти сто килограммов нам больше не нужны...
Я считаю, что 2250 кг должны включать в себя массу опор – иначе не хватит топлива на орбитальный полет (см. ниже).
2. Топливо для орбитального полета
При сухой массе 2250 кг, массе топлива 3500 кг и скорости истечения 3660 м/с, характеристическая скорость «Кон-Тики» составит 3434 м/с. Если вычесть из этого двойную орбитальную скорость (1678 м/с), то на посадку и потери останется всего 78 м/с. В принципе, можно сесть и с этим – даже если учесть потери, доводку орбиты и ориентацию. Но только при условии, что Луна не вращается (как в программах для калькулятора) или орбита экваториальная. А иначе (см. выше) приходится делать еще и боковой маневр (до 30 м/с). И вот после этого топлива уже не хватит.
Чтобы решить вопрос, я схитрил и добавил еще 100 килограмм топлива. Будем считать, что это топливо движков ориентации (которое никак не учитывается в программах для калькулятора).