alexfun11

Полет на Марс. Без жульничества.

70 posts in this topic

Пересматривая фильм Interstellar появилась идея создать тему о полёте на Марс на Ravenstar'е с использованием других известных аддонов. И так поехали:

post-55503-0-17909100-1450464537_thumb.png

 

Главное условие - проделать весь путь туда и обратно непосредственно на Ravenstar'е, без всяких там ракет-носителей, ускорителей, или других кораблей, которые могли бы придать дополнительное ускорение Ravenstar'у. Возможно это было бы логичнее, но оставлю себе лёгкие пути на потом. Единственное - заправляться от них я себе позволю, иначе никак. Надо сказать, что Ravenstar даже менее фантастичен чем угловатый катерок из фильма Interstellar, который очень даже запросто может приземлиться и взлететь с такой же планеты как Земля, а то и больше, но почему-то для взлета с земли ему требуется огромная ракета-носитель.

 

Если не использовать имеющиеся ГПВРД, то топлива у Ravenstar'а едва хватает для выхода на околоземную орбиту, не говоря уже о полете к Марсу и обратно, поэтому, прежде чем лететь на Марс, надо убедиться в наличии двух "заправок" по дороге. В принципе, если при посадке на Марс не заходить в конкретное место на его поверхности, а сразу входить в атмосферу и садиться куда получится, то при особо кропотливой экономии топлива, его остатка после посадки хватит на выход на орбиту, и, затем, выход на траекторию полета к Земле. В этом случае удается обойтись одной заправкой. Но, мало того, что и на Земле придется садиться в неопределенное место, которым она повернется на момент подлета корабля, так ещё и посадку придется совершать как Шаттл, по планерному, будь то вода, лес, джунгли или дюны. Вариант провальный.

 

Первая заправка - в плоскости расчетной траектории, по которой планируется покидать Землю, на орбите находится танкер "Альбатрос".

post-55503-0-87678600-1450464543_thumb.png

 

А в качестве базы на Марсе, куда я буду заходить, и где можно второй раз заправить Ravenstar, будут расположены модули одного из проектов пилотируемой экспедиции на Марс, подробную, но не подтверждённую информацию о которой можно прочесть в Википедии: https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Design_Reference_Mission. (википедия вообще не надёжный источник)

post-55503-0-86344500-1450464538_thumb.jpgpost-55503-0-85655400-1450464541_thumb.png

 

Продолжение в комментариях

6

Share this post


Link to post
Share on other sites

В грузовом отсеке Ravenstar'а находится обитаемый модуль для экипажа (предполагаем, что в нём всё необходимое для поддержания жизни экипажа, кроме воздуха), красный бак с топливом и синий бак с воздухом. При использовании полностью заправленного синего бака кислорода нам хватит на 4 года, что, примерно, на полтора года больше чем нужно.

post-55503-0-04610800-1450464939_thumb.pngpost-55503-0-05548600-1450464941_thumb.pngpost-55503-0-54470700-1450464980_thumb.png

 

Экипаж из четырёх человек - КВС, второй пилот, техник и врач.

post-55503-0-62211000-1450465013_thumb.png

2

Share this post


Link to post
Share on other sites

Из патриотических соображений взлетать будем с аэропорта "Крайний" обслуживающего космодром Байконур, и, по возвращению на Землю, сядем на ту же полосу. Стартовое окно - 17 Мая 2018 года.

post-55503-0-64969500-1450465088_thumb.png

 

Первые проблемы возникли с заправщиком "Альбатрос". Во первых, наклонение орбиты  танкера "Альбатрос" относительно Земли (параметр Inc) должно обеспечить прохождение аэропорта "Крайний", движущегося вместе с остальной поверхностью вращающейся Земли, через плоскость в которой находится орбита Альбатроса. Только тогда возможен полет с аэропорта "Крайний" к находящемуся на той самой орбите "Альбатросу". В случае с аэропортом "Крайний" эта величина должна быть не менее 47 градусов относительно плоскости экватора, или 65 градусов относительно плоскости эклиптики. Разместив орбиту "Альбатроса" в нужной плоскости мне едва удалось совместить с ней плоскость расчетной траектории по которой Ravenstar будет покидать окрестности Земли. Минимальный угол который мне удалось получить меняя переменные TransX - 0,4045 градуса (параметр Rel Inc на правом МФД). Меня это вполне устроило, поскольку эта величина и так со временем постепенно увеличивалась. Как раз об этом - во вторых: Если разместить "Альбатрос" в плоскости расчетной орбиты, то без постоянных коррекций долго он в ней не держится, угол  постепенно увеличивается. Я не нашел решения того, как одновременно выводить Ravenstar на орбиту, и корректировать орбиту "Альбатроса", синхронизировав при этом их орбиты между собой. Поэтому заключительную коррекцию орбиты "Альбатроса" я сделал перед самым стартом Ravenstar'а, и как можно ближе к аэропорту "Крайний", откуда стартует Ravenstar. Таким образом, за то время пока Ravenstar долетит и состыкуется с "Альбатросом", угол между плоскостями орбит увеличится не более чем на полтора-два градуса. Это отклонение я планирую  устранить во время коррекций на пути к Марсу.

post-55503-0-54275600-1450465149_thumb.png

 

После сопоставления всех переменных значений времени, расчетной орбиты Ravenstar'а и фактической орбиты "Альбатроса", точное время старта выпало на 17:58:00. В это время уже стемнело, но я попробую подфотошопить скрины, сделав их по ярче.

post-55503-0-03255300-1450465206_thumb.png post-55503-0-47081400-1450465231_thumb.png

2

Share this post


Link to post
Share on other sites

17.05.2018. Время 17:58:00. Первый день экспедиции. ВСУ запущена. Внешнее охлаждение систем отключено. Внешние топливозаправочные системы отключены. Внешняя подача кислорода отключена. Музыка из Interstellar включена. Девять, восемь, семь ... один, ноль. Режим взлётный. Ravenstar тронулся с места. Рубеж. Подъём. Сразу после отрыва таймер на панели приборов начал отсчитывать время экспедиции. Шасси убраны. Взлетаю и выхожу на курс совпадающий с плоскостью орбиты "Альбатроса", которая в свою очередь совпадает с плоскостью расчетной траектории по которой Ravenstar покинет орбиту Земли.

post-55503-0-17957900-1450465307_thumb.pngpost-55503-0-83154300-1450465325_thumb.png

post-55503-0-82749800-1450465327_thumb.pngpost-55503-0-80412200-1450465329_thumb.png

post-55503-0-84920600-1450465331_thumb.pngpost-55503-0-38057400-1450465337_thumb.png

Edited by alexfun11
2

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я не смогу выгодно использовать ГПВРД пока не совмещу соответствующие друг другу скорость и высоту необходимые для эффективной работы таких двигателей. Сначала при помощи ракетных двигателей работающих на полную мощность устремляю Ravenstar вверх под углом 27,5 градусов. Таким образом к высоте 30 км, при данной загрузке, я рассчитываю придти на скорости 1 км/с, что позволит мне использовать ГПВРД для дальнейшего ускорения.

post-55503-0-82397800-1450465449_thumb.pngpost-55503-0-84605100-1450465451_thumb.png

 

17.05.2018. Время 18:01. Ракетные двигатели отключены. Створки ГПВРД открыты. ГПВРД запущены. При использовании атмосферного воздуха в качестве окислителя для ГПВРД, мне приходится большую часть разгона выполнять внутри атмосферы, но при этом обшивка аппарата нагревается не меньше чем при входе в атсосферу, поэтому я продолжаю набирать высоту контролируя температуру обшивки. При выбранных мной режимах корпус нагрелся до красна, но в пределах допустимых значений. Когда ГПВРД отработали Ravenstar находился на высоте более 50км при скорости 5,3км/с.

post-55503-0-82968500-1450465453_thumb.pngpost-55503-0-82230800-1450465455_thumb.pngpost-55503-0-53948800-1450465460_thumb.png

Edited by alexfun11
1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Параметры полет на ГПВРД

post-55503-0-87361900-1450465634_thumb.png

post-55503-0-87853200-1450465636_thumb.png

Edited by alexfun11
1

Share this post


Link to post
Share on other sites

17.05.2018. Время 18:06. ГПВРД отработали. Инверсионный след обрывается. Второй запуск ракетных двигателей.  Увеличиваю высоту апогея и вывожу Ravenstar на орбиту. На скрине видно закрывающиеся створки ГПВРД.

post-55503-0-56630700-1450465761_thumb.pngpost-55503-0-55387100-1450465763_thumb.png

post-55503-0-58995100-1450465767_thumb.pngpost-55503-0-56412800-1450465765_thumb.png

Edited by alexfun11
1

Share this post


Link to post
Share on other sites

17.05.2018. Время 18:09. Радиатор открыт. За время работы систем без радиатора их температура повысилась до 43,63 градусов. ВСУ выключена. Для выхода на орбиту осталось достигнуть апогея и устранить эксцентриситет.

post-55503-0-27748400-1450465939_thumb.png

 

17.05.2018. Время 18:31. Аппарат достиг апогея, а вместе с тем взошло Солнце. В третий раз запустив ракетные двигатели я поднял перигей до тех пор пока эксцентриситет орбиты, на сколько это возможно, по своему значению не приблизился к нулю. Аппарат находится где-то над Австралией. Приступаю к синхронизации орбит танкером. Ракетного топлива осталось 45,6% от общего объёма.

post-55503-0-24449900-1450465941_thumb.pngpost-55503-0-24712900-1450465943_thumb.png

post-55503-0-76745600-1450465945_thumb.png

Edited by alexfun11
2

Share this post


Link to post
Share on other sites

17.05.2018. Время 21:33. Над Австралией. После выхода на орбиту расчет полета в TransX позволил мне примерно за один виток добраться до "Альбатроса". Расстояние до танкера 25км, готовлюсь к торможению.

post-55503-0-92875000-1450466077_thumb.png

 

17.05.2018 Время 21:46. Есть визуальный контакт с "Альбатросом"! Начало сближения. ВСУ запущена. Реверсивные двигатели выпущены. ВСУ выключена.

post-55503-0-09097400-1450466080_thumb.png

Edited by alexfun11
1

Share this post


Link to post
Share on other sites

post-55503-0-92175600-1450466178_thumb.png

 

17.05.2018. Время 21:48. Запуск реверсивных двигателей.

post-55503-0-15773500-1450466181_thumb.png

 

17.05.2018. Время 21:52. Торможение выполнено, сближение завершено. Начало процедуры открытия носового кока "Альбатроса".

post-55503-0-18622400-1450466183_thumb.png

1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Процесс стыковки

post-55503-0-45122400-1450466413_thumb.png

post-55503-0-45821700-1450466415_thumb.png

post-55503-0-46218900-1450466417_thumb.png

Edited by alexfun11
1

Share this post


Link to post
Share on other sites

17.05.2018. Время 21:53. ВСУ запущена. Носовой кок открыт. ВСУ выключена. Стыковка. Внутренний люк шлюза открыт, внешние створки шлюза открыты Провожу контрольные расчеты в TransX, Минимально возможное отклонение орбиты от плоскости расчетной траектории составило 1,285 градуса, что видно на правом МФД - параметр Rel Inc. На скрине параметр Begin Burn показывает, что до момента старта в сторону Марса с земной орбиты на этом витке осталось 859 секунд, то есть чуть меньше 15 минут, но вернемся к параметру Rel Inc. В момент старта Ravenstar'а с Земли этот параметр не превышал и половины градуса, а если не успеть дозаправиться и приступить к сходу с орбиты земли за 15 минут, то до следующей возможности стартовать в сторону Марса придется ждать ещё полтора часа. Остается догадываться на сколько изменится угол Rel Inc за это время. Попробую успеть заправить Ravenstar и начать сход с орбиты за 15 минут. Сначала перекачиваю топливо из бака для ракетных двигателей в баки для двигателей малой тяги. Топливные краны открыты, жду когда давление не поднимется, а под указателями давления загорятся зелёные контрольные лампы. Можно заметить, что контрольная лампа под указателем давления с надписью SCRAM не горит, а указатель давления показывает ноль. Это означает, что топлива для ГПВРД на "Альбатросе" нет. Но ГПВРД мне больше не понадобятся. Можно начинать заправку топливом баков ракетных двигателей и вспомогательной силовой установки.

post-55503-0-82344300-1450466480_thumb.pngpost-55503-0-24621600-1450466498_thumb.png

Edited by alexfun11
1

Share this post


Link to post
Share on other sites

17.05.2018. Время 22:05 На дозаправку ушло чуть больше пяти минут. Ravenstar заправлен всем необходимым. Кислородом заправляться не будем, его и так у нас на 4 года, хотя можно, давление в системе есть, и лампа горит.

post-55503-0-09669100-1450466696_thumb.png

 

17.05.2018. Время 22:06 Системы Ravenstar'а отключены от "Альбатроса", шлюз закрыт, за одно убрал реверсивные двигатели, они мне ещё долго не понадобятся. Отстыковка.

post-55503-0-10426400-1450466698_thumb.pngpost-55503-0-08308900-1450466700_thumb.png

1

Share this post


Link to post
Share on other sites

post-55503-0-47906400-1450466881_thumb.png

 

17.05.2018. Время 22:16 Три минуты до запуска двигателей. Аппарат развернут по направлению движения в плоскости Земной орбиты.

post-55503-0-47224900-1450466883_thumb.png

 

17.05.2018. Время 22:19 Обратный отсчет параметра Begin Burn на МФД подходит к нулю. Ракетные двигатели запущены. Ускорение длится около четырёх минут, до тех пор пока параметр Delta V не достиг нуля. На ускорение ушло 37,6% топлива от общего объема.

post-55503-0-12456600-1450466886_thumb.png

Edited by alexfun11
1

Share this post


Link to post
Share on other sites

post-55503-0-52386500-1450467001_thumb.png

 

17.05.2018. Время 22:24 Остаток топлива 62,4% Ravenstar набрал вторую космическую скорость и стремительно отдаляется от Земли. На МФД видно, что фактическая траектория (на МФД зелёного цвета) отличается от расчетной (на МФД жёлтая-пунктирная), и аппарат сходит с орбиты Земли не много отклонившись от расчетной траектории. Это из-за тех полутора градусов на которые отклонился "Альбатрос" за то время пока Ravenstar к нему летел. Но заметное отклонение относительно Земли оказалось не заметным относительно Солнца. Да и с этого момента движение относительно Земли меня уже не интересует. Дальше я буду работать в системе относительно Солнца. Переключив TransX на работу в системе Солнца я увидел, что получившаяся траектория полета к Марсу, (показанна на МФД в виде зелёного эллипса одним из центров которого является Солнце), не сильно отличается от расчетной, обозначенной пунктирной - жёлтой линией. Графически отклонение почти не заметно. Посмотрим что покажет компьютер.

post-55503-0-88445800-1450467018_thumb.png

post-55503-0-89294000-1450467020_thumb.png

Edited by alexfun11
1

Share this post


Link to post
Share on other sites

17.05.2018. Время 23:13. После схода с Земной орбиты дополнительный топливный бак пуст, и до посадки на Марс "заправок" больше не будет. Важно понимать, что с уменьшением атмосферного давления эффективность ракетных двигателей возрастает, а на Марсе атмосферное давление в 160 раз меньше Земного. Таким образом ракетные двигатели Ravenstar'а у поверхности Марса будут работать на много эффективнее чем у поверхности Земли. Кроме этого, сила притяжения на Марсе в 2,63 раза меньше Земной. Всё это означает, что для взлёта с Марса и разгона до второй космической скорости, а так же выхода на траекторию полета к Земле потребуется на много меньше топлива. Можно будет обойтись не только без дополнительного топливного бака в грузовом отсеке, но и без заправщика на орбите Марса. Достаточно будет полностью заправить только основные баки на поверхности Марса.

А чтобы посадить Ravenstar на Марс в конкретное место мне понадобится почти всё оставшееся топливо, и лишний вес будет работать против меня. Поэтому я сбрасываю дополнительный топливный бак. Далее, глядя на МФД я мысленно поделил оставшуюся траекторию пути Ravenstar'а  к Марсу на две равные части. 

post-55503-0-96491200-1450467556_thumb.pngpost-55503-0-94943400-1450467558_thumb.png

1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Сброс дополнительного топливного бака.

post-55503-0-90346900-1450467701_thumb.pngpost-55503-0-00367400-1450467704_thumb.png

Edited by alexfun11
1

Share this post


Link to post
Share on other sites

25.05.2018. Второй день экспедиции. После сброса топливного бака общий объём уменьшился, и теперь остаток ракетного топлива составляет 78% от общего объема. Расчет TransX показал, что на данный момент я промахиваюсь мимо Марса на 5 155 000км (параметр Cl. App), но под влиянием силы тяжести Земли, и в не значительной степени, других небесных тел, траектория полета меняется, и со временем отклонение уменьшается. Примерно на середине пути буду делать первую коррекцию. Точное время коррекции определю по обстановке.

post-55503-0-00507600-1450467793_thumb.png

 

25.08.2018. 100-й день экспедиции. TransX показывает, что отклонение траектории от Марса уменьшилось до 2 697 000 км. Можно делать первую коррекцию. Сначала, глядя графические показания TransX я прикидываю, что для коррекции нужно дать импульс перпендикулярно вектору движения в плоскости орбиты. Затем проверяю на сколько верный этот вывод давая пробные импульсы двигателями ориентации. Окончательно убедившись разворачиваю Ravenstar под углом 270 градусов в плоскости орбиты, и запускаю ракетные двигатели до тех пор, пока параметр Cl. App на МФД не достигнет своего минимального значения. В моем случае получилось 356 400 км. Примерно столько же от Земли до Луны, и меня это вполне устраивает. Топлива на коррекцию ушло 2,7% от общего объёма бака. Снова мысленно делю оставшийся путь пополам. В середине оставшегося пути будет вторая коррекция.

post-55503-0-99070100-1450467794_thumb.png

 

14.11.2018. 181-й день экспедиции. Остаток ракетного топлива 75,3%. Графически тут уже сложно что-либо определить, поэтому при помощи двигателей ориентации определяю направление, в котором нужно дать импульс. Даю импульс перпендикулярно орбитальной плоскости и снова жду когда параметр Cl. App. не достигнет минимального значение. На этот раз получилось что-то около 100 000 км. Это уже многовато, и дважды повторив вышеописанные действия я добился значения в примерно два с половиной километра от центра планеты. На вторую коррекцию в три приема ушло 1,2 % топлива. Снова делю оставшийся путь пополам.

post-55503-0-00169200-1450467797_thumb.png

0

Share this post


Link to post
Share on other sites

03.01.2019. 232-й день экспедиции. Сброшенный топливный бак летевший без коррекций пролетает Марс на расстоянии 2500000км.

post-55503-0-79721200-1450468085_thumb.png

 

06.01.2019. 235-й день экспедиции. Остаток ракетного топлива 74,1%. До Марса остается меньше одного миллиона километров. Для торможения я планирую войти в атмосферу попутно направлению вращения Марса вокруг своей оси. Для этого поднимаю перицентр орбиты примерно до уровня поверхности Марса так, чтобы параметр Inc относительно экватора принял значение либо меньше 90 градусов, либо больше 270 градусов. Плоскость моей орбиты и без того находилась под углом 20 градусов к экватору Марса, меня это вполне устроило. На такую коррекцию у меня ушло 0,3% топлива.

post-55503-0-81870800-1450468087_thumb.png

 

09.01.2019. 237-й день экспедиции. Остаток ракетного топлива 73,8%. Подход к Марсу.

post-55503-0-82627000-1450468089_thumb.png

Edited by alexfun11
0

Share this post


Link to post
Share on other sites

10.01.2019. 238-й день экспедиции. Время 03:39. Остаток ракетного топлива по прежнему 73,8%. Высота над поверхностью Марса около 2000км и стремительно уменьшается. Готовлюсь входить в атмосферу.

post-55503-0-95977300-1450468473_thumb.png

post-55503-0-97098200-1450468475_thumb.png

 

Чтобы при входе в атмосферу наклонение орбиты изменялось в нужную сторону, я разворачиваю Ravenstar на 180 градусов по крену.

post-55503-0-99588300-1450468477_thumb.png

Edited by alexfun11
0

Share this post


Link to post
Share on other sites

10.01.2019. 238-й день экспедиции. Время 03:55. Когда высота над поверхностью опустилась ниже отметки 200км я запускаю ВСУ, включаю "Reentry Checklist", приятный женский голос сказал "Warning, reentry check failed". "Лучше сделать как она говорит" подумал я и приготовился убирать радиатор. Довольный женский голос произнес:"Reentry check: All systems green". Теперь , контролируя температуру обшивки можно входить в атмосферу. Перевожу триммер руля высоты полностью на кабрирование. При этом ВСУ продолжает работать, т.к. топливо для двигателей ориентации может понадобиться, и целесообразно использовать аэродинамическое управление. За одно к моменту посадки уменьшится масса топлива для ВСУ. 

post-55503-0-12638900-1450468665_thumb.png

 

10.01.2019. 238-й день экспедиции. Время 03:56. На 80км аппарат начал отзываться на аэродинамическое управление. Аэродинамический тормоз выпущен. Триммер на кабрирование до упора. Центр тяжести корабля не много смещу назад. Крен правый 90 градусов. Я переключил один МФД в режим Surface, а второй в режим Orbit.

post-55503-0-74855600-1450468721_thumb.png

Edited by alexfun11
0

Share this post


Link to post
Share on other sites

10.01.2019. 238-й день экспедиции. Время 03:59. Достигнув перицентра на высоте 30км увеличиваю крен на больший угол чтобы погасить вертикальную скорость. Вертикальную скорость удерживаю за счет аэродинамического качества Ravenstar'а и контролирую изменяя угол крена при установленном на кабрирование триммере. Аппарат стремится уйти по параболической орбите, и покинуть атмосферу, поэтому для удержания вертикальной скорости приходится лететь немного вверх тормашками. По тангажу ничего делать не нужно. Наклонение орбиты относительно экватора, при этом изменяется. Мне не столько важно отклонение орбиты, сколько то чтобы она проходила на уровне места посадки. Для этого его нужно увеличить более чем на 40 градусов. Учитывая, что изначальное наклонение орбиты было 20 градусов, я иду с правым креном, удерживая высоту в окрестностях 30км.

post-55503-0-03307600-1450468891_thumb.pngpost-55503-0-61722600-1450468893_thumb.png

 

10.01.2019. 238-й день экспедиции. Время 04:05. Скорость снизилась, а вместе с ней уменьшилась температура обшивки. Пламя исчезло. При выполнении этого маневра я случайно пролетел над местом, куда планирую посадить Ravenstar (похожая случайность произошла и при возвращении на Землю). Значит наклонение орбиты относительно экватора можно больше не увеличивать, перекладываю аппарат на левый борт, дальше буду идти с левым креном. Так мне не придется делать много витков по орбите, ожидая когда Марс вращаясь вокруг своей оси повернется нужной стороной. Продолжаю торможение, скорость уменьшается, а вместе с ней и высота апогея.

post-55503-0-63908300-1450468895_thumb.png

 

10.01.2019. 238-й день экспедиции. Время 04:11. Апогей орбиты приближается к 300км, и пока скорости ещё достаточно, чтобы снова покинуть атмосферу и остаться на орбите, я перевожу триммер в нейтральное положение, устанавливаю центр масс посередине, убираю аэродинамический тормоз, и стремительно лечу прочь из атмосферы, стараясь идти строго по траектории орбиты. Пока аппарат покидал атмосферу Марса, из-за аэродинамического сопротивления скорость ещё не много уменьшилась, и апогей орбиты уменьшился вместе с ним до 200км.

post-55503-0-64804200-1450468897_thumb.png

0

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.