IMFD 5.0 - Z Ziemi na Marsa

Słowo wstępu

Do zrozumienia tego tutoriala, potrzebne jest zrozumienie tutoriala z IMFD 4.6 - Canaveral - Brighton Beach. Większość koncepcji jest taka sama. Dla użytkownika, wersje IMFD 4.6 i 5.0 różnią sie szczegółami opisanymi tutaj. Najnowszy IMFD można znaleźć jak zwykle na stronie domowej IMFD. Jeśli chcesz wykonać aero-przechwycenie w atmosferze Marsa, to potrzebujesz też świetnego dodatku AeroBrake MFD.
Uaktywnij IMFD, oraz opcjonalnie ExtMFD i Aerobrake MFD w zakładce modules w menu startowym Orbitera.
W IMFD 5.0 trójwymiarowa rotacja rzutu w lewym MFD jest wykonywana przez LShift + Z i ruch myszą, a w prawym RShift + L. Przypominam że w IMFD wybiera się elementy przyciskami Prv, Nxt; modyfikuje się zaznaczony element przyciskami + i -, a przełącza się strony danego MFD przyciskiem PG


1. Planowanie lotu

Otwórz IMFD w obu wyświetlaczach i skojarz lewy z prawym, klikąjac na Menu - Share i wpisując ID prawego (prawdopodobnie 1). W lewym w glownym menu wybierz Configuration i przelącz Mission Timer z GET na MJD. Pozwoli to na szybsze wyszukanie okienka startu. Ponownie w lewym MFD wybierz Course - Target Intercept, kliknij TGT i wpisz Mars. Jesli IMFD wyświetli komunikat o błędzie, to dokonaj nast. zmian:

IMFD obliczyl nam co prawda "jakas" trajektorie ale może nie o taka nam chodzi:

Jaśniejsza część niebieskiej elipsy oznacza naszą planowaną trajektorię. IMFD nie pozwala nam przyspieszać w kierunku Prograde w stosunku do ruchu wokół Słońca, lecz gdzieś w górę, co jak widzimy wymagałoby zbyt dużych ilości paliwa. Musimy znaleźć bardziej dogodne ustawienie planet.

Chodzi nam przedewszystkim o minimalizację Tot dv w lewym dolnym rogu. To predkość jaką musimy nadać statkowi z takiej pozycji obu planet. Jesli chcesz jeszcze bardziej zmniejszyc tę wartość, to musisz teraz przełączyc TOF-Lock na UnLock i odrębnie modyfikować obie daty (startu z orbity TEJ i przechwycenia TIn)


2. Start z lądowiska

W prawym IMFD wybierz z głównego menu Surface Launch i upewnij się że pracuje on w trybie Course-Program. Ustaw wysokość orbity (proponuję powyżej 200 km). Nie ustawiaj celu na Mars w Surface Launch. Ustawianie tutaj celu dotyczy tylko lotów na księżyce. Zmień teraz datę w edytorze scenariuszy lub przyspiesz czas czekając aż TEj w lewym wyswietlaczu osiągnie wartość około 10k. Musisz teraz dostosować TEj (Time of Ejection, czyli moment wystrzelenia z orbity ciała macierzystego) do optymalnego startu, który sugeruje nam Surface Launch, czyli do startu z azymutem = 90°, w pełni wykorzystującego rotację planety. Surface Launch automatycznie dostosuje się do naszej planowanej orbity. W przypadku szybko obracających się ciał, musisz po prostu ustawić takie TEj, żeby było równe czasowi odliczanemu na Surface Launch (nazwijmy to tx) + czasowi wejścia na orbitę + czas spędzony na orbicie, a więc tx + 500 + 3000 = tx + 3.5k. Ogólnie należy się zastanowić, czy przez pełne wykorzystanie rotacji ciała macierzystego zyskamy więcej dV niż możemy zmniejszyć wymagane dV przez zmianę TEj, co widać w lewym dolnym rogu. Prędkość obrotową ciała macierzystego odczytamy przełączając Surface MFD na tryb OS (Orbital Speed).
Jeśli ustawiłeś TEj tak jak opisałem, to wystartuj z aymutem podanym jako pierwsza wartość w Surface Launch (Hed = Heading), gdy odliczanie na Surface Launch dojdzie do 0, starając sie minimalizowac EIn podczas lotu, skrecając delikatnie w lewo lub prawo. EIn to miara odchyłki twojej aktualnej orbity od planowanej. Na czas wchodzenia na orbitę, możesz przełączyc lewy wyswietlacz na Orbit MFD


3. Opuszczenie orbity Ziemi

Przełącz Surface Launch na Orbit-Eject z głównego menu i zmień w nim Higher Orbit na Course. Pod Course przełącz Realtime na Off-Axis. Jeśli EIn jest dość duże, to możesz je jeszcze zmniejszyć w jednym z węzłów, ale równie dobrze możesz to pozostawiź programowi Off-Axis, choć jest to mało oszczędne. Wykonaj AutoBurn W Orbit-Eject - Musisz kliknac na PG (PaGe) i nacisnac AB w prawym dolnym rogu - a następnie przełącz prawy wyświetlacz na Map Program z głównego menu IMFD. Włącz tam Dsp (wyświetlenie orbit), SOI (sfery oddziaływania), a REF (REFerence = ciało odniesienia) ustaw na Sun (kliknij i wpisz Sun z klawiatury).


4. Korekta trajektorii:

Po opuszczeniu sfery oddziaływania Ziemi (szara przerywana sfera w IMFD Map Program przełączana przyciskiem SOI) powinieneś/naś dokonać korekty trajektorii. W lewym wyświetlaczu ponownie włącz Course i przełącz SRC na x, czyli twój własny statek. Jest to bardzo ważny krok, a jednocześnie bardzo łatwo o nim zapomnieć. Przyspiesz czas i zwróć uwagę na zachowanie się dV w lewym dolnym rogu (trzecia wartość od dołu). Najpierw powinna wzrastać, w miarę jak sciąga cię Ziemia, potem maleć. W momencie gdy znowu zacznie wzrastać będziemy w miejscu odpowiednim na korektę. Upewnij się ze masz właczone TOF-UnLock. Podświetl prawy TIn w lewym wyswietlaczu i zmień go tak żeby zminimalizować dV. Wykonaj AB w Target Intercept (a nie np. w Orbit-Eject).
W Map Program możesz zmienić na chwile REF na Mars i zobaczyć jak daleko będziesz od Marsa przy obecnej, poprawionej trajektorii, a więc czy będziesz potrzebował/ła kolejnej korekty - zobacz na element PeA. Jeśli będzie ujemny (perycentrum poniżej powierzchni) to lecisz tak dobrze, że prawdopodobnie uderzysz w cel :) . Możesz sprawdzać PeA po każdej korekcie trajektorii, lub po prostu tak to zostawić, nie zmieniając spowrotem REF na Sun. Korekt takich możesz potrzebować od 2 do więcej, w zależności od odległości jaką musisz przebyć i od odległości od większych ciał w układzie planetarnym.


5. Przechwycenie Marsa

Gdy będziesz w SOI Marsa (patrz na Map Program), w lewym wyświetlaczu (Course) pokaże się komunikat błędu, Zmień Target Intercept na Base Approach, wybierając TGT, i po prostu naciskajac Enter. Teraz możesz nacisnąć + lub - i wybrać Base Approach z menu, a następnie postępuj tak jak w tutorialu IMFD: z Ziemi na Księżyc, przy czym ustaw PeA na 30-40 km. Jeśli natomiast lecisz DGIV i chcesz dokonać aero-przechwycenia to z głównego menu wybierz Planet Approach, w którym musisz zmienić REF na Mars, a następnie wybrać inklinację (znak oznacza tylko LAN - mało ważne. Orbita o inklinacji większej niż 90° oznacza orbitę wsteczną), oraz wysokość (pamiętaj o mnożniku k po podanej liczbie). Zmien EqI (Equatorial Inclination) na wartość mniejsza niż |+- 90| stopni, gdyż chcemy hamować w atmosferze zgodnie z kierunkiem obrotu planety, aby zminimalizować szok kontaktu z atmosferą, więc najlepiej niech będzie to najmniejsza możliwa inklinacja, ktorą pozwoli nam wyladować w bazie, czyli inklinacja równa szerokości geograficznej bazy (latitude na Map MFD). Ustaw PeA na około 35 do 40 km. Jeśli chcesz utworzyć orbitę wokół Marsa za pomocą silników (DG lub DGIV) to również wybierz metodę Base Approach, lecz ustaw PeA na powyżej 100 km (maksymalna wysokość atmosfery Marsa). Odpowiedź dlaczego w DGIV przy aero-przechwyceniu wybieramy Planet Approach nasunie się później


5.1 Zwykly DG:

Włącz Aerobrake MFD w lewym wyświetlaczu, a w prawym Orbit MFD. W zewnętrznym (Ctrl + F4 i External MFD) możesz włączyc Surface MFD, aby obserwować aktualne opoźnienie ACC. Gdy będziesz już blisko Marsa, czyli jakieś 3 Mm Alt na Surface Hud, zobacz w AeroBrake, jaki musisz mieć najmniejszy kąt AoA, aby nie odbić sie od atmosfery. Dla zwykłego DG bedzie to kąt ujemny. Będzie to wyglądało mniej więcej tak:

Nie przejmuj się wysokim G-Max. Nigdy go nie osiągniemy, ponieważ wbrew temu co sądzi Aerobrake, będziemy modyfikować nasze AoA podczas hamowania. Przyspiesz czas aż będziesz około 150 km nad powiechnią Marsa. Uwaga! Teraz wszystko będzie działo się bardzo szybko! Radzę zapisać stan symulacji Ctrl + S. Gdy będziesz już w atmosferze (Alt < 100 km), zablokuj to AoA które nie pozwoli statkowi się odbić, pochylając odpowiednio dziób statku, po czym naciskając AoA na AeroBrake MFD. Teraz czekaj az zejdziesz wokół wysokości ustawionej na Planet Approach, stale zwiększając delikatnie AoA kombinacją Shift + Num2 (Num8 by zmniejszało), tak żeby sie nie odbić (obserwuj AeroBrake MFD), ale jednocześnie żeby lekko zmniejszac tempo spadku. Gdy osiagniesz perycentrum, co widac dzieki następującym przesłankom:

natychmiast włącz autopilota Alt w Aerobrake MFD. Powinno sie to stać na wysokości około 35 km. Zaczekaliśmy grzecznie aż będziemy w perycentrum, aby zminimalizować akrobacje AeroBrake MFD, który w innym momencie mogłby nas wyrzucić z atmosfery. Teraz po prostu czekaj aż osiągniesz niemal kołową orbitę. Możesz nawet przyspieszyć czas do 10x ale nie więcej. Gdy będziesz miał już zamkniętą orbitę wokół Marsa (patrz na Orbit MFD), możesz zmniejszyć wysokość w AeroBrake kombinacją Shift + Num8, aby hamować szybciej. Gdy ApA będzie wynosiło okolo 250-350 km, wyłącz autopilota Alt, i poczekaj aż osiągniesz apocentrum, po czym przyspiesz w nim w trybie prograde, aby zcyrkulizować orbite. Dalsza czesc hamowania w atmosferze Marsa jest opisana w przewodniku "Hamowanie w atmosferze Marsa" na tej stronie.

5.2 DGIV

Normalnie nie latam tym statkiem, więc informacje będą ogólne. DGIV nie potrafi zcyrkulizować orbity za jednym podejściem hamowania w atmosferze, a jedynie potrafi ją zamknąć w elipsę, w przeciwnym wypadku spaliłby się, choć można temu zaradzić stosując ten tutorial, ale zaznaczam że to Über-trudne. Ze wspomnianej przyczyny użycie Base Approach, czyli ustawianie ilości orbit które wykonamy przed lądowaniem w bazie (czyli o jaki kąt zdąży sie za ten czas obrócić planeta pod nami) nie ma sensu, gdyż ustawiając je, informujemy program ile wykonamy orbit kołowych, a my będziemy przecież mieć elipsy o innych okresach.
DGIV będzie musiał wykonać około 1-3 dodatkowych orbit aby zcyrkulizować orbitę w atmosferze, przy czym warto za każdym razem zmniejszać wysokość perycentrum, aby nie marnować czasu. Im wolniej lecimy (czyli na im późniejszej orbicie jesteśmy) tym niżej możemy ustawić PeA, gdyż opór atmosferyczny a więc i ilość wytwarzanego ciepła jest proporcjonalna do prędkości.


6. Inne typy transferów

Możliwy jest również start z niskiej orbity ciała macierzystego, gdy inklinacja naszej orbity jest niezgodna z orbitą parkową transferu Off-Plane, czyli mozna dolecieć do celu z praktycznie każdej orbity. Aby zastosować taki start, musisz przełączyc element Off-Plane w Target intercept na dowolny inny, najlepiej taki, ktory wymaga najmniej Total dV w lewym dolnym rogu. Nie zapomnij dokonać zmiany płaszczyzny w węźle, na orbicie wokołosłonecznej, tak jak zostało to opisane w tutorialu Ziemia-Księżyc. Warto jednak dodać, że przy tak dużych odległościach konieczna jeszcze będzie korekta trajektorii poza węzłem, więc po zrównaniu płaszczyzn na orbicie wokołosłonecznej, musisz przełączyć *-plane na Off-plane, i dopiero wtedy dokonywać dalszych korekt.

 

Powrót