Navball/ko
항법구(航法球)는 기체를 조종하는데 있어 중요한 장비 중 하나입니다. 항법구의 사용법을 숙지하는 것은 대기중이나 우주에서의 비행을 성공짓는데 있어 매우 중요한 요소입니다. 추격시점화면이 아닌 다른 모든 비행화면에서는 이 항법구가 기체의 현재 진행방향(Orientation)과 회전(rotation) 상태 등을 보여주게 됩니다. 이 항법구는 실제 비행기의 인공수평의 혹은 인공수평자세지시계와 유사한 모습입니다.
비행기준점Point of reference
우주공간에서의 모든 운동(비행)은 상대적이라서, 비행기준점은 모든 거리 지표와 속도 벡터가 만들어지는 물체를 표시해줍니다. 이 부분(그림 1의 1번)을 마우스로 클릭하면 비행기준점을 표시하는 녹색글자인 지표면Surface과 궤도Orbit로 각각 변경 할 수 있습니다. 만약 목표물이 선택된 상태라면, 목표Target라는 표시로 변경할 수 있게됩니다. 이 비행기준점을 변경하게 되면 순행표식prograde marker과 역행표식retrograde marker의 위치도 바뀌게됩니다. (아래의 설명을 살펴보세요.)
행성 표면이나 다른 천체 표면에 착륙할 때, 천체의 자전을 고려하기 위해서는 비행기준점을 "지표"로 맞추는 것이 중요합니다. 반면 궤도 항법중에는 행성의 자전이 중요치 않습니다. 단, 동기 궤도 형성시는 예외이며 이 경우는 비행기준점을 반드시 "궤도"로 맞추어야 하는데, 사실상 행성의 자전을 고려치 않는 "지표"와 별다를바 없습니다. [1]
속도계Speed
속도는 비행기준점에 대한 상대속도를 표시하며 초속 미터(m/s)로 보여줍니다. 만약 도킹을 위해 목표(target)를 향해 이동하고 있다면, 접근속도는 항상 양수(positive number)로 표시될 것입니다.(그림 1의 2번)
공모양 지시계
항법구의 가운데에 위치한 공모양의 기구(그림 1의 9번)는 가장 중요한 부분으로 기체의 현재 방향이나 상태 뿐만 아니라 조종을 위해 알아야할 다양한 지시계(각종 지시계; 순행, 역행, 구심, 원심 등) 등의 많은 정보를 보여줍니다.
지상에서는 파란 배경의 반구는 하늘방향(위 또는 중력 중심으로부터 멀어지는 방향)을 나타내며, 갈색 배경의 반구는 지상방향(아래 또는 중력 중심 방향)을 나타냅니다. 파란 반구와 갈색 반구 사이의 흰색 가는 실선은 인공 수평선입니다. 이 지시계는 기체가 조종되고 있는 천체 - 반드시 근처의 행성이나 목표물 또는 궤도면인 것은 아니지만 - 를 기준으로 작동합니다. 기체의 도킹포트나 사령선에 마우스 우클릭후 "여기에서 조종" Control from Here을 선택하면 선택한 부분에 맞추어 지시계의 정보도 변경이 될 수 있습니다.
수평 지시계Level indicator
수평지시계는 항법구 중앙에 있는 금색의 브이 모양(V) 표식이며, 기체의 현재 진행 방향을 보여줍니다.(그림 1의 9번 가운데) 이 수평 지시계는 움직이지 않습니다; 대신 항법구가 회전을 하는데, 외부를 볼 수 없는 조종석이나 사령선의 경우 일종의 조종석 유리창 역할을 하게 됩니다. 예를들면, 기체가 회전축을 중심으로 한바퀴 회전하면, 항법구의 위와 아래가 회전하며 뒤바뀌는 것을 볼 수 있습니다.
각종 표식Markers
항법구에는 총 6 종류의 기본 표식(marker)이 있습니다. 항법표식maneuver marker을 제외한 나머지는 모두 짝을 이루고 있으며, 짝을 이루는 반대쪽 표식은 항법구의 반대편에 존재합니다. 이 표식들은 모두 비행기준점과 관련되어 있습니다. 세 종류의 방향표식 쌍이 있는데, 항법분기점에서 사용되는 벡터들과 동일합니다. 다만, 항법분기점에서와는 달리 조종 중에 계속해서 변동이 된다는 점입니다.
천체 주위를 기체가 공전할 때면, 순행표식과 역행표식은 계속해서 서서히 이동을 하게 됩니다. 왜냐하면 궤도는 원형(또는 타원형)을 이루고 있으며, 이 궤도를 따라 이동하는 기체(우주선)는 보통 다른 힘을 가하지 않는한 한 자세(방향)로 멈춰있기 때문입니다.
순행과 역행
노란 순행표식prograde marker은 기체의 진행 방향(기체가 바라보는 정면이 아닐 수도 있습니다.)을 표시합니다. 반대로 역행표식retrograde marker은 항상 순행표식의 정반대 방향을 향하고 있습니다. 만약 순행표식이 수평지시계와 정확하게 일치한다면, 그 기체의 정면이 곧 항주 방향에서 "앞"forwards을 향하고 있다는 의미입니다. 반대로 역행표식이 수평지시계와 일치한다면 기체의 정면이 항주 방향의 "뒤"backwards를 바라보고 있다는 의미겠죠. 기체가 천체 주위를 주회하면서, 이 표식들은 계속해서 이동합니다. 원형(혹은 타원형)의 궤도를 따라 도는 우주선은 통상 정지되어 있기 때문에 우주선의 방향은 일정하게 고정되어 있는데 우주선 자체는 궤도를 따라 이동을 하므로 그러한 현상이 나타나게 됩니다.
정확히 순행과 역행 방향이 아닌 다른 곳을 향해 추진분사를 하면 기체가 가리키는 방향과는 다른 곳으로 순행표식과 역행표식이 이동을 하게 될 것입니다. 순행표식은 이륙중 필수적이며, 역행표식은 착륙시 그러합니다. 한편 중력 선회시에는 가속과 속력 벡터의 조화가 중요합니다. 또한 이들 표식은 중력 도움닫기 기동의 세밀한 조종에 사용될 수 있습니다. 순행 가속은 고무줄새총(slingshot) 기동을 위한 증속에 최적인 최저 근점을 증가시킬 수 있으며, 역행 가속은 중력 도움닫기 또는 공력제동을 위한 최대 근점을 감소시킬 수 있습니다.[2]
법선과 반법선
법선(normal) 방향은 궤도면에 수직인 방향으로, 법선 또는 반법선 추진분사는 궤도 경사각을 변화시키게 됩니다. 항법구에서 법선과 반법선 방향은 정확하게 순행과 역행표식의 균분선(균등하게 나누는 경계선)에 위치하게 됩니다. 이들 방향은 일반적으로 다른 천체나 기체의 궤도 경사각에 일치시키거나 경사진 호만전이에 사용됩니다. 다만, 통상적으로 수동으로 이 표식을 이용하기보다는 오히려 항법 분기점(maneuver node)을 사용해서 실행하는 방법이 보편적입니다.[3] 하지만, 중력 도움닫기gravity assist에서 필수적인 역할을 하기도 합니다, 접근궤적approaching trajectory의 법선방향에서 미세 조정으로서, 탈출궤적escape trajectory의 각도와 최종 접선(만남; 인카운터)final encounter의 각도를 효과적으로 변경할 수 있습니다.
구심과 원심
반지름 방향(Radial direction[4])은 궤도면에 위치하며, 순행방향과 직각을 이룹니다. 구심 벡터(radial-in vector)는 궤도의 안쪽, 즉 궤도의 중심천체 방향(항법구의 갈색 반구쪽)을 가리키며, 원심 벡터(radial-out vector)는 반대로 궤도의 바깥쪽, 궤도 중심천체로부터 멀어지는 방향(항법구의 파란색 반구쪽)을 가리킵니다. 이 반지름 방향에서의 추진(분사)은 막대에 끼워진 훌라후프가 회전하듯 궤도를 우주선 주위로 회전시킵니다.
통상 반지름 방향에서의 추진(radial burns)은 궤도를 변경하는 효과적인 방법은 아닙니다 - 순행/역행 추진이 보통은 더 효과적입니다. 단, 성간이동 등의 원거리 접근시의 탈출 궤도(escape trajectory; 탈출 경로 혹은 탈출 궤적)에서 속도를 변화시키지 않고 근점(periapsis)을 변화시키고자 할 때 유용합니다. 더 효과적인 고무줄새총 기동을 위해 근점을 낮추는 역행추진으로 궤도 속도(orbital speed)를 늦추는 것은 별로 실용적인 방법이 아닙니다 - 항로 자체에 영향을 덜 미치는 비행 항로 안에서의 분사(구심 분사)가 좀 더 효과적입니다. 마찬가지로, 원심 추진(radial-out burns)은 제동을 위한 기동이나 요격을 위해서 속도를 증가시키지 않고 근점을 높일 수 있습니다. 이 원심 추진은 또한 착륙시에도 중요한 역할을 하게 됩니다 : 구심 방향으로 로켓의 분사구 향하고 조종을 하면 기체의 고도를 조절하는데 도움이 됩니다.
목표 순행과 목표 역행
목표가 지정되어 있다면, 보라색 아이콘이 목표물이 있는 방향에 나타납니다. 목표물은 이동하는 경우가 보통이므로, 이 표식도 목표물을 따라 이동합니다. 일반적으로 목표 표식(target marker)과 속도 표식(velocity marker)은 정확하게 일치하여 움직이지 않고 약간 따로 움직입니다. 따라서 도킹시에는 특히나 기체가 경로를 이탈하지 않도록 자주 미세조종을 해주어야 합니다. 이 표식은 비행기준점(Point of reference)과 연동되지 않습니다.
항법 순행
침로(항법 또는 maneuver)를 지도 화면 map view에서 설정했다면, 파란 항법 표식이 추진(분사)에 필요한 방향에 나타나게 됩니다. 이 표식은 유일하게 반대되는 짝이 없는 표식이나, 이 표식이 항법구의 반대쪽에 있어 보이지 아니할 경우 이 표식의 위치를 안내해 주는 화살표가 나타나기도 합니다.
항법 표식들
- → 원문 : Navigation marks
각각의 탐사 계약survey contract에서는 실험이 이루어져야 하거나 가능성이 큰 목표지역을 지도 화면 map view에 표시해줍니다. 비행에 들어가서 이 목표지점을 선택하면 항법구에도 해당 지역을 가리키는 표식이 나타납니다. 각 표식의 색깔은 선택한 계약에 따라 다르게 나타납니다.
항법 표식들은 아래와 같습니다 :
기타 정보
항법 정보계[5]
항로 설정(maneuver)을 하면, 항법구 오른쪽에 녹색 막대와 정보를 보여주는 작은 글씨로 이루어진 Δv 항법 지시계maneuver Δv indicator가 보여집니다. 이 막대는 설정된 항로 또는 기동(maneuver)을 수행하는대 필요한 Δv(델타 브이, 또는 속도증분)의 총량을 시각적으로 표시해주며, 설정된 기동이 완료되면 사라집니다. 이 막대는 정해진 눈금(scale)이 있는 것은 아닙니다; 처음에는 항상 가득찬 상태로 추진량이 얼마이건 관계 없습니다. 이 막대 바로 아래에는 추진(분사)에 소요되는 시간이 표시됩니다 : 기동이 완료되기까지 얼마동안 추진(분사)가 이루어지는가를 나타냅니다. 이는 단순히 현재의 최대 추력을 기초로 하여 계산된 값입니다. 엔진이 점화되거나 꺼지면 자동적으로 그에 맞추어 재계산이 이루어지며, 때로는 더 오랜시간 추진을 해야할 수도 있습니다. 이 소요시간은 엔진이 100%의 추력으로 작동되지 않는다 해도 변하지 않습니다; 단지 시간 경과가 느려질 뿐입니다. 이 소요시간 아래쪽에는 다음 기동지점(maneuver node)까지 도착하는데 걸리는 시간을 나타내는 초시계가 있습니다. 기동지점은 매순간 속도가 변화되기에, 완벽한 추진(분사)은 불가능합니다. 최대한 설정한 기동에 맞추려면, 기동지점에 도착하기전 절반정도쯤 추진을 하고 기동지점을 지나친 후에 나머지 절반의 추진을 완료하게끔 맞추는 것을 권장합니다. 다음과 같이 다양한 의견이 있기는 합니다 :
- 기동지점 도착전에 추진을 시작하여, 'T-0'에서 종료한다.
- 도착전에 절반을 추진하여, 'T-0'에는 절반정도의 Δv가 되도록 한다.
- 정확히 'T-0'에 추진을 시작한다.
출력계
출력계는 해당 비행단계(stage)에서 모든 엔진의 출력을 얼마큼 사용하는지를 표시해줍니다 (백분률로 표시). 최대 출력을 계속해서 사용할 경우, 로켓 엔진이 과열로 부서질 수도 있으니 주의하시기 바랍니다. 하나의 출력조절장치로 활성화된 모든 엔진을 조종할 수 있게 되어 있으므로, 엔진이 균등하게 장착되어 있지 않아 개별적인 조절이 필요한 경우 조정기능(tweakable)을 이용하여 엔진들의 총 추력 제한을 변경/조정하여야 합니다. 출력 조절은 절대 추력이 아닌 최대 추력에 대한 비율을 조절하기 때문에, 최대 출력시 작은 엔진들은 상대적으로 큰 엔진들보다 적은 추진력을 제공하게 됩니다. 고체 로켓 추진체는 출력 조절이 되지 않습니다.
방위계
방위계는 기체가 향하는 자방위(磁方位)로, 0° (진북 眞北)에서 359°까지의 방위각을 시계방향으로 가집니다. (90°가 동쪽을 가리킨다는 의미)
경사각
경사각Pitch은 +90° (상)에서 -90° (하) 범위를 표시합니다. 좀 더 정확한 승강/하강 경사각이 표시되기를 원하면, 항법구가 아래쪽은 갈색, 위쪽은 청색으로 정확하게 맞춰지도록 합니다.
회전각
회전각Roll angle은 수평 지시계를 사용해 보여줍니다. 수평 지시계가 경사도를 나타내는 눈금과 평행하면, 기체가 수직으로 비행하고 있음을 나타냅니다. 항법구의 청색 배경은 하늘 방향이고 갈색 배경은 땅 방향이라는 지식을 조합하면, 항법구만을 보고도 기체가 어떤 상태인지 유추가 가능하게 됩니다.
중력가속도계
중력가속도계G force gauge는 중력이나 기체의 가속에 의한 가속도를 g라는 단위를 이용해 시각적 눈금으로 표시해줍니다. g는 약 9.81 m/s2값을 갖습니다. 국제단위계(SI-unit)의 그램(gram)과 혼동하지 마십시오. 중력가속도(G forces)는 양의 값(눈금의 위쪽) 또는 음의 값(눈금의 아래쪽)을 가질 수 있습니다. 과도한 중력가속도에 지속적으로 노출될 경우(눈금의 적색부분) 커보너트가 죽음에 이르거나 민감한 부품이 고장날 수도 있습니다.
보이기/감추기
항법구 상단의 작은 화살표를 누르면 비행화면 또는 지도화면에서 항법구를 숨겨줍니다. 별도로 조종단추를 지정하여 사용할 수도 있습니다.
기본 조작법
아래는 가장 기본적인 방향 조작법으로, 기본 조종단추들을 이용하여 조종을 했을 때 항법구에 어떠한 변화가 나타나게 되는지에 대한 간략한 설명이 추가되어 있습니다:
- W 항법구에서 지시계(표식)을 아래쪽으로 이동시킵니다.
- S 위쪽으로 이동.
- A 왼쪽으로 이동.
- D 오른쪽으로 이동.
- Q 반시계방향으로 회전.
- E 시계방향으로 회전.
주석
- ↑ 원문은, To land on the surface of a planet or other celestial body, it is important to have the reference set to Surface to account for the rotation of the celestial body. For orbital maneuvers (i.e., not landing), the planet's rotation is unimportant, except in the case of a synchronous orbit, in which case the point of reference should be set to Orbit, which is like Surface but without accounting for the planet's rotation. 마지막 문장 - 동기 궤도 - 부분은 해석에 자신이 없네요 ㅠㅠ
- ↑ 원문은 The prograde acceleration can increase the too deep periapsis increasing the speed for slingshot maneuvers, the retrograde burning can decrease the too high periapsis for reserve gravity assist or aerobraking.
- ↑ 원문은 These directions are generally used to match the orbital inclination of another celestial body or craft and inclined Hohman transfers, but as a typical timed maneuvers, they are preferably executed using maneuver nodes.
- ↑ 'Radial'은 방사상 放射狀 혹은 성형 星形이라는 용어를 사용하는데 물체의 중심 - 보통 무게중심으로 예를들어 행성으로 치면 행성의 핵 - 으로부터 바깥쪽으로 뻗어나오는 모양을 가리킵니다. 별빛이 별의 중심으로부터 뻗어나와 번쩍번쩍하듯. 따라서 항상 물체의 중심에 대해 수직/직각을 취하게 됩니다. 비유를 들면 직교좌표에서 x축과 y축은 항상 중심 원점 '0'에 대해 수직 또는 수평으로 뻗어나가는 것과 유사하죠. 그래서 반지름 방향이라는 용어를 사용했습니다. 반지름은 구체의 중심으로부터 사방으로 수직을 이루는 선분이 만들어지기 때문이죠. 용어를 "방사 방향"이나 "방사상 방향"으로 하려니 말이 너무 어렵고 쉽지 않아 반지름 방향으로 기재했습니다. 수학이나 물리에서 사용하는 고유의 용어가 있다면 전공자께서 수정해 주실 것을 부탁드립니다.
- ↑ Maneuver information
