Tutorial: Advanced Orbiting/ru

Гомановская траектория

Гомановская траектория — в небесной механике эллиптическая орбита, используемая для перехода между двумя другими орбитами, обычно находящимися в одной плоскости. В простейшем случае она пересекает эти две орбиты в апоцентре и перицентре. Орбитальный манёвр для перехода включает в себя 2 импульса работы двигателя на разгон — для входа на гомановскую траекторию и для схода с неё. В идеале маневры должны выполняться короткими импульсами в перицентре и апоцентре орбиты, чем короче импульс по отношению к периоду орбиты, тем эффективнее он будет, следовательно желательно иметь двигатель с хорошей тяговооруженностью. При плохой тяговооруженности маневры придется начинать выполнять до перицентра и апоентра и заканчивать после них, что менее эффективно и приведет к перерасходу топлива. Данную проблему можно также обойти, проделав каждый необходимый в несколько заходов. Например подъем апоцентра можно сделать за два прохождения перицентра.

При перехода с более низкой орбиты на более высокую:

1. В перицентре ускоряйте космический аппарат в направлении прогрейда орбиты (по направлению движения) до тех пор, пока апоцентр не достигнет заданной высоты.
2. По достижению апоцентра ускоряйте космический аппарат в направлении прогрейда орбиты до тех пор, пока перицентр также не достигнет заданной высоты.

При перехода с более высокой орбиты на более низкую:

1. В апоцентре ускоряйте космический аппарат в направлении ретрогрейда орбиты (против направления движения) до тех пор, пока перицентр не уменьшится до заданной высоты.
2. По достижению перицентра ускоряйте космический аппарат в направлении ретрогрейда орбиты до тех пор, пока апоцентр также не уменьшится до заданной высоты.

Биэллиптическая переходная орбита

Биэллиптический перелёт это орбитальный маневр, переводящий космический аппарат с одной орбиты на другую и в некоторых случаях требующий меньших затрат характеристической скорости (дельта-v), чем перелёт по траектории Гоманна. По сравнению с перелётом по траектории Гоманна реализация биэллиптического перелёта требует на одно включение двигателя больше и, как правило, большего времени перелёта. В то же время, в тех случаях, когда отношение больших полуосей конечной и начальной орбит равно или превышает 11,94, биэллиптическому перелёту могут соответствовать меньшие суммарные затраты характеристической скорости на перелёт (по сравнению с гоманновским переходом). Однако значительная экономия может быть достигнута только при достаточно большой разнице в величине больших полуосей орбит. Одно из лучших применений в игре - максимальное приближение к звезде Кербол, в этом случае применение биэллиптического перелёта позволит уменьшить дельта-v в два раза при достаточно высоко расположенном апоцентре. Данный перелет включает три маневра (рассмотрим на примере повышения орбиты):

1. В перицентре ускоряйте космический аппарат в направлении прогрейда орбиты (по направлению движения). Апоцентр должен оказаться выше, орбиты, которой мы хотим достигнуть. Чем выше будет апоцентр, тем больше экономия горючего, но дольше перелет.
2. В апоцентре ускоряйте космический аппарат в направлении прогрейда орбиты, пока перицентр орбиты не окажется на высоте заданной орбиты.
3. В перицентре ускоряйте космический аппарат в направлении ретрогрейда орбиты (против направлению движения) до тех пор, пока не окажетесь на заданной орбите.

Для понижения орбиты все действия необходимо выполнять наоборот (сначала два торможения, потом ускорение в конце)

Поворот плоскости орбиты

Готовясь к встрече с другим объектом (например, с орбитальной станцией) или к перелету к другой планете или луне, в первую очередь выполняют выравнивание плоскости орбиты корабля с плоскостью орбиты цели. В KSP одним из первых подобных объектов является Минмус с наклоном орбиты в 6°.

Выравнивание плоскости орбиты вашего корабля с плоскостью орбиты цели означает совпадение двух орбитальных элементов, определяющих ориентацию орбиты: наклонения(inclination (i)) и долготы восходящего узла.

Поворот плоскости орбиты требует перпендикулярного к плоскости орбиты направления тяги двигателя, причем двигатель должен быть включен во время прохождения одного из узлов орбиты, образованного пересечением плоскостей текущей и целевой орбит.

На практике:

• Поворот плоскости орбиты в KSP с использованием маневровых нодов задача усложненная. Связано это с тем, что в идеале для выполнения маневра нос корабля нужно держать перпердикулярно текущей плоскости, но во время выполнения маневра текущая плоскость меняется, и, получается так, что часть делта-v начинает уходить не в поворот, а в разгон. Существует два способа избежать этого. Во-первых, можно менять плоскость орбиты понемногу за каждое прохождение пересечения плоскостей, на 2-3° за раз, тогда побочная трата дельта-v сведется к минимуму. Во-вторых, можно использовать выравнивание корабля по нормали или анти-нормали, которое есть в продвинутых модулях SAS или у прокачанных пилотов-кербонавтов, в этом случае нужно только включить двигатели и следить за изменением наклона орбиты.
• Может получиться так, что полный разворот плоскости орбиты за один раз (за одно пересечение орбит) невозможен. Если угол между орбитами уже не может быть уменьшен, выключите двигатели и подождите момента, когда ваш корабль снова достигнет узла пересечения орбит. Помните, что маневр эффективен только, если вы очень близко к точке пересечения плоскостей орбит.
• Поскольку маневр отнимает конечное времяT, следует включать двигатели заранее, за время ½T до момента достижения узла пересечения орбит.
• Размер скорости дельта-v, требуемый для поворота плоскости орбиты на угол дельта-i, пропорционален орбитальной скорости. Следовательно, маневр будет тем эффективнее, чем меньше скорость корабля, т.е. проводить его надо как можно ближе к апоцентру орбиты. То есть из двух узлов, в которых возможно произвести поворот орбиты, следует выбрать тот, который находится ближе к апоцентру орбиты. Иногда имеет смысл заранее сделать орбиту более вытянутой перед тем, как поворачивать ее плоскость. Однако, если поднять апоцентр сразу до целевой орбиты, то потом будет сложно отрегулировать время встречи с нужным объектом, поэтому зачастую лучше сначала выровнять плоскости орбит.

Синхронизация орбит

Следующий шаг, который следует предпринять после выравнивания плоскостей орбит, это синхронизация орбит. Необходимо так изменить орбиту вашего корабля, чтобы создать условия для одновременного прихода в точку перехвата и вашего корабля и объекта-цели.

Конкретных правил по синхронизации орбит двух космических аппаратов нет, но можно рассмотреть несколько примеров синхронизации орбит. Предполагаем, что они уже находятся в одной плоскости:

1. Вам нужно стыковаться с другим вашим кораблем или станцией на низкой орбите у Кербина. Если цель отстает от вашего корабля, то займите немного более высокую орбиту, для экономии горючего перицентр можно оставить на высоте орбиты цели, а апоцентр поднять на 10+ километров выше. Каждый виток цель будет немного догонять вас, чем выше ваш апоцентр, тем быстрее. Вы можете сразу поднять апоцентр настолько, чтобы оказаться около цели за 1 виток, однако это потребует много горючего. При каждом прохождении перицентра следите за тем, как изменяется расстояние до цели, так вы сможете определить - на сколько километров за виток происходит сближение. Если при очередном прохождении перицентра цель окажется достаточно близко к вашему кораблю, то можете просто долететь до нее напрямую. Если видите, что при следующем витке не совсем попадаете в цель, то откорректируйте высоту своего апоцентра так, чтобы попасть к цели. Если цель отстает слишком сильно и вы ее перелетаете - понижайте апоцентр, если недолетаете - повышайте. Если цель не отстает, а опережает ваш корабль, то вместо повышения апоцентра, понижайте свой перицентр, в остальном действия схожи.

The Exley Maneuver

(As of 0.17.1)

A demonstration using a target planet with an orbit outside your starting planet's orbit.

In order to easily meet with a target planet's Sphere of Influence, you will need to perform a few burns while at either the Periapsis or Apoapsis of your transfer orbit.

Planets outside your original orbit

If you are meeting with a planet whose orbit is outside of your starting orbit, create a transfer orbit such that your Apoapsis is as close as possible to your target planet's orbit.

Next, make a few orbits until the target planet is slightly in front of you when you reach your Apoapsis. Begin a burn in the direction of your velocity until you see your orbit cross the target planet's near your Apoapsis for a fraction of a second. If you overshoot, simply turn around and burn against the direction of your velocity until the cross orbit is visible again. If your transfer orbit exceeds the planet's orbit, then you have gone too far, and have either missed the cross orbit, or do not have an Apoapsis close enough to the target orbit to be affected by the planet's Sphere of Influence.

Planets inside your original orbit

If you are meeting with a planet whose orbit is inside of your starting orbit, create a transfer orbit such that your Periapsis is as close as possible to your target planet's orbit.

Next, make a few orbits until the target planet is slightly behind you when you reach your Periapsis. Begin a burn in the opposite direction of your velocity until you see your orbit cross the target planet's near your Periapsis for a fraction of a second. If you overshoot, simply turn around and burn with the direction of your velocity until the cross orbit is visible again. If your transfer orbit goes within the planet's orbit, then you have gone too far, and have either missed the cross orbit, or do not have a Periapsis close enough to the target orbit to be affected by the planet's Sphere of Influence.

Finally

Once you are in the Cross Orbit, burn against the direction of your velocity until the orbit goes around your target planet.

Good luck!