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•Sobald die Tangentialgeschwindigkeit für eine Kreisbahn erreicht ist (Exzentrizität = 0) sollten die Triebwerke abgeschaltet werden.
 
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<center>''Die Bewegung in eine höhere Umlaufbahn beinhaltet eine prograde Beschleunigung bei P und A (Periapsis und Apoapsis der Transferbahn). Umgekehrt von der höheren in die niedrigere Umlaufbahn erfordert retrograde Beschleunigung bei A und P.''</center>
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Fall 2: Drehen Sie das Argument der Periapsis einer elliptischen Umlaufbahn (d. h. drehen Sie die Umlaufellipse in seiner Ebene).
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•Warten Sie, bis Sie die Periapsis erreichen.
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•Drehen Sie das Schiff rückwärts und aktivieren Sie die Hauptstrahlruder, bis die Umlaufbahn kreisförmig ist (Exzentrizität) = 0).
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•Warten Sie, bis Sie die gewünschte neue Periapsisposition erreicht haben.
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•Drehen Sie das Schiff in die richtige Richtung und aktivieren Sie die Hauptstrahlruder bis zur ursprünglichen Exzentrizität und Apoapsis-Abstände werden wieder hergestellt.
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== 17.4 Rotation der Orbitalebene ==
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Beim Versuch, sich mit einem anderen Objekt im Orbit zu treffen, ändert sich der erforderliche Orbit können oft vereinfacht werden, indem man sie in zwei separate Phasen aufteilt: einen Ebenenwechsel die die Ebene der aktuellen Umlaufbahn in die des Ziels dreht, und weiter in der Ebene Operationen, die nur die Anwendung von Schub in der Ebene der Umlaufbahn erfordern. Wenn Sie befinden sich in derselben Ebene wie Ihr Ziel, die meisten der folgenden Navigationsprobleme werden im Wesentlichen zweidimensional, was sie robuster und viel einfacher macht berechnen.
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In Bezug auf die Bahnelemente: Ausrichtung der Bahnebene auf eine Zielebene bedeutet, dass die beiden Elemente übereinstimmen, die die Orientierung der Umlaufbahn im Raum definieren: Neigung (''i'') und Länge des aufsteigenden Knotens (Ω).
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Die Rotation der Orbitalebene erfordert die Anwendung von Schub außerhalb der Ebene. Um die Ebene mit einer Zielebene abzugleichen, sollte in einem der Knoten (den Punkten, an denen die Umlaufbahn den Schnittpunkt der aktuellen und der Zielebene schneidet) senkrecht zur aktuellen Ebene Schub ausgeübt werden. Dadurch wird die Orbitalebene um eine Achse gedreht, die durch Ihren aktuellen Radiusvektor definiert ist.
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Der Betrag der Normalen Δ''v'', der erforderlich ist, um um einen gegebenen Winkel Δ''i'' zu rotieren, ist proportional zur Bahngeschwindigkeit v. Es ist daher treibstoffeffizienter, die Ebenenänderung dort durchzuführen, wo v klein ist, d. h. in der Nähe des Aphels. Für eine gegebene Knotenlinie ist es effizienter, die Ebenenänderung an dem Knoten durchzuführen, der näher am Aphel liegt. Manchmal kann es sogar sinnvoll sein, die Umlaufbahn vor dem Flugzeugwechselmanöver exzentrischer zu gestalten, damit der Radiusabstand eines der Knoten vergrößert wird.
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'''Notiz:'''
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•Wenn der Winkel zwischen dem anfänglichen und dem Ziel-OP groß ist, kann es erforderlich sein, die Ausrichtung des Raumfahrzeugs während des Manövers anzupassen, um es normal zum OP zu halten.
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•Es ist möglicherweise nicht möglich, die Ebene in einer einzelnen Knotenkreuzung auszurichten. Wenn der Winkel zur Zielebene durch Beschleunigung senkrecht zur aktuellen Umlaufbahn nicht weiter reduziert werden kann, schalten Sie die Triebwerke aus und warten Sie auf die nächste Knotenüberquerung.
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•Da das Manöver eine endliche Zeit T dauert, sollten die Triebwerke ungefähr ''½ΔT'' aktiviert werden, bevor der Knoten abgefangen wird.
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<center>[[File: Scrnshot 2010 1702.jpg]]</center>
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<center>''Ausrichtung der Orbitalebene. r<sub>s</sub>: Radiusvektor. v<sub>s</sub>: Geschwindigkeitsvektor. IN: aufsteigender Knoten. UND: Absteigender Knoten. j<sub>s</sub>: Normale der aktuellen Ebene. n<sub>t</sub>: Normale der Zielebene.''</center>
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Die Richtung des Normalenvektors ns wird durch die Richtung des Kreuzprodukts definiert ''r<sub>s</sub> × v<sub>s</sub>''. Die Beschleunigung sollte in Richtung –n<sub>s</sub> im aufsteigenden Knoten (AN) und in Richtung +n<sub>s</sub> im absteigenden Knoten (DN) erfolgen. (siehe Fehler! Referenzquelle nicht gefunden.).
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'''In der Praxis:'''
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•Der MFD-Modus ''Orbitalebene ausrichten'' (siehe Abschnitt 14.8) soll die Ebenenausrichtung unterstützen. Wählen Sie das Zielobjekt aus ({{keypress|Shift}}{{keypress|T}}).
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•Das HUD sollte sich im Orbit-Modus befinden. Wenn sich Ihr Schiff dem Schnittpunkt mit der Zielebene nähert, drehen Sie es in eine normale (bei DN) oder antinormale (bei AN) Ausrichtung zur aktuellen Orbitalebene. Es gibt automatisierte RCS-Sequenzen ({{keypress|;}} und {{keypress|'}}) zur Verfügung, um die erforderliche Ausrichtung durchzuführen. Verwenden Sie die HUD Orbit-Neigungsleiter, um den Fortschritt zu überwachen.
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•Sobald die Zeit bis zum Knoten (''Tn'') die Hälfte der geschätzten Brenndauer (''TthA'' bzw ''TthD'' für AN und DN) erreicht, beginnt die Anzeige „Druckgeber einkuppeln“ zu blinken. Volle Hauptstrahlruder aktivieren. Stellen Sie sicher, dass die relative Neigung (RInc) abnimmt, d. h. die Änderungsrate (Rate) ist negativ, andernfalls zeigen Sie möglicherweise in die falsche Richtung.
 
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Revision as of 15:30, 27 October 2021

17 Grundlegende Flugmanöver

Die folgenden Flugtechniken sind größtenteils meine eigene Erfindung. Sie erscheinen plausibel, aber da ich kein Raumfahrtexperte bin (obwohl ein begeisterter Amateur), können sie ineffizient oder schlichtweg falsch sein. Korrekturen und Anregungen sind jederzeit willkommen.

17.1 Oberflächenflug

lation results Unter Oberflächenflug verstehe ich Flugbahnen in der Nähe einer Planetenoberfläche, die keine Umlaufbahnen sind, d. h. wo dem Gravitationsfeld des Planeten durch Anlegen eines Beschleunigungsvektors entgegengewirkt werden muss, und nicht der freien Fallsituation einer Umlaufbahn. Übertragungen von Oberfläche zu Oberfläche (von einer Oberflächenbasis zu einer anderen) beinhalten typischerweise einen Oberflächenflug.

Wenn der Planet keine Atmosphäre hat

In diesem Fall sind die einzigen Kräfte, die auf Ihr Schiff wirken, das Gravitationsfeld des Planeten und die Schubvektoren, die Sie anwenden. Vor allem gibt es keine atmosphärische Reibung, um die „Fluggeschwindigkeit“ des Schiffes zu reduzieren. Dies führt zu einem Flugmodell, das sich von einem normalen Flugzeug ziemlich unterscheidet. Die einfachste, aber wahrscheinlich nicht die effizienteste Strategie für den Oberflächenflug ist:

•Verwenden Sie Schwebestrahlruder, um die Gravitationsbeschleunigung auszugleichen (kann automatisch mit dem Navigationsmodus "Höhe halten" erfolgen). Dies bedeutet auch, dass das Schiff auf Höhe des Horizonts gehalten werden sollte.

•Navigieren Sie mit kurzen Hauptstrahlruderstößen.

•Bei hohen horizontalen Geschwindigkeiten kann sich die Flugbahn einer Orbitalbahn nähern. In diesem Fall müssen die Schwebestrahlruder reduziert werden, um die Höhe zu halten. Im Extremfall einer horizontalen Geschwindigkeit, die die Umlaufgeschwindigkeit einer Kreisbahn bei Nullhöhe überschreitet, gewinnt das Schiff selbst bei ausgekuppelten Schwebestrahlrudern an Höhe. Das bedeutet, dass Sie bei Periapsis in eine elliptische Umlaufbahn eingetreten sind.

Wenn der Planet eine Atmosphäre hat

Beim Durchfliegen einer Atmosphäre ähnelt das Flugmodell dem eines Flugzeugs, insbesondere wenn Ihr Schiff im Wesentlichen ein Flugzeug ist, d. h. über Tragflächen verfügt, die einen Auftriebsvektor als Funktion der Fluggeschwindigkeit erzeugen. Wie bei einem Flugzeug müssen Sie kontinuierlich Schub ausüben, um der atmosphärischen Reibung entgegenzuwirken und eine konstante Fluggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Wenn Ihr Schiff Auftrieb erzeugt, sind Schwebestrahlruder nicht erforderlich, es sei denn, die Fluggeschwindigkeit fällt unter die Überziehgeschwindigkeit (z. B. beim vertikalen Abheben und Landen). Wenn Ihr Schiff keinen Auftriebsvektor erzeugt, müssen Schwebestrahlruder ersetzt werden, oder das Schiff muss so gekippt werden, dass die Hauptstrahlruder eine vertikale Komponente liefern, um dem Gravitationsfeld entgegenzuwirken. Beachten Sie, dass der von den Triebwerken erzeugte „Auftrieb“ unabhängig von der Fluggeschwindigkeit ist.

17.2 Start in die Umlaufbahn

Der Start von einer Planetenoberfläche und das Eintreten in eine niedrige Umlaufbahn ist eines der grundlegendsten Probleme der Raumfahrt. Während des frühen Teils des Starts muss das Schiff vertikalen Schub ausüben, um das Gravitationsfeld zu überwinden und die Höhe zu gewinnen. Wenn sich das Schiff der gewünschten Höhe nähert, wird die Neigung verringert, um die horizontale Beschleunigungskomponente zu erhöhen, um die Umlaufgeschwindigkeit zu erreichen. Eine stabile Umlaufbahn wird erreicht, sobald der Periapsisabstand über der Planetenoberfläche so hoch ist, dass atmosphärische Reibung vernachlässigt werden kann.


Orbits sollten normalerweise progradiert sein, d. h. in die gleiche Richtung wie die Planetenoberfläche rotieren, um den vom Planeten bereitgestellten anfänglichen Geschwindigkeitsvektor auszunutzen. (Das heißt, auf der Erde sollten Schiffe nach Osten gestartet werden). Dies bedeutet auch, dass Startplätze in der Nähe des Äquators am effizientesten sind, da sie die größte Anfangsgeschwindigkeit bieten.

In der Praxis: (Dies setzt voraus, dass das Schiff zunächst auf der Erdoberfläche platziert wird).

•HUD auf Oberflächenmodus setzen. Rufen Sie die Oberflächen- und Orbit-MFD-Modi auf.

•Schalten Sie die Schwebestrahlruder auf mindestens 10 m/s2 ein.

•Sobald Sie die Oberfläche verlassen haben, wenden Sie sich nach Osten (90° auf dem HUD-Kompassband).

•Heben Sie die Nase auf 70° an, während Sie gleichzeitig die vollen Hauptstrahlruder aktivieren.

•Wenn die Luftgeschwindigkeit zunimmt, bringen Sie die Schwebestrahlruder langsam auf Null zurück.

•Wenn Sie an Höhe gewinnen, verringern Sie langsam die Steigung (z. B. 60° bei 20 km, 50° bei 50 km, 40° bei 80 km usw.

•Wenn die gewünschte Höhe erreicht ist (z. B. 200 km), sollten die vertikale Geschwindigkeit und Beschleunigung auf Null sinken. (durch Verringern der Steigung, nicht durch Töten der Triebwerke). Die Steigung kann immer noch > 0 sein, da ein Teil des Schubvektors erforderlich ist, um der Gravitation entgegenzuwirken, bis die volle Umlaufgeschwindigkeit erreicht ist.

•Wenn die Tangentialgeschwindigkeit zunimmt, sollte die Steigung verringert werden, um eine konstante Höhe beizubehalten.

•Sobald die Tangentialgeschwindigkeit für eine Kreisbahn erreicht ist (Exzentrizität = 0) sollten die Triebwerke abgeschaltet werden.

Scrnshot 2010 1701.jpg
Die Bewegung in eine höhere Umlaufbahn beinhaltet eine prograde Beschleunigung bei P und A (Periapsis und Apoapsis der Transferbahn). Umgekehrt von der höheren in die niedrigere Umlaufbahn erfordert retrograde Beschleunigung bei A und P.


Fall 2: Drehen Sie das Argument der Periapsis einer elliptischen Umlaufbahn (d. h. drehen Sie die Umlaufellipse in seiner Ebene).

•Warten Sie, bis Sie die Periapsis erreichen.

•Drehen Sie das Schiff rückwärts und aktivieren Sie die Hauptstrahlruder, bis die Umlaufbahn kreisförmig ist (Exzentrizität) = 0).

•Warten Sie, bis Sie die gewünschte neue Periapsisposition erreicht haben.

•Drehen Sie das Schiff in die richtige Richtung und aktivieren Sie die Hauptstrahlruder bis zur ursprünglichen Exzentrizität und Apoapsis-Abstände werden wieder hergestellt.

17.4 Rotation der Orbitalebene

Beim Versuch, sich mit einem anderen Objekt im Orbit zu treffen, ändert sich der erforderliche Orbit können oft vereinfacht werden, indem man sie in zwei separate Phasen aufteilt: einen Ebenenwechsel die die Ebene der aktuellen Umlaufbahn in die des Ziels dreht, und weiter in der Ebene Operationen, die nur die Anwendung von Schub in der Ebene der Umlaufbahn erfordern. Wenn Sie befinden sich in derselben Ebene wie Ihr Ziel, die meisten der folgenden Navigationsprobleme werden im Wesentlichen zweidimensional, was sie robuster und viel einfacher macht berechnen.

In Bezug auf die Bahnelemente: Ausrichtung der Bahnebene auf eine Zielebene bedeutet, dass die beiden Elemente übereinstimmen, die die Orientierung der Umlaufbahn im Raum definieren: Neigung (i) und Länge des aufsteigenden Knotens (Ω).

Die Rotation der Orbitalebene erfordert die Anwendung von Schub außerhalb der Ebene. Um die Ebene mit einer Zielebene abzugleichen, sollte in einem der Knoten (den Punkten, an denen die Umlaufbahn den Schnittpunkt der aktuellen und der Zielebene schneidet) senkrecht zur aktuellen Ebene Schub ausgeübt werden. Dadurch wird die Orbitalebene um eine Achse gedreht, die durch Ihren aktuellen Radiusvektor definiert ist.

Der Betrag der Normalen Δv, der erforderlich ist, um um einen gegebenen Winkel Δi zu rotieren, ist proportional zur Bahngeschwindigkeit v. Es ist daher treibstoffeffizienter, die Ebenenänderung dort durchzuführen, wo v klein ist, d. h. in der Nähe des Aphels. Für eine gegebene Knotenlinie ist es effizienter, die Ebenenänderung an dem Knoten durchzuführen, der näher am Aphel liegt. Manchmal kann es sogar sinnvoll sein, die Umlaufbahn vor dem Flugzeugwechselmanöver exzentrischer zu gestalten, damit der Radiusabstand eines der Knoten vergrößert wird.

Notiz:

•Wenn der Winkel zwischen dem anfänglichen und dem Ziel-OP groß ist, kann es erforderlich sein, die Ausrichtung des Raumfahrzeugs während des Manövers anzupassen, um es normal zum OP zu halten.

•Es ist möglicherweise nicht möglich, die Ebene in einer einzelnen Knotenkreuzung auszurichten. Wenn der Winkel zur Zielebene durch Beschleunigung senkrecht zur aktuellen Umlaufbahn nicht weiter reduziert werden kann, schalten Sie die Triebwerke aus und warten Sie auf die nächste Knotenüberquerung.

•Da das Manöver eine endliche Zeit T dauert, sollten die Triebwerke ungefähr ½ΔT aktiviert werden, bevor der Knoten abgefangen wird.

Scrnshot 2010 1702.jpg
Ausrichtung der Orbitalebene. rs: Radiusvektor. vs: Geschwindigkeitsvektor. IN: aufsteigender Knoten. UND: Absteigender Knoten. js: Normale der aktuellen Ebene. nt: Normale der Zielebene.

Die Richtung des Normalenvektors ns wird durch die Richtung des Kreuzprodukts definiert rs × vs. Die Beschleunigung sollte in Richtung –ns im aufsteigenden Knoten (AN) und in Richtung +ns im absteigenden Knoten (DN) erfolgen. (siehe Fehler! Referenzquelle nicht gefunden.).

In der Praxis:

•Der MFD-Modus Orbitalebene ausrichten (siehe Abschnitt 14.8) soll die Ebenenausrichtung unterstützen. Wählen Sie das Zielobjekt aus (ShiftT).

•Das HUD sollte sich im Orbit-Modus befinden. Wenn sich Ihr Schiff dem Schnittpunkt mit der Zielebene nähert, drehen Sie es in eine normale (bei DN) oder antinormale (bei AN) Ausrichtung zur aktuellen Orbitalebene. Es gibt automatisierte RCS-Sequenzen (; und ') zur Verfügung, um die erforderliche Ausrichtung durchzuführen. Verwenden Sie die HUD Orbit-Neigungsleiter, um den Fortschritt zu überwachen.

•Sobald die Zeit bis zum Knoten (Tn) die Hälfte der geschätzten Brenndauer (TthA bzw TthD für AN und DN) erreicht, beginnt die Anzeige „Druckgeber einkuppeln“ zu blinken. Volle Hauptstrahlruder aktivieren. Stellen Sie sicher, dass die relative Neigung (RInc) abnimmt, d. h. die Änderungsrate (Rate) ist negativ, andernfalls zeigen Sie möglicherweise in die falsche Richtung.