興味深く有益な情報：PTK NPでの誘導着陸

次の段階は大規模なものであり、Orbiterのフライトに関する興味深い一連のトレーニングポストを期待しています。 前の投稿でISSとのドッキングに成功した後、明白な次のタスクは地球に戻り、許容可能な過負荷で正確な着陸を行うことです。
この投稿には目標があります：

• 船PTK NPについて教えてください。
• ブレーキ操作と着陸操作の物理学のアイデアを与えます。
• Orbiterに正確にフィットするための簡単なガイドを紹介します。

以前の投稿

このOrbiterの投稿シリーズは、複雑さが徐々に増加するというアイデアから始まります。 この手順を実行する前に、以前の投稿を読むことをお勧めします。
宇宙飛行士の歴史 。 積極的な参加なしのフライトの観察。
「Breeze-M」 基本的な操作、GSOへのアクセス。
ISSへの飛行 。 和解とドッキングのための機動。

少しの歴史と理論

チェリャビンスクmet石の大きな「広がり」は、準備ができていない宇宙体が高速で大気中に進入することで何が起こっているかを非常に明確に示しています。 大気中の動きは摩擦を引き起こし、それが加熱につながります。 大気中に進入する装置が特別なエンジニアリングソリューションによって保護されていない場合、装置は崩壊します。
歴史的に、軌道からの乗り物の帰還は有人飛行と写真偵察衛星に関連してきました（捕獲されたフィルムは帰還していました）。 軌道から返された最初の物体は、1960年8月10日に上陸したディスカバリー-13のフィルム（技術が開発された）の空のカプセルでした。 8月18日に、キャプチャされたディスカバリー14フィルムの入ったカプセルが返却されました。

そして8月19日にベルカとストレルカが上陸しました。

スペースブレーキ

解決する必要がある最初のタスクは、ブレーキパルスを発行する時間の決定です。 地球はその軸の周りを回転し、着陸地点はそれとともに回転します。 衛星はその軌道で回転し、その平面は通常、地球の回転軸に対して傾斜しています。

地球の上の地図に衛星の動線を描くと、地球の自転により時間の経過とともに地図の左に移動する正弦波が得られます。

したがって、着陸エリアに着陸したい場合、これはあらゆるターンから遠く離れて行うことができます。 しかし、船の軌道を知っていれば、着陸地点が軌道の平面上にあるときを予測できます。
2番目のタスクは、必要なブレーキパルスを与えることです。 すべての実際の宇宙船には、大気への有効な進入角度範囲があります。 角度が大きすぎると、大気の密度が急速に増加し、これにより、許容できない過負荷または熱保護に対する許容できない熱負荷が発生します。 角度が小さすぎると、大気はデバイスを「捕捉」できず、宇宙に戻ります。

大気ブレーキ

3番目のタスクは、大気中の抑制を生き残ることです。 このため、デバイスには特別な熱保護が装備されています。 アブレーティブ熱保護は、フェノールホルムアルデヒド樹脂のコーティングを含浸させたアスベストテキソライトの多くの層で作られています。 それは本のように層状にゆっくりと燃え尽き、燃やされた層で外からもたらされた温度を失います。 そのような熱保護は使い捨てであり、宇宙プログラムの開始以来使用されており、現在広く使用されています。 2番目のオプションは、複合材料とセラミックで、そこから装置を覆う再利用可能なタイルが作られます。 スペースシャトルとブランはこのオプションを使用しました。
4番目のタスクは、降下制御です。 当初、降下は制御不能でした。 ソビエトの装置は丸く、彼らは自動的にロリーウォッカのように流れの中に向きを変え、弾道軌道に沿って降下した。 このようなスキームは非常に信頼性が高く、科学的および生物学的衛星のPhotonおよびBionでまだ使用されています。 アメリカの車両は、シャントエンジンとスピンを使用して、前方にヒートシールドを備えた飛行モードを維持していました。 弾道降下には重大な欠点があります-円形軌道から戻るときに過負荷に達し、月から戻るときに12 gに達し、着陸面積は数百または数千平方キロメートルで測定されます。 したがって、宇宙技術の開発者は、着陸を制御した宇宙船の開発を開始しました-アポロとソユーズ。 それらに実装されているアイデアは同じです。 重心を対称軸の外側に配置すると、デバイスが一定の迎え角で飛行し、揚力が発生するという事実につながります。

この持ち上げ力は、次のアクションに費やされます。

• 装置の速度を落とすと、ブレーキがかかり、過負荷が軽減されます。
• 降下制御。これにより、より正確に着陸できます。

ソユーズとアポロンでの制御された降下では、過負荷は3〜4 gに達し、照準点からの偏差は通常数キロメートルです。

着陸

5番目の課題は、ソフトランディングです。 米国では、シャトルを除くすべての船が上陸しました。 低速で着陸するとき、水は陸よりも「柔らかく」、米国の大規模な艦隊により、飛散した車両を迅速かつ効率的に運ぶことができました。 ソ連では、ボストーク船で宇宙飛行士が数キロメートルの高度で突進し、宇宙船で地面に衝突する代わりに、キックを吸収しました。 サンライズとユニオンはパラシュートジェットシステムを使用しました。パラシュートは安定した低速の降下を提供し、地面に触れる直前に、ジェットエンジンは理想的にはゼロに下げます。

PTK NP

パースペクティブ有人輸送システム（PPTS）は現在開発中ですが、それはまた、新しく生成された有人輸送車両（PTK NP）であり、かなり長く興味深い歴史を持つ船です。 そして、なぜそれが必要なのか、そしてなぜ選択された技術的ソリューションを使用するのかを伝え、説明する必要があります。

なぜ必要なのですか？

これは怠idleな質問ではありません。 実際、ソユーズ宇宙船は元々月への飛行用に作成されたものであり、理論的にはPTK NPに割り当てられたタスクに対処できます。 すでに50年間の運用で、ソユーズは一種の宇宙ガゼルとしての評判を得ました。これは非常に快適で、屈ではありませんが、丈夫で信頼できる船です。 なぜ新しいものに変更するのですか？ しかし、そのような理由があります。 すべての利点にもかかわらず、ソユーズには近代化では修正できない欠点があります。

1. 経済。 使い捨てで完全に再利用可能な船は極端に成功したわけではありません。 遮熱板などの消耗品のみを交換する部分的に再利用可能な船は、より安く、より簡単に操作できるはずです。 「ソユーズ」は部分的に再利用可能にすることはできません-着陸中の地面への打撃は船体の強度の保証に違反します。 飛行中の船からコンポーネントを取り外して新しいコンポーネントに搭載することは可能です（そして可能です）が、これは設計では規定されていないため、あまり効果的ではありません。
2. 大規模な着陸ゾーン。 現在、北軍の着陸区域はすでに広く認識されています。 降下中の操縦能力は降下車両の設計によって制限されます-高い「ヘッドライト」は大きな迎え角に到達できません。 正確な着陸は、10 kmの高度でパラシュートを開くこととは互換性がありません-降下の数分で、風が船を長距離にわたって運ぶことができます。
3. 弾道降下。 弾道降下モードでは、個別の着陸エリアを予約する必要があります。制御された着陸のための最初のエリア、2番目-弾道降下に失敗した場合。 9 gの過負荷は宇宙旅行者にとって魅力的ではなく、月から戻ったときに12 gの過負荷はすでに健康に有害です。 さらに悪いことに、ソユーズで月から戻った際の弾道降下の崩壊は、インド洋での緊急の水しぶきを意味し、今では価値がありません。
4. タイト。 連合はかなり近い船です。 もちろん、宇宙飛行士は宇宙飛行の困難や困難を克服することに慣れていませんが、可能であればそれらを取り除いてはどうですか？ そして、宇宙の観光客を乗せようとするなら、もっと多くの人を乗せて、彼らに受け入れられる条件を提供するほうがよいでしょう。
5. 低戻り重量。 ソユーズの着陸船は乗組員と一緒に50 kgの貨物しか返せないため、不便です。
6. 特性速度のわずかなマージン。 月に向かって飛行する場合、現在よりも特徴的な速度（デルタV）のストックを増やしたいと考えています。 ソビエトの月の計画は、飛行安全性のリスクのレベルで非常に高く、N-1ロケットの運搬能力が不十分であるため燃料の備蓄が限られており、ソユーズの計装および補助コンパートメントの単純な増加は、実際には新しい船を作成することなく不可能でした。
7. メディアの制限。 ソユーズ宇宙船はソユーズ打上げ機にしっかりと結び付けられており、ソユーズ宇宙船は現在、搭載能力を増やすための準備をせずに表示しています。 月のプログラムで60年代に行われたように、船をプロトンに移すことは理論的には可能ですが、プロトンはその欠点のために徐々にステージを離れるので、非常に不合理です。

さよならの翼

PTK NPで行われた注目すべき技術的決定の1つは、翼の拒否でした（ クリッパーとMAXと比較してください）。 PTK NPは、アメリカのアポロにやや似たカプセルです。 実際には、翼は普遍性と両立しません。 それらは正確な着陸を支援しますが、この利点は、月、ラグランジュポイントのベース、小惑星または火星に宇宙で役に立たない大量の翼と空力面を分散させる場合に発生する損失と比較できません。

特別なフィット

2番目の注目すべき技術的解決策は、PTK NPの着陸システムでした。 当初は、完全に反応的であると考えられていました。なぜなら、そのようなスキームは着陸の最大の精度を与えるからです。 しかし、ロケットが完全に着陸するとセキュリティ上の懸念が生じるため、パラシュートが戻ってきました。 現在の形態では、着陸システムは次の手順で構成されています。

1. 数キロメートルの高度では、熱シールド（連合のように）が落とされます。
2. 1.5 kmの高度で3つのパラシュートが開きます。 3つのドームが使用されているため、予備のパラシュートは必要ありません（1つのドームが故障すると、降下率が許容範囲内で増加します）。
   
3. 展開衝撃吸収ベアリングが明らかになります。
   
4. 地面に触れる直前に、複雑なリアクティブランディングシステムがトリガーされます。 風（存在する場合）による横方向のドリフトを防ぎ、カプセルを垂直に下げ、ソフトタッチへの降下率を減らします。
5. 地面に触れるエネルギーは、乗組員の着陸サポートと衝撃吸収シートによって償却されます（予防措置として）。

このような着陸パターンは、標準的な着陸で5x5 kmの正方形を提供することが期待されています。

開発履歴

それはすべて、おそらくACTSのアイデアから始まりました-ACTS-月への飛行のためのESAとの共同船、ほぼゼロの真ん中に。 どうやら、当初はフリゲート艦上段とロシアとヨーロッパの共同装備でソユーズを修正することが計画されていました：

2000年代の終わりに向けて、ESAとの共同船のアイデアは消滅し、ロシア船が開発されるとすぐに開発が開始され、ソユーズを変更する代わりにゼロから作成され始めました。 側面に分流エンジンが流入するロケットは、ゼロの終わりの特徴になりました。

10年目の初めに、流入は消えました：

このモデルは、Orbiterで実装されています。 それはすでに時代遅れであり、あまり現実的ではありません（なぜ8行進エンジンですか？）。
公共の船の最新の外観はMAKS 2013です。

仕事は非常に活発で、ロスコスモスのテレビは定期的に彼らについて語っています。 最後のクリップは、先週の土曜日に表示された宇宙飛行士プログラムです。

ニュースソース

PTK NPの進行状況を追跡するには、次の方法があります。

• フォーラム「Cosmonautics News」のプロフィールトピック
• TVチャンネルRoscosmos
• テスト宇宙飛行士Mark Serovのブログ。PTCNPをテーマにRSC Energiaで働いています。

フライト準備

このフライトには次のものが必要です。

• オービター自体 、まだダウンロードしていない場合
• アドオンPTK NP
• アドオンエアロブレーキMFD

フライトプラン

このフライトは、次の段階に分けることができます。

1. 軌道面と着陸地点の位置合わせ。
2. 軌道を離れるブレーキ。
3. 大気中の誘導ブレーキ。
4. 着陸

ステージ1.軌道面と着陸地点の位置合わせ

スクリプトをダウンロードします。 前回の投稿で保存したフライトを選択したので、もっと面白そうだったので、保存を使用するか、 PTK NP-ISSスクリプトにドッキングできます：

だから、私たちはISSにドッキングしています。

Vostochnyスペースポートに戻りたいので、MFDマップでそれをターゲットとして選択します（ 右Shift-T 、 Spaceports-Vostochny ）。 また、左側のMFDをAerobrakeモードにします（ 左側のShift-F1 、 左側のShift-E 、ターゲットの選択左側のShift-T 、表示されるウィンドウにVostochnyと入力します）。 時間を短縮して、次のラウンドでボストーチヌイを飛行するまで待ちます。 Ctrl-Dで ISSからドッキングを解除し、わずかな不一致の衝動を与えます。

さようなら、ISS！

ステージ2.軌道からの降下のための制動

ISSとの不一致の後、Vostochnyに18,000 kmが残るまで待機し、宇宙船を前方に向け、17,000 kmがVostochnyに残った時点で軌道を離れる衝動を与えます。

MFD Aerobrakeが1000 kmの不足を示すまでブレーキをかけます。

空力特性の利用には不足が必要です。

ステージ3.大気中での制御された制動

大気に入る前に、コンパートメントを分離する必要があります。 船を軌道速度ベクトル（前方に船首）に逆らった位置に、ロールなしで向けます。 「水平線による」方向を維持する優れた自動モードがあります-L ：

高度150 kmを待ち、 Kを押してケーブルマストを撃ち、 Jを押して機器の集合コンパートメントをリセットします。 残念ながら、コンパートメントの分離後、MFDパラメーターはリセットされます。 Aerobrake MFDのターゲットとして再度Eastを選択します。 不足の変化に注意してください-残念ながら、MFDは予測なしで実際のデータのみを考慮します。 PRJおよびPGボタンを押すと、マップモードになります。 右側のMFDを大気飛行モードに変換します（ 右側のShift-F1 、 右側のShift-S ）。 写真の結果：

制御方法の2つは、トリマーとロールです。 トリマーは、カーソルキーの上にあるブロックのInsおよびDelボタンで設定され、重心の位置をシミュレートします。

現実には、この角度は固定されていますが、幸いなことに、これを変更することができ、これにより柔軟性が増します。
かかとの角度を変更することにより、北または南への変位のための揚力の横方向成分を作成できます。 デバイスがより機動性のあるものであれば、「ヘビ」の中で動く余分なエネルギーを費やすことは可能ですが、私は成功しませんでした。
大気の最初の痕跡が現れる高度130 kmで、ピッチ角を10度に設定し、トリマーを最大に設定します。


大気への暴露の開始とともに減少する過程で、カプセルは約12度のピッチ角に設定されます。 変動は可能ですが、強いスイングは許可されません。KILLROTモード（ Num 5 ）でそれを打ち消してください。
高度65 km、左MFDの飛行不足の減少と右MFDの顕著な揚力の表示に注意してください。

高さ61 km。 カプセルはすでに1秒あたり1キロメートルを失い、リフトにより上昇します。

高さは50 kmです。 左側のMFDには、上から飛行の軌跡が表示されます。

トラックから判断すると、少し南に向かいます。 北に移動するには、船を右に傾ける必要があります。 この場合、持ち上げ力は横方向の成分を受け取り、私たちを北にそらせます。 持ち上げる力を維持することと横にずらさないようにバランスを保つことが必要です。

40 km未満の高度では、船をより垂直な位置に戻します。速度が低下し、揚力が低下します。 過負荷に注意してください-3.3 G-は非常に快適で、すでに削減されています。 このような過負荷は、公共交通機関でも発生する可能性があります。

15 km未満では、トリマーをリセットしますが、それはもう役に立ちません。 エラー12 km、申し訳ありませんが、私が望む以上です。

着陸

少なくとも5 kmの高度で、 Jを押してパラシュートコンパートメントのハッチをリセットします。 少なくとも3 kmの高度で、 Kを押してパラシュートを開く手順を開始します。 高度1 kmで、 Jを押して熱シールドをリセットし、 Gを押してランディングサポートを開きます。 着陸する予定です。

高さ30 mでブレーキエンジンをオンにします（通常の方法でNum +を押して、 Ctrlボタンでアクティベーションを修正します）

（時間があれば）地面に触れて、エンジンをオフにします。 パラシュートを追加し（ 左Shift-Num 1 ）、ハッチを開きます （ 左Shift-Num 2 ）。 上陸してください！

おわりに

制御された着陸の特異性は、迅速に行動する必要があることであり、エラーを修正する方法はありません。 したがって、良い結果は練習で得られます。 私の個人的な記録は、照準点から550メートルです。 制御された着陸で頑張ってください！
念のため、 ロシア語のマニュアル 。 PTK NPおよびその他のアドオンについては、通常ドキュメントがあり、DocまたはAdd-on Docsフォルダーにあります。

レオノフとソコロフの絵画が飾られたKDPV サイトをありがとう。
画像ソースPTK NP- RussianSpaceWeb