Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Орбитальный детектив или как улетал ЭкзоМарс
lozga
01.jpg
Увы, точная циклограмма выведения "ЭкзоМарса" не была опубликована, как это часто бывает с пусками на геостационарную орбиту. А, согласитесь, было бы интересно увидеть схему вроде такой, тем более, что "Бриз-М" впервые в своей истории выводит аппарат на межпланетную траекторию. Но, с помощью открытой информации, смекалки, космического симулятора и небольшого инсайда можно не только реконструировать циклограмму, но и наглядно посмотреть на то, как ЭкзоМарс отправлялся в путь, и как он достигнет цели.

Исходные данные


За день до старта было известно, что разгонный блок будет выводить зонд на траекторию к Марсу в четыре этапа. Также опубликовали время включения двигателя на каждом этапе, и, в принципе, даже эту информацию можно было бы использовать. Но итоговая ошибка могла бы получиться большой, потому что без параметров орбиты было бы легко ошибиться с вектором и длительностью разгона. А в космических масштабах Марс - очень маленький объект, в который надо целиться очень тщательно. Однако, в ночь на понедельник на сайте ESA появилась статья, из которой можно было вытащить и параметры орбиты и положение активных участков траектории, а из них, в свою очередь, - вектор разгона.

Статья объясняла читателям, почему "Бризу" требовалось целых одиннадцать часов, чтобы вывести ЭкзоМарс на отлетную траекторию. Были опубликованы две иллюстрации. Первая показывала высоту полета связки зонда и разгонного блока над Землей:

02.jpg

Из этой схемы мы легко видим высоту апоцентра после второго и третьего включения.

Вторая картинка показывала проекцию траектории связки на Землю и отображала активные участки траектории:

03.jpg
Красные участки - работа двигателя

Также в статье указывалась высота круговой орбиты после первого включения (175 км). А в репортаже о выведении говорилось о высоте в районе 176 км. Ну и, наконец, на форуме "Новостей космонавтики" был опубликовал инсайд, в котором сообщили, что после второго включения орбита составляла 250х5000 км, а после третьего - 400х22000 км. Инсайд прекрасно сочетался с открытой информацией от ESA. Таким образом, план полета получается следующий:


  • Первое включение. 12:45 по Москве, выход на круговую орбиту с высотой 175 км.

  • Второе включение. 14:10, чуть севернее Каспийского моря, выход на орбиту с апоцентром 5-6 тыс. км.

  • Третье включение. 16:25, над Португалией, выход на орбиту с апоцентром 22 тыс км.

  • Четвертое включение. 22:50, над Великими озерами, и разгоняемся, пока не кончится топливо.



На чем летим


Следующая задача - подобрать аппарат для перелета. Увы, не нашлось заинтересованных фанатов, которые бы сделали готовый сценарий с ЭкзоМарсом, поэтому сымпровизируем и запустим что-нибудь похожее. Я честно убил несколько часов, пытаясь пересадить Mars Reconnaisanse Orbiter на "Протон", но потерпел неудачу - MRO использует нотацию spacecraft3.dll, которая без бубна не соединяется с закрытой нотацией аддона Proton LV. Можно было бы, конечно, попытаться использовать другой "Протон" из еще одного аддона, но там такой страшный и неверно нарисованный "Бриз", что даже браться за это не хотелось.

Масса Trace Gas Orbiter и посадочного модуля "Скиапарелли" составляет 4332 кг. Похожей массой обладает телекоммуникационный спутник Sirius-4. А после того, как я опытным путем сравнил их тяговооруженность и запас топлива, выяснилось, что они тоже практически совпадают. Решено - летим на Марс на телекоммуникационном спутнике для геостационарной орбиты :)

04.jpg

Подготовка


Для полета нам понадобится сам Orbiter (игра официально бесплатна, качайте на здоровье) и аддон Proton LV. Мои сохраненные файлы по этапам полета доступны по ссылке. При написании материала я исходил из того, что вы, как минимум, читали мои предыдущие публикации про Orbiter, не все действия здесь описаны по шагам. При чтении это не должно создавать сложностей, но, если вы захотите повторить полет, то часть действий надо будет делать самостоятельно.

Полетели!


Оригинальный Sirius-4 был запущен в 2007 году, но с помощью редактора сценариев (или открыв сохраненный файл) мы без проблем оказываемся в 2016 году.

05.jpg

Стартовали почти как в реальности, только тут погода хорошая и испуганной сороки нет:

06.jpg

Сброс первой ступени и переходника. Красиво!

07.jpg

Отделение второй ступени, запуск третьей ступени:

08.jpg

Есть отделение разгонного блока и "марсианского зонда".

09.jpg

Пора прекращать любоваться красотами и приступать к пилотированию. Прежде всего, увы, выполнить схему абсолютно точно не получится. Траектория виртуального выведения такова, что, если "Бриз" включит двигатели в 12:45, то улетит не к Марсу, а в Тихий океан. На этой орбите 12:45 - это уже после апоцентра, масса связки больше 22 тонн, а тяга маршевого двигателя "Бриза" всего две тонны. Тяги двигателя просто не хватит, чтобы выйти на круговую орбиту. Вы спросите - зачем выводить на такую траекторию? Все просто - выгоднее взять больше топлива и часть его потратить на довыведение, чем выйти на круговую орбиту на третьей ступени и разгонять гораздо более легкий разгонный блок. "Протон" может вывести порядка 23 тонн на низкую орбиту, а так можно взять три дополнительных тонны топлива.

Выходим на круговую орбиту, выдерживая угол тангажа примерно 27 градусов..

10.jpg

Есть стабильная орбита 176 км!

11.jpg

Разгон


Готовимся ко второму включению, занимаем положение по вектору орбитальной скорости, точка запуска двигателя указана стрелкой:

12.jpg

Уже появилось небольшое расхождение - по карте надо запускать двигатель, а еще целых пять минут до официального запуска. Вектор разгона важнее, поэтому начинаем маневр раньше.

13.jpg

Маршевый двигатель запускается не сразу, сначала небольшие двигатели осаждения дают маленькую тягу, чтобы топливо осело на дне баков, а пузыри газа наддува всплыли вверх и не попали в турбонасос.

14.jpg

Апоцентр между 5 и 6 тысячами километров, по карте положение совпадает, выключаем двигатель

15.jpg

Приближаемся к Португалии для третьего включения двигателя, время уже 16:27, мы начали отставать от графика, очевидно, правильный апоцентр 5000 км, а не 6000 как в статье.

16.jpg

В реальности третье включение длилось до окончания топлива в сбрасываемом баке. Но у нас с вами топливо кончилось, когда апоцентр еще только 17500 км. Ничего не поделаешь, сбрасываем бак и включаем двигатель еще раз (чего не было в реальном полете).

17.jpg

18.jpg

А вот так это бы выглядело с Земли. При обычном выведении на геостационарную орбиту двигатель включается сразу после сброса бака, и это фотографировали споттеры спутников. На анимации отлично видна разница в работе двигателей осаждения (широкий выхлоп) и маршевого двигателя.

19.gif

Апоцентр 22 000 км, под нами недавно прошло Каспийское море, по карте идем неплохо. Выключаем двигатель.

20.jpg

А вот реальное фото с Земли - летящие рядом ЭкзоМарс верхом на "Бризе" и сброшенный бак

21.gif

Земля с высоты 22 тысячи километров

22.jpg

В Москве уже ночь, а у нас четвертое включение, почти по расписанию.

23.jpg

Топливо кончилось, но мы смогли выйти на отлетную траекторию

24.jpg

Спасибо, "Бриз"! Земляша, прощай!

25.jpg

Наступил вторник. Безграмотные и ангажированные журналисты написали о нас полный бред, на Эхе Москвы это безобразие до сих пор висит.

26.jpg

А мы виртуально преодолели первые мегаметры к Марсу, и, если посмотреть на траекторные дисплеи, то, как ни удивительно, вышли на неплохую перелетную траекторию.

27.jpg

Полет к Марсу


Орбита оказалась очень хорошей, с коррекцией всего в ~300 м/с, что для ручного выведения - ерунда, я сумел выйти на полноценную трассу к Марсу.

28.jpg

И прибыл к цели 30 сентября. Реальный "ЭкзоМарс" должен достичь цели 19 октября.

29.jpg

30.jpg

По последней информации ЭкзоМарс успешно летит по отличной траектории, которая не потребовала коррекции (спасибо, "Бриз-М"!), часть приборов уже проверили, пока что все штатно. Пожелаем ему счастливого пути, а также долгой и плодотворной работы на марсианской орбите.

attentioneer.jpg
Метки:

Записи из этого журнала по тегу «orbiter»

  • Пролетая над долиной Маринера

    Если в новогодние каникулы у вас окончательно испортилась погода, и посмотреть на небесные красоты нельзя, то есть еще минимум два интересных…

  • Лекция «Небесная механика без единой формулы»

    Физика орбитальных полетов - штука не интуитивная. Иногда надо затормозить, чтобы догнать, или тратить топливо, разгоняясь, чтобы зависнуть. То, как…

  • Прыжок с орбиты

    Метеорит попал в космический корабль, и у экипажа начался очень плохой день. Были повреждены двигатели, или теплозащитный щит, или еще какая-нибудь…


промо lozga ноябрь 4, 2014 17:00
Разместить за 20 жетонов
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…

  • 1
Замечательно.
Будем ждать новостей.

А всё-таки, чем объясняется такая скрытность информации?

Нет понимания о важности пиара. Но, к счастью, сейчас получше чем раньше, запуск освещался в целом хорошо.

И всё же я удивился такой скромной рекламе межпланетной миссии. По-моему, даже вояжи в Антарктику наших полярников освещаются с большей помпой.

Или не было уверенности, что старт и разгон пройдёт успешно?

Трансляции на Яндексе отбытия полярников я не помню все-таки.

Есть такая ерунда. В 2013 после падения Протона в прямом эфире даже на некоторое время убрали прямые трансляции. А зря.

Всё проще: мы все привыкли к привыкли к пиару американцев, а американцы -- великие мастера продаж, как житель Калифорнии говорю. Вернее не так, я бы сказал что это все остальные, особенно жители СНГ не умеют продавать.

И обычный пиар мы уже рассматриваем как слабый. Например про эпохальный (для Индии) запуск Mangalyaan не слышно было вообще, так бы и не узнал, если бы коллега-индус не рассказал.

Да, пожалуй. Надо изживать эту нашу скромность :)

И на индийцев тоже обращать внимание.

А куда европейцы смотрели?

Правильный пиар -- это фильмы вроде документальных на ВВС. А в реальном времени хорошо получается только чёрный пиар.

Посмотрите статью ESA. Наглядно, понятно и вовремя.

Представьте что хоть что-то пошло не так -- задержалось или неидеально сработало, а потом было исправлено и АМС нормально улетела. В этот промежуток времени по всем каналам были бы слиты все заготовки чёрного пиара, начиная от твиттер-бомбардировки и заканчивая экспертом Финдельштпунтером в срочных новостях хNN.

И что? Если в итоге все улетело хорошо то это повод лишний раз гордиться. А если не улетело - так они и так напишут.

В таком бизнесе о риске думают гораздо больше чем о "всё улетело хорошо". Кроме технической стороны, полезно это применять и к пиару. Неразумно давать конкурирующим организациям очевидный и безрисковый способ навредить.

Есть другой взгляд на это: зачем раскрывать эту информацию? Для проекта от этого никакой пользы, а при раскрытии клевета в СМИ ("с четвёртой попытки" и подобное) может быть написана заранее.

Интересно и полезно же. Не ныть о том, что в школах астрономию не учат, а просвещать.

Я смотрю с точки зрения участников проекта, в первую очередь самой рискованной его части (на данный момент). Это их (Хруничев) будущее было поставлено на этот запуск, и следом будущее РФ как участника в таких проектов. А школы могут подождать день, неделю или месяц пока ЕСА нарисует красивый ролик как всё хорошо получилось. Вы помните что уверенности в успехе работы "Бриза" у вас было не очень много.

Я выше ответил логику. Лично я считаю секретность неверной и вредной.

Зафиксируем разницу во взглядах на это. :)

Давно возник такой вопрос. Два разгонных блока ("Фрегат" и "Бриз" во всех модификациях) с очень непохожей надёжностью -- это особенности производителей или есть некие независимые от производителей причины такой разницы?

У них и история разная. А вы думаете что должен был быть один блок? Так он универсальным не получится.

Я думаю что с учётом одного уровня, источника и суммы применённых технологий, разница в надёжности столь похожих изделий указывает на глубокие административные проблемы у "Хруничева". Вот это интересно рассмотреть.

Хм. Аварии были и у "Фрегата". В компании "Протон" и "Бриз" последний чудил в нулевых, а первый - в десятых. Я бы не сказал (по ощущениям, без цифр) что "Бриз" гораздо менее надежен.

Ровно одна на пятьдесят с лишним полётов. Ни Бриз, ни ДМ такой надёжностью похвастаться не могут. Авария "Фобос-грунта" в статистику Фрегата быть записана не может, т.к. там вся система управления Фрегата была выпотрошена, а управление передано станции.

Я не копал глубоко: со ссылкой на Лавочкина написано что "на 12 июля 2014 совершено 45 запусков РБ «Фрегат» и все они успешны", а и что "«Союз-СТ-Б» с разгонным блоком «Фрегат-МТ» и двумя европейскими спутниками Галилео, запущенная с экваториального космодрома Куру 22 августа 2014 года, не вывела спутники на расчетную орбиту из-за нештатной работы РБ «Фрегат-МТ», предположительно в результате ошибки в программном обеспечении, заложенном на борт и содержащем неправильное полетное задание".

Неправильные программисты -- отдельная и хорошо известная уязвимость всей техники, поэтому я не отношу её к проблемам РБ. А вот Хруничев признаёт свои проблемы: Разгонные блоки «Бриз-М» стали причиной всех аварий с участием ракеты-носителя «Протон» за пять последних лет.

Либо у "Хруничева" разводят особо неправильных программистов, либо у "Лавочкина" платят гораздо больше, либо у них всё же есть глубокие проблемы.

Круто! скачаю сегодня Орбитер, попробую)))

Начни вот с этого, там просто смотреть как оно летит.

Кстати, а почему у вас получилось прибыть к Марсу на месяц раньше? Из-за лишнего разгона или массой ошиблись?

Шел по другой траектории. Менее эффективно, чем в реальности. В зависимости от того, куда и сколько разгоняться можно прилететь в разное время.

Надо в КСП попробовать будет.


Тоже отличный вариант. Но там легче.

(Удалённый комментарий)
Ну с модом на реальную солнечную систему - вплоть до идентичности. С реальными РН, буксирами и ПН.

Надо будет как-нибудь посмотреть этот мод

Как долетит, пусть проверит, есть ли на Марсе американские аппараты, или штатники снова сняли фейковое кино, как Кубрик про Луну.

Не получится, разрешение 4,5 м на пиксель. Да и не убедят адептов теории заговора никакие фотографии.

Тогда будем считать по умолчанию, что дело Кубрика-НАСА живо.

В голове упоротых адептов оно будет жить еще долго. Может быть даже всегда.

Наверное, масса ГСОшника отличается, поэтому всё так приблизительно?

Масса отличается килограмм на 50, это копейки. Я думаю, что это результат накопления ошибок. Да и точность хорошая, на мой взгляд.

А что это за вброс не знаете?

"Анатолий Зак, известный космический обозреватель, бывший журналист «Независимой газеты» и основатель RussianSpaceWeb.com, утверждает, что через 10,5 часа пребывания в космосе разгонный блок «Бриз-М» взорвался. По его словам, Trace Gas Orbiter, космический аппарат для поисков следов жизни на Марсе, в тот момент ещё оставался поблизости"

PS

Ну вроде уже ESA ответило.

Edited at 2016-03-24 16:28 (UTC)

В общем случае при разделении может сыпаться всякий мусор. Тем более что точки гораздо менее яркие. Раньше "Бризы" после работы пару раз взрывались, но это было сильно позже разделения. В общем понятно, что мало что понятно :)

«Бриз-М» взорвался

Какой же это "вброс"? Анатолий Зак просто констатирует гифку:
http://c.lifenewscontent.ru/static/posts/2016/03/192172/37394c760d6442a74c1fe632d3324318__200x150.gif
На ней ясно видно, что Trace Gas Orbiter летит к Марсу в облаке обломков. Можно насчитать до 6 крупных фрагментов. Как после этого можно утверждать, что всё идёт штатно? Разве что как в песне Утёсова: "Всё хорошо прекрасная маркиза...".

С Днем рождения! новых горизонтов Вам))))

Re: С Днем рождения!

Спасибо! :)

Интересно и, по-моему, вполне профессионально.
С Днём рождения, lozga.
С удовольствием читаю ваши записи.

  • 1
?

Log in