Орбитальная механика и навигация
He is intelligent, but not experienced. His pattern indicates two-dimensional thinking.
Для того, чтобы выполнить главную задачу Летней Космической Школы – 2020: провести симуляцию исследовательской экспедиции в неизведанной планетной системе, участникам будет нужно изучить, как прокладывают маршруты для космических кораблей в космическом пространстве. Навигация в космическом пространстве сильно отличается от привычной ориентации в пространстве на Земле: космос - не океан, в нем нет «верха» и низа», а такие привычные нам понятия как «скорость», «направление», «расстояние» имеют другой смысл.
Разобраться в этом нам поможет орбитальная механика: наука о движении небесных тел под действием силы всемирного тяготения. Участники ЛКШ•2020 узнают, что такое орбита, какими параметрами задаются размер, положение и ориентация орбит в простанстве, как изменять орбиту с помощью выполнения орбитальных маневров и как переходить с одной орбиты на другую, как перелетать с орбиты вокруг одного небесного тела к другому и от одной звезды к другой, что такое гравитационные маневры и регионы Лагранжа.
С полученными знаниями участники смогут освоить специализированное программное обеспечение для планирования и оптимизации траекторий космического полета. На нашей Школе мы будем использовать пакет программ Kerpal Space Program Trajectory Optimization Tool (KSP TOT). В пакет входит большой набор утилит, которые позволяют выполнять полный цикл планирования космического полета: выбирать оптимальные пусковые окна (утилита Transfer Window Planner), рассчитывать оптимальную комбинацию маневров для стыковок и многое другое. Наиболее сложным и важным элементом станет программа «Архитектор миссий». Она позволяет представлять космический полет как сценарий, состоящий из набора событий, задавать на событиях переменные оптимизации и накладывать на различные события полета граничные условия. Затем для сценария выбирается функция оптимизации и запускается процесс оптимизации. В результате получается набор орбитальных манёвров, выполняя которые космический корабль может достичь желаемой цели. Подход, используемый в «Архитекторе миссий», аналогичен тому, что применяется в ведущем программном пакете Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) - NASA General Mission Analysis Tool.
Участники, наиболее хорошо освоившие KSP TOT, станут навигаторами в экипаже межзвездной экспедиции. На их плечи ляжет полная ответственность за выполнение главной миссии в условиях ограниченного времени полета, запасов для системы жизнеобеспечения и реактивной массы для двигателей корабля.
