TeamIndus Стратэгія месяцовага спуску

Навука і мастацтва выканання пасадкі на Месяц

На сённяшні дзень толькі 3 краіны паспяхова прызямліліся на Месяц - ЗША, СССР і Кітай - даказваючы, што гэта адна з самых складаных місій. Іх дасягнулі адпаведныя дзяржаўныя арганізацыі, бюджэты якіх склалі мільярды долараў і шматгадовы досвед касмічных тэхналогій і мінулы досвед касмічнай місіі, на які можна разлічваць. Гэта павінна даць вам уяўленне пра складанасць, звязаную з такой спробай.

З дапамогай гэтага кароткага артыкула мы імкнемся даць вам інфармацыю пра стратэгію спуску, якая распрацоўваецца ў TeamIndus.

Разуменне арбіт перад спускам

Падчас падрыхтоўкі да спуску арбіта касмічнага карабля змяняецца з кругавой арбіты памерам 100 х 100 км (мы называем гэта S3) на арбіту 12 х 100 км (S4), як паказана на схеме.

Касмічны карабель TeamIndus арбітуе вакол Месяца.

Каб прызямліцца на паверхні Месяца ў якасці паліва, касмічны апарат павінен пачаць спускацца з самай нізкай кропкі арбіты S4 (перыапсісу), што складае 12 км. Самая нізкая кропка арбіты S4 залежыць ад характару арбіты S3, менавіта там прыходзіць перавага фізічнай кругавой арбіты.

Калі б S3 была эліптычнай арбітай, як S2, бліжэйшая кропка для пачатку спуску была б там, дзе на дыяграме пазначана S4. Гэта стрымлівае даўгату пасадкі, не пакідаючы гнуткасці ў арыентацыі на розныя месцы пасадкі.

Замест гэтага, кругавая арбіта дазваляе вырабляць спальванне рухавіка ў любым месцы кругавой арбіты S3 і, адпаведна, выбіраць самую нізкую кропку спуску на арбіце S4. Цыркулярызацыя арбіты дазваляе забяспечваць гнуткасць у нацэльванні на розныя месцы пасадкі, патрабуючы пры гэтым найменшую колькасць энергіі.

Абсталяванне

Акрамя неабходных падсістэм магутнасці, цеплавой энергіі, вылічэнняў і г.д., ключавым абсталяваннем, неабходным для спуску, з'яўляюцца датчыкі. Падчас спуску наш касмічны карабель будзе выкарыстоўваць наступнае:

1. Лазерныя далямеры (LRF) 2. Лазерныя вышыніметры (LALT) 3. Камеры спуска (LDS) 4. Інерцыйны вымяральны блок (IMU)

Параметры вымяраюцца падчас спуску

Падчас падрыхтоўкі да спуску арбіта касмічнага карабля змяняецца з кругавой арбіты памерам 100 х 100 км на 12 х 100 км. Пасля адзінай арбіты, падчас якой каманда ажыццяўляе кантроль датчыкаў, пачынаецца паслядоўнасць спуску касмічных апаратаў. На ім касмічны апарат функцыянуе аўтаномна да састарэння; ніякія тэлекамунікацыі не адпраўляюцца, хаця яны працягваюць рэтрансляваць дадзеныя тэлеметрыі назад у Цэнтр аператыўна-практычнай работы TeamIndus.

Асноўныя параметры, якія паступаюць у бартавы кампутар (OBC) і выкарыстоўваюцца алгарытмам спуску:

1. Вышыня 2. Хуткасць 3. Палажэнне

Лазерныя вышыні (LALT) забяспечваюць дадзеныя, якія выкарыстоўваюцца для атрымання вышыні. З іншага боку, LRF выкарыстоўваецца толькі пры канчатковым спуску - са 100 метраў над паверхняй месяца.

IMU гуляе ключавую ролю ў якасці цэнтральнага датчыка для навігацыі касмічнага карабля. IMU складаецца з вельмі дакладнага акселерометра і гіраскопа. Для палягчэння разумення падумайце пра сучасныя смартфоны, якія дазваляюць вам кантраляваць рух або гуляць у мабільныя гульні на аснове руху. IMU вымярае нават найменшыя змены, якія дазваляюць нашым алгарытмам вызначыць арыентацыю. Падчас арбіты каманда па планаванні місій можа прадбачыць становішча і хуткасць з неабходнай ступенню дакладнасці. Такім чынам, у момант запуску паслядоўнасці спуску пры наяўнасці гэтай інфармацыі, якая знаходзіцца на бартавым камп'ютэры OBC, паскарэнне адсочваецца і падаецца ў матэматычную мадэль, здольную распаўсюджваць становішча і вызначаць хуткасць, калі касмічны карабель запавольваецца і набліжаецца да месца пасадкі.

Веданне аб становішчы, хуткасці і настроі касмічных апаратаў падаецца праграме навядзення, якая разлічвае адносіны і цягу. Праграма сістэмы кіравання выкарыстоўвае каманды навядзення і навігацыі, каб арганізаваць стральбу асноўнага рухавіка, а таксама сілы і сілы сігналізацыі рэакцыі ў сінхроннай схеме стральбы, каб акуратна прызямліцца на касмічны карабель.

Профіль спуску

З 12 км над месяцовай паверхняй, на якой ініцыюецца паслядоўнасць спуску, аж да прызямлення сыходзіць 1000 секунд (~ 16 мін), асноўны рухавік і ўсе 16 рухавікоў (АКТ) кіравання рухам займаюцца альбо разам, альбо ў вызначанай паслядоўнасці па фазе.

Тармажэнне

У першапачатковай тармазной паслядоўнасці галоўны рухавік і ўсе 16 Актаў агню. Касмічны апарат, які рухаецца з хуткасцю ~ 1700 м / с і 900 км уніз (ад адлегласці да месца пасадкі), хуткасць руху зніжаецца да ~ 800 м / с.

Падыход і паварот

На этапе набліжэння працягваецца тармажэнне асноўнага рухавіка, а таксама стральба з 16 рухавікоў рэгулявання рэакцыі. Далей хуткасць зніжаецца да ўсяго 5 м / с. У гэты момант касмічны апарат знаходзіцца амаль над патрэбным месцам пасадкі. АКТ страляла такім чынам, каб арыентаваць касмічны карабель такім чынам, што штуршкі накіраваны на паверхню Месяца і можа пачацца вертыкальны канцавы спуск.

Спуск тэрмінала

Касмічны апарат зараз знаходзіцца каля 100 метраў ад паверхні Месяца; паступленне LRF з LA і пачаць падаванне дадзеных аб вышыні. Цікава адзначыць, што ў той час як IMU да гэтага часу прадстаўляў дадзеныя аб хуткасці, для касмічнага апарата неабходна з большай дакладнасцю вызначаць бакавую хуткасць.

LDS (камеры) пачынаюць здымаць месяцовую паверхню. Выявы клікуюць у прамежках і параўноўваюць з дапамогай алгарытмаў апрацоўкі малюнкаў для вызначэння хуткасці адносна зямлі.

Калі галоўны рухавік падаўжае рухавік і ACT захоўвае касмічны карабель, арыентуючыся пры мінімізацыі бакавой хуткасці, касмічны апарат спускаецца на паверхню. Тут будзе выпрабавана структура касмічнага апарата і шасі.