Mission de retour d'échantillon d'Eeloo
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Dakitess, le il y a 4 années et 9 mois. This post has been viewed 1655 times
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RPfive05
Bonjour à tous,
Je vous présente une de mes missions en cours, je joue en mode carrière et j’ai quelques millions en réserve donc avec l’arrivée d’une fenêtre aller-retour vers Eeloo très intéressante (on va y revenir 😀 ) j’ai décidé de lancer une mission d’exploration robotisée dont le but est de ramener la science sur Kerbin.
1. La fenêtre de transfert
Quand il s’agit d’exploration spatiale, j’aime tout contrôler. Pour ça j’ai développé un outils Matlab (En fait Octave une version open source mais avec le même code) qui me permet de calculer les fenêtres de transfert optimales entre Kerbin et les différentes planètes.
J’utilise des orbites de transfert bi-tangente qui comme leur nom l’indique sont tangentes à l’orbite de l’astre de départ et à l’orbite de l’astre d’arrivé, cela permet de minimiser le DV de la manœuvre de transfert et le DV de la manœuvre d’insertion en orbite de l’astre cible. La manœuvre de correction d’inclinaison est également optimisée en fonction de la configuration orbitale lors du départ.1.1 L’allée
Date du lancement : an 2 jour 250
Heure de lancement : 5h 44 min 49 sec
Azimuth de lancement : 115.4 degré
Delta V de la manœuvre d’éjection : 2191.9 m/s
Correction à mi parcours :
Delta V : 285.8 m/s
Manœuvre de capture en orbite d’Eeloo
Date : an 6 jour 245
Delta V : 1399.3 m/s
1.1 Le retour
- Date de la manœuvre de retour : an 6 jour 238
Delta V : 1398 m/s
- Correction à mi parcours :
Delta V de la manœuvre de correction : 290 m/s
- Arrivée sur Kerbin :
Date : an 9 jour 130
Aérofreinage et déploiement du parachute 🙂
Sur les images issu de mon code vous pouvez voir une différence entre la date de lancement indiquée en haut à droite et la date à laquelle le système solaire est affiché en haut à gauche. La date en haut à gauche montre la configuration du système lorsque la sonde sort de la SOI de Kerbin, ce qui explique la différence entre les 2 dates.
NOTA : Comme vous l’avez sans doute remarqué, la date de retour depuis Eeloo précède la date d’arrivée depuis Kerbin de 7 jours. Cependant pour des transferts aussi long de petite corrections initiales permettent d’ajuster le transfert sans trop de peine et d’arriver un peu plus tôt en orbite de Eeloo. La mission sur place sera donc très courte, c’est l’avantage de cette fenêtre de tir, la fenêtre aller et retour s’enchaînent presque parfaitement et le DV nécessaire n’est pas énorme 🙂 .
2. L’architecture de la mission
La mission doit répondre à un objectif et respecter certaines contraintes
L’objectif : Ramener le plus de science possible depuis Eeloo (orbite et surface
Les contraintes :
- La sonde doit pouvoir communiquer avec Kerbin pour réaliser toutes les manœuvres
- Le dernier étage du lanceur est séparé de la sonde lorsque la manœuvre d’injection en orbite de transfert interplanétaire est effectuée (je me suis mis cette contrainte pour coller au lancement réel, en effet le dernier étage ne reste jamais arrimer à la charge utile une fois son travaille terminé même si il lui reste du DV qui pourrait être utile pour la suite de la mission) la sonde doit donc avoir sa propre propulsion pour tout les manœuvres en dehors de la LKO
- La sonde doit pouvoir être autonome en énergie (les panneaux solaires ont seulement 2.28% d’efficacité par rapport à leur rendement en orbite de Kerbin)
L’architecture est donc la suivante, la mission sera composées de 2 sondes : un orbiteur pour assurer le relais de communication avec Kerbin et un « atterrisseur » dont une partie reviendra vers Kerbin. Je mets atterrisseur entre guillemet car c’est un peu plus complexe que ça.
2.1 L’orbiteur
Masse initiale : 8 tonnes
Masse de carburant : 4.88 tonnes
Propulsion : Terrier
Communication : Antenne RA-100
Toute ressemblance avec une sonde IRL est fortuite 🙄 . Son rôle principale est d’assurer le relais de communication entre l’atterrisseur et Kerbin. Néanmoins cette orbiteur emporte ça proche charge utile scientifique (pour le fun 😀 ). Sa propulsion est assurée par un moteur Terrier.
J’ai fais le choix des panneaux solare car je n’ai pas encore accès au RTG (C’est une nouvelle save, j’essaye de jouer de manière réaliste et j’évite de faire du farming scientifique en orbite ou à la surface de la lune)
2.2 « L’atterrisseur »
Masse initiale : 10.63 tonnes
Masse de carburant : 6.86 tonnes
Propulsion : Terrier
Communication : Antenne RA-2
Cette sonde est composée de :
- Un module de propulsion ou module de croisière assurant les corrections de trajectoire et les manœuvres de capture et de départ d’Eeloo (il est équipée d’un antenne moyen gain RA-2)
- Un atterrisseur composé de 2 étages, un étage de descente et un étage de monté en orbite une fois la science récupérée à la surface (l’étage de monté est équipée d’un antenne faible gain)
2.3 Les phases de la mission
- les 2 sondes sont lancées sur des trajectoires identiques vers Eeloo
- Corrections à mi-parcours pour arriver tangent dans le plan de l’orbite d’Eeloo. L’orbite de « l’atterrisseur » est ajustée pour arriver avant le relais de communication
- Capture de la sonde en orbite basse d’Eeloo
- Séparation et atterrissage du module scientifique
- Sciences
- Séparation de l’étage de monté et retour en orbite, amarrage de la capsule scientifique avec le module de croisière resté en orbite
- Départ de la capsule arrimée au module de croisière vers Kerbin
- Pendant ce temps le relais de com est, soit toujours en orbite héliocentrique en avant d’Eeloo, soit il vient juste de rentrer dans sa SOI. De cette manière, je m’affranchis des black out si le relais se retrouve du coté nuit d’Eeloo si il était en orbite de celle-ci. J’aurais uniquement à me préoccuper des black out lorsque le module de croisère passe du coté nuit d’Eeloo ou lorsque le KSC ne pointe pas dans la bonne direction (J’ai aussi un code qui vérifie ça). Ainsi je n’ai a traité que 2 problèmes au lieu de 3 :lol:.
- Capture du relais de com en orbite d’Eeloo (Pour le Fun et pour la science !)
- Correction à mi parcours du module de croisière sur le trajet de retour. STOOOOP ! si vous avez bien suivi, le relais de com est resté en orbite de Eeloo! Comment le module de croisière va pouvoir faire cette manœuvre? Eh bien j’ai équipé ce module d’une antenne moyen gain suffisante pour qu’au moment de cette manœuvre, il puisse communiquer avec Kerbin (Voir un peu plus haut sur le graphe décrivant le transfert retour, l’étoile rouge correspond au point où cette manœuvre sera effectuée vous remarquerez que ce point est proche de Kerbin).
- Séparation de la capsule
- Rentrée atmosphérique : la quantité d’ablateur a été ajustée suivant l’énergie cinétique de la rentrée (j’ai fais un plan d’expérience où j’ai fait rentrer une capsule à différente vitesse, j’en ai déduis un lien ablateur consommé – énergie de la rentrée)
- Déploiement des parachutes : THE END 😀
3 Les lanceurs
Niveau lanceurs, j’aime être au juste besoin, pour cela j’utilise un tableur Excel qui calcul le DV de mes lanceurs (je n’utilise pas KER) beaucoup de calculs sont automatisés. Le tableur contient le descriptif de ma famille de lanceur et je peux sélectionner la variante la plus adaptée pour la charge utile, le DV d’éjection nécessaire et l’azimuth visé.
L’injection en orbite de transfert interplanétaire est toujours réalisée par le dernier étage de mes lanceurs (comme dans la vraie vie, à quelques exception près).
3.1 Lancement du relais de communication :
Lanceur avec un corps central de 2 m de diamètre et 3 boosters B2 (les kicbacks dans mon jargons).
Masse au décollage : 136 tonnes
Cout (relais compris) : 75000
Core stage : Mainsail
Upper stage : Wolfhound
3.2 Lancement de « l’atterrisseur » : Launcher 2-4 B2
Lanceur avec un corps central de 2 m de diamètre et 4 boosters B2 .
Masse au décollage : 163 tonnes
Cout (aterrisseur compris) : 98000
Core stage : Mainsail
Upper stage : Wolfhound
4 Et maintenant ?
Eh bien, la mission est partie depuis quelques temps déjà, les lancements ce sont bien passé, la marge de carburant des lanceurs était faible mais suffisante. La première correction a été faite et « l’atterrisseur » arrivera 20 jours avant le relais à proximité de Eeloo ce qui laissera le temps pour réaliser les relever scientifique. Il y a également de la marge par rapport à la fenêtre de retour vers Kerbin. Tout les voyants sont au vert.
Je vous tiendrais au courant ! 🙂
RP
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Ce sujet a été modifié il y a 5 années et 10 mois par
Dakitess. Raison : Je me suis permis de remettre en place ta mise en page :)
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Allouette
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Dakitess
Super bien expliqué et ça se lit sans mal 🙂 Marrant que tu parles de transfert Bi-tangent plutôt que Transfert de Hohmann, car à priori il s’agit de la même chose non ?
Est-ce que ton code de départ inclue un objectif d’inclinaison d’orbite optimal autour de Kerbin permettant, dès l’injection principale, d’alléger la MCC ? Est-ce que ton code propose quelque chose de plus que le site AlexMoon, que j’ai paramétré pour ta mission et qui ressort les mêmes résultats en matière de fenêtre ?
KSP Launch Window Planner by alexmoon
Attention je n’insinue clairement pas que « ça servait à rien de le faire si ça existe déjà », parce que j’adore moi même reproduire l’existant pour en comprendre les rouages, c’est une réelle question pour savoir si tu implémentes des outils tiers qui servent à ton usage 🙂
Compte tenu de tes lanceurs standardisés et de la proximité au réel que tu entretiens, j’aurai pensé que le lanceur exploité n’aurait qu’un ou deux types de coiffes classiques dans la forme, et que tant pis s’il y a du vide dedans : tant qu’à faire, ça n’en aurait été que plus esthétique et pragmatique !
Tu te doutes bien que si je ne réagis que par rapport à ça, c’est parce que c’est vraiment excellent comme plan de mission et que ça donne envie de voir les images des débouchés et de connaitre la suite des événements 😀
Edit : je me suis permis de remettre en page les balises qui ont sauté. Décidément, je ne comprends pas les soucis que vous rencontrez, j’en ai jamais eu, mais vous êtes plusieurs a avoir eu ce genre de pépins. Pourtant d’autres mises en forme ont fonctionné dans vos pavés, c’est quand même fou ! Il faut qu’on re-re-teste avec un profil Lambda, non administrateur. Désolé pour la gêne !
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Cette réponse a été modifiée le il y a 5 années et 10 mois par Dakitess.
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Cette réponse a été modifiée le il y a 5 années et 10 mois par
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Rothor
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Concernant les transferts bi-tangent et le transfert de hohmann je ferais la distinction suivante :
– transfert de hohmann, trajectoire dont le periastre est égale au rayon de l orbite de départ et dont l apoastre est égale au rayon de l orbite d arrivé (dans le cas d un transfert vers l exterieur). Si les orbites sont circulaires, il y a bi tangence mais dans le cas générale d orbite elliptique ce n est pas le cas.
– Transfert bi-tangent, transfert qui permet de partir et d arriver de manière tangente aux orbites de l astre de départ et d arriver quelque soit leur excentricité. Mathématiquement leur détermination est un peu plus complexe. Ce type de transfert est très souvent optimale car il réduit les vitesses relatives lors des manoeuvres. Quelques cas particulier de transfert à proximité de la ligne des noeuds entres les 2 orbites peuvent ne pas être bi tangent.
Pour répondre à ta seconde question. Oui, le soft optimise l inclinaison de départ autour de Kerbin pour minimiser la MCC (Mid Course Correction pour les non initiés). C est pour cela que le soft indique une heure et un azimuth de lancement. Dans un sens, je trouve que mon soft donne des informations complementaires par rapport à alexmoon qui facilite la mise en oeuvre de la manoeuvre (pas de composante prograde, radiale ou normale à la manoeuvre, uniquement du prograde dans mon cas).
J ai egalement ajouté des informations :
– la distance entre les planètes pour dimensionner les antennes de com.
– la direction de Kerbin lors de l insertion en orbite d Eeloo (flèche bleu ciel) pour s assurer que le lien ne sera pas coupé (Par exemple, lors d’un transfert vers Eve il s avère que si on s insère à un periastre trop faible la liaison vers Kerbin sera systematiquement coupée si l on ne dispose pas de relais en orbite de Eve)
– la direction du soleil (flèche jaune ) pour s assurer que la capture avec une propulsion électrique soit possible par exemple. Très interessant pour une capture de Moho mais cela nécessite une insertion retrograde mais ce n est pas grave vu la periode de rotation de la planète!)
Après je tiens à dire que le site alexmoon est plus complet dans le sens ou il donne accès à toutes les trajectoires de transferts (les maths et le code nécessaire doivent étre poussés !). Mon soft ne donne accès qu’à certaines trajectoire qui sont très souvent optimales en terme de DV (il y a quelques exceptions comme expliqués plus haut).
Pour répondre à la question sur les sling shot, il y a 2 façon de la comprendre. Est ce que l on parle d une trajecroire direct avec un simple survol? genre new horizon pour pluton? Ou bien on parle d utiliser une série d assitance pour se rendre en orbite de Eeloo? Un peut comme le fait Bepi Colombo pour Mercure ?
Dans le premier cas, je dirais que ce n est pas adapté pour une mission de retour d échantillon qui necessite de capturer la sonde en orbite d eeloo puis de se poser, ce qui requiert enormément d énergie si on arrive très vite de manière non tangente.
Dans le second cas. Vu la masse des sondes je dispose des lanceurs pour une trajectoire elliptique direct donc je n ai pas eu recours au assistances gravitationnelles. Dans le cadre de charge utile plus lourde pourquoi pas mais leur plannification sont encore plus ardu ( j ai comme projet de developper un code d optimisation avec assistance gravitationnelle, les maths ne sont pas forcément très très complexe au sens de l orbito mais c est l algo de recherche et d optim qui le sera !
PS c est vrai qu uniformiser les coiffes serais un plus 🙂
RP
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Cette réponse a été modifiée le il y a 5 années et 10 mois par
RPfive05.
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Cette réponse a été modifiée le il y a 5 années et 10 mois par
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Dakitess
Merci pour les précisions concernant la différence entre bi-tangent et Hohmann 🙂
Concernant le Slingshot par Jool, disons qu’il nest d’une part pas bien fréquent et d’autre part pas si utile : passer par Eve par contre, c’est plutôt cool mais cela représente une belle énergie d’arrivée sur Eeloo ^^
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Après un long voyage, la sonde a fini par arriver à proximité de Eeloo en avance de 25 jours par rapport à la fenêtre retour prévue, le transfert c’est passé comme prévu. Le véhicule se capture en 2 manœuvres.
Les manœuvres de capture et circularisation sont faite par l’étage de croisière.
Une fois en orbite basse à 38 km, l’atterrisseur se sépare.
L’atterrisseur allume son moteur Spark et atteint la surface de Eeloo (je me suis posé avec 0 m/s restant!).
Après la réalisation des expériences à la surface, la capsule décolle pour rejoindre l’étage de croisière qui l’attend en orbite. Pour s’assurer une fenêtre de communication avec Kerbin assez longue le décollage à eu lieu peut avant le lever de Soleil (le signal étant relayé par le relais lancer en même temps que atterrisseur). Je n’ai pas d’image à vous montrer pour lancement 😉 .
Une fois en orbite l’étage de remontée manœuvre pour affiner son rendez-vous avec à l’étage de croisière.
L’ensemble propulsif de la capsule est largué pour libérer le port d’amarrage et se docker avec la cible.
An 6 jour 236, l’étage de croisière se rallume pour rentrer sur Kerbin. La manœuvre de retour est de 1420 m/s avec une correction d’inclinaison d’environ 150 m/s.
La capsule, remplie de science, rentrera dans l’atmosphère de Kerbin dans un peu plus de 3 ans.
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Dakitess
Purée tu as vraiment vu au plus court pour le Lander à la surface de Eeloo, y’a pratiquement pas de carburant en proportion du reste, tu m’étonnes que tu arrives avec 0m/s ! Bien joué :p
J’ai relu tout le premier post sans faire gaffe à la date, en me disant, au fur et à mesure « c’est dingue, ça me dit grave quelque chose… »
Purée, ca date de l’an dernier xD Joli dénouement même si on a pas encore la réentrée :p
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