Огурцы стремятся в космос

[pozitronik]

Картинка для привлечения внимания

Полтора года назад я рассказывал у себя в блоге о замечательной игрушке Kerbal Space Program ещё до того, как играть в неё стало мейнстримом. Настало время вовлечь в игру тех, кто по каким-то причинам прошёл мимо, благо игра всё это время активно развивалась, и к данному моменту стала представлять собой конструктор с минимумом недостатков, способный обеспечить море фана.
Последняя актуальная на данный момент версия игры - 0.18.2. В ней есть куча планет (многие из которых - со спутниками) и прочих небесных тел, вроде астероидов, множество разнотипных модулей для создания носителей и кораблей (в том числе - атмосферных и не летающих), и (ура-ура!) стыковка. А также - неисчислимое количество сторонних модулей и плагинов, реализующих практически все возможные идеи, начиная от ионных двигателей, заканчивая орбитальными верфями для постройки звёздных разрушителей. Теоретически, уже в текущей версии вполне можно собрать Звезду Смерти и отыгрывать битву при Явине.
Но это как-нибудь потом.

В первой части обзора начнём с азов. Я попробую повторить и показать первые шаги советской космической программы. Условимся, что использоваться будут только стандартные части, входящие в поставку игры, поэтому отыгрыш будет лишь приближен к реальности. Естественно, со сторонними модулями отыграть можно всё, вплоть до внешнего вида кораблей и ракет.
Итак, отыгрываем промежуток 1957 - 1967. Основные события: первый спутник, первый космонавт, первый выход в открытый космос и "Союз". Первую стыковку, совершённую американцами, и первую часть программы "Луна" мы отложим до следующего раза. Промежуточные же этапы, вроде собак в космосе и парных полётов, опустим, как малоинтересные.

Откроем космическую эру простейшим спутником ПС-1. В реальности он был запущен 4 октября 1957 на ракете-носителе Р-7. Сам спутник потому и назван простейшим, что нёс на себе минимум оборудования - его задачей было утвердить первенство. Выглядел он, как шарик с четырьмя антеннами, и не имел ни солнечных батарей, ни двигателей; воспроизвести столь простую конструкцию будет несложно.


Все картинки кликабельны.
В сборочном цехе создаём новый корабль, в качестве основного модуля выбрав Stayputnik Mk.2 - маленький, "ПС-1"-подобный модуль для простых спутников.


На вкладке с научным оборудованием есть разные антенны (кстати, они реально работают, их можно использовать для передачи данных между кораблями), нам подойдёт Communotron 16. Крепим антенны к спутнику (хинт: выбранную деталь можно вращать клавишами WASDQE, Shift контролирует угол вращения. Для сохранения симметрии при креплении нескольких деталей используйте соответствующую кнопку в левом нижнем углу, или клавишу С).


К нижней части спутника крепим декуплер (модуль, разделяющий ступени) TR-2V. В принципе, можно воспользоваться модулем TR-2C, который не декуплер, а сепаратор. Различие в том, что декуплер производит разделение пиропатроном (отсоединяясь от верхней ступени), а сепаратор производит "мягкое" рассоединение, отсоединяясь, в том числе, и сам.


Теперь нам требуется собрать под спутником ракету-носитель. К сожалению, в игре нет пока нет встроенной возможности делать это раздельно (то есть менять корабли и носители не получится, сборка всегда происходит в связке), но это беда небольшая.
Крепим к декуплеру адаптер NCS (он будет служить размерным переходником под носитель).


Под адаптером размещаем автоматику управления носителем. Это ASAS (гироскоп, контролирует рыскание и тангаж) и RCS-блок, состоящий из специального топливного бака и RCS-двигателей (корректируют отклонение по всем трём координатам, а также служат для позиционирования). ASAS подходящего размера один, не ошибётесь (он на вкладке Control), в качестве RCS-бака нам понадобится FL-R25, по его сторонам размещаем четыре двигателя RV-105.





Теперь, собственно, начинается строительство носителя - аналога межконтинентальной баллистической ракеты Р-7. "Семёрка", вытащившая спутник, была двухступенчатой (центральный блок и четыре "боковушки"). На боковушках стояло по четыре одинаковых двигателя РД-107, на центральном блоке - четыре конструктивно аналогичных РД-108. Обе ступени зажигались одновременно, в полёте боковые ускорители, имеющие меньший запас топлива, отстреливались, и вывод на орбиту производился второй ступенью. В целом эта была ровно та же боевая ракета, только вместо ядрёной бомбуэ она тащила спутник.


Итак, вторая ступень (блок "А") - топливный бак FL-T800 (360 тонн топлива), три топливных бака FL-T200 (по 90 тонн топлива каждый) и двигатель LV-T30 (он один будет заменять четыре РД, аналогов которых в игре нет).





Боковушки (блоки "Б", "В", "Г", "Д") - четыре аналогичных блока (хинт - собранные части можно копировать, кликнув по ним с зажатой клавишей Alt) из баков FL-T800 и двигателей LV-T45, имеющих чуть меньшую тягу, чем LV-T30, но зато умеющие управлять её вектором. Для большой ракеты в атмосфере управление вектором важнее; вторая же ступень будет довыводить спутник уже в невесомости, и корректировку курса возьмут на себя RCS-двигатели.


Для того, чтобы боковушки могли быть отстрелены, нужно использовать радиальные декуплеры (такие же разделители ступеней, но для пакетных схем, крепятся, соответственно, по боковым сторонам). Нам идеально подойдут TT-38K, чья большая площадь крепления выгодно отличает их от TT-70. А вот Hydraulic Detachment Manifold не подойдут - их площадь крепления настолько большая, что попросту больше диаметра самих ступеней. Без атмосферных рулей на первой ступени мы легко обойдёмся благодаря ASAS и RCS.
Носитель готов.

При взгляде на собранную ракету возникает вопрос: а что, спутник так и должен торчать наверху, неприкрытый, и явно ухудшающий аэродинамику? Нет, не должен - и, в принципе, есть возможность закрыть его обтекателем. Но в ванильной версии игры соответствующие обтекатели не поставляются, да и аэродинамика пока что в игре не обсчитывается. Так что пусть будет так. Впрочем, для красоты можно поставить обтекатели на боковушки первой ступени.



Последний штрих - фермы-опоры, стабилизирующие ракету на стартовом столе. Они не обязательны - не слишком тяжёлая ракета вполне может устанавливаться прямо на двигатели. Но в оригинале они есть, с игрой они поставляются (TT-18A Launch Stability Enhancer) - добавляем их.


Перед запуском проверяем последовательность срабатывания ступеней (нижний правый угол). При проверке можно обнаружить, например, что фермы-опоры отходят до того, как запускаются двигатели - что, естественно, приведёт к крушению ракеты; также нам нужно, чтобы двигатели обеих ступеней зажигались одновременно.


Ступени и детали можно перетаскивать мышкой, выделенная деталь подсвечивается. Проверили? Жмём Launch - ракета отправляется на стартовый стол.



Перед тем, как пускать ракету нам нужно включить ASAS (клавиша T), RCS (клавиша T), и задать тягу двигателей (Shift - добавить тягу, Ctrl - убавить). Для отрыва тягу нужно выставить где-то на 3/5 максимальной, и после старта поднять до максимума.




Взлёт (пробел)! Опоры отпускают корабль, и тот устремляется вверх. Ракету легко колбасит, но автоматика держит курс; крен ракеты (угол поворота вокруг собственной оси) будет меняться (это нормально), но по тангажу и рысканию отклонений быть не должно.


Отделение отработавших боковых ступеней (снова пробел). Если всё сделали правильно, к моменту отделения ступени будет набрана скорость немного выше километра в секунду и высота около 30 км. Теперь можно сбросить тягу почти до ноля и переключиться на орбитальный вид (клавиша M).


Орбитальная карта показывает траектории и параметры всех космических объектов, в том числе - и нашего корабля. Наша траектория сейчас - парабола, направленная на восток (благодаря ускорению, полученному за счёт вращения Кербала), апогей (наивысшая точка траектории) - примерно в 140 километрах от поверхности. Это более чем удовлетворительные параметры, и наша задача сейчас приобрести первую космическую скорость, которая на Кербале равна двум километрам в секунду (это, кстати, в четыре раза меньше первой космической на Земле). Естественно, вектор скорости должен быть направлен "параллельно" поверхности планеты - иначе мы не выйдем на орбиту.
Совершим простенький маневр. Нам нужно развернуть ракету носом на восток (раз уж у нас есть небольшое ускорение в эту сторону) и дать по газам. Это лучше делать в приближении к апогею - там вектор скорости будет близок к нужному нам углу в 90 градусов, и контролировать маневр будет проще.
Маневрировать можно прямо на орбитальной карте, "по приборам". Для этого нужно "достать" NavBall (на орбитальной карте он свёрнут внизу экрана), и с помощью клавиш WASD наклонить корабль на 90 градусов к востоку. Да, перед маневром нужно отключить ASAS, иначе тот будет продолжать держать курс.


Хинт: жёлтый круг на NavBall показывает текущий вектор скорости (и сейчас он на несколько градусов наклонён к востоку). Жёлтый круг с тремя сходящимися линиями обозначает антивектор скорости, он пригодится нам позже при маневре схода с орбиты.
Итак, наклоняем ракету, и понемногу газуем. Вектор скорости будет всё больше наклоняться на восток, а парабола орбиты всё больше вытягиваться.




Нужно добиться того, чтобы в апогее вектор скорости был направлен точно на восток, а скорость была не меньше 2 км/сек, после определённой тренировки это получается без проблем.


Большая скорость даст нам эллиптическую орбиту вместо круговой (в принципе, у вас всё равно получится эллипс - вручную выйти на идеальную круговую орбиту очень сложно). У меня к моменту окончания топлива получилась орбита с апогеем в 190 км и перигеем в 135 км.


Отделяем ступень.


Раскрываем антенны (щелчок по антенне правой клавишей мыши -> toggle). Всё. Спутник.




На этой орбите он будет летать вечно. Ускоряя время (клавиша >, замедление - <) можно любоваться космическими рассветами, пока Кербал гудит, переваривая новость об наступлении космической эры огуречества.

Ещё не отгремели праздничные гуляния по поводу запуска первого спутника, а генеральный конструктор кербальской космической программы (это вы) уже отдал приказ о запуске первого кербонавта. Уже известно имя будущего кербонавта - им станет бесстрашный лётчик-испытатель Джебедайя Керман, любимец женщин и детворы.

12 апреля 1961 года ракета-носитель Восток, индекс 8К72К, доставила на орбиту Земли космический корабль Восток-1 с первым космонавтом. Мы повторим это событие.


Для начала нам потребуется создать аналог корабля. Его задачи:
- Вместить минимум одного кербонавта и систему жизнеобеспечения.
- Иметь возможность минимального маневрирования для корректировки орбиты.
- Нести ТДУ (тормозную двигательную установку), обеспечивающую сход с орбиты.
- Иметь парашютную систему приземления.
- Дополнительно - обеспечивать выход кербонавта в открытый космос и возвращение обратно на корабль. Впрочем, в KSP это умеют все модули, так что тут сразу ставим галочку.
В ванильной версии поставляется несколько вариантов обитаемых модулей, но на одного кербонавта рассчитан только Command Pod Mk1. Он, скорее, похож на обитаемую капсулу американских кораблей "Джемини", однако выбирать просто не из чего (безусловно, можно поставить сторонний модуль "Восток", но напоминаю - мы условились использовать только стандартные модули).


Кораблю положена система управления (ASAS+RCS), поставим аналогичную той, что использовалась на первой ракете. Разместим её под сепаратором TR-18D - теперь корабль сможет немножко маневрировать.


Ах да - парашют! Мы же не хотим, чтобы первый же полёт закончился катастрофой? Парашют Mk16 находится на вкладке Utility.


Осталась ТДУ. Её задача - затормозить корабль; на "Востоке" предусматривался аварийный режим - если ТДУ не срабатывала, корабль сошёл бы с орбиты через 10 дней, затормозив об атмосферу. Мы себе такой роскоши позволить не можем, механика игры считает границу атмосферы очень тонкой, и не выше ста километров.
Смонтируем ТДУ из маленьких баков ROUND-8 и двигателя LV-909. Баки ROUND-8 имеют баг, которым мы воспользуемся: их можно бесконечно вкладывать друг в друга, и это не увеличивает размер корабля, хотя вес при этом увеличивается. Трёх баков (каждый по 10 тонн топлива) нам должно хватить с запасом. Корабль готов.


Для его вывода воспользуемся всё той же ракетой. Но: масса выводимого груза увеличилась, и двух ступеней нам уже не хватит.
Всё верно: 8К72К, выведшая "Восток" также была трёхступенчатой. Третья ступень (блок "Е") также работала на керосине, и использовала двигатель РД-109. У нас же, к сожалению, нет возможности выбирать отдельный двигатель, потом воспользуемся тем же LV-909, что и в ТДУ. Баки в ступени - два FL-T200.


Вторая и первая ступени - полностью аналогичны прошлой ракете.


Заметьте, больше мне нужно никаких ASAS или RCS - тех, что стоят на самом корабле, должно хватить.
Проверяем последовательность запуска ступени - и отправляем ракету на стартовый стол.


Поехали!





В кабине тесно, ускорение вжимает в кресло.



Отделение первой ступени произойдёт где-то на высоте 20 км и скорости около 780 м/сек. Это меньше, чем у первой ракеты - и не удивительно, ведь нашей ракете приходится тащить больший вес.



Набрав скорость в 1 км/сек начинаем выполнять маневр разворота. Двигатель можно не глушить, нам всё равно нужно ещё набрать высоты. Подглядывайте на орбитальную карту, апогей орбиты идеально установить где-то на 120 - 130 километрах.



Разделение второй и третьей ступени.




Завершаем маневр, развернув корабль точно на восток, и продолжаем набирать скорость до выхода на орбиту.





Моя получилась 195 км на 103 км (апогей/перигей соответственно) и при этом в третьей ступени ещё осталось немного топлива.


Ошибись я с маневрированием - этот запас пригодился бы для корректировки орбиты, а так можно просто избавиться от ненужной больше ступени.


Джеб сообщает в ЦУП о своём прекрасном самочувствии, говорит, что видит Муну и просит разрешение на выход в открытый космос, чтобы удостовериться в этом.


ЦУП даёт добро. Джеб выходит.


Управление кербонавтом в открытом космосе производится всё теми же клавишами WASDQE, плюс можно подруливать мышкой. R включает реактивный ранец, с помощью которого Джеб может летать в невесомости (запас топлива не бесконечный, так что не улетайте далеко). Shift и Ctrl регулируют перемещение по вертикали.



"Никакого боженьки в космосе нет" - рапортует Джеб - "можете приступать к сжиганию церквей".

Вернувшись в корабль, и сделав пару витков, для выполнения плана полёта Джеб готовится к приземлению.





Корабль способен сесть как на землю, так и на воду, но мы постараемся совершить посадку как можно ближе к космодрому. Для этого разворачиваем корабль соплом ТДУ по курсу движения (так, чтобы нос корабля был наплавлен по антивектору скорости на NavBall), и поджигаем двигатель.


На орбитальной карте следим за тем, как меняется траектория, стараясь подгадать так, чтобы вход в атмосферу произошёл недалеко от нужного места посадки. Атмосфера частично погасит боковую скорость, так что, если потренироваться, можно наловчиться попадать, куда нужно.


Я не рассчитал количество топлива в ТДУ, и несмотря на то, что импульса на сход с орбиты хватит, не уверен насчёт точного попадания. Что же, посмотрим, а пока отделим ненужный больше приборный отсек.



Увы, перелёт. Но небольшой - самолёты спасательных служб быстро найдут корабль.


Вход в атмосферу, срабатывает парашют. Сопротивление атмосферы гасит скорость падения; безопасной для кербонавта считается приводнение на скорости ~15 м/сек.


На 500 метрах парашют, наконец, раскрывается.



Приводнение на скорости 6 м/сек. Джебедайя даже не почувствовал.



Это успех! Теперь остаётся дождаться подхода авианосца и присоединиться к праздничному сжиганию церквей.
Продолжение следует.