掷铁饼者 发表于 2023-2-17 18:11:02

【坎巴拉技术帖】一箭四星(外切正方形探测卫星)





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需要智慧才玩得好的游戏,我喜欢!

因为在此过程中遇到了许多意想不到的问题,所以希望有同样兴趣的朋友参加,一起研究探讨并一同感受太空旅游的无限乐趣。
下载地址:
坎巴拉太空计划中文免装版https://www.aliyundrive.com/s/UANSUXHmV4p
选装,内容包括各大星球及航天器的美化、MJ2自动驾驶系统等插件。解压后将里面的东西全放到游戏GameData文件夹即可:
坎巴拉太空计划极致美化MOD https://www.aliyundrive.com/s/H7AFnn7LREf


本次任务:发射4颗极向(轨道倾角=90°)上的探测卫星,且位置呈外切正方形


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首先设计轨道
已知KERBIN半径R=600千米,得外切正方形轨道(代号:4)高H4=(√2-1)R=248.528千米
由椭圆轨道周期公式T=2π√(a^3/G/M),可得轨道周期T4=2613.206秒=43分33.206秒
其中:
a为椭圆半长轴,现在=R+H4=√2R
引力常量G=6.67408E-11牛*米^2/千克^2
KERBIN质量M=5.292E+22千克

然而,要在这条轨道上准确地均匀放4颗小卫星却要费些脑筋
为此,我们要以一箭四星的方式发射火箭,使其先运行于一条椭圆转移轨道(代号:转),要求近点高=H4,且轨道周期T转=5/4*T4


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这就是说,卫星1在A点从火箭分离并变轨入轨道4,当火箭在下一次回到A点,分离卫星2时,卫星1已经多走了1/4圈。
火箭每走一圈,就在A点放一颗卫星,放完4个卫星后就能形成正方形。

计算5/4转移轨道远点高度H转
椭圆长轴=2a=H转+2R+H4=H转+(√2+1)R
得:H转=2a-(√2+1)R①

求a
由开普勒第三定律有
a^3/(√2R)^3=T转^2/T4^2=(5/4)^2
a=(5/4)^(2/3)*√2R②

将 ②代入①,得H转=520.731千米

最后顺便用椭圆轨道周期公式T=2π√(a^3/G/M),验证一下轨道转的周期,得T转=3266.507秒=54分26.507秒
正好是5/4*T4

火箭
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要装这样4颗卫星,整流罩会十分臃肿,如何送它上轨道让我十分头疼,于是想了很多办法,比如
https://attachment.sinofsx.com/forum/202302/15/011356quf8lul4wjdu21pk.jpg

还有

https://attachment.sinofsx.com/forum/202302/15/011426gj1j7oi5wll7gixr.jpg
最后还是不得不动用了已有最大的猛犸液体引擎+固推
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发射及变轨
先将火箭发往轨道4(H4=248.528千米、轨道倾角为90°、圆轨)
圆轨后要手动将火箭推力限制在1%,将远近点都微调至248.528千米,然后推力调回100,SAS顺向,以准备改为转移轨道

顺向加速变为转移轨道,近点H4=248.528千米,远点H转=520.731千米
微调轨道转,关键是:确保近点的前提下,轨道周期调为T转=5/4*T4=54分26.507秒,远点不是最重要的因素。

轨道转应该是这样的:
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放卫星
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火箭到达近点前15分钟分离4号星,在追踪站控制4号星,开太阳能板,命名,逆向,启动引擎并确认推力100%,确认燃料和氧化剂载量,到达近点时进行圆化轨道
控制主火箭,重复上面动作,在下次回到近点时放3号星,再回来放2号星,再回来放1号星
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全部小卫星引擎推力调为1%,准备微调轨道
逐个微调小卫星轨道,将轨道周期准确调到T4=2613.206秒=43分33.206秒
这样,4颗卫星都布置到外切正方形的准确位置了
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探测卫星开始工作
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掷铁饼者 发表于 2023-2-17 20:42:46


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