בתשובה לאריק, 31/03/19 12:38
 |
|
 |
||
|
||||
 |
נו, והאם המשחק שלך עונה על השאלה כיצד מנווטים רכב חלל לפגישה עם הירח? בגלל המרחקים העצומים, ברור שבכל מקרה צריך להשתמש במסלולים הגרביטציונים (להבדיל מניווט וקטורי של טילים למשל). האם יש דרך נוספת להביא למפגש ירחי מלבד תזמון התמרונים בין המסלולים החלליים באופן כזה שיביא למפגש "ספונטני" עם הירח? דוקא בהקשר של ההצעה שלך, צריך לחזור על המרכזיות של תכנון "בראשית" ככלי חלל לעניים. הגשושית היא בעצם אוטונומית למחצה ומבצעת את התמרונים שלה "ללא מגע יד אדם". השליטה בגשושית נעשה ע"י שידור מידע לפני שה"תמרון" מתחיל. השיטה הזו באה לענות גם על ההשהיה בזמן בגלל המרחק, אבל בעיקר בשל כך שרוב הזמן אין קשר עם החללית. הסיבה לכך שהתקשורת עם החללית היא רק בחלונות זמן קבועים מראש, היא גם בשל כך שכדוה"א נמצא בין הבקרה לבין החללית וגם בשל כך שרצו לחסוך בשימוש בממסרים ובתשלום שכפי הנראה מתחייב מרצועות השידור הללו. |
 |
 |
 |
|
|
|
||
|
||||
|
כן. לחסכון מקסימלי בדלק עושים בדיוק מה ש"בראשית" עשתה. קודם עולים למסלול כמעט מעגלי סביב הפלנטה Kerbal , אחר כך פוחסים את האליפסה ע"י האצה ליד הנקודה הקרובה ביותר ל Kerbal מספר פעמים, ומיישרים את הנטייה שלה כך שתתאים למסלול הירח. בהאצה האחרונה מתאמים את הקצה הרחוק של האליפסה (בה הגשושית נוסעת הכי לאט) כך שתפגוש את הירח בנתיבו ותלכד בכח המשיכה שלו. החכמה היא להסחף אל כח המשיכה של הירח כך שבתום הסחיפה התנועה תהיה כמה שיותר אטית יחסית אליו כדי לא לבזבז הרבה דלק בנחיתה. לשם כך דרוש דיוק גדול בתמרון ההאצה האחרון ליד הפלנטה, כי כל שינוי קל שם מייצר שינוי גדול בקצה האליפסה. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
איך גורמים לחללית לשנות את מישור המסלול שלה? האם זה קשור לתנע זויתי? האם יש לרכב החלל ספין מסביב לעצמו? האם שינוי בספין גורם לבחירת המישור הממזער את אנרגיית הספין? האם יש לחללית כמה מנועים? האם ניתן במנוע הרקטי לשלוט בספין (בתנע הזויתי) של סילון הפליטה? מה שכן למדתי מן הויקיפדיה הוא מדוע עדיף לבצע כמה תמרונים בפריגאה ולא תמרון אחד גדול. בפריגאה המהירות מאד גבוהה והשינוי בה גדול מאד. ככל שתבצע יותר תמרונים המהירות הממוצעת והיעילות של אפקט אוברת תגדל. זוהי המשמעות של מחיר במשך הזמן ובאורך הדרך תמורת הנצילות המשופרת של כמות הדלק המוגבלת. ועוד 2 הערות: אני מנחש שגם המסלול הראשון היה אקסנטרי ככל שניתן היה לקבל. האליפסות האקסנטריות מאד הן פיצוי שנועד לקצר את משך ואורך המסלול של הגשושית. אני מניח שזו הסיבה לקושי להפגיש בין הגשושית לבין הירח. אם המסלול היה יותר מעגלי, "חפיפת" המסלולים היתה גדולה יותר. אפשר היה להבין מן הדיווחים, שבוצע עוד תמרון שנועד להפנות את החיישנים של עוקב הכוכבים לחלל העמוק ולא לכיוון השמש והארץ. המטרה היתה למנוע את הסינוור של המתקן הזה המשמש לניווט הגשושית. סינוור כזה כבר גרם לגשושית לבטל "על דעת עצמה" את התמרון הראשון. צריך לקוות שהעלות בדלק היתה מזערית, משום שתהליך הנחיתה הולך להיות ארוך. שלב הנחיתה הסופי יקח יותר מיום (11-12 באפריל). אני מנחש שיעשה שימוש ברקטות בלימה קטנות ולירח אין אטמוספירה בכלל. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
במחשבה שנייה, אפשר לסובב את מישור המסלול ע''י הפעלת כח בניצב הן לרדיוס אל כדוה''א והן לוקטור המסלול. מישור המסלול יסתובב סביב הציר הרדיאלי אל הארץ. באופן כזה גם צורת המסלול לא תשתנה. סכום האנרגיה הקינטית והפוטנציאלית במישור החדש יהיה זהה לסכום במערכת היחוס של המישור הקודם. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
המסלול הראשון הוא די מעגלי כי הדבר הראשון שצריך הוא מהירות בריחה, וכדי לא "לבזבז" את המהירות הזו המסלול הראשון הוא די מעגלי. בנוסף המסלול הראשון צריך להיות רחוק כמעט 70 ק"מ מכד"א בנקודה הכי קרובה שלו כדי שלא תהיה אטמוספירה בכלל, ולא יהיה שמץ חיכוך. במקרה של "בראשית" כנראה שהמסלול הראשון היה אילוץ על פי דרישת החוכר הראשי של טיל השיגור, וגבוה בהרבה מ 70 ק"מ המינימליים. שינוי המישור הוא כמו שאמרת, על ידי דחף בניצב. גם לו יש יעילות הרבה יותר גבוהה בנקודות מסויימות שאינן הנקודה הקרובה ביותר. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
70 קילומטר זה נמוך מדי, עדיין יש שם יותר מדי חיכוך עם האטמוספירה. לוויני מסלול נמוך משתדלים לא לרדת הרבה מתחת לכ-400 קילומטר כדי לשמור על מסלולם למשך שנים. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אכן, להערכתי, הגובה בו נפרדה "בראשית" מהמשגר היה כ 400 ק"מ. והמהירות שבה השתחררה העלתה אותה לגובה של 60000 ק"מ, כפי שפורסם. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אני מסכים,בערך. להבנתי יש לפחות 2 סיבות טובות מדוע תמרון סיבוב המישור לא יהיה בפריגאה. לדעתי, התמרון צריך להתבצע כאשר הגשושית (ולכן גם ציר הסיבוב) נמצאת על מישור המסלול של הירח. היות והסיבה הראשונה כל כך חד-משמעית, אפשר לוותר על הסיבה השנייה. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כמה הערות לדבריך. איני יודע מה זה kerbal אבל אם אתה אומר ש"בראשית" עשתה תחילה מסלול "כמעט מעגלי" סביב כדור הארץ, אתה טועה. רואים זאת גם בסרט האנימציה שהם פרסמו, וגם על סמך הנתונים המספריים שלפיהם מהירות השחרור מהמשגר הייתה כ 36000 קמ"ש והנקודה הרחוקה במסלול הראשוני הייתה במרחק 60000 ק"מ, ומשני המספרים האלה מקבלים אליפסה שבה הנקודה הקרובה לכדור הארץ הרבה יותר קרובה (וגם נאמר בפרוש שבתמרון הראשון מרחיקים אותה למרחק 600 ק"מ), וכמו שרואים בסרט זה רחוק מלהיות מעגל. גם למה שנעשה בהמשך לא הייתי קורא "פוחסים את האליפסה" כי גם הציר הקטן של האליפסה מתארך. "כמה שיותר אטית יחסית אליו" זה מוגזם. הכי איטית יחסית אליו זה מהירות יחסית אפס, ואז החללית תתרסק על הירח, או שאם יהיה לה די דלק היא תבצע נחיתה רכה אנכית מגובה רב, ולא זו המטרה. אילו הדיוק היה דרוש רק בתמרון ההאצה האחרון החיים היו מאד קלים כי הוא קובע רק בכמה עוברת האליפסה את מסלול הירח. דרוש תכנון של כל המסע כך שהירח יימצא בדיוק במקום שהוא צריך להימצא ברגע הקריטי וזה יותר מסובך. אם אתה רוצה, אשמח לשלוח לך את הסימולציה שעשיתי. אני חושב שאפשר ללמוד ממנה משהו, למרות שזה מאד כללי ולא בדיוק מה שהם עשו, ולא כולל את כל המרכיבים שהם היו צריכים להתמודד עמם. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
הערותיך מדויקות. "בראשית" מנצלת את כוחו של הפאלקון, ולא צריכה לחסוך בדלק בשלב הראשון. לכן היא יוצאת למסלול אליפטי מלכתחילה. הפאלקון שחרר את הלווין הראשי שהוא נשא בגובה 3250 ק"מ, ואת בראשית הרבה לפני כן, בגובה 730 ק"מ, כאשר מהירותו היתה גבוהה יותר. המהירות הזו אפשרה לבראשית יציאה למסלול אליפטי. לגבי הגישה לירח- בחלק הרחוק של האליפסה סביב כדור הארץ "בראשית" איטית מאוד יחסית לכד"א, והירח מהיר ממנה ו"אוסף" אותה. בתמרון שהחללית עושה בזמן שהירח אוסף אותה היא מאיטה יחסית לירח כשהיא קרובה לנקודה הכי קרובה אליו, אחרי שכח המשיכה של הירח האיץ אותה כלפיו. כיוון שלירח אין אטמוספרה ניתן להתקרב אליו מאוד כדי לנצל את אפקט אוברת' במלואו בזמן ההאטה. הדיוק הגבוה נדרש בתמרון האחרון סביב כדור הארץ כדי שהחללית תגיע בזמן מאוד מסוים למקום מאוד מסוים, ממנו תמרון האיסוף של הירח יהיה אופטימלי. כל סטיה קלה בתמרון הזה תגרום לבזבוז גדול של דלק בתמרון האיסוף של הירח. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
הירח ''אוסף'' את הגשושית לא בגלל שהוא מהיר ממנה אלא בגלל שהם נעים במסלולים בערך ניצבים זה כלפי זה. לפי הסימולציה שלי הגשושית שהושפעה ממשיכת הירח חוצה את המסלול שלו בניצב לו במהירות גבוהה יותר מפי שנים ממנו ולכן גם צריך להאיטה. כשהגשושית בנקודת חציית מסלול הירח, הוא כבר עבר את הנקודה הזאת, כלומר קודם היה מימינה ועתה הוא משמאלה (כשכיוון הסיבוב של מסלול הגשושית הוא בניגוד למחוגי השעון). תמיהה נוספת (שלישית) שהתגלתה לי לאחרונה היא, שראיתי איזה ראיון עם אחד המפתחים לפיו אם מפספסים את תמרון ההאטה הזה צריך לחכות חודש כדי שהירח יגיע לשם שוב. לפי הסימולציה שלי השפעת הירח משבשת לחלוטין את המסלול האליפטי של הגשושית והיא מואצת ועוברת למסלול גבוה בהרבה אם כי לא מגיעה למהירות ''מילוט'' מכדור הארץ, ונראה לי שיהיו דרושים תמרונים מאד נמרצים כדי להביא אותה לאותה נקודה כשהירח יגיע לשם שוב. כל כך נמרצים שאני מפקפק אם זה בכלל אפשרי. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
מסכים. תמרון ההאטה במעבר הראשון ליד הירח הוא קריטי, ופספוס שלו עלול בסבירות גבוהה להרוס את המשימה. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לפחות לתמיהה האחרונה יש כאן תשובה: "שאם לא מנצלים את ההזמנות לבלום אז נזרק הרחק אל תוך מערכת השמש ומשם אין דרך חזרה." עכשיו, כדי להיות בטוח שלא חלמתי, חיפשתי את הסרט שבו ראיתי מישהו אומר תוך הרצאה שאם נפספס את ההאטה ניאלץ לחכות עד שהירח ייעשה סיבוב נוסף, ועד כה לא מצאתי. אז אולי באמת חלמתי. . . | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לא חלמתי. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כן. הניסוח שלו לא היה טוב. נראה לי שכשהוא אמר ''אם נפספס את המפגש עם הירח'' הוא התכוון לכך שאם התמרון האחרון ליד כדור הארץ יתעכב ולא יצא לפועל בזמן. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לא נראה לי שזה מה שהוא אמר, אבל לא אתווכח אתך על כך. מכל מקום, אם נפספס את התמרון האחרון ליד כדור הארץ, ולא נעשה שום דבר חוץ מלהפעיל את המנוע שוב בזמן הנכון, גם אז לא נצליח, כי אין לנו חופש בבחירת זמן היציאה לתמרון והוא יכול להתבצע רק בנקודות זמן שבהן הגשושית נמצאת בנקודה הקרובה ביותר לכדור הארץ, וצריך לא פחות מנס שאחת הנקודות האלה תתאים בדיוק למיקום הירח. לכן מה שצריך יהיה לעשות הוא לבצע עוד תמרון אחד שיכניס את הגשושית למסלול כזה שהזמן מתחילתו ועד הזמן שבו צריך לעשות את התמרון הסופי לעבר הירח יהיה שווה לזמן של מספר מחזורים שלם של המסלול החדש. לא בטוח שיש די דלק לכך, ולכן הגשושית הפעם לא תהפוך אמנם לכוכב לכת חדש סביב השמש, אבל כן תישאר לווין סביב כדור הארץ. . |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לא נראה לי. התמרון האחרון ליד כד''א חייב להיות מדויק, אבל הוא לא חד פעמי. אם מחכים להקפה נוספת של הירח פשוט צריך לתכנן זמן בעירה קצת שונה כדי להגיע לנקודת איסוף שונה. אני מזכיר לך ש''בראשית'' נעה לאט מאוד בחלק הרחוק של האליפסה, ומשחק קטן בזמן הבעירה ישנה בהרבה את הזמן שבו היא תגיע לנקודת האיסוף. עדיין כנראה זה יהיה פחות חסכוני בדלק, כי אני מניח שהתכנון של המסלול המקורי היה אופטימלי. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אתה טועה מאד אבל בשלב זה אוותר על ההסבר. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
למרות שאינטואיטיבית פסלתי את דבריך על הסף ניסיתי לבדוק זאת בסימולציה. ובכן דמה את מישור מסלול הירח סביב הארץ שבו נערכים תמרוני ההתקרבות לירח כמישור xy. האליפסות נבנות על ציר y כציר ראשי והאליפסה האחרונה חותכת בקציה את מסלול הירח כמו בהקפה הראשונה במציאות כשהירח לא היה שם. נקודת הלכידה היא מעט מימין לציר y. לפי הסימולציה כדי שזה יקרה צריך לצאת מהנקודה הקרובה לכדור הארץ כאשר הירח נמצא בזוית של כ 40 מעלות במישור הזה. האליפסה האחרונה טרם היציאה לירח, בכל סיבוב שלה הירח עובר כ 76 מעלות. יוצא (די במזל אבל בכל זאת זה לא עוזר) שאחרי 5 הקפות הירח נמצא בזוית כ 60 מעלות שזה די קרוב ל 40. אם נצא באותה מהירות כמו קודם, כשהגשושית תחתוך את מסלול הירח הוא יהיה הרבה משמאלה והלכידה לא תקרה. ברור שצריך לצאת במהירות יותר גבוהה כדי להספיק לתפוס אותו (במהירות יותר נמוכה הגשושית בכלל לא תגיע לגובה מסלול הירח). אבל אז מה שקורה הוא שהאליפסה הולכת ומתרחבת ונקודת הפגישה זזה דווקא ימינה ואין שום סיכוי להצלחה. הסיכוי היחיד להצליח הוא לעשות מה שהצעתי קודם, כלומר לצאת למסלול מחושב שבו לאחר מספר הקפות שלם נגיע למצב שבו הירח בזוית הרצויה - כ 40 מעלות. אבל אני לא בטוח שהדבר הזה מעשי בגלל מגבלות דלק. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אי אפשר להלכד בנקודת החיתוך השניה של האליפסה? כשהאליפסה של "בראשית" חוזרת מחוץ למסלול הירח פנימה? | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
זה לא מה שהם עושים. אצלם הירח נלכד בדרך החוצה והגשושית מתחילה להסתובב סביב הירח באותו כיוון כמו הסיבובים הקודמים של הגשושית סביב כדור הארץ והירח סביב הארץ. איני יודע אם אפשר ללכוד את הירח בדרך פנימה. אפשר אולי לבדוק את זה. אבל במקרה שאתה מציע זה לא יעזור כי הירח נמצא הרבה שמאלה והגדלת המהירות תביא לזמן סיבוב גדול מאד של הגשושית שבו הירח יספיק לברוח עוד יותר עד שהגשושית תואיל לחזור. איני יכול לתת תשובות מדויקות מבלי לבדוק כי כל בניית הסימולציה בנוייה על ניסוי וטעייה, אבל אני משוכנע מאד שזה לא ילך. צריך שיתקיימו שני תנאים מהירות יציאה לירח שתיצור אליפסה שגובהה מעט יותר מגובה מסלול הירח, ומיקום מאד מדויק של הירח בזמן שהגשושית יוצאת. בדרך שאתה מציע אינך יכול לקבוע את מיקום הירח, ואתה שולט רק במהירות היציאה, ומתפלל שתהיה לכידה. אבל בעניינים כאלה תפילות בדרך כלל לא עוזרות. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אפשר ללכוד את הירח כשהגשושית חוזרת. לשם כך צריך להוציא אותה לכיוון הירח טפה יותר מאוחר אבל באותה מהירות. במקרה זה הגשושית מתחילה לסוב את הירח בכיוון הפוך, עם כיוון השעון, ואם מפספסים את תמרון ההאטה היא נכנסת למסלול אליפטי סביב כדור הארץ, ולא סביב השמש. וכפי ששיערתי לא ניתן לבצע את התמרון כשהירח בזוית 60 מעלות על ידי הגדלת המהירות לא בדרך למעלה ובוודאי לא בדרך למטה. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
ורק כדי שהכל יהיו מרוצים, אכן דרוש תמרון נוסף אבל ככל הנראה לא צריכת דלק נוספת. כפי שאמרתי אם מחכים הגשושית עושה 5 הקפות עד שהירח נמצא בזוית כ 60 מעלות. הראשונה מהן היא הפספוס ונותנים לה לעשות אותה, ואחר כך כשנותרות 4 הקפות מגדילים קצת את המהירות בצורה מחושבת כך שבמקום 4 ההקפות תעשנה 3 שבסופן הירח יהיה בדיוק במקום הרצוי, ומעכשיו את הבעיה הזאת כבר פתרנו. . . בעצם מוסיפים כאן האצת ביניים ולכן בתמרון האחרון לכיוון הירח יהיה צורך בפחות דלק מהתכנית המקורית, ובסך הכל תהיה אותה צריכת דלק ואולי אפילו פחות. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
יפה! הגעת לפתרון הזה בעזרת הסימולציה שכתבת? |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
הרעיון איך לנהוג אם מפספסים את התמרון האחרון שבו נשלחת הגשושית למסעה הסופי מהנקודה הקרובה לכדור הארץ בא מתוך ההיגיון. אבל בעזרת הסימולציה אפשר לחשב לאיזה מהירות בדיוק צריך להאיץ כדי להגיע למסלול המדויק שכאשר הגשושית מסתובבת בו שלשה סיבובים הירח מגיע בדיוק למקום שהוא צריך להיות כשעושים את התמרון הסופי. אפשר גם להראות שגודל המסלול הזה גדול מהמסלול האחרון וקטן מהמסלול הסופי כך שיש כאן האצה, שאחריה לא יהיה צריך להאט כשעושים את התמרון הסופי אלא להאיץ מעט, והמשמעות היא, לדעתי, שלא מבזבזים דלק. גם הנתונים שהבאתי באחת מתגובותי האחרונות, הזוית במסלול שבו צריך להימצא הירח כששולחים את הגשושית לכיוון הירח והיכן הוא יימצא אחרי חמש הקפות נוספות אם נפספס מצאתי בעזרת הסימולציה. גם את האפשרות, בתשובה לשאלה ששאל אריק, ללכוד את הירח כשהגשושית הגיעה לשיא הגובה וחוזרת לכוון כדור הארץ ואז היא מתחילה להסתובב בכיוון הפוך סביב הרח מצאתי בעזרת הסימולציה. אם זה מעניין אותך אני יכול לשלוח לך את הסימולציה שמדגימה את תמרוני ההאצה, את ה''לכידה'' וגם את הנחיתה על הירח. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אהיה אסיר תודה אם תשלח לי את הקוד (למרות שהוא, אם הבנתי אותך נכון, כתוב בשפה ארכאית). אין לי דרך קלה להריץ קבצי exe. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אם יש לך מערכת הפעלה windows איני חושב שצריכה להיות לך בעיה בהפעלת הקובץ. פשוט צריך להעתיקו למחשב וללחוץ עליו לחיצה כפולה. שלחתי את זה למספר חברים ולא הייתה להם בעיה. מכל מקום שלחתי לך את הקובץ, וכפי שכתבתי לך אהיה מוכן לשלוח לך גם את הקוד, אבל כפי שהזהרתי אותך באימייל מדובר בקוד שנכתב על ידי מהנדס מכונות בבוקר חורפי אחד. . . | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
ואם זה לא ברור, הגדלת המהירות מגדילה את זמן ההקפה ולא להפך כפי שאולי מישהו יכול לחשוב. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אבל זה נכון שברוב הדרך בטרם הירח מתחיל להשפיע מהירותה קטנה ממהירותו, ואילו הירח לא היה שם היא היתה חוצה את מסלולו במהירות של בערך רבע ממהירותו. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
באיזו תוכנה / שפת תכנות הסימולציה שלך? | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
vb6 , תכנה ישנה שכבר לא נתמכת על ידי מיקרוסופט. היתרון שלה הקלות בממשקים ובגרפיקה שבה אני משתמש גם לצורך הסימולציה הזאת. אבל לצורך התבוננות במה שעשיתי די בקובץ ה exe שהיא מייצרת, ולא צריך התקנה של התכנה הזאת במחשב. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
עוד לעניין ה"כמה שיותר אטית", כאן מספרם שמאטים את המהירות יחסית לירח לכדי בערך 80 אחוז ממנה. בסימולציה שלי גם בחרתי במספר הזה כדי לקבל מסלול אליפטי סביב הירח בערך כמו זה שראיתי בסרט. בדקתי עכשיו ומצאתי שאם הקטנת המהירות תהיה 55 אחוז מערכה או פחות, החללית תיכנס למסלול התנגשות עם הירח. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
תודה על האינפורמציה. אני מלא התפעלות מהמסלול החסכוני בדלק. דלתא וי של 1000 קמ"ש בתמרון לכידת הירח נראית לי ממש קטנה ומחייבת דיוק מאוד גבוה בתמרון האחרון ליד כד"א. שאפו למהנדסים. | |
|
|
| חזרה לעמוד הראשי | המאמר המלא |
| מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים | |
 RSS מאמרים |
כתבו למערכת |
אודות האתר |
טרם התעדכנת |
ארכיון |
חיפוש |
עזרה |
תנאי שימוש
|
© כל הזכויות שמורות |