В Orbiter есть приключения, от которых веет чем-то неуловимо домашним. В самом деле, что может быть привычнее полёта на «Союзе» к МКС, если это событие происходит в реальности четыре раза в год? Отличное качество аддонов, которые сделали энтузиасты, обещает множество позитивных эмоций, а архивы ЦУПа с информацией о реальном полёте позволяют глубже погрузиться в атмосферу современной космонавтики.

Предупреждение

Этот полёт сложен для начинающих. Если у вас нет опыта полётов в Orbiter и понимания терминологии, рекомендую сначала потренироваться на ПТК НП:

• Полёт к МКС и стыковка ^[1].
• Управляемая посадка ^[2].

План полёта

1. Старт с Земли.
2. Маневры для рандеву с МКС.
3. Сближение и стыковка.
4. Возврат на Землю.

Подготовка к полёту

Для полёта нам потребуются:

1. Orbiter ^[3].
2. Аддон Soyuz FG/U v1.2 ^[4].
3. Аддон International Space Station v.3.2 ^[5].
4. Аддон Aerobrake MFD ^[6].
5. Аддон Baikonur Surface Tiles v1.1 ^[7] (необязательно).

Установка и настройка

Аддоны устанавливаются в следующем порядке: первым Soyuz FG/U, вторым ISS. Архивы просто распаковать в папку Orbiter.
Если вы хотите установить текстуры Байконура и сделать старт более красивым:

1. Текстуры распаковать в папку текстур Orbiter'а.
2. Строки из readme добавить в файл baikonur.cfg не в ORBITERCONFIGEARTHBASE, а в OrbiterConfigEarthM. Дело в том, что сценарии ISS используют «другую» Солнечную систему с другими конфигурационными файлами.

Убедитесь, что во вкладке Parameters установлена опция Limited fuel (ограниченное топливо).
Orbiter будет показывать окно ошибки программы после выхода из сценария. Если это раздражает — во вкладке Extra — Debugging options — Orbiter shutdown options выберите режим Respawn Orbiter process.
Для того, чтобы «Союз» не срывался при посадке в баллистический спуск, откройте в папке OrbiterScenariosInternational Space Station200652. Soyuz TMA — 8 единственный находящийся там файл в любом текстовом редакторе и удалите строку ALLOW_BALLISTIC. Иначе из-за бага «Союз» будет всегда при посадке переходить в баллистический спуск вместо управляемого.

Этап 1. Старт с Земли

Я выбрал сценарий полёта «Союза ТМА-8», главным образом потому, что он один из последних в сборнике сценариев (МКС уже достаточно большая), и старт происходит днём. В принципе, никто не мешает вам выбрать любой другой сценарий «Союза».
«Союз ТМА-8» стартовал 30 марта 2006 года с экипажем из космонавта Роскосмоса Павла Виноградова, астронавта NASA Джеффри Уильямса и первого бразильского космонавта Маркоса Понтеса (страница с краткими биографиями ^[8]):

Старт рано утром, поэтому на этой фотографии ещё ночь

Старт и выведение происходят полностью автоматически. Единственное замечание — во избежание глюков не советую на выведении ставить ускорение времени больше х10, а во всем последующем полёте больше х100.

Реальный старт

И Orbiter

А такие кадры пока только в симуляторе. Третья ступень после отделения дренирует баки, удаляясь от только что выведенного «Союза»

Рекомендую сохранить сценарий по Ctrl-S. Ну и можно включить какой-нибудь космический эмбиент, для пущей атмосферности:

Этап 2. Маневры для рандеву с МКС

Итак, мы на орбите, солнечные батареи и антенны раскрыты, начинаем путь к МКС. Прежде всего, необходимо отметить особенности корабля «Союз» в симуляторе:
У корабля есть четыре экрана дополнительной информации, которые переключаются кнопкой U:

Экран движения:

На этом экране отображается:

• Режим работы маневровых двигателей (RCS, они же ДПО). Двигатели могут работать импульсами 0,05; 0,1; 0,25 секунды и в непрерывном режиме. Переключение между режимами по кнопке M
• Режим работы маршевого двигателя (КТДУ). Возможные режимы: 300 Ньютонов тяги, 700 Н, 6197 Н. Переключение между режимами Ctrl-E.
• Статус крышки маршевого двигателя. Её нужно открыть перед включением КТДУ. Открытие и закрытие крышки — кнопка E.
• Запас топлива в килограммах и процентах.

Экран электросистемы и управления

На этом экране отображаются:

• Статус антенн и солнечных батарей.
• Статус режима управления.
• Режим работы фар. Включение/выключение Alt-L, включение/выключение автоматического режима работы фар Ctlr-L.
• Остаток заряда батарей и режим работы солнечных панелей. Если батареи сядут, корабль потеряет управление!

Экран стыковки

Содержит полезные данные об ориентации и скорости вращения корабля, а также о состоянии стыковочного штыря.

Пустой экран
В этом режиме дополнительная информация не выводится и не может помешать другим МФД.

Общее правило полётов на «Союзе» — никуда не торопимся, не злоупотребляем автоматическими режимами поддержания ориентации, экономим топливо.
Лучше развернуться за две-три минуты парой импульсов, чем потратить несколько килограмм топлива на автоматическом развороте.
Импульсный режим очень необычен для Orbiter'а, у других кораблей он практически не встречается, поэтому к нему надо привыкнуть.
Также в клавишах управления есть очень неэргономичная и мешающая ролевой составляющей клавиша — разгерметизация бытового отсека (в норме производится перед разделением отсеков на этапе посадки) — кнопка A без каких-либо модификаторов. Неосторожное нажатие (а по Shift-A вызывается МФД совмещения орбит) — и разгерметизация бытового отсека делает невозможным нормальное ролевое продолжение дальнейшего полёта.

Совмещение плоскостей орбит

Посмотрим параметры орбиты реального полёта ^[9]:

Параметр	Реальное значение	Значение в симуляторе
Апоцентр	242 (±42) км	245 км
Перицентр	200 км (+7/-22) км	195 км
Наклонение орбиты	51,67° ±0,058°	51,60°

Если бы не ошибка по наклонению, выведение было бы практически идеальным. А так нам придётся сначала совместить плоскости орбит «Союза» и МКС:

Целых полградуса. Многовато, но деваться некуда. Предлагаю выполнить коррекцию на первом витке (в реальности ^[9] первый маневр выполнялся через четыре часа после старта). Следующий узел восходящий, значит, надо будет развернуть корабль «вниз» от плоскости орбиты. Не забудьте открыть крышку КТДУ за несколько минут до узла — во первых, она блокирует запуск двигателя, во-вторых, МФД с закрытой крышкой не может посчитать длительность импульса. Вспомним эмпирическое правило — двигатель запускается в момент, когда до узла остается половина расчетного времени работы двигателя:

Начало маневра

Результат

В конце маневра стоит подработать маневровыми двигателями для максимального совмещения орбит. Обратите внимание, что мы потратили целых 20% топлива.
После маневра рекомендую перевести ДПО на минимальный импульсный режим, включить автоматическую систему поддержания солнечной ориентации (она достаточно экономная) кнопкой K и сохранить сценарий.

Синхронизация орбиты с МКС

Смотрим параметры орбиты «Союза» и МКС по МФД «Орбита»:

Между нами и МКС почти половина оборота (т.н. фазовый угол). Это сделано специально, чтобы за двое суток полёта (напомню, на дворе 2006 год, о шестичасовой схеме стыковки и речи пока не идёт) «Союз» мог не торопясь догнать МКС.
Как мы будем синхронизировать орбиту? Предлагаю разделить это на следующие этапы:

1. Подождать, пока не уменьшится фазовый угол.
2. Поднять апоцентр до пересечения с орбитой МКС. Маневр рекомендую производить в апоцентре текущей орбиты, чтобы минимизировать разницу скоростей между нами и МКС. Если поднять апоцентр из перицентра текущей орбиты, то в апоцентре наша скорость будет заметно ниже, и разница между почти постоянной скоростью МКС на круговой орбите — больше.
3. Синхронизировать орбиты, поднимая перицентр.
4. Выполнить маневр торможения относительно МКС в ближней зоне.

Ждём уменьшения фазового угла.
Терпение — одно из необходимых качеств настоящих космонавтов. Полёта в космос ждёшь и готовишься несколько лет (особо невезучие астронавты ^[10] ждали своего полёта 19 лет!), подождать пару дней на орбите — это ерунда. Планируем маневр в МФД «Переход»:

30 марта, 03:52 UTC, заканчивается первый виток

30 марта, 19:40 UTC, пора готовиться к маневру
Небольшой совет: подготовиться к маневру будет легче, если не торопясь сориентировать корабль на противоположной стороне орбиты против вектора орбитальной скорости (на торможение). Спустя пол-витка «Союз» «сам» займет практически верное положение, которое останется только слегка подкорректировать.
Результата маневра по МФД «Переход» толком не видно — линии сливаются. Переключаемся на МФД «Синхронизация орбит»:

Неплохо, у нас ещё четыре орбиты на то, чтобы подготовиться к синхронизации орбит. Снова включаем режим ориентации на Солнце и ждём:

Наша задача — поднимая перицентр уменьшить параметр DTmin до нуля:

Сближение и стыковка — через виток. Забавно, счетчик времени показывает, что вместо реальной двухсуточной схемы получилась односуточная — так когда-то «Союзы» летали к орбитальным станциям «Салют». Схема не очень удачная — к концу первых суток ярче всего проходит период адаптации к невесомости, и 40-60% экипажа (по статистике) страдают от тошноты. Но нам в виртуальном полёте это не грозит, так что смело идём на стыковку.

Необходимые операции по подготовке стыковки:
Узнать, к какому узлу мы стыкуемся. Исторически, «Союз ТМА-8» стыковался к надирному узлу модуля «Заря», в нумерации сценария это узел номер 1.
Настроить МФД «Стыковка». Включаем МФД «Стыковка», выбираем целью первый стыковочный узел и выводим данные на ИЛС.
Выключить систему ориентации МКС. Нажатием F3 открываем меню кораблей и выбираем ISS. Нажатием кнопки End над блоком курсорных клавиш выключаем систему ориентации. Переключая экраны аналогично «Союзу» по U убеждаемся, что система выключена:

Теперь МКС перестала медленно поворачиваться вокруг своей оси, и мы можем спокойно стыковаться.
Рассчитать дальность начала торможения. С одной стороны, мы не хотим врезаться в МКС. Но, с другой стороны, мы не хотим затормозить слишком далеко, чтобы не пришлось снова тратить топливо на разгон, торможение и ориентацию. Используя только школьные формулы ускорения, скорости и пройденного расстояния, не учитывая расход топлива и уменьшение массы корабля, получаем следующую простую табличку, которая говорит нам, на каком расстоянии надо начинать торможение для данной скорости сближения:

Обратите внимание, что при разнице в скоростей 100 м/с хватит всего 6 км, а при разнице скоростей 200 м/с нужно уже 23 км! Поэтому мы всячески старались уменьшить разницу скоростей ранее в сценарии.

Этап 3.Сближение и стыковка

Вот схема реального сближения и стыковки «Союза ТМА-8» отсюда ^[9]:

У нас, конечно же, другие параметры полёта, потому что мы выполняли другие маневры. Но из этой картинки есть один полезный совет — стыковаться удобнее днём.
А мы тоже приближаемся к МКС:

Дальность 30 км, пора разворачиваться против вектора скорости относительно МКС.

Дальность 3 км, скорость сближения 20 м/с. Если вы снова посмотрите на схему реальной стыковки, мы идем со скоростью того же порядка, ЦУП не будет нас штрафовать за превышение скорости и опасные маневры.

Дальность 1,2 км. МКС ясно различима и приближается просто с пугающей быстротой. Единственное, что успокаивает — видно, что мы немного промахиваемся и пролетим чуть в стороне, а не врежемся в станцию.

Я начал тормозить с 400 м, пусть будет небольшой запас. Расстояние 200 м, относительная скорость 0. Если у вас ночь, лучше подождать выхода из тени Земли — удобнее стыковаться будет.

Стыковка

А где, собственно говоря, надирный стыковочный узел модуля «Заря»? Вот фото МКС от июля 2006 года с миссии STS-121 «Спейс шаттла»:

Эта фотография сделана с противоположной стороны МКС относительно предыдущей картинки. Таким образом, нам надо теперь сместиться назад и вниз (где у МКС верх, низ, право и лево ^[11]), повернуть корабль стыковочным узлом вверх и приступить к стыковке. Напоминаю, что топлива у нас не так уж и много, поэтому стоит маневрировать аккуратно и не спешить.

МКС сильно меньше сегодняшней, но все равно впечатляет.
Выключаем МФД кнопкой PWR на экране, переводим экран дополнительной информации в режим стыковки, по Ctrl-O выбираем цель стыковки (ISS), нажатием кнопки O выбираем порт 0 (явно айтишники сценарий делали, раз нумерацию с нуля начинают :) ) и выпускаем стыковочный штырь кнопкой Y.

Надирный узел модуля «Заря» обозначен стрелкой. Но наша задача прицелиться не непосредственно в него, а в мишень для ручной стыковки ^[12]. Дело в том, что точка, из которой мы смотрим, расположена на месте перископа, и мы видим картинку, как если бы смотрели в ВСК (визир специальный космический). «Точка взгляда» перископа находится чуть в стороне от узла, поэтому и целиться мы должны в специальную мишень. Главная неприятность — мишень может быть не видна, и даже включенная фара её не освещает. Если вы не понимаете, как и куда целиться, включите снова МФД «Стыковка», с ним всё становится понятней. Вот правильное положение:

Внешний вид

Есть стыковка! Что особенно приятно — топлива ещё 513 кг, целых 58%!

Этап 4. Возвращение на Землю

Для успешного и комфортного возвращения на Землю нам нужно совпадение следующих параметров:

• Место посадки «Союзов» находится на траектории движения.
• В месте посадки день, или, ещё лучше, вечер. Не то, чтобы это было обязательно, просто так удобнее.

На МФД «Карта» выглядит это примерно вот так:

Отстыковываемся от МКС по Ctrl-D.

Смотрим схему посадки реального «Союза ТМА-8» и координаты этапов посадки ^[13]:

Для нас важно, что долгота начала торможения 324°, т.е. 36° западной долготы. Долгота места посадки 67°, таким образом, «Союз» начинает тормозить за ~100° градусов до места посадки.
Готовимся к посадке. Включаем МФД «Аэродинамическое торможение», выбираем как цель «Soyuz Landing Site» и переключаем его в режим карты. Ориентируем корабль против вектора орбитальной скорости (кормой вперед). Ждём 36° западной долготы и начинаем торможение. Тормозим до тех пор, пока расчетный недолёт не составит примерно 100 км.

На высоте примерно 150 км разгерметизируем бытовой отсек (кнопка A) и двумя нажатиями J производим разделение отсеков:

После разделения отсеков выбираем как цель место посадки заново. Спускаемый аппарат в реальности управляется только по крену и тангажу, в симуляторе есть ещё и рыскание. Занимаем положение «кормой вперед» и на первых порах не вмешиваемся в управление — корабль в атмосфере сориентируется самостоятельно:

При необходимости можно выполнять небольшие маневры креном, управляя подъемной силой. Необходимо отметить, что пространство для маневра весьма ограничено, можно исправить только небольшие ошибки:

Парашюты и двигатели мягкой посадки вводятся автоматически:

Ошибка в 15 км, максимальная перегрузка 4,7 g — для ручной посадки отличный результат!

Маркос Понтес вернулся на Землю на «Союзе ТМА-7», третьей на «Союзе ТМА-8» приземлилась Ануше Ансари — уроженка Ирана, гражданка США и четвертый космический турист.

Заключение

Переведённый на русский язык мануал ^[14].
Вся серия публикаций по Orbiter ^[15].
По реальным пилотируемым пускам и посадкам практически всегда бывает трансляция по NASA TV ^[16], текстовые и видеотрансляции также можно ожидать, например, в группе Роскосмоса ВК ^[17] или искать ссылки на трансляции на форуме «Новостей космонавтики» ^[18].

Автор: lozga

Источник ^[19]