Ascent Komputronics Society

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Elington
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Message par Elington » 08 janvier 2014, 07:04

Bonjour à tous,

J'ai promis de faire un tuto complet de l'Ascent Komputron (http://ascentkomputron.blogspot.fr/) quand il sera plus facile à utiliser.
En attendant je vais essayer de rapporter ici comment je m'en sers pour préparer mes missions. J'espère qu'il pourra être utile à certains d'entre vous et vous aidera à préparer d'autres fantastiques épopées que vous viendrez raconter ici!

Bons vols,
David

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Elington
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KSS La Kérouse: mission scientifique vers Eve - préparatifs

Message par Elington » 08 janvier 2014, 11:32

Bonjour à tous,

Ce post présente les préparatifs de la mission scientifique "La Kérouse", à destination de Eve et avec retour des échantillons vers Kerbin. En raison des contraintes imposées par la CPU (Commission Publique Unilatérale) la planification s'est focalisée sur un lanceur de moins de 1000 tonnes et 700 éléments. Cet objectif semble pouvoir être atteint grâce aux dernières techniques de simulation et d'optimisation des vaisseaux, des trajectoires de vol et par un recours au freinage atmosphérique avec circularisation sur orbite de parking à Eve.
Par ailleurs des objectifs de standardisation ont été fixés pour la conception de l'a-eve-isseur, afin de limiter son encombrement à un anneau "une couche" et son nombre d'étages à 6

1.Synoptique

Le lanceur est composé de 5 éléments principaux:
- deux sondes d'exploration pour l'analyse de l'atmosphère et de la surface d'Eve,
- un a-eve-isseur chargé de déposer un kerbonaute et deux véhicules à proximité des sondes, puis de collecter et ramener les données, les échantillons et le brave kerbonaute sur orbite basse,
- un module de retour et d'assistance restant sur orbite (équipage trois kerbonautes),
- des réservoirs de carburant pour l'injection sur orbite de transfert et les manœuvres à Eve,
- des boosters d'appoint pour la satellisation du vaisseau sur orbite basse à Kerbin.

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Afin de respecter les objectifs de masse, la mission est fondée sur la ré-utilisation des moteurs de l'a-eve-isseur pour l'ascension à Kerbin et l'injection sur orbite de transfert à Eve.

1.1.Satellisation sur LKO (Low Kerbin Orbit)

Malgré la masse élevée de 896t la satellisation est obtenue en deux étages uniquement, la structure de l'a-eve-isseur devant absolument être préservée en vue de son utilisation future à Eve. Cela est rendu possible par:
- le rapport poussée / poids (RPP) très élevé de l'a-eve-isseur, qui conçu pour Eve (gravité 1.7G) délivrerait en moyenne un RPP de 2.7 à Kerbin,
- l'adjonction d'un étage extérieur de 9000kN (6x Rockomax Mainsails, 32t de carburant chacun), qui fournit une poussée auxiliaire le temps que la masse du lanceur total soit suffisamment réduite pour être gérée par les seuls moteurs de l'a-eve-isseur, soit 62.8s

Le lanceur et son plan de vol ont été conçus à l'aide de l'Ascent Komputron:
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Masse initiale: 896t, masse finale: 229t
Durée du vol: 6 min 6s (surface vers orbite de parking à 85 km)
DeltaV brut délivré: 4.5km/s, DeltaV net obtenu: 2.09km/s
Pertes de trainée: 0.56km/s, pertes de gravité: 1.16km/s pertes de désalignement: 0.68km/s
RPP moyen: 2.0, RPP minimal: 1.44
Réserve de carburant: 54t, soit 1.0km/s, 22% de marge

A noter que bien que l'intégrité de l'a-eve-isseur soit respectée, les moteurs de ses 1er et 2ème étages s'éteignent par manque de carburant au cours du vol. Ceci qui permet d'ailleurs d'éviter des accélérations verticales trop élevées pour l'équipage. Le réseau d'alimentation carburant est résumé ci-dessous:

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1.2.Ravitaillement sur orbite basse

La technique choisie permet de satelliser en un coup l'ensemble de la charge utile sèche. L'emport de la totalité du carburant, soit une charge totale de 637t aurait mené à un lanceur très largement hors des limites fixées, voire même probablement non réalisable compte tenu de la technologie disponible. En conséquence un ravitaillement sur orbite de 408t est nécessaire, et se traduira par le lancement de deux ravitailleurs lourds de classe "KomitéDSoutien" (emport 280t), dont la mise aux normes 0.23 est en cours.
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1.3.Injection sur orbite de transfer

Une fois le plein fait, l'injection de transfert vers Eve est obtenue en puisant dans les 240 tonnes de carburant réservées à cet effet.
DeltaV total disponible: 1.8km/s, prévu: 1.1 à 1.4km/s suivant la fenêtre de tir.

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A noter que l'Ascent Komputron inclut un petit outil auxiliaire pour le calcul des DeltaV en espace libre.

1.4.Insertion orbitale à Eve

Cette manœuvre est une des plus critiques de la mission et exige un pilotage des plus précis. L'objectif est d'utiliser l'atmosphère d'Eve pour freiner d'environ 1.35km/s, puis de ressortir sur une orbite elliptique de transfert d'apoeve 160km et enfin d'effectuer une poussée de circularisation vers une orbite stable à 160 km. Une capture serait évidemment catastrophique, et un freinage insuffisant signifierait l'abandon de la mission avec utilisation anticipée du module de retour.
La mise sur orbite de parking est nécessaire pour la suite des opérations, consistant à désorbiter les sondes puis l'a-eve-isseur avec le plus de précision possible.

Les données prévisionnelles sont obtenues à l'aide de la fonction "Aerobreaking" de l'Ascent Komputron et seront mises à jour au cours de la mission en fonction des données transmises par les pilotes.
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DeltaV de freinage: 1.35km/s pour une vitesse relative de 950m/s à l'entrée dans la zone d'influence d'Eve
Perieve initial: 60km
Décélération maximale: 1.8G
DeltaV de circularisation à 160km: 130m/s

Le carburant de transfert restant sera utilisé pour la désorbitation de l'a-eve-isseur.

1.5.Déploiement des sondes

Le déploiement des sondes aura lieu au cours des orbites suivantes, en visant des sites d'a-eve-isssage de plus basse altitude possible (probablement à proximité d'une mer). L'Ascent Komputron sera utilisé pour ajuster les données de ré-entrée.
Chaque sonde est conçue pour effectuer deux jeux de mesures: un en atmosphère et l'autre à la surface.

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Le deuxième largage viendra compléter les données du premier (haute / basse atmosphère par exemple), ou sera utilisé comme secours en cas d'échec de la première sonde.

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Finalement le module de retour et support sera détaché après embarquement du kerbonaute désigné dans l'a-eve-isseur. Le protocole retenu pour le choix est la "courte paille", car pouvant être réalisé en apesanteur et représentant une masse négligeable. La famille de l'heureux volontaire sera bien évidemment soutenue par le gouvernement en cas d'incident, hautement improbable bien évidemment.

1.6.A-eve-issage

Là encore l'Ascent Komputron sera utilisé pour effectuer la manœuvre de ré-entrée la plus précise possible et a-eve-ir au plus près des sondes. En attendant les données finales, le dimensionnement des groupes de parachutes et leur séquence de déploiement a été optimisée pour minimiser les stress de décélération sur la structure du vaisseau.
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A noter que la masse de parachute nécessaire à l'obtention d'une vitesse verticale suffisamment faible a été jugée prohibitive et en contrepartie 12t de carburant ont été ajoutées pour l'arrondi final.
Le sang-froid du pilote sera primordial pour éviter un arrondi trop précoce et éviter de puiser sur le carburant prévu pour le re-décollage. Ceci est particulièrement critique pour un site d'a-eve-issage à moins de 500m ASL.

1.7.Récupération des données scientifiques

Pour le confort du kerbonaute, deux véhicules seront disponibles pour faciliter la récupération des données des sondes. Chacun d'entre eux est électriquement autosuffisant (le kerbonaute veillera à se munir d'un dosimètre) et est doté de puissants gyroscopes pour le remettre sur ses roues s'il venait à se retourner.

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La vitesse maximale des rovers est d'environ 70km/h. La durée effective du trajet dépendra de la précision de l'a-eve-issage. Comme répété lors de l'entrainement de nos vaillants kerbonautes: "pas de bras... pas de chocolat"!

1.8.Re-décollage

Cette phase est tristement célèbre pour sa difficulté, Eve imposant une vitesse d'ascension très faible de par la densité de son atmosphère tout en exposant simultanément le vaisseau à une gravité 1.7 fois plus forte qu'à Kerbin. Ces deux facteurs se combinent pour faire s'envoler les pertes de trainée et de gravité.
Le profil de vol résultant est en conséquence très différent des standards habituels (très vertical et de longue durée), et le pilote devra veiller à respecter le plan de vol à la lettre.

La conception de l'a-eve-isseur et l'optimisation de son plan de vol ont été complètement réalisées à l'aide de l'Ascent Komputron, et constituent d'ailleurs la motivation initiale de son développement.
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Pour faciliter la tâche du pilote autant que possible, le nombre d'étages a été volontairement limité à 6. Le premier largage intervient après 32s de vol, et devrait permettre au pilote de pleinement se concentrer sur l'établissement de la trajectoire initiale.

La masse finale sur orbite prévue est de 1.17t (dont 0.2t de réserve), amenant à un spectaculaire ratio entre masses initiale et finale approchant les 300.

1.9.Retour vers Kerbin

Les phases d'arrimages et de retour sont classiques. Seul le module de retour dispose de moteurs d'attitude et donc les phases finales seront à sa charge. Il dispose de suffisamment de réserve de DeltaV pour réaliser les phases d'approche également si nécessaire.

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Masse initiale: 12.5t
DeltaV disponible: 3km/s

2.Préparations à Kerbin

2.1.Assemblage de l'a-eve-isseur

Dernier étage (masse sèche 0.97t + 1t de carburant):
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En configuration de re-décollage:
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Le rapport poussée sur poids nécessaire est obtenu en ajoutant 2 moteurs auxiliaires qui s'ajoutent aux 4 principaux sur chaque élément de l'anneau.
Les T-45 centraux sont nécessaires pour fournir davantage de contrôle d'attitude au pilote tout en fournissant un léger surcroit de poussée.

En configuration d'a-eve-issage:
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Le train d'a-eve-issage, les rovers, parachutes et le carburant d'arrondi représentent environ 28t, dont le reliquat toujours solidaire du vaisseau est largué dès le décollage.

Test de robustesse de structure et d’absorption du choc d'a-eve-issage:
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Le jeu consiste à laisser tomber le vaisseau train sorti depuis le plus haut possible et rien ne doit lâcher.
La configuration retenue utilise 12 jambes Mk1+ 12 jambes Mk2 dont les longueurs différentes tendent à étaler l'accélération subie.

2.2.Assemblage du lanceur

En configuration d'injection sur orbite de transfert:
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En configuration de décollage:
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Les boosters extérieurs sont ajoutés avec un léger angle de façon à ne pas endommager les éléments dans l'axe de leur flux de sortie. La perte de poussée correspondante est estimée à 0.3%. Leur éjection est assurée par 6 Sepratrons chacun, là encore pour protéger la structure. Ils emportent également 6 stabilisateurs en configuration canard (en avant du centre de gravité) pour faciliter le contrôle d'attitude de l'ensemble.

2.3.Vols d'essais à Kerbin

Décollage:
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Séparation des boosters:
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Sur orbite basse:
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Ré-entrée de l'a-eve-isseur:
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Début de séquence d'ouverture des parachutes:
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Train sorti, tous parachutes déployés:
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Posé, les spots sont très utiles pour estimer la proximité du sol en vue extérieure:
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Echelle et rovers deployés:
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Voilà pour aujourd'hui, et maintenant retour à la programmation du komputron (convertisseur des fichiers .craft de KSP)!

Remarques et suggestions toujours bienvenues!
Bons vols,
David

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Re: Ascent Komputronics Society

Message par DrDam » 08 janvier 2014, 11:40

Whaoooo !!

Mais juste une question, j'ai pas bien saisie ça quoi sert l'Ascent Komputron ? à te calculer ton plan de vol et tes manoeuvre ? où à designer ton vaisseau ?
Tout ce qui a été crée par l'Homme devrait être patrimoine de l'humanité. Vous êtes perdu ?, là ce sera trop loin. Suivez moi : @DrDam8584

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Message par Dakitess » 08 janvier 2014, 11:46

Nom de Zeus, je...
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Elington
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Message par Elington » 08 janvier 2014, 12:38

DrDam a écrit :Mais juste une question, j'ai pas bien saisie ça quoi sert l'Ascent Komputron ? à te calculer ton plan de vol et tes manoeuvre ? où à designer ton vaisseau ?
Merci pour ta question très pertinente!

L'objectif premier est bien d'aider au design:
1- en fournissant des données d'analyse (ça pousse trop, pas assez etc etc) de façon à pouvoir optimiser le vaisseau en connaissance de cause,
2- en fournissant ces données même pour des vols ailleurs qu'à Kerbin: quand on se trouve au KSC et qu'on veut corriger un point, hop on "revert", on ajuste et c'est reparti. Ce n'est plus le même problème quand le "c'est reparti" nécessite deux heures de jeu pour arriver sur place! Avec le komputron tu peux amener à Eve un engin que tu sais capable de pouvoir faire le travail demandé à l'avance.

Maintenant pour essayer de répondre précisément à ta question: chaque vaisseau a des caractéristiques bien particulières, et donc une trajectoire optimale de satellisation qui lui est propre également. C'est pour ça que pour comparer deux designs, ou pour estimer l'effet d'une modification, il faut pouvoir recalculer le nouveau profil correspondant, le point de comparaison final étant l'altitude de l'orbite atteinte, ou la quantité de carburant en réserve pour une altitude d'orbite donnée. Un meilleur vaisseau dans l'absolu mais avec un mauvais profil donnera un mauvais résultat: on ne veut pas de ça!

Comme à la main c'est très difficile et fastidieux de trouver la "meilleure trajectoire possible" le komputron a depuis la 1.1 un optimiseur automatique de plan de vol d'ascension intégré. Le "deuxième effet kiss-kool" c'est qu'une fois que ce profil a été déterminé dans la phase d'optimisation de la fusée, on peut aussi l'utiliser dans KSP pour la mission évidemment ;)

Est-ce que le but du komputron te parait plus clair? Je ne parle pas du volet "aerobreaking" pour éviter les confusions. En tout cas merci pour le retour :)

Bons vols,
David

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Re: Ascent Komputronics Society

Message par DrDam » 08 janvier 2014, 12:57

Pour moi ça semble clair ... je relirai plus tard pour en être sur ...

merci
Tout ce qui a été crée par l'Homme devrait être patrimoine de l'humanité. Vous êtes perdu ?, là ce sera trop loin. Suivez moi : @DrDam8584

Eio
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Re: Ascent Komputronics Society

Message par Eio » 08 janvier 2014, 13:47

Le truc de malade !!! (aussi bien l'Ascent Komputron que la fusée !)

C'est impressionnant en tout cas ! Sacré boulot ! Chapeau !

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Re: Ascent Komputronics Society

Message par sam21 » 08 janvier 2014, 14:27

Waaa super... La fusée j’adore moi qui cherche un moyen de faire revenir mes gars d'Eve^^.

Ton logiciel m'a l'aire vachement compliqué, je vais le télécharger et voire si je comprend =).

En tout cas bravo c'est un sacré boulot.

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Re: Ascent Komputronics Society

Message par Dakitess » 08 janvier 2014, 16:19

J'ai bloqué tout à l'heure.

C'est tout bonnement splendide... La préparation est exemplaire, l'outil est utilisé à bon escient, développé par toi même (c'te classe !), c'est bien écrit.

Tout est juste niquel, bravo !

Concernant le soft, finalement... Tu es genre très bon en maths et bien renseigné en mécanique orbitale ? Ou tu arrives à trouver des modèles arithmétiques que tu insères à ton logiciel ?

Ca mérite de s'y pencher, quand j'en aurai le temps, j'hésiterai pas ! Qu'est que ça fait pro :)
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Re: Ascent Komputronics Society

Message par Elington » 08 janvier 2014, 16:32

Ah ben ravi si je peux aider pour le développement de Cratère Maât :)

Si ça vous intéresse, voilà une version spéciale du komputron qui démarre directement avec le plan de vol pour l'ascension à Kerbin et un setup de départ pour la manœuvre de freinage à Eve. En appuyant sur le bouton "FLIGHT CUES" au dessus du profil de vol dans le volet de gauche ("Ascent Komputronics") on fait apparaitre une fenêtre de résumé pour le pilotage manuel depuis le KSC.

Il y a aussi un répertoire avec les .craft KSP:
- "KSS La Kerouse", le lanceur décrit dans ce thread: attention pas encore validé à Eve!
- "KSS KustomerSupport", le ravitailleur lourd mentionné: attention c'est un vieux modèle qui n'a pas été mis à jour pour la 0.23 et pas optimisé avec le komputron non plus d'ailleurs. J'espère arriver à plus efficace. De toute façon n'importe quel ravitailleur fera l'affaire mais il faut quand même monter plus de 400t sur orbite donc à coups de 50t ça devient trèèèès long - j'ai testé ;)

Voilà le lien https://www.dropbox.com/s/z8hx22jkuzt5m ... nKSPFR.zip

Bon vols,
David

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