Category: космос

Category was added automatically. Read all entries about "космос".

kitty

Как мы "летали" на Луну на Летней космической школе 2018

Рождение идеи



Весной 2018-го года в чате участников Летней Космической Школы (ЛКШ) обсуждался вопрос: какой проект взять для очередной школы? ЛКШ выросла из курсов по космонавтике для непрофильных инженеров и интересующихся гуманитариев, которые проводил Александр Шаенко в 13-14 году. В 2015-ом году прошла первая Летняя Космическая школа и с тех пор превратилась в ежегодное мероприятие. ЛКШ - это технический хакатон, посвященный проблемам космонавтики и смежных областей. Главная идея - на каждой школе должна решаться реальная практическая задача. Длительность школы ограничена одной неделей. В этот раз главным проектом школы решили сделать проработку интерфейса для системы бронирования мест на ракетах-носителях для попутных запусков малых космических аппаратов. А в качестве второго проекта мы (я - Сергей Лемещенко и Павел Иванов) предложили провести на школе симуляцию полета на Луну - чтобы дополнить инженерный проект на школе опытом в собственно космонавтике: лекциями по орбитальной механике, практике пилотирования и стыковки и т.д.

Collapse )

Мы сделали подробный отчет о том, как проходила симуляция на Летней космической школе 2018 и вы можете с ним ознакомиться. Я же закончу парой отзывов участников симуляции:


Впервые я смог почувствовать на практике, в общих чертах, в чём заключается работа космонавта. Что такое в условиях ограниченной возможности связи, накапливающейся усталости принимать решения, от которых зависит успех полёта или человеческая жизнь.
Александр Шаенко (пилот орбитального корабля)



Перед началом симуляции у нас были лекции и тренировочные задания, но до самого начала процесса было лишь смутное представление о том, как это всё будет проходить. Предварительно было решено, что в симуляции не будет отказов техники (например, «Федерации» или КВТК), но оказалось, что сбои компьютера экипажа и проблемы с локальной сетью создают не меньшее психологическое напряжение, чем при условных нештатных ситуациях. В совокупности с небольшими ошибками ЦУПа и экипажа это держало всех в тонусе до самого завершения симуляции. А в условиях длительной непрерывной работы, включая ночное время, все участники получили незабываемый личностный и командный тренинг. Это не говоря уже о том, что для большинства это было первое в жизни столь глубокое погружение в работу экипажа космического корабля и Центра управления полётом.
Александр Хохлов (руководитель полета)


И вот этим атмосферным роликом, который сделал Алексей Петров (в симуляции был баллистиком в ЦУПе):
kitty

Выбор платформы для симуляции космического полета

Весной 2018 года возникла идея провести на Летней космической школе 2018 симуляцию полета на Луну. Целью симуляции виделось знакомство участников с основами навигации, планирования и управления космическими миссиями, а так же элементами пилотирования космических аппаратов (выполнение маневров, стыковка, посадка). Для лучшего погружения в процесс и реалистичности мы задумали разбить участников на экипаж и ЦУП, а связь между ними осуществлять по голосовому каналу. Из-за бюджетных ограничений в качестве платформы стали рассматривать какие-то программы, доступные для запуска на обычных персональных компьютерах или ноутбуках.

Вот какой набор функциональности нам был нужен от платформы:

- Возможность полетов в космосе в нашей Солнечной системе (минимум должны быть Солнце, Земля и Луна).
- Желательно наличие многопользовательского режима (как минимум для того, чтобы транслировать события в симуляции зрителям).
- Управление космическим аппаратом с видом из кабины. Кабина должна быть интерактивной и реалистичной.
- Наличие скриптового языка для создания скриптов выведения ракет-носителей на орбиту и посадки.
- Возможность удаленного доступа для запуска скриптов и управления симуляцией.
- Наличие утилиты для планирования полета с возможностью удаленного получения состояния из игры (аналог телеметрии в реальном мире).
- Возможность импортировать или создать средствами платформы всю нужную для симуляции технику (КК Федерация, РБ КВТК, РН Ангара-А5В и Союз-5, лунная станция LOP-G, лунный посадочный корабль).

В жанре "реалистичный космический симулятор" на текущий момент доступно всего два продукта. Это Obiter 2016 Space Flight Simulator (Орбитер) и Kerbal Space Program (KSP).

Орбитер представляет собой классический симулятор полета, где основное внимание уделяется пилотированию. Интерактивные кабины с высокой детализацией и многорежимными экранами. Действие происходит в реальной Солнечной системе. Полет в космосе рассчитывается в модели тяготения N-тел. Симулируются эффекты вроде самоориентации корабля в градиенте гравитационного поля, есть регионы Лагранжа. Есть аддоны, с помощью которых можно добавлять новую технику (ракеты, разгонные блоки и т.п.), однако выбор не очень большой. Средств для планирования миссий в игре или внешних утилит нет (но есть большой инструментарий для космической навигации). Мультиплеера официального нет, но есть рабочие моды.

Kerbal Space Program это игра-конструктор с возможностью полетов в космос. Действие происходит в миниатюрной (в 10 раз меньшего масштаба, чем наша) звездной системе, где есть аналоги планет из Солнечной системы. Из-за того, что игрок может собрать космический корабль буквально любой произвольной формы, то пришлось ограничиться простой моделью аэродинамики. А длительный характер игры (игрок может захотеть вернуться к своим кораблям и базам спустя сотни лет игрового времени), вынудил использовать упрощенную модель орбитальной механики: приближение сшитых конических сечений вместо интеграции воздействия n-тел. Т.к. это игра-конструктор, то в ней можно без проблем собрать любую нужную космическую технику (или использовать готовые компоненты из модов). KSP изначально создавалась с широкими возможностями для расширения с помощью модов и их буквально тысячи.

Орбитер нам не подошел из-за того, что набор техники там достаточно ограничен и сделать новую не так уж просто. Так же там нет возможности дистанционного управления симуляцией. Поэтому мы выбрали KSP за то, что, там есть мод буквально на каждый случай:

- Real Solar System: мод, заменяющий миниатюрную стоковую звездную систему KSP на Солнечную систему.
- Realism Overhaul: коллекция модов которая меняет баланс с целью сблизить игру с реальной жизнью (реальные компоненты топлива, реальные весовые характеристики двигателей и топливных баков и т.п.)
- kOS: язык программирования и рантайм для написания скриптов и управления игрой. Поддерживается удаленный доступ через telnet терминал.
- KSP TOT / KSPTOTConnect: набор утилит и плагин для игры который позволяет планировать миссии, получая удаленно в реальном времени данные из игры и загружая в игру данные о выработанных маневрах.
- Procedural Parts, SSTU: компонентные моды которые включают в себя конфигурируемые и кастомизируемые на лету компоненты (топливные баки, переходные отсеки, системы разделения и т.д.) из которых можно собрать любую ракету-носитель или разгонный блок.
- Raster Prop Monitor: добавляет в игру многофункциональные дисплеи (как в Орбитере или в кабине Спейс Шаттла).
- MK1-2 IVA Replacement: интерактивная кабина, а ля Аполлон или Орион.

И многие другие (всего мы использовали 29 модов). К сожалению когда мы начинали подготовку к симуляции, у KSP как раз вышла новая версия (1.4) и не все моды и их зависимости успели обновиться. В результате мы не смогли использовать мультиплеерный режим.

О том, как мы готовились, и как прошла симуляция на Летней космической школе будет еще один пост.
kitty

Симуляция полета в космос



Космос начинается на Земле. Точнее говоря, между космосом и поверхностью Земли лежит очень неглубокая переходная область в виде атмосферы, 80% которой находятся в тропосфере - в слое, всего 10 километров толщиной (или высотой, как мы привычно считаем). И даже формально до границы космоса от уровня моря всего 100 километров - это условная граница, где заканчивается атмосфера и начинается Пространство - т.н. "линия Кармана", за пересечение которой американским пилотам вручали крылышки астронавта.

Тем не менее, не смотря на близость, полет в космос остается достаточно сложным делом. На то, чтобы стать профессиональным астронавтом, нужно потратить не один десяток лет, а билет комического туриста стоит десятки миллионов долларов. Так что же делать тем, кому хочется узнать, каково же это - участвовать в одном из самых сложных и увлекательных (несмотря на ослабевший за 60 лет ореол романтики) процессов доступных человеку - космическом полете? Остается имитировать космос на Земле.

Пройдемся по порядку, какие условия космического полета можно воспроизвести на Земле:

  • Факторы космической среды (вакуум, радиация, солнечное излучение, солнечный ветер) - различные установки для испытаний космических аппаратов (на людях такое лучше не пробовать).

  • Невесомость - в самолете, летящем по специальной траектории

  • Внешнекорабельная деятельность (на поверхности планет или в невесомости) - в системе обезвешивания или в гидролаборатории.

  • Воздействие на организм человека невесомости - сухая иммерсия

  • Перегрузки - в центрифуге, скоростном лифте и т.д.

  • Управление космической техникой (космическим кораблем, ровером и т.д.) - тренажеры "Союза", компьютерные программы - KSP, Orbiter

  • Изоляция - различные эксперименты разной длительности (Марс-500, СИРИУС, Луна-2015 и т.д.)

  • Навигация - пакеты программ для планирования космических миссий - GMAT, KSP TOT и т.д.

Разные комбинации этих факторов дают разные варианты симуляции космического полета. Например:

Длительная изоляция, имитация управления техникой, имитация деятельности на поверхности планет - Марс 500, SIRIUS и многие другие.

Имитация воздействия невесомости на организм, а затем имитация управления техникой - Эксперимент "Пилот" в ИМБП.

Эксперименты с изоляцией и воздействием на организм человека требуют сложной подготовки и сопровождения во время всего хода симуляции - соответственно они проводятся на базе исследовательских институтов (ИМБП РАН) или крупных организаций космических энтузиастов (Mars Desert Research Station). Гораздо проще с симуляциями, которые реконструируют рабочий процесс управления полетом:

Имитация управления со специальной кабиной и центром управления полетом на отдельных рабочих станциях: Продукты компании Binary-Star, Space Mission SImulator в Challenger Learning Centers и наверняка есть другие.

Такие симуляторы космического полета позволяют в деталях ознакомиться с процессом, но стоят достаточно дорого и поэтому находятся в образовательных центрах, учебных заведениях или развлекательных учреждениях.

А что делать простым русским энтузиастам космонавтики, у которых есть большое желание устроить ролевую игру в космонавтов почувствовать на себе, что такое космический полет с точки зрения космонавтов и работников Центра управления полетом? Ответ: взять наиболее гибкую платформу для симуляции космического полета - Kerbal Space Program (KSP), воспользоваться трудом огромного сообщества энтузиастов, создавших колоссальное количество модификаций и утилит вокруг KSP. И собрать из всего этого свой симулятор космического полета и ЦУПа.

О том, что получилось в итоге и как оно оказалось на практике будет следующий пост.
kitty

Полеты в формации

Текущий цикл научных колоквиумов в SETI продолжает радовать. На этот раз профессор университета Милана, итальянец Simone D'Amico рассказывает о исключительно актуальной проблеме, которая в недалеком будующем потенциально может перевернуть прикладную и научную космонавтику. Речь пойдет о полете космических аппаратов в синхронизированных формациях - т.е. когда множество (минимум два) КА поддерживают заданную дистанцию и ориентацию (не обязательно постоянную) в течении всей миссии.

В частности в этой лекции подробно разбирается картографирование планет и спутников с помощью пары КА с радарами (что дает значительно более ширкую полосу захвата и точность, чем расположение радара на одном аппарате).

А так же описывается проект миссии-демонстратора для давно изучающейся идеи о космическом телескопе, который работает в парте с КА-оккулатором (затенителем), с помощью которого можно создать искусстевенную тень от отдельной звезды (как Луна создает тень от Солнца во время затмения).

kitty

Лунный заговор как тест на профпригодность

Вот прорвало коментаторов, так прорвало:

Оригинал взят у zelenyikot в Лунный заговор как тест на профпригодность


Хотите узнать лучше человека? Спросите его о высадке на Луну. Его ответ позволит сразу определить стоит ли продолжать с ним общение, брать на работу или подписывать долговременный контракт.
Collapse )



И отдельно умиляет крымосрач в коментах. Это к вопросу о том, что люди они не в технику ни в политику верят, они верят в магию, и волнует их в основном то, у кого магия сильнее.
kitty

Искусственная "гравитация" как она есть

Перед полетами на Луну и другие планеты нужно точно знать, как будет себя вести человеческое тело при пониженной силе тяжести. Если для исследования человека в невесомости у нас есть МКС, то с искусственной "Луной" или "Марсом" - проблема.
Поэтому еще в ходе первой лунной программы(*) НАСА была сделана попытка построить симулятор пониженной силы тяжести. Устроен он был весьма просто и осроумно: испытатель опирался ногами на установленную под углом поверхность, а его вес частично компенсировался системой подвесов. Угол наклона платформы был подобран так, чтобы компенсировалось примерно 5\6 земного веса - как и на поверхности Луны. Действия испытателя снимались камерами, установленными так, чтобы казалось что он стоит вертикально. Вот видео, в котором для сравнения показаны то, как у человека получается выполнить действия при земной и "лунной" силе тяжести:




50 лет спустя, подобная система была создана для отработки снаряжения для программы Констеллейшен. Называется она ARGOS (Active Response Gravity Offload System) - она позволяет симулировать разгрузку веса испытателя (включая скафандр или что на нем будет надето) вплоть до "невесомости". И выглядит она вот так:




Похожая система есть у нас в Звездном городке - называется "Выход-2" и выглядит не так эффектно, но похоже решает те же задачи (компенсацию веса испытателя вплоть до нуля). Не совсем понятно только может ли она реагировать на прыжки и рывки испытателя - это собственно то, что Active Response в ARGOS:




Интересно, создавались ли еще в СССР подобные системы? Для отработки всякой кинематики космических аппаратов (раскрытие солнечных батарей, разделение блоков и т.п.) оборудование точно есть.

(*) - второй программой была Констеллейшен - которую хоть и отменили, но в рамках подготовки к ней много чего полезного успели сделать.
kitty

Обзор экспериментальных методик NASA по отработке EVA и IVA



Шикарное видео в котором подробно и в деталях рассказно о методиках-аналогах с помощью которых в НАСА идет отработка снаряжения (скафандров, роверов, инструментов и т.д.), протоколов взаимодействия астронавтов с командой управления на Земле, с научной командой и т.д.

В видео рассказно о следующих программах экспериемнтов:

Desert-RATS - отработка лунного ровера (MMSEV) и скафандров по программе Констеллейшен в полевых условиях на Земле (два испытателя неделю жили в ровере и занимались имитацией EVA в скафандрах).

Vitrual reality - использование комбинации технологий виртуальной реальности и весовой разгрузки для симуляции EVA в миссии к околозоемному астероиду. В частности там хорошо показана космическая версия MMSEV.

ARGOS - испытания скафандров с помощью спциальной установки, позволяющей имитировать сниженную силу притяжения (марсианску, лунную и т.д.)

NBL - бассейн для имитации невесомости с помощью нулевой плавучести.

Параболические полеты - симуляций невесомости при полете в самолете по специальной траектории с участками почти свободного падения.

Вакуумная камера - отработка входа\выхода в скафандр в условиях ваккума.

Барокамера - отработка адаптации астронавта к циклам перехода из условий в корабле и в скафандре (атмосфера и давление и там и там обычно различаются)

Pavilion Lake - эксперимент по изучению озера в Британской колумбии с симуляцией EVA и задержки коммуникации - отработка програмного обеспечения по сбору и анализу данных (видео, аудио, телеметрия и т.д.) и взаимодействия астронавтов с научной командой.

И у всей этой красоты еле-еле тысяча просмотров на ютубе.

kitty

SETI Talks - побдорка видео

Набрел на чудесное: институт SETI (тот самый, который "поиск внеземного разума") выкладывает на своем канале на ютубе цикл видеозаписей лекций посвященных разным актуальным околоастрономическим исследованиям.
Лекторы попадаются очень хорошие, темы лекций крайне интересные. И, что печально, удивительно мало просмотров. Вот пара примеров:

Геология Плутона:


Читает Джефф Мур (Jeff Moore) - руководитель команды геологов миссии "New Horizons". Подробный рассказ о результатх пролетной миссии - все что за год всплывало в виде обрывков в новостях собрано в одном рассказе. Для сравнения - его же лекция до пролета о том, что ожидали увидеть на Плутоне - Geology before Pluto


Харон - удивительная луна Плутона:


Читает Ross Beyer - участник команды миссии "New Horizons". Так же очень хорошая компиляция всего того, что теперь известно о компаньене Плутона.


Загадка формирования планетизмалей:


Читает Orkan Umurhan. Точнее ведет шоу. Как Ричард Хэмонд. Забавно, когда кто-то умудряется превратить рассказ о новой матмодели не магнитных нестабильностей в прото-планетраном диске в шоу. Стоит смотреть просто из-за лектора.


Орбитальная механика подсказывает юнный возраст колец Сатурна:


Читает Matija Cuk. Рассказ о результатах моделирования эволюции внутренних спутников Сатурна. Простая модель, учитывающая взаимные орбитальные резонансы между спутниками, приливным балжем Сатурна и Солнцем, дает удивительный результат: очень похоже, что каждые 300-400 миллионов лет эволюция орбит внутренних спутников Сатурна ведет к серии столкновений, в результате которых внешняя часть материала лун рассеивается в пространство и образует кольца, а ядра лун (столкновения на близких курсах, сокрости не велики и взаимного уничтожения не получается) потом аккрецируют чатсь материи на себя и цикл повторяется.


Ну и т.д. - там еще много.