😬 ☑️ 😵 我们正在火星上登陆一艘有前途的俄罗斯飞船 💪🏾 ✋🏾 🐐

今年3月，在高科技周的框架内，RUDN进行了虚拟探险“登陆火星”。实际上，它更像是奥林匹克竞赛-在特殊程序中的学童团队为该设备设置了初始参数，该设备本应在火星上进行软着陆：

当我听到这个消息时，我很好奇使用了什么程序-我一直在谈论精彩的太空模拟器Orbiter，通过它您可以以有趣的方式学习天文学和航天学，并且我对将训练与游戏/比赛联系起来的类似程序也很感兴趣。我并不是真的希望直接看到该程序，而是立即想到了如何在免费的Orbiter免费下载中模拟类似的情况。这项任务看起来并不容易-您需要选择一种可以植入红色星球的装置，形成其运动所需的轨道参数，并确定我们将控制哪些参数。

问题的提法

有关该程序如何工作的信息可以从开源获得。在Roscosmos的电视节目中，其界面清晰可见：

并且在莫斯科2123号学校的网站上有关于此类事件的报告，并附有问题陈述的照片。照片不是很在那里，但是幸运的是，可以阅读以下文字：

该航天器以6 km / s的初始速度进入火星大气层。大气的条件边界是100 km。
有两个参数可用于控制-空气动力学质量和进入大气的路径角。
任务：在大气中制动设备，以便在降落的最后阶段打开降落伞时，其速度最小。

小型预备教育计划

轨迹角是航天器的速度矢量和行星的局部视界之间的角度。轨迹角越小，设备进入大气的空间就越大。轨迹角为0°时，该装置处于圆形轨道，而90°时该装置垂直落在行星上。
空气动力学质量是飞机的升力与空气动力学阻力之比。简而言之，如果一台发动机关闭的飞机飞行了10公里，同时降低了5公里，那么它的空气动力学质量将等于2。在鸟类中，滑翔伞通常大约有10个，根据类别的不同，滑翔伞的空气动力学质量为7-10，而悬挂滑翔伞的飞行质量为17-20，最佳的滑翔伞在平静的空气中每损失一公里的高度即可飞行50公里以上。
空气动力学质量是一个相当复杂的参数，例如，它取决于设备的

迎角：迎角：设备的运动方向与其特别选择的轴之间的角度。如果我们谈论机翼的迎角，则该轴将成为其弦，对于我们的航天器，它将成为其构造轴。

设备选择

最困难的是选择着陆设备。爱好者为Orbiter提供了很多附加组件，但他们通常具有固定的空气动力学特性，因此他们必须通过更改配置文件中的设备参数来调整空气动力学质量。它们通常以开放形式存储，但是手动编辑它们很不方便，并且编写一本关于不断编辑配置文件（甚至对于极客）的建议的大众科学出版物也是过分的。所需要的是某种以某种方式动态改变设备的空气动力学质量的方法。幸运的是，发现了这种方法。轨道器有一个电梯修剪器，其工作原理类似于修剪航空共同，迫使设备自行抬起或放下鼻子。要控制微调器，无需进入配置文件，并且通过加载相同的脚本，您可以获得具有理想空气动力学质量的设备。
下一个明显的要求是航天器软着陆的可能性。试图减慢结局仍然会在表面上崩溃的事实是没有意思的。
经过多次实验，我设法找到了一种具有可调节修剪器和软着陆系统的设备。突然之间，它变成了很有前途的俄罗斯轮船PTK NP。一方面，这是不现实的-这艘船从未设计过在火星上着陆，但除了适合两个关键参数外，它还具有奇特的优势。手动释放降落伞可实现或多或少的灵活控制，并且尽管为地球大气层设计的降落伞较弱，但软降落系统的引擎仍可用于在飞行的最后几米制动并实现逼真的降落。

所需轨道的形成

Orbiter具有内置的脚本编辑器，可通过按Ctrl-F4进行调用：有

几种方法可以使设备进入火星轨道。您可以使用火星轨道上的任何设备打开脚本（如果有的话）。您可以创建新设备或将现有设备移至火星轨道。我已经有了一个脚本，最简单的方法：

脚本编辑器允许您调整轨道的所有元素，但是仅通过手动编辑来获得正确的轨道非常困难。我们将以更简单的方式进行。首先，我们将设备转移到火星赤道上方的圆形轨道上。轨道是圆形的事实意味着它的偏心率将为零，并且为了使其越过赤道，必须将轨道的倾角设为零。我们将调整半长轴参数，将轨道高度设置在150 km左右：

结果是：

我们在轨道上的位置很好-我们最近越过了终点线。如果我们在这一点上进入大气层，我们将拥有一个完整的照明半球，可以方便地在日光下减速。
下一个任务是使速度达到6 km / s左右。为此，我们开始加速：

加速需要时间，我们离开了中心点附近。因此，在编辑器中，我们将时间倒带到距中心约一分钟的位置，然后重复加速。我们根据需要将编辑器移至中心区域-6 km / s来检查速度：

现在，我们在两个小时前及时移动，以便可以更有效地更改轨道参数：

就是这样，问题已经解决。保存脚本。

形成设备必要的空气动力学特性

我们的下一个任务是更改PTK NP的参数，以便将其空气动力学质量调节到与原始程序相当的范围（0-1.2）。为此，您必须进入插件的配置文件。附加组件PTK NP需要另一个附加组件-spacecraft3.dll。对于具有空气动力学和其他功能的复杂设备的相对简单的创建，这是一个相当高级的表示法。幸运的是，社区中有教程。。我们阅读它们并了解我们需要一些简单的方法来更改空气动力学质量。一种选择是尝试更改设备的重量。从理论上讲，质量的变化会改变作用在车身上的力，例如，如果使我们的船更容易，则安装在配置文件中的小翼将使其更容易举起。我们改变质量，我们检查-它不起作用。
第二个想法是增加微调器的控制效果。事实是，在船舶模型中，有小型隐形修剪器。围绕它们的大气层会产生使船偏转的力，使船达到非零攻角。如果我们增加它们的面积，那么偏转船的力就会增加。我们检查：

我们如何测量升力？有一个出色的Aerobrake MFD附加组件，它在运行时会考虑空气动力学质量，但问题是它不能与使用spacecraft3.dll制造的设备一起使用。必须以另一种方式进行测量。为此，我们将使用PTK NP插件中现成的场景“着陆”，并使用Ctrl-F9：

D（拖动）-气动阻力查看作用在设备上的力。
G（重力）-重力。
F（强制）-结果。

同样，没有运气-没有直接显示提升力。但是我们可以间接确定它，因为合力是作用在身体上的所有力的总和。为了简化问题，我们在合成阻力和空气阻力的向量重合时测量提升力：

事实证明，这是一个简单的几何问题：

根据毕达哥拉斯公式的提升力等于sqr（40 * 40 + 83 * 83）= 95。95/73 = 1.3表示我们选择了合适的微调区域。

在脚本中更改设备

好吧，这很容易。类似于存在PTK NP的场景，我们打开保存在正确轨道上的脚本，然后将Delta滑翔机更改为PTK NP，同时我们将燃料加满油箱：

这就是全部，我们已经准备好进行训练了。

玩

对于游戏，我们需要：

轨道器本身
附加PTK NP
带有补丁的 Spacecraft3.dll插件
场景PTK NP，准备降落
通过ELEVATOR_TRIM_AREA = 6手动修复PTKNP_SA.ini文件中的参数ELEVATOR_TRIM_AREA = 2

在这种情况下，我们通过更改中心点的高度来控制轨迹角。最简单的方法是将飞船相对于轨道速度矢量“向左”旋转，并向行进引擎施加冲力：

不幸的是，Orbiter无法直接测量轨迹角。取而代之，我建议着重于中心高参数。越小，

进入大气的范围就越陡峭：进入大气之前，您需要使用K按钮拍摄电缆桅杆，并使用J按钮重置骨料仓：

在最简单的情况下，通过将微调器设置为所需的角度并进行被动观察，可以在大气的致密层中进行制动。但是，如果您愿意，可以通过移动蛇来控制滚动，从而控制垂直速度。而且您可以在制动过程中更改空气动力学质量，从而更改微调器设置。

在〜5 km的高度上，我们用J按钮复位降落伞舱的舱门，然后用K按钮打开制动降落伞。然后，使用J按钮重置隔热罩，并使用G按钮释放机箱。当速度可以接受时，主降落伞的三个圆顶将独立打开。在100-300 m的高度上，使用Num +按钮打开着陆引擎并在降落前熄灭速度。

生成的模拟器将模拟所有可能的错误-您可以将飞船以很高的垂直速度坠入火星，飞回太空而没有返回的机会，或者以高水平速度接近水面并在垂直速度接近零的情况下使飞船坠毁。但是通过实践，您一定会找到一个好的解决方案。有一个好的着陆！

结语

这很有趣，但是源程序与我的期望相反。宇航员谢尔盖·雷文（Sergei Revin）从国际空间站来到乌法参加小学生的电话会议，并离开了乌法太空学校的计划，并从那儿来到了我。那里的参数有些违反直觉，并且轨迹角明显大于历史设备的轨迹角，但这很奇怪。我无法链接到该程序，我无权发布。该系列

还有其他由Orbiter标签发行的出版物，从您无需观看控制即可观看的场景到复杂的飞行。

我们正在火星上登陆一艘有前途的俄罗斯飞船