Vítám vás u další části mé série Kerbal Space Program.

V dnešní části se společně vrhneme na cestu k měsíci, neboli Munu (což není anglicky Moon, ale prostě Mun, číst to lze právě jako Můn, nebo Min, vyberte si :) )
Předem zde podotknu, že raketa schopná letu k Munu je stejně tak schopná doletět i k Minmusu (druhému měsíci Kerbinu).

Nejprve tedy musíme postavit raketu schopnou vícero orbitálních operací, než jen kroužit kolem Kerbinu.

• Při stavbě začněte myslet od modulu, který dopadne zpět na Kerbin.
  
• Poté na něj přidejte modul schopný přistát na Munu a odletět až domů (nezapomeňte na přistávací nožičky).
  
• Další modul by vás měl dostat z Kerbinu k Munu a zachytit jeho orbitu.
  
• A veškeré stupně pod jsou na výnos na orbitu Kerbinu.

Toto je raketa, kterou lze v rámci kariéry postavit velmi rychle a brzo. Na té mé je pouze veškeré vědecké vybavení ve hře prozatím dostupné.



Výnos na orbitu zde probírat nebudu, už máte dostatečný znalostní podklad pro tyto operace.



Bystří z tohoto obrázku mohou vykoukat, že můj výnos na orbitu není standardní podle předchozích návodů. Jde o metodu "ostrého" startu, kdy raketa nabírá orbitální rychlost už v nejvyšších vrstvách atmosféry. Raketa od nějaké výšky cca 30km letí defakto vodorovně a jen s mírným náklonem nahoru. Poté už jen stačí vyčkat na hranici 70km a dorovnat orbitu za velice krátký čas. Toto je metoda vhodná pouze pro lehčí rakety (tedy ne ty co vynáší nahoru 50 tun a více).

Hohmannova transférová orbita[en.wikipedia.org] je pojem pro takový tvar elipsy, která spojuje jednu orbitu s druhou.
Což je tedy přesně taková elipsa, kterou my budeme chtít také vytvořit a využít. Už jsme se s ní setkali při rendezvous dvou raket, Jen to tehdy nebylo potřeba jakkoliv zmiňovat.

Při tomto manévru se využívá pojem tzv. "Launch window" (zážehové okno). Jde o časový úsek, kdy je nejlepší čas svoji raketu vyslat z jedné orbity na druhou. Launch window už jste nevědomky použili i v případě rendezvous. Tato okénka jsou tedy klíčová a základní logika věci říká, že objekt na nižší (obvodově kratší) orbitě musí být za objektem na vyšší orbitě.
Protože objekt na nižší orbitě má vyšší obvodovou rychlost a tedy objekt na vyšší orbitě snadno dožene.
Případně lze říci, že objekt na vyšší orbitě má nižší obvodovou rychlost a tedy bude schopný "vyčkat" na objekt na nižší orbitě.
Jaká má být tato "vzdálenost" mezi objekty je tou největší vědou, o kterou tu kráčí.

Pro příklad to ukážeme právě na Munu.

Nejprve tedy musíme zvolit Mun jak náš cíl.


A poté vytvoříme manévrovací uzel přibližně o 45° dříve, než je směr vektoru prograde a pozice Munu.


Jakmile začne být prograde dostatečně velký, na dráze Munu se objeví dvě ikonky bílé barvy označující vzájemnou pozici tělesa a naší rakety, (je to stejné jako u Rendezvous).


Posouváním celého uzlu k sobě tyto ikonky přibližte co nejblíže možno. Eventuelně se změní na Flyby trajektorii. (O tom více za chvíli).

Poté už jen pomocí úprav Prograde a Retrograde dolaďte Periapsis dráhy rakety u Munu na cca 20 000m.


Všimněte si, že ideální Hohmannova elipsa je tečná k oběma orbitám. Takového stavu lze jen těžko docílit (protože žádná orbita tělesa není dokonale kruhová), proto je potřeba improvizovat a snažit se o co nejlepší trefu.

Nyní se vrátím zpět k Flyby.

Flyby je průlet kolem nějakého tělesa s vlastní gravitací, kde rychlost rakety je stále vyšší, než je rychlost daného tělesa a raketa se tedy opět stihne "vymanit" z jejího gravitačního působení.

Matematický příklad: Raketa se k hranici gravitačního pole Munu přibližuje rychlostí 100m/s, ale ve chvíli kdy na ní začne působit nejzašší gravitační síla Munu, je přitahována k jeho povrchu a jakmile se dostane k Periapsis průletu, stejná gravitační síla raketu začne opět brzdit a nakonec gravitační pole Munu opět opustí s rychlostí 100m/s, protože ve vesmíru neexistuje tření o vzduch apod.

POZOR: Takto by to fungovalo pouze ve chvíli, kdyby Mun neměl žádnou rychlost! Kerbonauti by tak museli mít Portal gun, aby jim to prošlo dle výše popsaného příkladu.



Ale protože i Mun se tedy hýbe okolo Kerbinu, má svojí obvodovou rychlost, a proto raketa zachycená gravitačním polem Munu začne být jeho rychlostí také ovlivňována.




Jak vidíte, při plné 1/4 obrátce okolo planety získá raketa navíc plnou rychlost planety. Pokud by raketa dokázala obkroužit 1/2 planety, získala by dokonce dvojnásobek její rychlosti[en.wikipedia.org] (což je maximum využitelnosti praku). Reálně se prakem využívá[en.wikipedia.org] 1/8 až 1/6 rotace kolem planety (měsíce).

Nyní zpět k našemu případu s cestou na Mun.


Jak vidíte, nastavení Hohmannovy elipsy nás vystřelilo k Munu, nicméně protože gravitační prak je neodmyslitelnou součástí každého flybye, i zde působí a kdybychom kolem Munu jen proletěli, zkončili bychom někde na orbitě Minmusu. Abychom toho samého efektu dosáhli bez gravitačního praku, je potřeba o něco větší množství počáteční deltaV, jak je vidět právě na obrázku výše.
Nemluvě o tom, že kdybychom chtěli na dané Apoapsis zůstat, máme už i o něco více usnadněnou práci díky vyšší rychlosti v dané Apoapsis (elipsa je mnohem více širší, než ta s výstřelem od Kerbinu).
Stejně tak se dá právě prak využít i na brždění rakety.

Nicméně celkové využití praku patří spíše do vyšší ligy a zde jsem vás chtěl spíše informovat, že něco takového existuje a že je dobré vědět, proč raketa dělá, co dělá. Jinak je ale prak skvělá pomůcka jak si o několik desítek deltaV usnadnit cestu například na Dunu.

Teď už plně zpět k naší cestě na Mun.
A protože psát o klasické trase, kdy si srovnáte orbitální inklinaci s Munem a dokonale se obtočíte kolem, je už něco, co byste měli být při troše zamyšlení, schopni díky rendezvous tutoriálu zvládnout už teď.
Proto si zde spolu popíšeme situace, kdy chcete před příletem k jinému objektu změnit svoji orbitu na docela jinou inklinaci.

Pokud jste poslechli jednu z mých rad v druhém návodu, zkusili jste si jaké to je změnit inklinaci o 90°. Žádná sranda na potřebné palivo.
Mým cílem tedy bude si s Munem rovnou ustanovit bi-polární orbitu (tedy takový oběh, kdy budu prolétat přes oba póly tělesa.


Začnu prostou úpravou normálového vektoru. Ale stále si udržuji pomocí prograde a retrograde i výšku orbity.


Takto upravená orbita však stále nestačí na dosažení bi-polární orbity (vlevo). Proto ještě znovu upravím normálovou orbitu (vpravo a žlutá čarkovaná čára), na kterou i rovnou přidám další uzel, kde zcela doladím retrogradem, abych zůstal na dané orbitě. Takovýmto manévrem jsem poměrně jednoduše za "poplatek" deltaV cca 410m/s změnil trajektorii.
Stejnou metodou lze upravit orbitu i opačně. Dost často se vám bude stávat, že při letu k dalekým planetám zkončíte u té druhé planety právě na bipolární orbitě. A pokud budete chtít tuto orbitu změnit, dělejte to v čas pomocí podobných manévrů, jen s opačným efektem.


Vlevo můžete vidět projekci trajektorie ještě před jejím naplněním. Na první pohled vypadá velmi komplikovaně, protože se drží relativního pohybu vůči Munu. Ale jakmile s raketou dosáhnete gravitačního pole Munu, projekce se změní a bude vypadat velmi jednoduše (vpravo).

Zachycením se rozumí získat stabilní orbitu kolem tělesa. Kdybychom tak neučinili, provedli bychom pouze flyby.
Takovýto manévr provedete jednoduše tak, že do Periapsis přidáte manévr a pomocí retrograde stáhnete flyby na stabilní orbitu (viz. obrázek výše).

Výhodou bi-polární orbity je, že můžete přistát kdekoliv na celém tělese (protože se pod vámi otáčí).


Rozhodl jsem se pro přistání v kráteru na severní špičce měsíce. Proto jednoduše upravím manévr, jako kdybych chtěl přistát na Kerbinu.

POZOR: Není tu atmosféra! Proto zde není žádné tření a tedy ani žádné brždění, vše musíte vybrzdit samy!

Uložte si hru Quick savem (F5, quick load je podržením F9)

Po tomto manévru je potřeba se podívat, kolik času zbývá do kontaktu s povrchem.


Vytvořte si manévr cca 45 vteřin od povrchu a dejte mu plný retrograde (snažte se ale takový manévr zakončit nad rovným povrchem - přistávat na křívé hoře je snad to nejhorší).
Snahou je získat co nejnižší rychlost pádu modulu těsně nad povrchem, aby nebylo potřeba dalšího nadbytečného brždění vzniklého dalším padáním. Čas manévru je závislí na síle přistávacích motorů. Zkoušejte a testujte.


Poté už si jen představte, že se snažíte o rendezvous a docking s jinou raketou (jen v tomto případě vám bude pořád někdo kazit snahu tím, že vás bude tlačit dolů :) )
Základ je dorovnat klesání, aby bylo přímo kolmo k povrchu, proto tlačte retrograde o kousek níž, než je střed modré polokoule na navballu (jako na druhém obrázku zleva).

Snažte se dosedat na povrch maximálně rychlostí 4m/s. Neustále si hlídejte navball, abyste byli kolmo k povrchu a pokud budete dosedat na křivo rychle dorovnávejte. To samé platí pro setrvačnost a přistání mírně bokem. Hlavně se nekoukejte celý lační na modul, ale na navball a dorovnávejte, nebo se převrátíte! :)


Zkoumejte, sbírejte vzorky, vztyčte vlajku, hrdě se poplácejte po zádech :)

Je na čase letět zpět domů, naberte vzorky, vše uschovejte, nikoho tam nenechejte :)

Získejte opět stabilní orbitu, stačí vám opět bohatě cca 20 000m.


Větší záhada v tom není :)

Nyní je čas pro návrat zpět na Kerbin. Kdybychom měli inklinaci 0°, stačilo by jednoduše urychlit raketu ve směru retrogradu Munu a poté dorovnat orbitu kolem Kerbinu a přistát.



Ale protože jsem si to zkomlikoval přistáním na skoro severním pólu, bude i má orbita poněkud nepříjemná pro návrat.

Srovnat inklinaci na 0° je palivově velice náročné, proto se s tím popasujeme tak, jak jsou věci k mání.

První možností, jak se z takové šlamastiky dostat zpět, je využití tzv. Bi-eliptické transféry[en.wikipedia.org].
Je to další metoda jak měnit orbity jako již zmíněná Hohmannova (ta by nám zde nijak nepomohla).



Proto jednoduše využiju mé mizerné orbity a "vystřelím" raketu přímo rovnou směrem na Kerbin. Tím ji nicméně ale nijak nezbrzdím a jediné čeho naopak dosáhnu je, že planetu ve vysoké Periapsis minu a vystřelím se někam vysoko až za orbitu Minmusu (pozor, ať se takto nevystřelíte zcela mimo gravitační pole Kerbinu).
Právě takto vysoká orbita je žádoucí a já v její Apoapsis mohu snadno nastavit libovolnou úpravu inklinace a hlavně i Periapsis, aby mi zasahovala klidně i do atmosféry Kerbinu (tomu se říku Aerobraking a dostaneme se k němu záhy).
Jak můžete vidět, celkový součet potřebné deltaV pro takovouto operaci je pouhých cca 390m/s.
Je to právě díky tomu, že ve vysokých orbitách je nízká rychlost a lze tam tedy provádět manévry mnohem levněji.
Problémem této metody je časová náročnost, která se v tomto případě vyšplhá na skoro ohromných 7 dní (představte si takto praktikovat cestu například na Dunu či Jool).

A protože chceme našeho kerbonauta poslat zpět co nejdříve, využijeme tzv. metodu "čekací" (ne, to opravdu není žádný název, jen nevím, jak jinak tomu říkat, když hlavní náplní této metody je právě čekání :) )
V čem tedy tato metoda spočívá?
Orbitální let rakety kolem Munu je vůči jeho pohybu kolem Kerbinu inerciální, tedy drží si stále stejnou osu.


Proto si stačí ideálně počkat na správnou chvíli, kdy spustit retrograde pohyb. Výsledek je samozřejmě méně přesný, než klasická Hohmannova transféra, ale jediný rozdíl je ve vyosené inklinaci.


Pro srovnání: deltaV je zapotřebí cca 507m/s, tedy o 110m/s více, než u bi-elipsy. Zato čas je tu v řádech hodin + nějaké to čekání v závislosti na vaší pozici.

Všimněte si, že jsem Periapsis nastavil do výšky 40 000m. Je to zcela záměrně a hned se na to podíváme proč.

Tak nízkou Periapsis jsem nastavil v záměru ušetřit palivo při návratu zpět domů.


Díky tomu, že je orbita nastavena s takto nízkou Pe a tak vysokou Ap, je zákonitě nutné, aby měla raketa v okolí Pe velmi vysokou rychlost. Tu bychom museli nutně brzdit standardně motory. Aerobraking to provede za nás.
Jakmile se začne vaše raketa přibližovat k atmosféře, začne na ní působit tření.
Pro ukázku jsem nastavil neurčitý manévr, kterého by se mi "líbilo" dosáhnout. Na jeho dosažení je potřeba deltaV 400m/s. Tak se pojďme podívat, co za nás dokáže Aerobraking.

1) Po prvních momentech se už začne projevovat účinek tření v atmosféře a začne nám klesat i Apoapsis.

2) Pár sekund na to, je už deltaV pouze 358m/s. Tedy atmosféra za nás zabrzdila 40m/s.

3) V Bodě Periapsis je už deltaV jenom 289m/s.

4) Při ukončení aerobrakingu, a tedy i znovu vyletění nad atmosféru, je deltaV už jen 144m/s. Celkově jsme se tedy přes atmosféru zbrzdily o cca 250m/s bez spotřeby jediné kapky paliva!

Tento prvek bude asi v budoucnu značně omezen, až bude do hry přidáno aktivně vlivy teplot na moduly (pak se už nebude moci klesat tak nízko a celý proces aerobrakingu bude mnohem pomalejší.
Doporučuji tento manévr dělat právě s Periapsis minimálně 40 000m. Cokoliv pod je už velký risk, že vás atmosféra už rovnou spolkne, pokud to nechcete (Toto platí ale pouze pro Kerbin, každá planeta má výšku atmosféry jinou).

Při dalším průletu atmosférou už můžete využít aerobrakingu společně s motory a spadnout tak za velmi levno zpět na Kerbin.
Mějte na paměti směr vaší rakety a rotaci planety, pokud se chcete trefit přesně na KSC.


Pak už jen šťastné přistání :)

V tomto návodě jsem popsal několik extrémních situací, se kterými se ale budete velmi běžně vídat chca nechca.

A protože přistání na Munu je už poměrně slušná výzva, zkuste se stejnou raketou přistát také na Minmusu. A až se budete vracet zpět, zkuste rovnou Plně eliminovat rychlost vaší rakety a defakto "volným" pádem spadněte na povrch Kerbinu. Normálně by samozřejmě vznikalo extrémní tření a raketa by shořela, ale s tím hra zatím nepočítá a proto si užijte prudký pád rychlostí 2500m/s ve výšce 16 000 metrů :) (Stačí stejné množství padáků, ono se to dobrzdí, snad :) ).

Pro dnešek to je vše. Přiště se spolu podíváme pravděpodobně na pokročilé konstrukce sond, přistávacích modulů, roverů a vesmírných stanic.
(Případně pište do komentářů, co by vás zajímalo. Určitě ještě plánuji například zpracovat letadla a SSTO)



Ahoj!