Basic Planetary Survey XXI: Kerbin

Перед вами отчет о запуске первого зонда по программе Basic Planetary Survey XXI. В центре внимания — зелено-голубой Кербин. И, как результат — неожиданное, лично для меня, открытие.


Но, давайте по порядку. Начнем с зонда. Как я уже писал в начальной заметке, мы будем делать запись с четырех бортовых инструментов и сохранять все в файл с помощью Graphotron 2000. Последний мы портировали (на ряду с Flight Engineer Redux) в корпус телескопической антенны, для улучшения эстетического вида аппарата. Электропитание — небольшая батарейка и солнечные панели. Чудный маленький двигатель и пара капель топлива дают нам 630 м/с дельты скорости, при общей массе всего в 350кг. Этого должно быть достаточно для торможения и входа в атмосферу. Для сохранности оборудования и данных и успешной посадки будем использовать парашют.


С названием заморачиваться сильно не стали — Basic Planetary Survey Probe #1 Kerbin (с последующими #2 Duna и #3 Eve). Целевая зона посадок — экваториальная, желательно в море, где барометрическая высота равна нулю. Ракета-носитель самая простая, L-1, из моего предыдущего проекта.


Запуск и последующий выход на стабильную орбиту 1000/200km@0° прошли успешно. Топлива в верхней ступени осталось много, и, как обычно, она ушла с орбиты на утилизацию обратно в атмосферу. Запись данных разделили на два этапа. Первый — подъемный, где важно посмотреть на градиент гравитационного поля на высотах от 0 до 1000км, что бы был хоть какой-то масштаб. Второй этап записи — на спуске, где важны непосредственно атмосферные данные. Между этими двумя этапами производится спуск на круглую 200км орбиту.


Первый этап записи был довольно уныл. Тайм ворпать во время логирования данных — не самая лучшая идея. А подъем до 1000км высоты занял около получаса. Отличный повод убраться в квартире! Убедившись в успешном завершении первого этапа и качестве полученных данных, я перевел зонд на нижнюю круглую орбиту. Но давайте поговорим о первых результатах.

Graphotron 2000 на выходе представляет данные в формате CSV, разделенных запятыми значений, поэтому они подлежали конвертированию в более удобный формат и дальнейшему анализу в табличном редакторе. Я решил использовать Google Spreadsheets, предварительно конвертировав CSV в XLSX в MS Excel. Все хорошо, только Spreadsheets не умеет (или я лично) создавать графики из двух различных наборов данных так, что бы они имели общие оси. Это первый вопрос к залу сегодня — если кто может подсказать, как это делать, буду крайне признателен. MS Excel это умеет, и анализировать данные пришлось в нем. Итак, сравнив теоретические данные с практическими, я выяснил, что они абсолютно идентичны. И это не удивительно, ведь KSP — игра, в которой все упрощено и идеально-сферически. Поэтому, я схитрю, и покажу вам итоговый график из Spreadsheets, вместо сравнительного из MS Excel. Последний просто как-то страшненько графики рисует, а ваш непокорный слуга — жуткий эстет ;D



Ну, теперь то мы хоть будем уверены в том, что можно запросто рассчитать показатели гравитационного поля для той или иной высоты любого нужного нам небесного тела, без затраты единого метра в секунду дельты. Не буду затягивать, и сразу перейду ко второму этапу логирования данных, на спуске. Здесь все также прошло успешно.



Все нормально записалось и сохранилось, а потом было конвертировано и проанализировано. Подставив в формулу показатель давления на уровне моря, полученный практическим путем, у нас готова таблица теоретических данных для высот с 0 до 200км. Далее сравниваем их с практическими, и получаем результат аналогичный предыдущему — полное совпадение. Опять же, ничего удивительного, это всего-лишь игра. Вот вам график атмосферного давления, составленный на основе информации зонда (а вот сравнительный из Excel):


Такие вот результаты. Все теоретические рассчеты сошлись с практическими, круто! Но на душе остается неприятный осадок, от отсутствия каких-либо аномалий. С этого места я выдерживаю долгую паузу и занимаюсь своими делами, считая, что анализ уже завершен. Но, потом я возвращаюсь к вопросу и готовлюсь писать заметку. Читаю тонну информации на википедии о строении атмосферы, и натыкаюсь на понятие «термопаузы». Тут меня осенило — про температуру то я совсем забыл! Ведь, казалось бы, что может быть интересного в показаниях температуры? У поверхности она по-земному обычная, потом мы быстро поднимаемся в космос, она снижается до -200 градусов, и все. Где здесь магия? Никакой магии, если не присматриваться. Ну, давайте хотя бы найдем эту термопаузу для Кербина. Смотрю в текстовые данные, и обнаруживаю, что она — за пределами фактической атмосферы. Примерно на 82 километрах. Интересно! Иду смотреть подробней, и натыкаюсь на такую картинку:


И что мы тут видим? Оказывается, разные слои атмосферы определяются температурными слоями. Не только термопауза. Дальше я в срочном порядке рисую график температурных данных, полученных зондом, и получаю шикарнейшие результаты!


Не знаю, как вы, но я такого не ожидал. Мне всегда казалось, что температура в KSP смоделирована крайне базово. А тут, глядите, есть целые атмосферные слои! Думаю, это справедливо можно считать настоящим научным открытием. Понятное дело, что другими свойствами, кроме разной температуры, эти слои пока не отличаются. Но… это отличное начало. Захоти разработчики реализовать облачный покров небесных тел в KSP, мы бы знали, в каких слоях им место, а где — обычно быть не положено :)

И еще один момент, на последок. Давайте проанализируем данные вместе. Из той же википедии я узнал о существовании линии Кармана. Вопрос залу — кто скажет, на какой высоте тогда находится аналогичная линия Кермана для Кербина? :) Вот Google Spreadsheet файл со всеми данными проекта, если кому интересно.

Продолжение следует...

ps: Небольшой свежий бонус на тему атмосферных исследований: