Basic Planetary Survey XXI: Kerbin

21 фото
Kerbal Space Program: 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.

L-1 + BPSP-1K
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.

Kerbal Space Program: Ascent
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.

Kerbal Space Program: We're ready to go
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

Kerbal Space Program: BPSP-1K gravity data results

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.

Kerbal Space Program: BPSP-1K deorbit burn
Kerbal Space Program: Chute is OK!
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):

Kerbal Space Program: BPSP-1K Atmo pressure data results
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:

Kerbal Space Program: Строение атмосферы Земли
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!

Kerbal Space Program: Строение атмосферы Кербина
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:

21 изображение

  • L-1 rocket plus BPSP-1K
  • Ignition!
  • Liftoff!
  • Ascent
  • Stage 1 separation, upper stage ignition
  • Upper stage puts BPSP-1K into 1000/200km orbit
  • BPSP-1K deployment
  • Upper stage deorbit utilization burn
  • BPSP-1K is ready to go
  • Descent plan
  • Deorbit burn
  • Data logging: ON
  • Descent profile
  • Reentry heat
  • Chute deployed
  • Splashdown! Data is OK!
  • BPSP-1K splashdown area
  • BPSP-1K gravity data results
  • BPSP-1K atmo pressure data results
  • BPSP-1K temperature data results
Читайте также

15 комментариев

avatar
Не слабая такая «всего лишь игра»…
  • Devina
  • +1
  • v
avatar
Да меня вообще не оставляет ощущение, что KSP — немного замаскированный краудсорсинг. :)
avatar
Круто! А зачем по-английски графики подписывать?
  • hitzu
  • 0
  • v
avatar
Потому что Лок общается не только в русскоязычном сегменте интернета.
avatar
Очень интересно, и действительно неожиданно :)
  • Anton
  • 0
  • v
avatar
Интересные заметки, с нетерпением жду следующих.
О существовании слоёв атмосферы знал из своих, подобных этому, экспериментов. Интересно читать о подобном от других людей, к тому же на куда более высоком уровне.
avatar
По вопросу о линии Кармана:
На мой взгляд для Кербина она находится на отметке 65000 м ± 2 км. Но это так визуально
avatar
А вообще круто! Не думал что Сквад заложили что-то не сферическое в вакууме.
avatar
Трям!

«Линия Кармана»:

1) По данным учёных Кербина 46-47км — после этой отметки «PresMat Barometer» выдаёт: «IN VACUUM!».

2) Если проводить аналогию с Земной Линией Кармана опираясь на данные которые собрал L0ckAndL0ad (видимо аддон позволяет снимать данные и после «IN VACUUM!»), то 57-58км.



L0ckAndL0ad большое спасибо за данные!

Судя по ним, выходит, что в KSP объекты на орбите 100км потихоньку её теряют!
Вот только это практически не осуществимо, потому что при промотке времени объекты двигаются по «рельсам».

П.С. хмм надо будет на сверх низкой орбите проверить…
  • Ranger
  • 0
  • v
avatar
Не не не.
Как я уже писал в начальной заметке, для рассчетов теоретических параметров используются формулы. Для составления таблицы атмосферного давления (теоретической) необходимо подставить в формулу данные замера давления на уровне моря. И тогда вся остальная таблица выстраивается на основе этого замера + инфы из внутриигровой базы данных (что на экране карты доступна, когда планеты смотришь).

Ингейм барометр и правда имеет максимальную точность до 1.0е-4. Однако, судя по практическим замерам, drag перестает действовать на высоте около 69.5км (где объекты перестают терять высоты со временем). А на этой высоте теоретическое давление (вычисленное по формуле) составляет примерно 1.0е-6, т.е. 0.000001.

Т.е. можно предположить, что drag в игре просто выключается при давлении меньшем 1.0е-6.
avatar
Я тут запулил спутник (правда криво :) ) и вот что на данный момент вышло:

09:00 Ар-84,011 Ре-81,664 (точка отстчёта)
22:15 Ар-84,013 Ре-81,626
30:00 Ар-84,008 Ре-81,609
43:00 Ар-83,962 Ре-81,622
50:13 Ар-83,965 Ре-81,600


П.С. перед точкой отсчёта отключил SAS и сделал небольшую промотку для «рельсовой» стабилизации.
avatar
Если кому интересно я буду заносить данные в этот файл: docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0Ah-DMR9qWEMPdG1NN2hHcjNoay02dFFOY2gwRDUwZFE&usp=sharing
avatar
Посмотрел полученные данные. Круто, круто! Значит, таки, давление 1.0е-6 еще не порог! Я замечал такой дрифт у своей низкой орбитальной станции, но она жила у меня не особо долго (играю без постоянного персистенс-файла, а только отдельными проектами), поэтому я не заметил большой потери высоты и списал все на неточности вычислений/плавающую запятую/смещенный центр массы и вращение станции.
avatar
к сожалению у меня сдохла (пришлось будать Linux — УЖАС!) машина и тест прервался на не определённое время

+ я ещё не провёл тест на высоких орбитах — есть подозрение на одну аномалию в игре впринцепе.

А сейчас вышла 0.22 и я что-то увлёкся карьерой :)
Комментарий отредактирован 2013-10-17 18:31:33 пользователем Ranger
avatar
Сочувствую. Сам сижу на бэкапном железе, если вы могли заметить по разрешению скриншотов ;D

Оставить комментарий