キャリアモード/RSS/RO/RP-1 プレイ日記/第8話

Last-modified: 2023-04-13 (木) 22:37:02

打ち上げロケットの改良 （LV01B）

  • 背景
    各種受注を達成している間に、ロケットの改良に必要な技術がアンロックされてきました
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    ・1958 Orbital Rocketry（RD-0105）
    ・Early Flight Control（RCS）
    などです。
    一方今のロケット（LV01A）ではこれ以上の軌道変更を伴うミッションには対応できないので、改良を実施します
     
    ロケット改良の目的ですが、下記2つとなります
    ・静止遷移軌道および、月遷移軌道への投入
    ・軌道変更の自由度向上
    これに対して3段目の追加とRCS搭載、2段目の改良で対応します
    目標ペイロードは特に設けませんが、現在の射場で発射可能な60t以内に収まる様設計します
    （150t射場の完成には、しばらくかかる予定の為）
     
  • 改良の概要
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    早速ですが改良したロケットの外観です。流用部品も多いためLV01Bと名付けマイナーバージョンUP扱いとします
    ・全備重量　　　：59,240kg
    ・打ち上げ能力　：静止遷移軌道 230kg　月遷移軌道 125kg　
    ・1段目エンジン ：RD-108-8D75-1958
    ・2段目エンジン ：RD-0105
    ・3段目エンジン ：RD108 Verniers
    1段目はRD-108をそのまま採用しますが、技術アンロックで追加された改良版（RD-108-8D75-1958）に変更
    （パーツ右クリックで出てくるEngineのボタンを押すと切り替え可能）
     
    2段目は追加されたRD-0105を搭載。1.25m幅タンクでははみ出す為、1段目と同様の1.8m幅を採用します
    基本的に2段目までで軌道投入を行います
    EG名AJ10RD-105
    質量 [t]0.0840.1257
    推力(真空) [kN]33.849.4
    Isp(真空)271316
    タンク種類高圧通常
    点火回数11
    アレッジありあり
    このRD-105ですが、推力、比推力、使用燃料のタンク種類、信頼性　全てで現状のAJ10より性能向上しています
     
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    3段目はRD108 Verniersを採用
    この段は軌道上での軌道変更、RCSによる軌道微調整を担当します。改良の目玉です
    EG名U2000RD108Verniers
    質量 [t]0.0130.04
    推力(真空) [kN]2335
    Isp(真空)241.3314.68
    タンク種類高圧通常
    点火回数11
    アレッジありあり
    今の段階で3段目に採用できるEG種類は少なく、↑の様に性能比較すると事実上一択です
    推力の制御軸が1軸なため、RCSで補います
    RCSにはほかにも、軌道投入後の操作、アレッジモーター代わり　などの役割もあります
    RCS燃料は今の技術レベルで利用可能な内推力、比推力のバランスのよいNitrousOxide（亜酸化窒素）を使用します
    タンク径は0.8mです（1.25m径のフェアリングに格納する為）
    静止軌道でのアポジキックまで電気が切れない様、電源は2400搭載します
 
※編集中　設計情報の詳細※独自研究が含まれるのと、万人向けではない内容なので折り畳みます
 
  • アビオニクスの搭載位置
    アビオニクスにも重量がありますが、今回のロケットをベースにどの段に搭載するのが輸送効率がよいか調査しました
    前提　アビオニクス重量：1段目60t用448kg　2段目6t用196kg　3段目1.5t用128kg
    検討する案は下記3つです。それぞれで静止遷移軌道、月遷移軌道でのペイロードを比較しました
    A　3段それぞれにアビオニクス搭載
    B　2段目アビオニクスを3段目に統合
    C　1段目アビオニクスを2段目に統合
    ABC
    静止遷移軌道(必要ΔV2500m/s) [kg]243231160
    月遷移軌道(必要ΔV3200m/s) [kg]12412775
    Cは明らかに性能低いので却下
    AとBは微妙にAが性能よいが、AはBより建造期間が0.52BP/sで10日ほど長い為Bを採用します
 

打ち上げミッション （LV01B）

  • ミッション概要
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    今回は１．高度300kmへの気象衛星の配置　＋　２．静止衛星打ち上げをやっていきます
    まず2段目までで300km円軌道に投入し気象衛星ミッション達成を確認後
    静止軌道に遷移→アポジキックで予定軌道投入　の計画とします
    また今回からミッション計画時、RSS対応ΔVマップを活用します
    https://github.com/KSP-RO/RP-0/wiki/RSS-%E2%88%86v-Maps
     
  • 衛星概要
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    衛星本体はいつもの6面ソーラーパネル＋予定軌道で稼働する観測機器一式（予定軌道到達まで電源Off）です
    契約に従いComsatPayloadも必要量搭載します
    アポジキックに必要なのΔV1500m/sは衛星本体で分担しますが、その際の姿勢制御＋アレッジ用加速は
    ロケット側（の3段目）で行います
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    これをLV01Bに搭載します（依頼達成に必要なWeatherSatPayloadも2段目に搭載します）
     
  • 打ち上げとMechJeb_Ascent Guidance
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    打ち上げプロファイルが複雑化し、人力での対応が難しくなってきたので
    今回から打ち上げにMechJebのAscent Guidanceを活用します
    タブ下端で　↓Primer Vector Guidance(RSS/RO)　を選択すると本環境用の設定になります
    AP、PE、Orbit inc（軌道傾斜角）を設定（その他はデフォルトのまま）して、Engage autopilotを押してからステージング開始すると
    その後の打ち上げは自動でやってくれる優れものです
     
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    クランプもEG点火後出力が増加したタイミングで自動でステージングを進めて開放してくれます
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    MaxQ付近。角度の傾け方は今のところ人力とほぼ同等です
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    人力だと忙しい2段目アレッジモーター点火→2段目点火→フェアリング分離　の流れも全部自動でやってくれます
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    指定軌道への投入の為、やや下向き噴射しています。この角度調整も自動です
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    301km円軌道に無事投入でき、ミッション１を達成できました。この機体は15分後に静止軌道に向けて旅立ちます（笑）
     
  • 静止軌道投入
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    計画通り2段目で軌道に乗れたので、ここからの軌道変更は3段目の仕事です
    今度はManeuver nodeを自動実行します。RCSで姿勢制御しますが、MechJeb任せの方が手動よりRCS燃料を節約できます
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    噴射開始。RP-1環境でも予定時刻で自動噴射してくれるのは非常に楽です。燃焼終了もMechJeb側で自動制御してくれます
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    後はAPでマニューバー設定→上と同様にMechJeb使ってアポジキックして予定軌道に投入します
    軌道投入できたら、各種観測機器の電源をOnにしてミッション終了です
    60t制限のロケットでもなんとかなるものですね。ΔV設計はぎりぎりでしたが・・・
     
    次回こそ月にいけたらと思います