周回軌道到達

Last-modified: 2022-11-13 (日) 21:42:57

　このページでは惑星カービンの周回軌道に到達する方法を記載しています。
　サイエンスモードとキャリアモードでは、大気圏脱出の次の目標になります。
　大気圏脱出がまだならこちらへ。

　Contents
 

ゲームモード別の準備

　サンドボックス以外は以下のことをします。

契約受注

・契約受注（キャリア）
　ミッションコントロールセンターに入り、「カービンの周回軌道に到達せよ！」という契約を受注します。

・施設アップグレード(キャリア)
　トラッキングステーションを右クリックしてボタンを押し、資金を支払ってアップグレードします。
　軌道遠点・近点までの到達時間が分かるようになります。

研究開発

・研究開発（サイエンス・キャリア） ()内は研究に必要なサイエンスポイント
　研究開発センターに入り、以下の技術を研究します。
　必要なサイエンスポイントは、最初のロケットと大気圏脱出の二度の打ち上げ中の実験で獲得できます。

2列目3列目4列目
基礎ロケット工学(5)一般ロケット工学(20)先進的ロケット工学(45)
基礎工学(5)サバイバビリティ(15)基礎科学(45)

機体建造

機体

　ロケット組立棟に入り、機体を建造します。

・ポッド、科学機器
　Mk1ポッドにMk16パラシュートとTD-12デカプラーを接続します。ポッドの表面に温度計と気圧計を設置しておくと、軌道から降下して着地・着水した時に実験できます。Gooは空力が安定しない原因になりますが、設置する場合は対称配置で設置します。
　デカプラーの下にSC-9001 サイエンスJrを接続します。サイエンスJrは1度実験するとデータを回収しても科学者がレストアしないと再度実験できないため、宇宙空間で1度だけ実験します。また、大気圏再突入時に機体の姿勢が安定しない原因になり、耐熱温度が低いため圧縮熱で爆発するため、再突入前にデータ回収して切り離します。

・燃料タンクとエンジン
　その下にFL-T100と400の燃料タンクを各1本ずつ、LV-909"テリア"エンジンを接続します。
　TD-12デカプラーをはさみ、FL-T400燃料タンクを2本、LV-T30"リライアント"エンジンを接続します。
　リライアントエンジンを右クリックして、推力制限のバーを左にドラッグして55まで減らします。

・パーツ一覧(接続順)
Mk16 パラシュート
Mk1 コマンドポッド
TD-12 デカプラー
SC-9001 サイエンスJr.
FL-T100 燃料タンク
FL-T400 燃料タンク
LV-909 "テリア"液体燃料エンジン
TD-12 デカプラー
FL-T400 燃料タンク
FL-T400 燃料タンク
LV-T30 "リライアント"液体燃料エンジン

飛行

　ロケット組立棟で機体を建造したら、画面上部の「打ち上げ」を押して発射場に出ます。

マニューバモード切替

・垂直上昇
　Tキーを押してSASを作動します。
　Zキーを押してフルスロットルにします。
　画面左下のマニューバモードボタンを押して、遠点・近点の情報を表示します。
　スペースキーを押してエンジンを点火し、そのまま垂直に上昇します。

ピッチオーバー

・ピッチオーバー
　画面上部の高度計が1000mを超えたら、Dキーを押して姿勢指示器の球を右に一目盛分(5度)回転させて機体を傾けます（右の画像の状態）。
　姿勢指示器の順行マーカー（黄色い○）が右に動いて中心点に重なったら、Dキーを押して右に一目盛分(5度)動かし、この操作を繰り返していきます。
　燃料がなくなりエンジンが停止したら、スペースキーを押して下段を切り離し、再度スペースキーを押して上段のエンジンを点火します。

・遠点高度を70km以上にする
　画面左下の遠点の枠の数字を見て、遠点高度が約30～40kmになるときに、姿勢指示器の30度、40～50kmのときに20度、50～60kmのときに10度、60～70kmのときに水平線の辺りに合わせ、機体を徐々に水平へ傾けていきます。
　遠点高度が80kmを超えたらXキーを押して加速をやめます。(高度に10kmの余裕をもたせて遠点を通り過ぎても大気圏に入ることを防いでいます。慣れてきたら追加する高度を数km～数百mに下げても大丈夫です)

軌道到達

・近点高度を70km以上にする
　順行マーカーに中心点を合わせ、遠点まで10秒になったらZキーを押してフルスロットルで加速します。
　近点高度が70kmを超えたら、Xキーを押して加速をやめます。
　おめでとうございます。周回軌道に到達しました。キャリアの場合は数秒後に契約とマイルストーン達成のメッセージが通知され報酬を獲得します。

・実験
　SC-9001サイエンスJrを右クリックしてマテリアル観察をします。また、乗組員のEVAボタンで船外に出て出来るEVAレポートは、直下が草原や山岳など異なるバイオームごとに別々にサイエンスポイントを獲得できます。船外に出たままで違うレポートを記録したい場合は、ポッドを右クリックして「データを保存」を実行し、別のレポートを記録するという操作を繰り返します。

軌道からの降下

・逆行噴射
　周回軌道から地表に降下して帰還するには、進行方向とは逆方向に噴射して減速し、近点を大気圏まで下げます。
　.キーで時間加速して軌道を半周してカービンの反対側まで進み、,または/キーで時間加速を止めます。姿勢指示器の中心点が逆行マーカー(黄色い丸に×)近くに来ているはずです。逆行マーカーに中心点を合わせて、左Shiftでスロットルを上げて噴射し、近点を50km位まで下げます。

断熱圧縮によるプラズマ発生

・大気圏再突入
　スペースキーを押してサイエンスJr以下を切り離します。
　時間加速をして高度70km未満の大気圏に入ったら、逆行マーカーに合わせてTキーを押してSASを無効にします。ポッドは空力によって底面が降下方向に向いて安定するように設計されています。
　大気圏に入ると空気抵抗によって近点・遠点ともに高度が低下し始め、やがて近点は地表に接します。
　高度が低下し大気密度が高くなると機体前方の大気が急激に圧縮され高熱が発生し、機体がプラズマに包まれます。1km/s以下まで減速すると断熱圧縮がおさまりプラズマが消えます。

・パラシュート展開、着地
　速度が400m/s位まで低下してパラシュートアイコンが通常色になったら、スペースキーを押してパラシュートを起動します。
　既定の気圧になると半展開し、対地高度が1kmになると全展開し、5～6m/s位の速度で着地・着水します。
　温度計・気圧計があれば測定し、ポッドのクルーレポート、船外に出てEVAレポートを記録し、サイエンスモードの場合は地表サンプルも採取し、Bキーで船内に戻ります。
　高度計にカーソルを合わせ、機体を回収と書かれたボタンを押して宇宙センターに帰還し、飛行結果を確認して完了します。

　軌道に到達できたら、次はいよいよムン（月）を目指します。ムンへの飛行はこちらへ。

周回軌道とは

　周回軌道とは天体作用圏（重力圏）内の宇宙空間をまわり続けられる軌道です。その軌道にするには一定範囲の「水平速度」と、大気がある天体では大気より高い高度、大気のない天体では地表に接しない高度が必要です。
　地表から飛び立ち、水平方向へ速度が上昇していくと落下点は遠くなっていきます。次第に落下点は天体を一周して地表を離れ、軌道は円になります。地表を離れる瞬間に軌道が円になる水平方向への初速度が第一宇宙速度です。ただしこの速度には空気抵抗などは加味されていません。
　円になった軌道を維持し続けるには、山などの地形との衝突を避ける必要があります。また、大気の抵抗を受けるとやがて地表に落下しますが、大気より高い宇宙空間をまわり続けていれば抵抗がないため軌道を維持できます。
　また、水平速度が上がり過ぎると、軌道は楕円状に広がり、最高到達点が天体の作用圏を超える脱出軌道になります。地表で脱出軌道になる初速度が第2宇宙速度です。天体の作用圏内にとどまって周回し続けるためには、脱出軌道になる速度以下に抑える必要があります。これらの要素が成立すると周回軌道を維持できます。

(参考:人工衛星の軌道)

惑星カービンの周回軌道

  • 軌道高度
    宇宙センターのある惑星カービンは、70kmの高度まで大気に覆われています。従って軌道の全周にわたって70km以上の高度が必要です。
  • 軌道速度
    70kmの高度から重力によって大気圏以下に引き下げられないために必要な軌道速度は、高度70kmにおいては約2.29km/sです。
  • ΔV(デルタブイ、Delta-V)
    周回軌道に投入するために必要な加速量を表す数値がΔVです。
    バージョン1.8時点で、適正なエンジン出力と十分な空気抵抗低減された機体で最適経路での上昇を行えば、最低3,400 m/s～のΔV消費で済みます。しかし、手動操縦での実現は難しいため、3,600～3,800 m/s程度を見込んでおけば安全だと考えられます。
  • 重力ターンとは
    周回軌道投入に必要な高度と速度を最も効率よく得るために、速度調整を行いつつ適切なタイミングと角度で機体を傾ける飛行技術です。
    現実でもコンピューターと測定器に任せて行っていることを、KSPでは手動操縦で行う必要があります。重力ターンの最適条件は機体によって変わるため、うまく行うには何度も飛行して経験を重ねる必要があるでしょう。
なぜ効率がよいのか

なぜ重力ターンは燃料効率が良いのか、それは水平速度と高度のどちらかだけを先に達成してからもう一方を得ようとすれば分かります。

水平加速のみの場合
エンジン推力、比推力が低下する低高度を常に飛行しながら加速するため、加速力の大部分を空気抵抗に奪われ、エンジン効率も低くなり、燃料効率が悪化します。
先に高度だけを得る場合
純粋な軌道力学の観点では、軌道到達に有効なのは水平速度のみで、垂直速度は天体の重力により打ち消されてしまいます(重力損失)。より専門的な言い方をすると、軌道周回に必要な軌道速度（運動学的には角速度）の増加に寄与するのは水平速度のみです。したがって、垂直加速が多ければ多いほど、燃料効率が悪化します。

重力ターンは、上記の2要素を加味し、空気抵抗による損失と重力損失の折り合いをつける上昇経路を飛行します。相反する2要素の折り合いを付ける場合、大抵は一気にパラメータを変更するより、緩やかに変更する方が効率的となり、重力ターンも例外では有りません。
具体的には、最初は垂直に上昇し大気の厚い場所をより速く抜け、ある程度の高度を得たら徐々に機体を傾けることで水平加速に切り替えていきます。
なお、水平加速に切り替え始めるタイミングや、機体を傾ける速さは、天体の表面重力と大気圧、機体の空気抵抗とエンジン推力に依存します。大雑把には、重力が強く大気が濃い天体、空気抵抗を受けやすくエンジン出力が小さい機体ほど、機体を傾け始めるのは遅めにし、傾け始めたら短時間で完全な水平加速に切り替える経路になります。

  • トレーニング
    ゲームメニューのトレーニングの「軌道投入」では、見本機体のカーバル1を使い、ジーン・カーマンの指示を受けながら重力ターンを行って軌道投入します。ただし、このトレーニング中にはターゲットマーカーに合わせながらターンすることが可能ですが、このマーカーは実際のゲームプレイ中には表示されないため、傾けるタイミングと角度は自分で調整する必要があります。

コメント

  • この構成でやってみましたが燃料足らないです… -- 2020-06-08 (月) 01:06:05
  • その場合は燃料を増やしてください。傾けるタイミングが早かったり遅かったり、傾ける度合が多すぎたり足りなかったり、速度もちょうどよく合わせられないと足りなくなります。最初は燃料を多めに積んで軌道到達できたら、次は燃料を多く残せるようになっていくと、ムンなどの他天体に行きやすくなります。 -- 2020-06-08 (月) 10:09:57
  • 初めてこれ（KSP）をさわったばっかなのでなかなか周回軌道に乗せることができなかったけどこのサイトをみて初めて乗せることができたのでとても嬉しかったです。ありがとうございました。 -- 2022-11-13 (日) 21:42:57