軌道投入

　このページでは、惑星カービンを周回する軌道に到達し、その後帰還する方法を記載しています。
　キャリアモードでは、大気圏脱出の次の目標になります。大気圏脱出がまだでしたらこちらへ。
　ムンやミンマスへ行くにも、その他の天体へ行くにも、この軌道から向かいます。

概要

・カービンの周回軌道
惑星カービンの軌道を全周にわたって70km以上の高度にすると、その高度は空気の抗力のない真空の空間のため、速度が低下せず、同じ軌道を維持できます。そうするには、速度エネルギー(Δv)が3,400m/s以上必要です。この軌道においての水平方向への軌道速度は、約2.3km/s(2,290m/s)に達します。

ゲーム内には軌道投入を行なうトレーニングが用意されています。また、以下に、2回のピッチダウン(角度変更)で軌道投入する簡易的な方法と、軌道周回についての情報や、重力ターン例を記載します。

トレーニング「軌道投入」

「ゲームを開始」メニューにあるトレーニングには、「軌道投入」があり、見本機体のカーバル1を使い、ジーン・カーマンの解説と指示を受けながら軌道投入を行ないます。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飛行することができますが、このマーカーは実際のゲームプレイ中には表示されず使用できません。
しかし、どういう軌道で飛行するのがよいかが分かります。同じような曲線を描くように飛行すると、軌道投入を成功させやすくなり、Δvを節約できます。

ゲームモード別手順

ゲームモード別に行なう、契約受注、施設アップグレード、研究開発、機体建造例を以下に記載します。

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。
　この契約は、ゲーム開始直後に提示される4つの契約の中の一つです。

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、アップグレードに必要な資金が書かれたボタンを押してアップグレードします。
　アップグレードすると、軌道の最も高い地点である遠点(Ap)と、軌道の最も低い地点である近点(Pe)がマップモードの軌道に表示されます。
　また、遠点近点それぞれの高度と、そこまでの到達時間が分かるようになります。
　後に記載している2つの飛行例どちらでもこれらを使い、遠点到達高度と遠点までの時間、そして近点高度は軌道投入にとって重要です。
　アップグレードに必要な資金は、大気圏脱出までのカービン世界新記録管理協会の契約を成功させていて、宇宙飛行士センターのみをLvアップしていれば難易度イージーまたはノーマルの場合は確保できます。

研究開発（サイエンス・キャリア）

　研究開発センターに入って研究を行ない、パーツをアンロックします。
　必要なサイエンスポイントは、これまでの飛行中に各状況ごとに実験を行なっていれば獲得できているはずです。足りない場合は大気圏内と宇宙空間で実験してください。どういう状況でどんな実験ができるかは、サイエンスを見てください。

()内は研究に必要なサイエンスポイント

機体建造例

　ロケット組立棟に入り、機体を建造します。

・帰還モジュール

　Mk1コマンドポッドにMk16パラシュートとTD-12デカプラーを接続します。
　ポッドの一液式推進剤は使わないため、ポッドを右クリックしてスライダーを左にドラッグして0にします。少しでも軽くしてΔvを増やします。
　帰還するときは、デカプラー以下を切り離してポッドだけで降下します。ポッドは降下方向に底面が向くように設計されていて、広い断面に空気抵抗を受けて効果的に減速できます。
　カービンの低高度周回軌道の高度では、耐熱シールドが必要なほどの高温にはなりません。

・科学機器
　ポッドの表面に温度計と気圧計を設置します。軌道から着地・着水した時に実験します。Gooは空力が安定しない原因になるのでお薦めできませんが、設置する場合はサービスベイの中や、ポッド表面に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を連結します。サイエンスJrは実験後にデータを回収すると科学者がレストアをしないと再実験できないため、宇宙空間で1度だけ実験します。また、再突入前に船外活動を行なってパーツからデータを回収します。

・上段の燃料タンクとエンジン
　サイエンスJrの下にFL-T400燃料タンクを1本接続します。
　その下に、LV-909"テリア"エンジンを接続します。

・下段の燃料タンクとエンジン
　LV-909"テリア"エンジンの下にTD-12デカプラーを
　その下に、FL-T400燃料タンクを2本
　さらにその下に、LV-T30"リライアント"エンジンを接続します。

・エンジン推力制限
　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。
　ステージのΔvが表示されているボタンを押して詳細データを表示し、TWRが1.2程度になっていることを確認します。
　TWRが高すぎると加速が強すぎて傾かなくなりますので必ず行なってください。

・ベーシックフィンを4枚設置
　空力パーツ カテゴリにある ベーシックフィンを選択し、Xキーを二回押して×4対称配置にしてロケットの下端に4枚設置します。
　これによって進行方向への推進性を高め、機体が傾きすぎて回転したり制御不能になることを防ぎます。高度が低いうちは方向転換がしづらくなりますが、高度が上がるにつれて影響が弱まります。

　下記の一覧の通り組み上がっているか確認し、画面上部の「打ち上げ」を押して発射場に移ります。

・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-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
ベーシックフィン
LV-T30 "リライアント"液体燃料エンジン

簡易的な投入方法

　この方法は初めて軌道投入しようとするときや、なかなか成功しないという人向けの簡易的な方法です。2回のピッチダウン(角度変更)で円軌道にできます。
　上昇して宇宙までは行けても、円軌道にできなくて失敗することがあります。この方法は確実に高度を確保しながら、必要な水平速度に到達し円軌道にします。
　なお、書いていることが分かりにくいときは、画像を見てください。

・発射前の準備

　Tキーを押してSASを作動させます。
　Zキーを押してフルスロットルにします。
　Mキーを押してマップモードに切り替え、機体(ポッドのマーク)をやや斜め上の手前側から見る視点にします。
　画面左下のマニューバモードで遠点・近点を見たいときは、マニューバモードボタンを押して切り替えます。

・垂直上昇
　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。

・速度70m/s到達後、東へ10°傾け

　速度表示が70m/sを越えたら、東方向(＝方位90°)にピッチ角10度分、姿勢指示器の80の目盛りに重なるまで傾けます。（分かりにくければ画像を見てください）
　組立てのときポッド（コックピット）を回転させていなければ、右方向、Dキーを押すと東方向、方位90度方向に動きます。
　その後、徐々に機体が東に傾いていきますが、特に操作をせずに自然に傾いてくのに任せます。これは重力によって起こる現象で、これを重力ターンといいます。

・遠点(Ap)高度50kmで水平加速

　左下のマニューバモードの遠点高度を見るか、またはMキーでマップモードに切り替え、遠点(Ap)高度を見ながらそのまま飛行し続けます。
　もしもあまりにも早く傾きすぎるように感じるときは、黄色い〇の順行マーカーの上端に姿勢表示の中心点を合わせるか、それよりも上へ(左、Aキー)動かして順行マーカーの動きを抑えてください。
　遠点高度(Ap)が50000m(50km)以上になったら、機体をさらに東へ傾け、完全に水平にします。
　機体を真横に向けて飛行する状態です。姿勢表示の線がボールコンパスの白線と重なる状態です。
　その状態を維持しながら飛行を続けます。

・遠点高度75kmで噴射停止

　遠点高度の数字が 75000m(75km)程度になったら、Xキーを押してスロットルオフにして、噴射をやめます。
　そのまま噴射停止状態で、しばらくの間飛行します。(遠点高度が下がることは気にしないでください。70km以上あれば大丈夫です)

・遠点到達時に再加速

　マップ画面で、軌道上の遠点と機体が重なったときに、Zキーを押してフルスロットルで水平に加速します。
　マニューバモードを見る場合は遠点までの到達時間が0秒になったときです。

・近点高度70km到達で加速停止、円軌道化成功

　そのままフルスロットル加速しながら、マップモードで惑星カービンの反対側に近点(Pe)が現れたら右クリックするか、左下のマニューバモードの近点高度を見ます。
　近点(Pe)高度が70000m(70km)を越えたら、Xキーを押してスロットルオフにして噴射をやめます。
　おめでとうございます！ これで周回軌道にできました。

実験

周回軌道に到達したら、実験を行ないます。研究開発度合によっては異なりますが、クルーレポート、Goo観察、温度計測、気圧計測に加えて、以下の実験を行ないます。

1. マテリアル観察
   　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、記録します。
   　EVAボタンで船外に出て、ハッチにつかまった状態でサイエンスJrを右クリックして、データ回収を押します。
   　Bキーを押して船内に戻ります。
   　Spaceキーを押してハッチから手を離し、つかまないでいるとジェットパックを使って戻らなければならなくなり、操作を誤ると帰還できなくなるので注意してください。
   　サイエンスJrは帰還するための大気圏再突入をするときに切り離しますので、その前に必ずデータを回収してください。
    
2. EVAレポート
   　右下のカーバルの船内映像にあるEVAボタンを押して船外に出ます。
   　船外に出た乗組員（カーバル）を右クリックして、EVAレポートを押し、記録ボタンを押します。
   　Bキーを押して船内に戻ります。
   　なお、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。

キャリアモード 帰還契約

キャリアモードでは、軌道到達すると契約が成功し、ミッションコントロールセンターに帰還の契約が提示されます。
軌道に到達したら、高度計にカーソルを合わせ、その上に現れる「宇宙センターに戻る」ボタンを押すか、ESCメニューから宇宙センターに戻り、帰還の契約を受注します。その後トラッキングステーションから機体に戻って大気圏再突入して帰還すると契約を完遂し、報酬を受け取れます。

軌道からの降下

・逆行噴射
　周回軌道から降下して地表に到達するには、順行(進行方向)とは逆方向の逆行に噴射して減速し、近点を大気圏以下まで下げます。
　.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(○の中に×)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弱まで下げます。

・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くように設計されているので、SASがなくても安定します。
　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。
　降着地点が海面ではなく地表の場合は、対地高度差でパラシュート展開が遅れる危険性があります。その場合は高度計の左の波が描かれた青い部分をクリックして山が描かれた対地高度モードに切り替えます。
　設定した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。

軌道投入について

・垂直上昇の難点

打上げから垂直に上昇し続け、高度70kmを超えたあとすぐに垂直から90度水平に角度を変え、水平に加速して周回軌道にしようとすると、周回軌道になる前に高度70km未満に落下してしまいます。そうならないためには、水平に加速する間70km未満に落ちない高度を垂直上昇する高度に追加してから水平加速を行なう必要があります。

カービンには大気があるためそれを超える高さが必要ですが、大気のない天体や、地形の凹凸、そして加速に必要な時間がなければ垂直方向への加速は必要なく、周回に必要なのは地表と平行な方向への速度です。水平方向へ飛距離を伸ばして、落下点が地表を離れるまで遠心力をつけるのが目的です。水を入れたバケツを速く回転させるとこぼれなくなり、ヨーヨーのように上下させる必要はないのと同じです。

そのため、冒頭に書いた垂直に上昇して高度70kmを超えてから水平に飛行する場合、高度70km以上の+α分の速度エネルギーは周回軌道化には貢献せず、すべてが完全なロス(無駄)になってしまいます。これでは重力損失が大きいため、それをできるだけ少なくしようとするのが次の重力ターンです。

・重力ターン

重力ターン方式は、垂直に上昇し、その後やや機体を傾け、そして徐々に機体の角度を水平へ移行していき、高度獲得と水平速度獲得を割合を変えながら同時に行なっていきます。先に高度獲得割合を多くするのは、気圧は高度上昇にともなって低下し、気圧が低下するとエンジン比推力が向上し、空気抵抗も低減するため、これらが速度損失を抑え、燃料効率を上げることによります。

垂直上昇後に向かう方向は真東が有利です。東へ自転するカービンの地表を離れた機体はカービンの自転速度と同じ水平方向への速度を持っており、それを必要な水平速度に加算できるからです。

機体を傾けると重力が機体を引くことによって自然に傾いていくため、これを重力ターンと呼びます。

・軌道に乗る

垂直の90度から一定の速度・高度到達にともなって80度、70度と徐々に傾けてゆき、70km以上の高度到達時に0度の水平飛行に移行して必要な水平速度に達します。

傾け始めるタイミングや加速度の調整、そして高度上昇にともなうピッチ角を適度に調整するには熟練を要します。完璧には行なえないことを前提に、Δvに余裕を持たせることが推奨されます。

これを行なう一例を次の項に記載します。
(掲載画像:ゲーム内KSPediaより)

重力ターン例

垂直上昇後のピッチダウンを連続的に行なう方法での軌道投入の例を記載します。
この方が燃料効率がよくなる可能性がありますが、タイミングや傾く度合の調整が必要になります。
これが最善の方法という訳ではなく、ステージTWRやΔvの違いによっても異なりますので、あくまで参考例にとどめてください。
機体は簡易的な投入と同じ機体を使っています。
なお、文中にあるピッチ角とは、姿勢指示器のボールコンパスの10-80の数字です。頂点(球の中心)は・で90の数字はなく、水平線(青と茶を区切る線)にも0の数字は書かれていません。

・速度60m/s到達後ピッチオーバー開始
　機体の速度が60m/sを超えたら、デフォルトではDキーを押して東方向、姿勢指示器の球を右に一目盛分(5度)転回させて機体を傾けます（右の画像の状態）。

・遠点高度10kmまでピッチ角70度以上
　マップモードに切り替え、遠点(AP)高度が10km(10,000m)に到達するまでは、ボールコンパスの70より右に順行マーカーが行かない角度で上昇を続けます。

・遠点高度20km前後の間ピッチ角50度程度
　遠点高度20km前後の間は、ピッチ角が50度のあたりを通過するようにします。

・遠点高度30/40/50/60kmの間ピッチ角40/30/20/10度
　続けて、遠点高度30km到達時にピッチ各40度、40km前後の間30度程度というように、遠点到達高度に合わせて、ピッチ角を変えていきます。
　ピッチ角はスロットルを絞りTWRを低くすると早く傾き、逆にすると傾きを抑えられます。このような調整によって、手動操作ではなく重力によってピッチ角が変わることで空気抵抗を低減できます。
　しかしそれだけで適度に行なおうとするのは難しく、実際には手動操作を交えながら行なっていきます。

・遠点高度70km達成後、近点高度を70km以上にする
　遠点高度が70kmに近づくか、70kmを超えたら、スロットルを絞り遠点が徐々に近づくようにします。速度が2200m/sを超えた頃からカービンの裏側に近点が現れます。それを右クリックして高度を表示したままにします。
　近点高度をあげるには、遠点付近での順行方向への加速が最も燃料効率がよくなるため、スロットル開閉を抑えて遠点から遠ざからないようにして順行方向へ加速します。
　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。
　これで周回軌道化に成功しました。

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速度が落ちて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速度が落ちず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。

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