Sonda Galileo II

Io invece ho perfezionato la tecnica degli slingshots multipli e l'arte del risparmiare propellente!
In attesa degli scenari (che arriveranno domani sera) posso darti i consumi definitivi:

A carico dello jarvis
Trasferimento verso Venere: 3598 m/s

A carico della sonda:

Manovra slingshot Venere: 380 m/s
allineamento piano con Giove (e contemporaneamente con Europa): 320 m/s
Delta V di cattura minimo per Giove: 310 ms

Questa ultima manovra comporta un'inserimento in un orbita di 6 mesi intorno a Giove, che però è piuttosto instabile.. io opterei per un orbita di un mese e mezzo massimo.. a quel punto l'inserimento in orbita di risonanza 1:2 con Europa sarebbe tutta a carico del lander, mentre il rimanente Delta V della sonda madre sarebbe per l'esplorazione dei satelliti di Giove negli anni successivi.

A proposito degli slingshot, immettere il lander in un'orbita di risonanza si potrebbe fare proprio utilizzando una fionda con Europa risparmiando propellente.. tra l'altro la condizione sarebbe ideale, perchè ci sarebbe parecchio "momento angolare" da sfrutare rendendo la manovra molto efficiente (almeno così credo, non l'ho ancora simulato)

Tra un paio di settimane dovrei fare una lezione di transx su OLM e un'altra lezione subito dopo dedicata alle fionde.. magari potrebbe essere utile!

Se non erro la prima orbita della Galileo era di circa 200 raggi gioviani, quindi intorno ai 15 milioni di km di apojovio... Tendenzialmente non alzerei l'apojovio oltre i 20 milioni di km, altrimenti come si diceva l'orbita diventa un po' troppo instabile a causa dell'interferenza del Sole e degli altri pianeti... per il resto tutto ok!

Dunque ecco gli scenari:

http://speedy.sh/bk7bU/Scenari-GII.rar

Consumi:

Terzo stadio Jarvis: 3598 m/s
Manovra di Flyby Venere: 385 m/s
Allineamento Giove/Europa 320 m/s
JOI: 1300 m/s (orbita di 6 giorni e mezzo)

delta V aggiuntivo per allineamento piano prbitale Europa (a carico del lander): 750 m/s


Questo è un buon punto di partenza, dimmi tu se e cosa cambieresti..

Ho guardato velocemente gli scenari, domani me li studio bene!
L'unico appunto che mi viene da fare su due piedi è che farei l'orbita iniziale attorno a Giove molto più ampia, con un apojovio di almeno 15 milioni di km (non oltre per i già detti problemi di perturbazioni), come nella prima Galileo. In questo modo si riduce di tantissimo il delta V necessario per la JOI (circa della metà) e soprattutto visto che poi all'apojovio è necessario aggiustare la traiettoria in previsione dello sgancio della subsonda (portando il perijovio a coincidere con quello di Europa), più si è distanti da Giove durante quella manovra, meno carburante si spreca!
Preparerò anche io degli scenari con le manovre attorno a Giove per inserirsi in rotta per Europa!

Proprio in accordo con quanto dici, ho trovato una traiettoria di approccio a Giove/Europa molto più conveniente, con orbita più ampia.. domani ti passo anche questi scenari che sto facendo!

Intanto... questa dovrebbe essere la configurazione per il lander per Europa: dal basso all'alto, lo stadio propulsivo per le manovre orbitali e l'inserimento, poi il lander e poi un coperchio protettivo che avevo pensato per proteggere il lander durante tutta la traversata terra-giove intanto che non è utilizzato, e da eiettare dopo il distacco dalla sonda madre... quest'ultimo coperchio comunque non so se sia strettamente necessario...



Ho tolto qualsiasi tipo di strumento scientifico dallo stadio propulsivo, per poter calcolare un peso minore massimizzarne le prestazioni. Rimangono solo due antenne di comunicazione e uno star scanner per monitorare l'assetto. Dal momento che non avrà altro impiego se non l'inserzione in orbita attorno a Europa, ho rimosso anche gli RTG ipotizzando delle semplici batterie.

Andrew ha scritto:

... e uno star scanner per monitorare l'assetto. ...

Sperando sia meglio di quello di Phobos-Grunt ...

Ma è veramente bella!!!

Ho buone notizie: utilizzando un totale di 3 Flyby di Europa possiamo risparmiare altro propellente, e fare in modo che il lander esegua solo le manovre di inserzione in orbita e atterraggio su Europa.. praticamente ho usato un metodo alla "Bepi Colombo" sfruttando il gravity assist al contrario per stringerel'orbita introno a Giove. Così facendo i fabbisiogni totali in delta V sono:

Sonda principale 2300 m/s
Lander 6500 m/s

Inoltre facendo fare i flyby alla sonda principale riusciamo a piazzarla in un orbita conapojovio di 2,5 milioni di km, vale a dire non molto oltre Callisto.. praticamente in una postazione perfetta per effettuare flyby frequenti con le varie lune.. praticamente senza bisogno di troppe correzioni future (quindi paradossalmente 0,8 km al secondo che rappresentavano un problema ora sarebbero addirittura una grande risorsa)

Si può dire che grazie ai flyby con Europa portiamo l'apojovio da 5,5 milioni a 2,5 milioni con un consumo totale di 285 m/s un autentico miracolo...

EDIT E PRECISAZIONE

con questo metodo il perijovio è poco sotto l'orbita di Europa.. questo è fondamentale ai fini della riuscita del gravity assist.. il maggior consumo dovuto ad una JOI con perijovio alto è compensata e ampiamente superata dalle condizioni ottimali che si creano per il flyby..
ora però basta buona notte

Estremamente interessante!
Urge la puntata di live missions su transX, perché ho difficoltà a impostarlo per gli slingshots e non riuscirei a replicare la tua impresa! Solo non capisco una cosa: i 6500 m/s che intendi sono quelli per cattura, circolarizzazione e atterraggio? Ma allora perché a me, senza usare slinghots, veniva praticamente lo stesso valore totale? Per la precisione, a me venivano: 3000 m/s per circolarizzare l'orbita su una risonanza 1:2 con Europa; 1600 m/s per la cattura; 500 m/s per circolarizzazioni e abbassamento dell'orbita; 1500/1600 per atterraggio. Forse sei stato addirittura troppo prudente nella tua stima!

Ad ogni modo, per la sonda madre, voglio ricordare che un apojovio pari o superiore all'orbita di Callisto è necessario per mantenere il realismo della simulazione, in quanto la sonda deve passare il maggior tempo possibile fuori dalle tremende cinture di radiazione di Giove.

Con questo metodo la risonanza con Europa non è necessaria.. si arriva direttamente dall'orbita della sonda madre..

Comunque quello che mi dici è strano perchè transX mi da come valore di cattura 5,5 km al secondo senza contare la circolarizzazione.. quindi sarebbero addirittura 7 km/s per lil lander e non 6,5..

ora faccio qualche altra prova e vedo..

uhm no, ti posso confermare i miei conti...

Per la precisione il mio approccio è stato questo:

1) JOI con prima orbita con apojovio intorno ai 20 milioni di km
2) Correzione orbitale (all'apojovio) per portare il perijovio alla stessa altezza dell'orbita di Europa. Queste due manovre dovrebbero richiedere un totale di circa 0,9 km/s a carico della sonda madre.
3) (al perijovio) accensione retrograda dello stadio propulsivo del lander (che a quel punto è staccato dalla sonda madre) per abbassare l'apojovio fino a quando il periodo orbitale è pari al doppio di quello di Europa. La risonanza 1:2 serve per avere un'orbita abbastanza stabile rispetto all'influenza delle altre lune e per avere un incontro con Europa ad ogni orbita. Questa manovra richiede 3 km/s.
- cattura orbitale: in condizioni ottimali, partendo dall'orbita 1:2, richiede 1,5/1,6 km/s
- correzione e abbassamento d'orbita: circa 0,7 km/s
- landing: dovrebbe richiedere circa 1,5 km/s.

Quindi il totale a carico del lander + stadio propulsivo è circa 5,3 km/s + 1,5 per il landing, quindi intorno a 6,8 km/s senza fare uso di slingshots... se l'orbita iniziale invece di 20 milioni di km è, come dici tu, di circa 5,5, si risparmia un altro km/s (ma spenderà di più la sonda madre)... ora come ora il complesso lander+stadio propulsivo è dimensionato per circa 7 km/s...

Si hai ragione, ho capito in cosa sbagliavo.. ora il profilo di missione è:

SONDA MADRE:

800 m/s: viaggio Terra giove
450 m/s: cattura Giove- apojovio 15M km
550 m/s: aumento perijovio 665K km
200 m/s: allineamento piano orbitale Europa
800 m/s: abbassamento Apojovio 5M km (indispensabile per permettere i flyby del Salviati)

Totale 2800 m/s

LANDER:

0 m/s primo flyby Europa
130 m/s: manovra secondo Flyby Europa
80 m/s: aumento Perijovio a 675k km (ecco il mio errore)
2800 m/s: cattura e circolarizzazione
1600 m/s: atterraggio

totale :4610 m/s (risparmio di quasi 1900 m/s rispetto al piano senza Flyby)

Certo la sonda madre consuma di più, ma così facendo si ritrova in un orbita che permette flyby (e quindi possibilità di manovre orbitali gratuite) frequenti.. e poi se possiamo ridurre il peso del lander, alla fine la sonda madre risulterà più efficiente per tutto il viaggio giusto?

Ah e tanto per gradire, l'arrivo su Europa è previsto per il 12 Agosto 2036, 7 anni dopo la partenza

Mi va bene tutto, ma l'abbassamento dell'apogiovio (quei 800 m/s) secondo me è meglio metterlo a carico del lander, perché 2800 m/s tutti a carico dell'orbiter significa praticamente prosciugargli i serbatoi (è circa quella la sua capacità massima quando ha ancora il lander attaccato!).

Se questo ti va bene, il requisito totale a carico del lander (+stadio propulsivo) sarebbe di 4610+800 = 5410 m/s. Tolti i 1600 che si deve puppare il lander vero e proprio, rimarrebbero 3810 m/s a carico del suo stadio propulsivo, che per sicurezza maggiorerei del 10% = 4191 m/s che sono comunque perfettamente ottenibili così come l'ho dimensionato ora (anzi lo posso ridurre un po' di dimensioni). Ok?

Ok va bene. andata.. io avevo scelto così anche per non abusare troppo delle batterie del lander, che non erano RTG ma tradizionali giusto? comunque il profilo è ora chiaro.. confeziono gli scenari e te li passo (magari mettendo nei serbatoi del DG tanto Delta V quanto ne avrà a disposizione la Galileo II).. mamma mia questa missione è un autentico inno al gravity assist!!

ehehhehe sono comunque contento di averti coinvolto, vuol dire che tutto sommato si tratta di un progetto interessante

Ad ogni modo per quanto riguarda il tuo appunto sulla fonte energetica, è vero, per lo stadio di frenata ipotizzo delle semplici batterie, ma il lander vero e proprio ha un piccolo RTG, quindi la ricarica delle batterie è sempre disponibile

Stavo pensando che sarebbe carino realizzare anche una base/scenario del punto di atterraggio, un po' alla maniera di quella che avevi preparato tu Fausto per la Poderosa II. Mi piacerebbe cimentarmi in questa cosa ma non l'ho mai fatto...

Dal punto di vista realistico, non so esattamente quale sarebbe il punto più indicato per un atterraggio; io penserei comunque di farlo sul lato di Europa opposto a Giove (Europa volge a Giove la stessa faccia come la Luna con la Terra). Questo perché il corpo della luna offrirebbe un certo schermo alle durissime radiazioni che arrivano dal pianeta gigante (Europa riceve 540 rem al giorno, che è praticamente fatale per qualsiasi umano e piuttosto pericolosa per le sonde automatiche; ho letto che per un qualsiasi lander per Europa si prevede una durata massima di funzionamento di circa un mese proprio a causa di questo problema). E' anche vero che il lato volto a Giove offre un panorama molto più accattivante!

Creare una base è davvero una stupidata, no problem.. anzi se vogliamo usare LOLA è indispensabile crearla! la tua osservazione è corretta, per la vista c'è sempre la sonda madre! L'importante è che l'atterraggio sia nei pressi dell'equatore!

OK!
Se poi quando hai voglia mi dai qualche dritta posso provare io a buttare giù una base... però i sassi non li so modellare

Nel frattempo: qui si può vedere la configurazione del lander col suo stadio propulsivo, con in trasparenza il coperchio che serve a tenere il lander protetto e "al calduccio" durante tutto il viaggio Terra-Giove. Ho ridotto ancor più all'osso le dimensioni dello stadio propulsivo, per ridurne l'ingombro una volta agganciato alla GalileoII.

Da stasera o domani inizio a fare le animazioni di tutti i veicoli e spero entro settimana prossima (finalmente!) di potervi mostrare qualche fotogramma dei veicoli nell'ambiente di orbiter!
Poi si passerà alla configurazione del vettore, alla definizione esatta della finestra di lancio, eccetera, eccetera...

Ho una questione prettamente estetica (e non di funzionalità) da sottoporvi.
Nella configurazione attuale, il lander col suo impianto propulsivo è agganciato su un fianco della Galileo II, alla maniera di Cassini/Huygens:




Ho visto che ridisegnando parte della sonda, è invece possibile collocare il lander al fondo, come invece era sulla prima Galileo:


Secondo voi cosa è meglio?
C'è da dire che la seconda soluzione mi porrebbe qualche salto mortale sull'adattatore di aggancio tra sonda e razzo, ma credo risolvibile...

Io la vedrei in questi termini: da quale posizione (a prescindere dall'adattatore) ho lo sgancio e l'allontanamento migliore con minor quantità di interferenze con la nave madre?

Mah, direi che entrambe le posizioni sono abbastanza "pulite". Nella posizione in coda il lander sarebbe un pochino esposto agli esausti dei motori principali durante la manovra di JOI, ma c'è il cappuccio protettivo lì apposta che torna utile...

Io personalmente sceglierei una configurazione stile Cassinim quindi la prima.. atteniamoci alla realtà!!
Per la base, esisteva un tool interssante.. appena lo trovo te lo faccio vedere..

Gli scenari definitivi sono in DropBox, ho mandato l'invito ad entrambi.. poi nella cartella sorgenti potresti mettere textures e 3d!

Fausto ha scritto:

Io personalmente sceglierei una configurazione stile Cassinim quindi la prima.. atteniamoci alla realtà!!

Uhm... sarà... ma visto che la Galileo aveva la subsonda agganciata dietro, direi che entrambe le soluzioni sono realistiche, no?

Citazione :

Per la base, esisteva un tool interssante.. appena lo trovo te lo faccio vedere..

Ottimo!

Citazione :

Gli scenari definitivi sono in DropBox, ho mandato l'invito ad entrambi.. poi nella cartella sorgenti potresti mettere textures e 3d!

Bene, raccolgo l'invito appena possibile.