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 Rendezvous ISS "by the numbers"

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gballotta
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MessaggioTitolo: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyLun 2 Mag 2011 - 1:44

Salve a tutti.

Preso dall'ultima mania (Shuttle Fleet), sto sviluppando un mio piano di volo per raggiungere la ISS con lo Shuttle facendo uso esclusivamente di manovre calcolate. Come supporto sto sviluppando un foglio di lavoro in Excel per inserire tutti i parametri per ogni manovra e calcolare tutti i delta V necessari.
Poi oriento l'orbiter con GPCMFD e faccio l'accensione con BurnTimeMFD.

Non so sinceramente se il piano di volo ricalca o meno quello originale, e la mia conoscenza matematica per guardare i documenti della NASA è scarsa, però qualche risultato fino ad adesso lo ho ottenuto :

1. Riesco a calcolare l'orbita ottimale per raggiungere la ISS in un momento abbastanza preciso.
2. Nel secondo giorno di navigazione faccio due manovre di correzione.
3. Riesco a calcolare le due accensioni che rispettivamente alzano l'orbita per raggingere quella della ISS e poi mettono lo Shuttle in rotta di intercettazione.

Nell'ultima simulazione sono arrivato a 40km di distanza, 500 metri sotto e praticamente all'ora pianificata, con l'ultima accensione prograda che mi ha messo con una velocità relativa di 5 m/s. Ora sto lavorando per sistemare la questione della distanza e già nella prossima conto di ridurla di molto.

Veniamo ora alla questione per cui avrei bisogno di aiuto: non riesco a "domare" la questione del posizionamento degli absidi (allinearli con quelli della ISS). Non pretendo di farli "calcolati" ma almeno di poterli posizionare abbastanza vicino e fare poi una correzione fine manuale.

Se qualcuno è disposto ad aiutarmi, nei prossimi giorni posso rimettere un po a posto il fogio di excel e scrivere qualche pagina di documentazione per quanto concerne il piano di volo. Poi posso mettervi il tutto a disposizione come "beta" ....

Grazie in anticipo.

Giovanni
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orbeklit
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyLun 2 Mag 2011 - 14:56

Posso sbagliarmi, ma qualche tempo fa Fausto ha postato un documento: RENDEZ.doc, che però adesso non è più in rete.
Nella procedura gli apsidi venivano perfettamente allineati. Sto giusto giusto riguardandomela.
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Dany
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyLun 2 Mag 2011 - 15:31

Guarda nelle dirette di Fausto , spiega propio come allineare gli apsidi.

Comunque ti devi posizionare a metà degli apsidi e con gli RCS in modalità LIN ed in prograde, fai delle piccole accensioni avanti o dietro a seconda di dove serve.
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gballotta
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyLun 2 Mag 2011 - 16:55

Grazie delle dritte ragazzi. Mi è rivenuta in mente la diretta di Fausto ed effettivamente quella manovra la ho anche provata.

Il problema non è tanto muovere gli absidi a questo punto ma far si di "posizionarli" bene fin da subito. Dato che comunque una manovra del genere ha effetto sul semiasse maggiore dell'orbita, e dunque sul tempo di rivoluzione, mi sballa poi tutti i calcoli per l'intercettazione.
Potrei introdurre nel mio piano di volo un altra accensione di correzione, ma complessivamente sono già a quota 10 (comprese le 3 di intercettazione finale, correzioni escluse) e vorrei tenere le cose semplici.

Mi è venuta in mente però un idea, anche se adesso non ho il mio pc a disposizione e non posso provarla. Se io mi metto in un orbita il più possibile circolare (tra l'altro lo devo fare perchè le formule che ho mi permettono di calcolare il cambio di piano solo con un orbita di questo tipo), a questo punto QUALSIASI punto in cui io accenda il motore in prograde per alzare l'apogeo diventa il mio perigeo, giusto?
Naturalmente la manovra non sarà precisa al 100% ma almeno lo posiziono subito vicino e poi lo correggo un quarto di giro dopo con qualche sbuffo di RCS ...

Grazie ancora

Giovanni
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyLun 2 Mag 2011 - 17:03

gballotta ha scritto:
...Il problema non è tanto muovere gli absidi...
Troppo Papa ultimamente!!
roll laugh

gballotta ha scritto:
...Se io mi metto in un orbita il più possibile circolare...a questo punto QUALSIASI punto in cui io accenda il motore in prograde per alzare l'apogeo diventa il mio perigeo, giusto?...
Giusto!

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Ultima modifica di ripley il Lun 2 Mag 2011 - 17:05, modificato 1 volta
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyLun 2 Mag 2011 - 17:05

Hai ragione mannaggia Embarassed
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyLun 2 Mag 2011 - 21:41

gballotta ha scritto:
...Il problema non è tanto muovere gli absidi a questo punto ma far si di ...
Ma in senso lato si può anche dire abside, almeno questo è scritto su wikipedia:
http://it.wikipedia.org/wiki/Apsidi happy face
Il problema delle orbite perfettamente circolari è che gli apsidi oscillano (osculating elements, giusto?) e per il sync fanno venire un nervoso... Yeah right
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyLun 2 Mag 2011 - 21:45

orbeklit ha scritto:
...Il problema delle orbite perfettamente circolari è che gli apsidi oscillano (osculating elements, giusto?) e per il sync fanno venire un nervoso... Yeah right
Esatto, io la preferisco un pochino ellittica proprio per questo motivo, ma non faccio testo, volo molto poco in questo periodo e mi considero ancora niubbo.

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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyLun 2 Mag 2011 - 21:59

Allora il prossimo tentativo sarà così. Circolarizzo all'inizio per il cambio di piano, poi accensione al perigeo / apogeo della ISS per rendere l'orbita un po ellittica, correzioncina per allineare apsidi o absidi che dir si voglia Big Grin e poi tenere l'orbita ellittica per tutto il resto (tanto alla fine per il tempo di rivoluzione conta solo il semiasse maggiore).

La prossima volta lo Shuttle ce lo schianto contro alla ISS tongue 2

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TerryGroove
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyMar 3 Mag 2011 - 23:23

L'idea di effettuare un Rendez-Vous con un piano di volo tutto programmato mi sembra difficile da realizzare, ti puoi dare una regolata e finire molto vicino, ma credo che alla fine le correzioni vengano sempre effettuate in tempo reale proprio perchè sono correzzioni, cioè manovre che si fanno solo dopo aver rilevato l'errore, è la parola stessa che lo dice. La tua considerazione sul fatto che il punto in cui fai l'accensione diventi automaticamente il perigeo è giustissima e generalmente lo diviene anche se l'orbita non è perfettamente circolare, (sul mio tutorial sottolineo questo punto specificando che proprio per questo motivo si deve usare il perigeo come punto di rendez vous se si precede e l'apogeo se si insegue il target). Comunque è interessantissimo il lavoro di calcolo che stai facendo, e constatare la giustezza dei procedimenti matematici con la constatazione del risultato dev'essere una grande soddisfazione.
Se pubblicherai i calcoli sarà una cosa interessantissima esaminarli.
Io vado sempre su a naso dato che qui il carburante è gratis, ma se si cerca il realismo la tua strada è sicuramente la migliore, ed è anche un ottimo esercizio di matematica.
Io comunque strutturerei il piano così:
Prima di tutto è essenziale centrare l'azimuth per avere un perfetto allineamento dei piani, e in questa fase è anche indispensabile aspettare la finestra migliore. Poi una volta in orbita si deve a mio avviso per forsa effettuare correzioni, perchè difficilmente il risultato previsto matematicamente sarà quello ottenuto (anche se ovviamente sarà un risultato molto vicino) In linea di massima credo che si possa calcolare il lancio in modo di ottenere una discrepanza dei piani di X°, ma bisogna tenere conto che alla fine otterremo sempre un X°+Y° dove y° è una variabile che è per definizione imprevedibile ma sicuramente molto piccola e semplice da correggere con un accensione nodale. Dopo di che magari si possono riutilizzare i calcoli già fatti per la sincronizzazione, ma è evidente che si partirà da una posizione già corretta, per cui ci porteremo dietro un altro errore che necessiterà di ulteriori correzioni. E' più probabile che nella realtà i calcoli vengano rifatti in questa fase sulla base delle nuove acquisizioni. Però va anche detto che se esiste uno strumento come Sync Orbit (ed io non so se esista nella realtà), questo è concepito proprio per calcolare in tempo reale le accensioni, per cui il carburante non si spreca lo stesso, basta usarlo correttamente.
Comunque davvero complimenti per questo lavoro, mi piacerebbe che pubblicassi questo foglio di calcolo con le relative formule.

Davvero complimenti.
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Fausto
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyMar 3 Mag 2011 - 23:45

Giovanni, ti conviene disattivare l'opzione osculatin elements nel launchpad.. credimi il realismo ne soffre in maniera irrilevante! Comunque un inseguimento "calcolato" è possibile e si può fare con pochissime accensioni!

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 Jim Lovell
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gballotta
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyMer 4 Mag 2011 - 0:29

@TerryGroove : hai ragione, infatti credo di non avere spiegato tanto bene la cosa happy face lo scopo del "piano" è quello di mettersi in una traiettoria tale in modo da raggiungere la ISS (o altro) in un certo giorno e ad una certa ora circa. Naturalmente anche i calcoli più precisi necessitano poi di correzioni con i parametri reali che si prendono dalla posizione reale dell'astronave in un certo istante (la NASA stessa fa delle correzioni, figurarsi io Laugh ). Le correzioni sono fondamentali infatti tutto il secondo giorno di una mia missione STS è dedicato alle correzioni (oltre che a giocare con Canadarm e OBSS Tongue Face ).
Un orbita,per esempio "fuori" di 100 metri tra perigeo e apogeo falsa il tempo di rivoluzione di mezzo secondo circa. Considerando che il rendezvous avviene tra le 15 e le 25 orbite dal lancio (almeno nei casi che ho provato) l'errore si moltiplica anche di venti volte e passa e 10 secondi di differenza fanno mancare il bersaglio di quasi 80 km Crying .
Però la soddisfazione è quella di vedere che queste correzioni, tutte da calcolare al momento, sono veramente irrisorie: sbuffetti di motore con delta V di 1 metro/sec o anche meno.
L'altro mio obiettivo è quello di avere a disposizione dati numerici per più manovre possibile, in modo da eseguirle con precisione con BurnTimeMFD.

L'idea insomma è di fare meno manovre possibile "a tentoni" e di arrivare dietro e sotto la stazione con una velocità relativa bassa in modo da fare un aggancio manuale comodo comodo rolleyes (ed evitare quei frenatoni da 250 m/s a 0 the facevo con il Delta Glider quando avevo cominciato!).

@Fausto: ricevuto e compreso, la prossima prova la faccio con il parametro disattivato.

Ora sto preparando del materiale per la diretta di Mercoledì sera e quindi il test è rinviato a Giovedì (mi sto NASAizzando anch'io Woot ). Il foglio di lavoro è ancora un casino pazzesco e quindi per ora non lo pubblico ma più tardi magari vi posto il piano di volo per qualche osservazione.

Ciao

Giovanni
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyMer 4 Mag 2011 - 2:57

Allora, come detto sopra vi posto il piano di volo che vorrei seguire :

1. Finestra di lancio per il momento sto usando gli scenari di Shuttle Fleet e quindi ce l'ho già.
2. Calcolo orbita di parcheggio CIRCOLARE per poi allineare i piani e "fissare" la periapsi.

so che in teoria questa è una perdita di tempo ma per il momento posso solo calcolare cambi di piano per orbite circolari e inoltre non ho la più pallida idea di come ricavare i delta V per lo spostamento degli apsidi.

3. Accensione per cambio piano.
4. Calcolo orbita di crociera (per raggiungere la ISS al periodo stabilito).

Per il momento non tengo conto del tempo maggiore che impiegherà la 1/2 orbita di trasferimento all'accensione per l'intercettazione.

5. Esecuzione cambio di orbita alla periapsi della ISS

Qui potrebbe succedere che sia necessaria anche una seconda manovra all'apogeo, dipende da che valore di semiasse maggiore esce fuori ...

6. Due manovre di correzione alla mattina e alla sera del secondo giorno (orbita e posizionamento degli apsidi)

Nella manovra della sera verrà tenuto conto anche del tempo dell'orbita di intercettazione

7. Giorno del rendezvous. Accensione di intercettazione al perigeo che porterà lo Shuttle ad una distanza dalla ISS di 30 km. o meno (e comunque sempre DIETRO)

8. All'apogeo accensione per alzare il perigeo in modo da coprire la distanza del 7 nell'ultima orbita.

9. Accensione finale al successivo apogeo. Dietro e sotto la stazione.


Sto strutturando il foglio di Excel in modo che ogni punto abbia una sua sezione, dove inserire i parametri richiesti e poi faccia vedere punto di manovra e Delta V.

Inoltre potrei anche creare una versione semplificata con un orbita con apogeo pari a quello della ISS e calibrata per l'intercettazione. Ma per ora tengo questa che mi fa affrontare anche un trasferimento Hohmann. Sviluppato questo fare questo secondo piano sarà uno scherzo :-)

Osservazioni, domande e suggerimenti sempre ben accetti. Grazie :-)


Giovanni
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyMer 4 Mag 2011 - 11:14

Fausto ha scritto:
Giovanni, ti conviene disattivare l'opzione osculatin elements nel launchpad...
O mi sfugge qualcosa, o non trovo questo parametro...
confused 2

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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyMer 4 Mag 2011 - 12:31

E' in parameters->non spherical gravity sources

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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyMer 4 Mag 2011 - 12:42

A beh! Hai voglia a cercare "osculatin elements"...

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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyMer 11 Mag 2011 - 1:08

Aggiornamento :

Ho appena fatto l'ultima simulazione e sono finito lungo di 10 km, ma all'orario pianificato.

Il trucco di alzare l'orbita al perigeo della ISS, per fissare il perigeo dello Shuttle funziona egregiamente (l'errore viene fuori al massimo di 0,06° e quindi correggibile manualmente con un filo di RCS). Ho creato nel foglio di lavoro una sezione appositamente per questa manovra, e viene fuori anche l'ora precisa di accensione in modo da settare BurnTimeMFD correttamente.

Appena finito il volo mi sono ricordato che nello Scenario editor si trovano i parametri orbitali di ogni nave, con valori al secondo decimale. Questi sono molto più precisi di quelli che compaiono negli MFD e pertanto utilizzerò questi nell'ultima correzione di rotta prima dell'accensione Ti.

Effettivamente 10 km lungo significa 50 km più lungo dato che la mia rotta mi doveva portare 40 km dietro. E' in pratica il risultato di un orbita che mi ha fatto arrivare in anticipo di circa 7 secondi, e se pensate che l'accensione la ho fatta 16 orbite prima allora anche qualche decimo di secondo non considerato incide eccome Angry

Domani sera (mercoledì) c'è la diretta quindi l'ultima prova la farò il giorno dopo. Poi formatto meglio il foglio, scrivo due paginette di documentazione e posto il tutto!

Giovanni
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyMer 11 Mag 2011 - 1:19

Giovanni, la diretta è il 18 maggio, mercoledì prossimo! Domani riposiamo Sleep

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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyMer 11 Mag 2011 - 1:22

Bello! Ho appena invitato un'altro utente in un altro post. Ora rettifico tutto!

Buonanotte!

Giovanni
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyVen 13 Mag 2011 - 23:12

Ultima simulazione eseguita:

Arrivato a 250 metri dalla ISS, 100 metri sotto e all'ora prevista. Con manovra di inserimento in rotta fatta 21h prima e accensione di intercettazione mezza orbita prima. Velocità relativa circa 1 m/s.

Adesso sistemo il foglio di Excel e scrivo la guida. Poi posto il tutto.

Giovanni
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" EmptyVen 13 Ott 2017 - 12:31

Ho "recuperato" casualmente questo thread: qualcuno mi sa dire se il programma di rendezvous di gballotta è stato pubblicato e se è ancora disponibile da qualche parte?
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MessaggioTitolo: Re: Rendezvous ISS "by the numbers"   Rendezvous ISS "by the numbers" Empty

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