Sonda Galileo II

Tutto dipende da quanto pesa uno scudo termico per il lander.. ma a questo punto visto che abbiamo margine io caricherei il più pssibile la sonda di propellente evitando l'aerobraking e al limite usando la tecnica della fionda per modificare le orbite dopo lo sgancio del lander e per visitare altre lune.. praticamente lasciamo più possibilità di manovra all'atterraggio.. io credo che la soluzione ideale sia questa!

Allora, ho fatto la prova: con l'aerobraking, alla voce "circolarizzazione dell'orbita" bisogna comunque spendere, per alzare il perielio all'altezza voluta, circa 4,5 km/s, cioè 1,5 in più che con l'altro metodo, quindi non risulta conveniente... tenderei quindi a eliminare la aeroshell e procedere con la nuova strategia.

Pannelli solari: ho fatto come detto, cioè preso come base Juno e i suoi 60 metri quadri di pannelli. Non avendo altri metodi, Ho fatto la brutale proporzione tra i pesi a secco di Juno e del nostro minilander+miniorbiter; per Juno non ho dati esatti; assumendo che il 50% del suo peso sia dato dal carburante, ho ipotizzato 1600 kg di peso a secco. Il nostro peso a secco è di 380 kg: 380/1600=0,24.
Ho poi assunto che un quinto del fabbisogno energetico sia fornito dal RTG del minilander: 0,24*4/5=0.192. Infine ho ipotizzato che siccome il volo avrà luogo intorno al 2030 i pannelli siano più efficaci di un 20% rispetto a quelli di Juno: 0,192-20%= 0,154

60 mq * 0,154= 9,24 mq. Questo è quello che ne verrebbe fuori:



Usando un pdf che ho trovato sui pannelli solari, ne ho ricavato il peso: circa 70 chili senza contare il meccanismo di apertura. Sinceramente gli RTG sono più leggeri e consentirebbero un rapporto di massa più favorevole.

Bene, contando che gli RTG sono più favorevoli, usiamo quelli e eliminiamo i pannelli Quanta autonomia potrebbe avere il minilander una volta sganciato dalla sonda principale?

A livello di propellente dici?
Come delta-V aveva inizialmente oltre 3000 m/s ma non avevo ancora definito questa cosa del mini-orbiter... ora ho intenzione di ridurgli i serbatoi e lasciargli una capacità di circa 1500 m/s, sufficienti per il deorbit e atterraggio e il resto lasciarlo al suo miniorbiter.

A livello energetico, con l'RTG l'autonomia è virtualmente illimitata (questione di anni), fermo restando che le radiazioni da Giove presenti all'altezza dell'orbita di Europa tendono a degradare velocemente l'elettronica... quindi un lander fatto così potrebbe avere qualche mese, forse un anno di capacità in superficie (credo).

Aggiornamento traiettoria: mi sto avvicinando sempre più all'obbiettivo dei 0,5 km/s di Delta V per il viaggio.. un ipotesi più realistico sarebbero 0,7 km/s che poi fu il consumo di Cassini per lo stesso tragitto pressapoco ( e contiamo che noi come la Cassini dobbiamo effettuare una manovra correttiva obbligatoria di 0,3 km/s)

Continuo a cercare m/s, uno per uno proprio come faceva Ken Mattingly quando cercava ampere per apollo 13

Anche io ho aggiornamenti: ho rifinito i conteggi sui pesi dei vari veicoli; dovrò ancora rivederli, ma allo stato attuale sono:


Galileo II (sonda madre)
- Peso a secco, 4550 kg
- Carburante 8200 kg
- TOTALE 12750 kg

Simplicio (Europa braking stage - orbiter)
- Peso a secco, 190 kg
- Carburante 1350 kg
- TOTALE 1540 kg

Salviati (Europa Lander)
- Peso a secco, 90 kg
- Carburante 55 kg
- TOTALE 145 kg

TOTALE GENERALE 14435 Kg (Cassini fermava la bilancia a circa sei tonnellate )

Interfaccia payload-lanciatore: 800 Kg


Con questi pesi, Jarvis-E può esprimere un Delta-V totale di 13,34 km/s, contro i 13.1 km/s richiesti dal piano di volo di Fausto. Logicamente dopo il distacco del terzo stadio, tutte le manovre di correzione sono a carico della sonda. Il problema di questi numeri è che mi sembra ci sia un margine un po' risicato: finché non li provo in Orbiter non avrò la conferma che tutto funzioni.

Per quanto riguarda il piano di atterraggio su Europa, rimane per il momento confermata la strategia di cui si parlava; devo ora trasformare il concetto del miniorbiter in qualcosa di più definito a livello di mesh e devo eliminare i pannelli solari, troppo pesanti in uno scenario come questo dove ogni chilogrammo è cruciale. Devo anche drasticamente ridisegnare il lander per adattarlo al nuovo scenario: serbatoi più piccoli e probabilmente anche tutta la struttura dovrà essere semplificata per giustificare un peso minore. Mi sto documentando molto sulla strumentazione scientifica. Devo anche capire se è possibile infilare uno o due strumenti scientifici sul miniorbiter: gia che c'è, è un peccato non sfruttarlo.

Ok! Io ora sono a ritmo ridotto perchè mi si è impallato il pc e navigo con il portatile

A questo punto ho la certezza che ci spiano:

http://orbithangar.com/searchid.php?ID=5485

Ma allora ...

Ho appena raggiunto il risultato migliore delle ultime 2 settimane: 300 m/s! In compenso però in questa nuova finestra (non più il 5 novembre 2029 ma il 25 novembre) il costo al lancio è 3,9 km/s anzichè 3,6 ma in ogni caso ci si guadagna 150 m/s ed inoltre fruttiamo al massimo le potenzialità dell'ultimo stadio dello Jarvis, salvando propellente per la sonda..

azz però 3,9 vuol dire un totale di 13,4 che significa essere al limite nel vero senso della parola... bisogna tener conto del fatto che la capacità reale di deltaV sarà sempre minore di quella teorica, perché ci sono le perdite dovute al gravitational drag... devo cominciare assolutamente a fare qualche prova di lancio in condizioni realistiche.

Domanda: nel caso in cui (ipotesi) si utilizzasse come vettore il J-H anziché il J-E, con un guadagno nella velocità di uscita dall'orbita terrestre di circa 1 km/s, di quanto si semplificherebbe la traiettoria?

di poco.. a questo punto converrebbe mantenere l'ipotesi 3,6 km/s ed il resto a carico della sonda!

Ho riprovato l'integrazione tra vettore e sonda: venendo ora a mancare il grosso kick-stage criogenico che avevo messo per consentire una traiettoria alla hohmann (senza successo visto che non bastava lo stesso), ora la sonda sta molto più agevolmente nell'ampia ogiva da 8 metri del Jarvis.

Perfetto! Rimaniamo dunque sui 3,6 km/s al lancio, entro fine settimana (spero) gli scenari con le traiettorie!

Se vuoi rimanere su quell'altra traiettoria da 3,9, in ogiva c'è spazio per un piccolo kick stage (magari a propellente solido tipo Star-48) per recuperare quegli 0,3 km/s in più che servono... dimmi tu... se vuoi lo preparo. Per quanto riguarda il mio lavoro, ho avuto poco tempo per lavorare alla nuova mesh del miniorbiter per Europa e alle modifiche sul lander... tra oggi e domani dovrei recuperare il terreno perduto e mostrare qualche risultato.

Sempre a proposito di traiettorie, ho trovato questo PDF; non l'ho ancora guardato bene, magari qualche spunto c'è.

TRAJECTORY DESIGN FOR A EUROPA ORBITER MISSION

Mhh rimaniamo sui 3,6 che è meglio secondo me! Non complichiamoci troppo la vita, in fondo 0,6 km/s per il viaggio, 1,5 per la JOI alla sonda rimane ancora 1 km/s giusto? Ed in più c'è l'effetto fionda dei satelliti.. Dai secondo me ce la facciamo già così!

Fausto ha scritto:

in fondo 0,6 km/s per il viaggio, 1,5 per la JOI alla sonda rimane ancora 1 km/s giusto?

Putroppo no: siccome sono un idiota non avevo inserito il peso del europa lander+europa orbiter nella formula... siccome fino alla JOI (compresa) questa parte rimane attaccata, influisce molto negativamente sul delta V a disposizione; è vero che dopo si stacca e la sonda madre recupera molto in prestazione ma non rimangono più di 850 m/s di residuo...

EDIT
Trovata la soluzione: cambiando la geometria della traiettoria di arrivo, e precisamente con un perijovio di 30.000 km e un apojovio intorno ai 20 milioni di km (per la prima orbita), ottengo un risparmio netto di quasi 0,6 km/s per JOI+correzione orbitale, lasciando quindi 1,45 km/s di residuo alla sonda. Anzi, più è basso il perijovio al momento della JOI e più è alto l'apojovio della prima orbita, più si risparmia in Delta-V.
Tutto questo però senza considerare manovre di cambio del piano orbitale. Il quesito a questo punto è: a) quanta precisione si riesce a ottenere nella traiettoria di arrivo e b) con quanta inclinazione si arriva al sistema di Giove. Si spera di riuscire ad arrivare più complanari possibile alle orbite dei satelliti, altrimenti addio...

Si arriva quasi complanari, nessun problema! comunque con gli scenari che ti passerò ( i quali saranno dei quicksaves prima di ogni manovra fino a dopo la JOI) vedrai meglio la strategia..
1,45 km al secondo comunque sono un buon valore per il proseguio della missione!

Oggi sono riuscito a superare il mio status di capra in Trans-X e finalmente sono stato capace (col Glider) di fare una traversata Terra-Giove con un consumo realistico di carburante.
Devo capire ancora molte funzioni e in particolare non sono stato capace di capire se si può usare anche per pianificare gli slingshots tra i satelliti gioviani... se così fosse potrebbe diventare interessantissimo per rendere ancora più realistica la missione.

Io ti dico che si, è possibile! Per quanto riguarda gli scenari che avevo promesso, ancora un poco di pazienza.. questa volta sono io ad esere in ritardo.. comunque a livello concettuale sono belle che pronti, con un consumo per l'ultimo stadio dello Jarvis di 3,597 km/s e per la sonda di 0,650 m/s

Fausto ha scritto:

.. questa volta sono io ad esere in ritardo..

E ti credo con il PC rotto, ancora non vorresti essere in ritardo?

No il pc è stato sistemato! Ora sono di nuovo operativo!!

tra l'altro a me TransX spesso fa crashare orbiter...

Comunque... in attesa di cominciare a impacchettare tutto per Orbiter, io sto procedendo col lavoro in due direzioni: da un lato ho concluso lo stadio "di frenata" per l'inserimento in orbita del minilander attorno a Europa. Se riuscissi a capire come eseguire gli slingshot tra le lune gioviane potrei però buttarlo via e recuperare l'idea dell'aeroshell (sostituendo quindi la propulsione con una aerofrenata+slingshot, che sarebbe sicuramente un approccio più realistico in quanto salva molto peso per il propellente).

Dall'altro lato sto modificando il lander perché ho trovato su internet diverse trattazioni molto interessanti a cui ispirarmi e sto cercando quindi di rendere più realistico anche l'equipaggiamento del lander, come già fatto molto attentamente sull'orbiter. Sono lieto di lavorare su questo progetto, perché mi ha fatto imparare veramente tantissimo sui progetti di esplorazione presenti e futuri e soprattutto sulla dotazione scientifica delle sonde spaziali.