Analýza misí, spoje a vesmírné operace (rodina druhů scénářů)

14 druhů scénářů enginu v0.40.0. Pouze poradní charakter: výstup analýzy z výzkumného a inženýrského nástroje; nejde o typově schválené navigační zařízení ani o službu z oblasti bezpečnosti života. Každé označení zde pochází od enginu nebo z verifikační matice; druh je MODELLED, pokud matice neříká jinak (jak se označení získává: část Evidence v README).

Tematické stránky: ENTRY-EO-ASCENT, CONTACT-SCHEDULING, AOCS. Spusťte jednu: kshana scenarios/launch-window.toml. Všechny rodiny: KINDS.md.

launch-window#

Geometrie startu a výstupu ve dvoutělesové úloze: azimut(y) startu (sin Az = cos i / cos lat), minimální dosažitelný sklon dráhy, kruhová rychlost, východní bonus z rotace Země, Δv dogleg změny roviny, když je cílový sklon dráhy menší než šířka místa startu, a počet denních startovních příležitostí. MODELLED geometrie kulové Země (bez korekce rychlostního trojúhelníku rotující Země, bez modelu ztrát při výstupu a odporu).

Povinná pole: žádná. Volitelná: site_lat_deg, target_inclination_deg, altitude_km, site_lon_deg, epoch, eop_finals2000a.

Registr: MODELLED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: launch-window.

kshana scenarios/launch-window.toml

ascent-losses#

Rovinný výstup gravitačním obratem vícestupňového nosiče nad nerotující kulovou Zemí atmosférou US Standard Atmosphere 1976 (svislý stoupavý úsek, náklon, tah ve směru rychlosti) s integrací gravitačních ztrát, ztrát odporem, řízením a protitlakem a kontrolou, že ideální dv snížené o ztráty odpovídá rychlosti při vyhoření; max-Q, špičkové zrychlení a stav při vyhoření. MODELLED.

Povinná pole: žádná. Volitelná: stages, payload_kg, drag_coefficient, reference_area_m2, kick_altitude_m, kick_angle_deg, kick_duration_s, step_s.

Registr: MODELLED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: ascent-losses.

kshana scenarios/ascent-losses.toml

reentry#

Balistický koridor návratu do atmosféry podle Allena–Eggerse: špičkové zpomalení (nezávislé na balistickém součiniteli, V_e^2 sin|γ|/(2eH)), rychlost a výška při špičkovém g a rychlost špičkového ohřevu pro vstupní rychlost/úhel dráhy letu/balistický součinitel exponenciální atmosférou, plus rovinná integrace hmotného bodu téhož balistického vstupu s gravitací, zakřivením Země a americkou standardní atmosférou 1976 (špičkové zpomalení, rychlost, výška a čas ve špičce). Balistický (bez vztlaku) vstup MODELLED; výstup ohřevu je RYCHLOST špičkového ohřevu, nikoli tepelný tok (bez aerotermálního modelu/modelu TPS).

Povinná pole: žádná. Volitelná: entry_velocity_m_s, flight_path_angle_deg, ballistic_coeff_kg_m2, scale_height_m, rho0_kg_m3, entry_interface_altitude_m.

Registr: MODELLED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: reentry.

kshana scenarios/reentry.toml

entry-heating#

Vstup do atmosféry jako hmotný bod ve 3 stupních volnosti nad rotující kulovou Zemí nebo Marsem (balistický, nebo nosný při konstantním náklonu), RK4, atmosférou US76, exponenciální atmosférou nebo atmosférou Marsu, s konvektivním ohřevem v bodě zastavení podle Sutton-Graves (NASA TR R-376): špičkové zpomalení, tepelný tok a dynamický tlak, tepelné zatížení, dolet, kontrola energie v rotující soustavě a vedle ní Allen-Eggersův uzavřený tvar. Špičkové zpomalení je zkontrolováno proti zveřejněné nominální hodnotě Stardust; ohřev je MODELLED.

Povinná pole: žádná. Volitelná: body, atmosphere, rho0_kg_m3, scale_height_m, entry_interface_altitude_m, velocity_frame, entry_speed_m_s, flight_path_angle_deg, heading_deg, latitude_deg, longitude_deg, mass_kg, drag_coefficient, reference_area_m2, nose_radius_m, lift_to_drag, bank_angle_deg, rotating_planet, step_s, terminal_altitude_m, max_time_s.

Registr: MODELLED 1 · VALIDATED 1. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: entry-heating.

kshana scenarios/entry-heating-stardust.toml

eo-coverage#

Geometrie stopy a pokrytí užitečného zatížení pro pozorování Země (kosmický trojúhelník SMAD): úhlový poloměr Země, šířka pásu, rozlišení na zemi v nadiru, maximální přístup mimo nadir, kruhová perioda, uzlová perioda J2 a rozestup pozemních stop na rovníku s příznakem souvislého pokrytí, pro výšku oběžné dráhy, sklon (ve výchozím nastavení slunečně synchronní) a zorné pole FOV/IFOV senzoru. MODELLED geometrie kulové Země (bez radiometrie/MTF/atmosféry/chvění/odlesků); rozestup uzlů R_e·(ω − Ω̇)·T_nodal s prvořadými sekulárními rychlostmi J2.

Povinná pole: žádná. Volitelná: altitude_km, half_fov_deg, ifov_microrad, max_off_nadir_deg, inclination_deg.

Registr: VALIDATED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: eo-coverage.

kshana scenarios/eo-coverage.toml

eo-radiometry#

Radiometrie a kvalita obrazu snímače v nadiru: zářivost scény s Lambertovým odrazem na apertuře, rovnice kamery, signál a šum výstřelový/temný/čtecí/kvantizační a SNR; MTF systému na Nyquistově frekvenci (difrakce x detektor x rozmazání x chvění), z ní odvozená relativní odezva na hranu, Q = lambda F/p a NIIRS podle GIQE verze 4 bez kompenzace MTF. MODELLED.

Povinná pole: žádná. Volitelná: altitude_m, focal_length_m, aperture_m, pixel_pitch_um, wavelength_um, bandwidth_um, fill_factor, smear_px, jitter_px_rms, reflectance, solar_irradiance_w_m2_um, sun_zenith_deg, atmospheric_transmittance, path_radiance_w_m2_sr_um, optics_transmittance, integration_s, quantum_efficiency, dark_current_e_s, read_noise_e, full_well_e, adc_bits.

Registr: MODELLED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: eo-radiometry.

kshana scenarios/eo-radiometry.toml

attitude-budget#

Rozpočet orientace a chyby zaměřování ve 3 stupních volnosti: nejhorší případ gravitačně-gradientního rušivého momentu ((3/2)(μ/R³)ΔI) a rozpočet chyby zaměřování jako odmocnina součtu čtverců pojmenovaných příspěvků 1σ (šum čidel, chvění reakčních kol, tepelné vlivy, nesouosost) s dominantním členem, pro výšku oběžné dráhy a rozptyl setrvačnosti tělesa. MODELLED skalární rozpočet AOCS: doplněk před hardwarem k Basilisk/42, nikoli simulace regulační smyčky, 6 stupňů volnosti ani pružných módů.

Povinná pole: žádná. Volitelná: altitude_km, i_max_kg_m2, i_min_kg_m2, contributors.

Registr: VALIDATED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: attitude-budget.

kshana scenarios/attitude-budget.toml

aocs#

Řízení orientace kosmické lodi: inerciální zaměřovací otočení tuhého tělesa se třemi či více vyváženými reakčními koly při zpětné vazbě MRP (L = -K sigma - P omega), minimálně normové momenty kol omezené limitem každého motoru, RK4 s držením nultého řádu; volitelně uzavřené na multiplikativní EKF ze simulovaného gyroskopu (náhodná procházka úhlu a rychlosti) a hvězdného sledovače. Hlásí dobu ustálení, konečnou a špičkovou chybu zaměření, špičkovou rychlost a moment kol, nasycený podíl, drift momentu hybnosti a s estimátorem jeho chybu orientace a NEES. Smyčka skutečného stavu je VALIDATED proti Basilisk 2.9.1; estimátor je MODELLED.

Povinná pole: hub_inertia_kg_m2, k_nm, p_nms, wheels, sigma0. Volitelná: duration_s, dt_s, sample_s, omega0_rad_s, pointing_threshold_deg, estimator.

Registr: MODELLED 1 · VALIDATED 1. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: aocs.

kshana scenarios/aocs-slew.toml

link-budget#

Jednosměrný rozpočet spoje podle rovnice spoje CCSDS 401 / DSN 810-005: ztráta volným prostorem, C/N₀, Eb/N₀, rezerva a uzavření spoje pro vysílané EIRP, přijímací G/T, vzdálenost, datovou rychlost a pásmo (s|x|ka) vůči požadovanému Eb/N₀. Deterministický inženýrský výpočet z dodaných vstupů (nejde o kalibrovaný datasheet terminálu).

Povinná pole: žádná. Volitelná: band, eirp_dbw, g_over_t_db, range_km, data_rate_bps, other_losses_db, required_eb_n0_db, tsys_k.

Registr: MODELLED 1 · VALIDATED 1. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: link-budget.

kshana scenarios/link-budget.toml

acm-link#

Jedna družice nad jednou stanicí: šikmá vzdálenost, elevace a Es/N0 každého přeletu podél přeletu, MODCOD DVB-S2 zvolený v každém kroku (prahy ETSI EN 302 307-1 tabulka 13 plus implementační rezerva) a objem dat, který ACM přenese oproti základu s konstantním kódováním, jenž se uzavře na masce. MODELLED.

Povinná pole: žádná. Volitelná: epoch, duration_hours, step_s, refraction, light_time, link, satellite, station.

Registr: MODELLED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: acm-link.

kshana scenarios/acm-link.toml

contact-schedule#

Plánování pozemních kontaktů pro více družic nad více stanicemi: zdánlivá okna přístupu (SGP4, zemská pevná soustava IAU 2006/2000A, refrakce podle ITU-R P.834, světelný čas), datový objem DVB-S2 ACM každého přeletu (prahy z ETSI EN 302 307-1, Table 13) a bezkonfliktní rozvrh (jedna družice na anténu s přípravnou dobou, jedna stanice na družici, doručení vážené prioritou omezené každým nevyřízeným objemem) pomocí hladového algoritmu s mezní hodnotou, základního postupu podle pořadí příchodu a přesného větvení a mezí na malých množinách, s mezerou optimality hladového algoritmu. MODELLED.

Povinná pole: žádná. Volitelná: epoch, duration_hours, step_s, refraction, light_time, link, satellites, stations.

Registr: MODELLED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: contact-schedule.

kshana scenarios/contact-schedule.toml

aperture-duty-cycle#

Aperture duty cycle: časové rozdělení mezi navigaci a komunikaci, které vyplývá z plánu kontaktů pro skupinu řiditelných apertur. Vstupem je plán kontaktů (seznam oken [[contacts]] aos_s/los_s, z nichž každé požaduje navigaci nebo komunikaci, tedy stejný slovník aos_s/los_s, jaký vydává prediktor passes), počet apertur a ARBITRÁŽNÍ POLITIKA (ve výchozím nastavení s prioritou navigace, nebo s prioritou komunikace, nebo nepreemptivní podle pořadí příchodu); výstupem je vytížení navigací, vytížení komunikací, nevyužitý čas a výpadek na relaci, tedy doba kontaktu, kterou relace požadovala a žádná apertura ji neobsloužila. Jde o přesný průchod intervaly přes hranice oken, takže se přilehlá okna nikdy nepřetahují a žádná sekunda apertury se nezapočítá dvakrát; sekundy apertur věnované navigaci, komunikaci a nečinnosti se sčítají nezávisle a uzavírají se proti apertures*horizon_s. Zpráva uvádí použitou politiku, její úplnou definici a definice vytížení a výpadku, protože údaj o vytížení uvedený bez arbitrážní politiky není reprodukovatelný. MODELLED plánovací aritmetika: při změně služby nebo relace apertury se neúčtuje žádný čas na přesměrování, přeladění ani přepnutí, do rozhodování nevstupuje žádný objem dat, stav vyrovnávací paměti, energetický rozpočet ani uzavření spoje a okna kontaktů jsou vstupy: jejich geometrie je taková, jakou vytvořil jejich zdroj. Nejde o produkt pro plánování pozemního segmentu.

Povinná pole: žádná. Volitelná: apertures, arbitration, horizon_start_s, horizon_end_s, contacts.

Registr: MODELLED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: aperture-duty-cycle.

kshana scenarios/aperture-duty-cycle.toml

space-packet#

Rámcování podle CCSDS 133.0-B Space Packet Protocol: kódování syntetického proudu paketů TM/TC (6oktetová primární hlavička + datové pole) a výpis dekódování hlavičky každého paketu, celkového počtu oktetů a přesného round-tripu kódování↔dekódování. Deterministické přesné rámcování podle bitového uspořádání — vrstva interoperability formátu paketů agentur; NENÍ to certifikace shody (bez logiky sekundární hlavičky/CRC/segmentace nad rámec příznaků).

Povinná pole: žádná. Volitelná: apid, telecommand, packet_count, data_len.

Registr: VALIDATED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: space-packet.

kshana scenarios/space-packet.toml

oem-interop#

Most pro interoperabilitu CCSDS OEM: import zprávy Orbit Ephemeris Message vytvořené externím nástrojem letové dynamiky (GMAT/Orekit/STK všechny OEM vydávají) a výpis jejích segmentů/objektů/soustav/časového rozpětí epoch spolu s kontrolou konzistence rychlosti; bez vstupu provede round-trip vygenerované referenční oběžné dráhy a vypíše věrnost importu↔exportu. Strukturní/fyzikální kontrola importu stavu MODELLED, NENÍ ověřením přesnosti oběžné dráhy zdroje.

Povinná pole: žádná. Volitelná: oem_text.

Registr: VALIDATED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: oem-interop.

kshana scenarios/oem-interop.toml