Missionsanalyse, Funkstrecken und Raumfahrtbetrieb (Familie von Szenariotypen)

14 Szenariotypen der Engine v0.40.0. Hinweis (beratend): Analyseausgabe eines Forschungs- und Ingenieurwerkzeugs, keine typzugelassene Navigationsausrüstung und kein Dienst für die Sicherheit menschlichen Lebens. Jede Kennzeichnung hier stammt von der Engine oder von der Verifikationsmatrix; ein Typ ist MODELLED, sofern die Matrix nichts anderes angibt (wie eine Kennzeichnung erworben wird: Abschnitt Evidence der README).

Themenseiten: ENTRY-EO-ASCENT, CONTACT-SCHEDULING, AOCS. Einen davon ausführen: kshana scenarios/launch-window.toml. Alle Familien: KINDS.md.

launch-window#

Zweikörper-Start- und Aufstiegsgeometrie: Startazimut(e) (sin Az = cos i / cos lat), minimal erreichbare Inklination, Kreisbahngeschwindigkeit, der ostwärtige Bonus der Erdrotation, Dogleg-Ebenenwechsel-Δv, wenn die Zielinklination unter der Breite des Startplatzes liegt, und die Zahl der täglichen Startgelegenheiten. MODELLED Geometrie der kugelförmigen Erde (keine Korrektur durch das Geschwindigkeitsdreieck der rotierenden Erde, kein Modell der Aufstiegs-/Widerstandsverluste).

Pflichtfelder: keine. Optional: site_lat_deg, target_inclination_deg, altitude_km, site_lon_deg, epoch, eop_finals2000a.

Register: MODELLED. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: launch-window.

kshana scenarios/launch-window.toml

ascent-losses#

Ebener Gravity-Turn-Aufstieg eines mehrstufigen Fahrzeugs über einer nicht rotierenden kugelförmigen Erde durch die US Standard Atmosphere 1976 (senkrechter Anstieg, Nickimpuls, Schub entlang der Geschwindigkeit), wobei die Gravitations-, Luftwiderstands-, Lenk- und Gegendruckverluste integriert werden und das ideale dv minus Verluste gegen die Brennschlussgeschwindigkeit geprüft wird; max-Q, Spitzenbeschleunigung und Brennschlusszustand. MODELLED.

Pflichtfelder: keine. Optional: stages, payload_kg, drag_coefficient, reference_area_m2, kick_altitude_m, kick_angle_deg, kick_duration_s, step_s.

Register: MODELLED. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: ascent-losses.

kshana scenarios/ascent-losses.toml

reentry#

Allen-Eggers-Korridor für den ballistischen Wiedereintritt: Spitzenverzögerung (unabhängig vom ballistischen Koeffizienten, V_e^2 sin|γ|/(2eH)), Geschwindigkeit und Höhe bei der Spitzenverzögerung (peak-g) sowie die Geschwindigkeit bei maximaler Erwärmung, für eine Eintrittsgeschwindigkeit, einen Bahnneigungswinkel und einen ballistischen Koeffizienten durch eine exponentielle Atmosphäre, dazu eine ebene Punktmassenintegration desselben ballistischen Eintritts mit Gravitation, Erdkrümmung und der US-Standardatmosphäre 1976 (Spitzenverzögerung, Geschwindigkeit, Höhe und Zeit an der Spitze). MODELLED ist der ballistische Eintritt (ohne Auftrieb); die Erwärmungsausgabe ist die Geschwindigkeit bei maximaler Erwärmung, kein Wärmestrom (kein aerothermisches Modell und kein TPS-Modell).

Pflichtfelder: keine. Optional: entry_velocity_m_s, flight_path_angle_deg, ballistic_coeff_kg_m2, scale_height_m, rho0_kg_m3, entry_interface_altitude_m.

Register: MODELLED. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: reentry.

kshana scenarios/reentry.toml

entry-heating#

Atmosphärischer Eintritt einer Punktmasse mit 3 Freiheitsgraden über einer rotierenden kugelförmigen Erde oder einem Mars (ballistisch oder auftriebserzeugend bei konstanter Querneigung), RK4, durch US76, eine exponentielle oder die Mars-Atmosphäre, mit konvektiver Staupunktaufheizung nach Sutton-Graves (NASA TR R-376): Spitzenverzögerung, Wärmestrom und dynamischer Druck, Wärmelast, Reichweite, eine Energieprüfung im rotierenden Bezugssystem und die geschlossene Form nach Allen-Eggers daneben. Die Spitzenverzögerung wird gegen das veröffentlichte Stardust-Nominal geprüft; die Aufheizung ist MODELLED.

Pflichtfelder: keine. Optional: 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.

Register: MODELLED 1 · VALIDATED 1. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: entry-heating.

kshana scenarios/entry-heating-stardust.toml

eo-coverage#

Fußabdruck der Erdbeobachtungsnutzlast und Abdeckungsgeometrie (SMAD-Raumdreieck): Erdwinkelradius, Streifenbreite, Bodenauflösung im Nadir, maximaler Off-Nadir-Zugriff, Kreisbahnperiode, J2-Knotenperiode und Bodenspurabstand am Äquator mit einem Flag für lückenlose Abdeckung, für eine Bahnhöhe, Inklination (standardmäßig sonnensynchron) und Sensor-FOV/IFOV. MODELLED Geometrie der kugelförmigen Erde (keine Radiometrie/MTF/Atmosphäre/Jitter/Glint); Knotenabstand R_e·(ω − Ω̇)·T_nodal mit säkularen J2-Raten erster Ordnung.

Pflichtfelder: keine. Optional: altitude_km, half_fov_deg, ifov_microrad, max_off_nadir_deg, inclination_deg.

Register: VALIDATED. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: eo-coverage.

kshana scenarios/eo-coverage.toml

eo-radiometry#

Radiometrie und Bildqualität eines Nadir-Imagers: Strahldichte einer Lambert-Szene an der Apertur, die Kameragleichung, Signal und Schrot-/Dunkel-/Auslese-/Quantisierungsrauschen und SNR; die System-MTF bei Nyquist (Beugung x Detektor x Verschmierung x Jitter), die daraus folgende relative Kantenantwort, Q = lambda F/p und die NIIRS nach GIQE Version 4 ohne MTF-Kompensation. MODELLED.

Pflichtfelder: keine. Optional: 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.

Register: MODELLED. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: eo-radiometry.

kshana scenarios/eo-radiometry.toml

attitude-budget#

3-DOF-Lage- und Zeigefehlerbudget: das Störmoment des Schwerkraftgradienten im ungünstigsten Fall ((3/2)(μ/R³)ΔI) und ein Wurzel-aus-Summe-der-Quadrate-Zeigefehlerbudget über benannte 1σ-Beiträge (Sensorrauschen, Reaktionsrad-Jitter, thermisch, Ausrichtung) mit dem dominanten Term, für eine Bahnhöhe und eine Streuung der Körperträgheit. MODELLED skalares AOCS-Budget — eine Ergänzung vor der Hardware zu Basilisk/42, keine Simulation von Regelkreis, 6 Freiheitsgraden oder flexiblen Moden.

Pflichtfelder: keine. Optional: altitude_km, i_max_kg_m2, i_min_kg_m2, contributors.

Register: VALIDATED. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: attitude-budget.

kshana scenarios/attitude-budget.toml

aocs#

Lageregelung von Raumfahrzeugen: ein Schwenk zur inertialen Ausrichtung eines starren Körpers mit drei oder mehr ausgewuchteten Reaktionsrädern unter MRP-Rückführung (L = -K sigma - P omega), Radmomente mit minimaler Norm, begrenzt auf die Grenze jedes Motors, RK4 mit Halteglied nullter Ordnung; optional geschlossen auf einem multiplikativen EKF aus einem simulierten Gyro (Winkel- und Raten-Random-Walk) und Sternsensor. Es meldet Einschwingzeit, End- und Spitzenzeigefehler, Spitzenraddrehzahl und -moment, den Sättigungsanteil, die Drehimpulsdrift und, mit dem Schätzer, dessen Lagefehler und NEES. Die Schleife des wahren Zustands ist gegen Basilisk 2.9.1 VALIDATED; der Schätzer ist MODELLED.

Pflichtfelder: hub_inertia_kg_m2, k_nm, p_nms, wheels, sigma0. Optional: duration_s, dt_s, sample_s, omega0_rad_s, pointing_threshold_deg, estimator.

Register: MODELLED 1 · VALIDATED 1. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: aocs.

kshana scenarios/aocs-slew.toml

link-budget#

Einwegstreckenbilanz nach der CCSDS-401- bzw. DSN-810-005-Streckengleichung: Freiraumdämpfung, C/N₀, Eb/N₀, Marge und Schließung für eine Sende-EIRP, ein Empfangs-G/T, eine Entfernung, eine Datenrate und ein Band (s|x|ka) gegen ein gefordertes Eb/N₀. Eine deterministische technische Berechnung aus den gelieferten Eingaben (kein kalibriertes Datenblatt eines Terminals).

Pflichtfelder: keine. Optional: band, eirp_dbw, g_over_t_db, range_km, data_rate_bps, other_losses_db, required_eb_n0_db, tsys_k.

Register: MODELLED 1 · VALIDATED 1. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: link-budget.

kshana scenarios/link-budget.toml

acm-link#

Ein Satellit über einer Station: Schrägentfernung, Elevation und Es/N0 jedes Überflugs entlang des Überflugs, der bei jedem Schritt gewählte DVB-S2-MODCOD (Schwellen nach ETSI EN 302 307-1 Tabelle 13 plus eine Implementierungsmarge) und das Datenvolumen, das ACM gegenüber der Basislinie mit konstanter Kodierung bewegt, die an der Maske schließt. MODELLED.

Pflichtfelder: keine. Optional: epoch, duration_hours, step_s, refraction, light_time, link, satellite, station.

Register: MODELLED. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: acm-link.

kshana scenarios/acm-link.toml

contact-schedule#

Bodenkontaktplanung für mehrere Satelliten über mehreren Stationen: scheinbare Zugriffsfenster (SGP4, erdfestes Bezugssystem IAU 2006/2000A, Refraktion nach ITU-R P.834, Lichtlaufzeit), das DVB-S2-ACM-Datenvolumen jedes Überflugs (Schwellen nach ETSI EN 302 307-1 Tabelle 13) und ein konfliktfreier Zeitplan (ein Satellit je Antenne mit einer Wendezeit, eine Station je Satellit, prioritätsgewichtete Lieferung, begrenzt auf jeden Rückstand) durch einen Greedy-Algorithmus nach Grenznutzen, eine Basislinie nach dem Prinzip „wer zuerst kommt“ und ein exaktes Branch-and-Bound bei kleinen Mengen, mit der Optimalitätslücke des Greedy-Algorithmus. MODELLED.

Pflichtfelder: keine. Optional: epoch, duration_hours, step_s, refraction, light_time, link, satellites, stations.

Register: MODELLED. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: contact-schedule.

kshana scenarios/contact-schedule.toml

aperture-duty-cycle#

Aperture-Duty-Cycle: die Aufteilung der Zeit zwischen Navigation und Kommunikation, die ein Kontaktplan für einen Pool lenkbarer Aperturen impliziert. Nimmt einen Kontaktplan (eine Liste von Fenstern [[contacts]] aos_s/los_s, die jeweils Navigation oder Kommunikation anfordern — dasselbe aos_s/los_s-Vokabular, das der Prädiktor passes ausgibt), eine Aperturanzahl und eine ARBITRIERUNGSREGEL (standardmäßig Navigationspriorität, oder Kommunikationspriorität, oder nicht verdrängendes First-come-first-served) und meldet die Navigationsauslastung, die Kommunikationsauslastung, die Leerlaufauslastung und den Ausfall je Sitzung — die Kontaktzeit, die eine Sitzung angefordert hat und die keine Apertur bedient hat. Ein exakter Intervall-Sweep über die Fenstergrenzen, sodass sich berührende Fenster nie konkurrieren und keine Aperturssekunde doppelt gezählt wird; Navigations-, Kommunikations- und Leerlauf-Aperturssekunden werden unabhängig akkumuliert und schließen gegen apertures*horizon_s. Der Bericht nennt die aufgelöste Regel, ihre vollständige Definition und die Definitionen von Auslastung und Ausfall, weil eine Auslastungszahl ohne ihre Arbitrierungsregel nicht reproduzierbar ist. MODELLED Planungsarithmetik: Es wird keine Schwenk-, Umstimm- oder Wechselzeit berechnet, wenn eine Apertur Dienst oder Sitzung wechselt, und weder Datenvolumen, Pufferzustand, Energiebudget noch Linkschluss gehen in die Entscheidung ein, und die Kontaktfenster sind Eingaben — ihre Geometrie ist, was sie erzeugt hat. Kein Planungsprodukt für das Bodensegment.

Pflichtfelder: keine. Optional: apertures, arbitration, horizon_start_s, horizon_end_s, contacts.

Register: MODELLED. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: aperture-duty-cycle.

kshana scenarios/aperture-duty-cycle.toml

space-packet#

Framing nach CCSDS 133.0-B Space Packet Protocol: einen synthetischen TM/TC-Paketstrom kodieren (Primärheader mit 6 Oktetten + Datenfeld) und die Dekodierung des Headers je Paket, die Gesamtzahl der Oktette und einen exakten Rundlauf aus Kodierung und Dekodierung ausgeben. Deterministisches Framing mit exaktem Bitlayout — die Interoperabilitätsschicht für Paketformate der Agenturen; KEINE Konformitätszertifizierung (keine Logik für Sekundärheader, CRC oder Segmentierung über die Flags hinaus).

Pflichtfelder: keine. Optional: apid, telecommand, packet_count, data_len.

Register: VALIDATED. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: space-packet.

kshana scenarios/space-packet.toml

oem-interop#

CCSDS-OEM-Interoperabilitätsbrücke: Importiert eine Orbit Ephemeris Message, die von einem externen Flugdynamik-Werkzeug erzeugt wurde (GMAT/Orekit/STK geben alle OEM aus), und gibt ihre Segmente/Objekte/Bezugssysteme/Epochenspanne sowie eine Geschwindigkeits-Konsistenzprüfung aus; ohne Eingabe führt sie eine erzeugte Referenzbahn im Rundlauf und gibt die Import↔Export-Treue aus. MODELLED strukturelle/physikalische Einlesprüfung, KEINE Bahngenauigkeits-Validierung der Quelle.

Pflichtfelder: keine. Optional: oem_text.

Register: VALIDATED. Vollständige Seite mit Eingaben, Ergebnissen, Nachweisen und Einschränkungen: oem-interop.

kshana scenarios/oem-interop.toml