Analiza misji, łącza i operacje kosmiczne (rodzina rodzajów scenariuszy)

14 rodzajów scenariuszy silnika v0.40.0. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia. Każda etykieta tutaj pochodzi z silnika lub z macierzy weryfikacji; rodzaj ma status MODELLED, chyba że macierz stanowi inaczej (jak zdobywa się etykietę: sekcja Evidence w README).

Strony tematyczne: ENTRY-EO-ASCENT, CONTACT-SCHEDULING, AOCS. Uruchom jeden: kshana scenarios/launch-window.toml. Wszystkie rodziny: KINDS.md.

launch-window#

Dwuciałowa geometria startu i wznoszenia: azymut(y) startu (sin Az = cos i / cos lat), minimalna osiągalna inklinacja, prędkość kołowa, wschodni bonus od obrotu Ziemi, Δv zmiany płaszczyzny typu dogleg, gdy inklinacja docelowa jest mniejsza niż szerokość geograficzna miejsca, oraz liczba dobowych okazji startu. MODELLED geometria kulistej Ziemi (bez korekty trójkąta prędkości dla obracającej się Ziemi, bez modelu strat na wznoszenie/opór).

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: site_lat_deg, target_inclination_deg, altitude_km, site_lon_deg, epoch, eop_finals2000a.

Rejestr (ledger): MODELLED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: launch-window.

kshana scenarios/launch-window.toml

ascent-losses#

Planarne wznoszenie po zakręcie grawitacyjnym wielostopniowego pojazdu nad nieobracającą się kulistą Ziemią przez atmosferę US Standard Atmosphere 1976 (pionowy wznios, kopnięcie pochylenia, ciąg wzdłuż prędkości), z całkowaniem strat grawitacyjnych, oporowych, sterowania i przeciwciśnienia oraz sprawdzeniem, czy idealne dv minus straty zgadza się z prędkością po wypaleniu; max-Q, szczytowe przyspieszenie i stan po wypaleniu. MODELLED.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: stages, payload_kg, drag_coefficient, reference_area_m2, kick_altitude_m, kick_angle_deg, kick_duration_s, step_s.

Rejestr (ledger): MODELLED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: ascent-losses.

kshana scenarios/ascent-losses.toml

reentry#

Balistyczny korytarz wejścia w atmosferę Allena-Eggersa: szczytowe opóźnienie (niezależne od współczynnika balistycznego, V_e^2 sin|γ|/(2eH)), prędkość i wysokość w punkcie szczytowego przeciążenia oraz prędkość szczytowego nagrzewania, dla prędkości wejścia, kąta toru lotu i współczynnika balistycznego w atmosferze wykładniczej, plus planarne całkowanie punktu materialnego tego samego wejścia balistycznego z grawitacją, krzywizną Ziemi i Atmosferą Standardową USA 1976 (szczytowe opóźnienie, prędkość, wysokość i czas w punkcie szczytu). Wejście balistyczne (bez siły nośnej) MODELLED; wynik nagrzewania to PRĘDKOŚĆ szczytowego nagrzewania, a nie strumień ciepła (bez modelu aerotermicznego ani TPS).

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: entry_velocity_m_s, flight_path_angle_deg, ballistic_coeff_kg_m2, scale_height_m, rho0_kg_m3, entry_interface_altitude_m.

Rejestr (ledger): MODELLED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: reentry.

kshana scenarios/reentry.toml

entry-heating#

Wejście w atmosferę 3-DoF jako punkt materialny nad obracającą się sferyczną Ziemią lub Marsem (balistyczne lub z siłą nośną przy stałym przechyle), RK4, przez US76, atmosferę wykładniczą lub marsjańską, z konwekcyjnym nagrzewaniem w punkcie stagnacji Suttona-Gravesa (NASA TR R-376): szczytowe opóźnienie, strumień ciepła i ciśnienie dynamiczne, obciążenie cieplne, zasięg poziomy, kontrola energii w układzie wirującym i obok niej postać zamknięta Allena-Eggersa. Szczytowe opóźnienie jest sprawdzone względem opublikowanego nominalnego przebiegu Stardust; nagrzewanie jest MODELLED.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: 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.

Rejestr (ledger): MODELLED 1 · VALIDATED 1. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: entry-heating.

kshana scenarios/entry-heating-stardust.toml

eo-coverage#

Geometria śladu ładunku obserwacji Ziemi i pokrycia (trójkąt kosmiczny SMAD): kątowy promień Ziemi, szerokość pasa, odległość próbkowania na gruncie w nadirze, maksymalny dostęp poza nadirem, okres kołowy, okres węzłowy J2 i odstęp śladów na równiku z flagą ciągłego pokrycia, dla wysokości orbity, nachylenia (domyślnie heliosynchroniczne) i FOV/IFOV czujnika. Geometria sferycznej Ziemi MODELLED (bez radiometrii/MTF/atmosfery/drgań/odblasku); odstęp węzłów R_e·(ω − Ω̇)·T_nodal z sekularnymi tempami J2 pierwszego rzędu.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: altitude_km, half_fov_deg, ifov_microrad, max_off_nadir_deg, inclination_deg.

Rejestr (ledger): VALIDATED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: eo-coverage.

kshana scenarios/eo-coverage.toml

eo-radiometry#

Radiometria i jakość obrazu kamery nadirowej: promieniowanie na aperturze sceny lambertowskiej, równanie kamery, sygnał oraz szum śrutowy/ciemny/odczytu/kwantyzacji i SNR; MTF systemu przy Nyquiście (dyfrakcja x detektor x rozmazanie x drgania), względna odpowiedź krawędziowa z niego wynikająca, Q = lambda F/p oraz NIIRS według GIQE w wersji 4 bez kompensacji MTF. MODELLED.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: 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.

Rejestr (ledger): MODELLED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: eo-radiometry.

kshana scenarios/eo-radiometry.toml

attitude-budget#

Budżet błędu orientacji i wskazywania 3-DOF: najgorszy przypadek momentu zakłócającego od gradientu grawitacji ((3/2)(μ/R³)ΔI) oraz budżet błędu wskazywania metodą pierwiastka z sumy kwadratów dla nazwanych składników 1σ (szum czujników, drgania kół reakcyjnych, termiczne, osiowanie) z wiodącym składnikiem, dla wysokości orbity i rozrzutu bezwładności korpusu. Skalarny budżet AOCS MODELLED — uzupełnienie przed powstaniem sprzętu dla Basilisk/42, a nie symulacja pętli sterowania / 6-DoF / drgań giętnych.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: altitude_km, i_max_kg_m2, i_min_kg_m2, contributors.

Rejestr (ledger): VALIDATED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: attitude-budget.

kshana scenarios/attitude-budget.toml

aocs#

Kontrola orientacji statku kosmicznego: obrót w inercjalnym kierunku wskazywania sztywnego korpusu z trzema lub więcej zrównoważonymi kołami reakcyjnymi ze sprzężeniem zwrotnym MRP (L = -K sigma - P omega), momenty kół o minimalnej normie obcięte do limitu każdego silnika, RK4 z ekstrapolatorem zerowego rzędu; opcjonalnie domknięte na multiplikatywnym EKF z symulowanego żyroskopu (błądzenie losowe kąta i prędkości) i czujnika gwiazd. Podaje czas ustalania, końcowy i szczytowy błąd wskazywania, szczytową prędkość i moment koła, nasyconą frakcję, dryf momentu pędu oraz, z estymatorem, jego błąd orientacji i NEES. Pętla stanu rzeczywistego jest VALIDATED względem Basilisk 2.9.1; estymator jest MODELLED.

Pola wymagane: hub_inertia_kg_m2, k_nm, p_nms, wheels, sigma0. Opcjonalne: duration_s, dt_s, sample_s, omega0_rad_s, pointing_threshold_deg, estimator.

Rejestr (ledger): MODELLED 1 · VALIDATED 1. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: aocs.

kshana scenarios/aocs-slew.toml

link-budget#

Jednokierunkowy bilans łącza według równania łącza CCSDS 401 / DSN 810-005: tłumienie w wolnej przestrzeni, C/N₀, Eb/N₀, zapas i domknięcie dla EIRP nadawania, G/T odbioru, odległości, szybkości danych i pasma (s|x|ka) względem wymaganego Eb/N₀. Deterministyczne obliczenie inżynierskie z podanych danych wejściowych (nie jest to skalibrowana karta katalogowa terminala).

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: band, eirp_dbw, g_over_t_db, range_km, data_rate_bps, other_losses_db, required_eb_n0_db, tsys_k.

Rejestr (ledger): MODELLED 1 · VALIDATED 1. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: link-budget.

kshana scenarios/link-budget.toml

acm-link#

Jeden satelita nad jedną stacją: dla każdego przejścia odległość ukośna, elewacja i Es/N0 wzdłuż przejścia, MODCOD DVB-S2 wybrany w każdym kroku (progi ETSI EN 302 307-1 Table 13 plus margines implementacyjny) oraz wolumen danych, który ACM przenosi względem punktu odniesienia ze stałym kodowaniem, który zamyka się na masce. MODELLED.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: epoch, duration_hours, step_s, refraction, light_time, link, satellite, station.

Rejestr (ledger): MODELLED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: acm-link.

kshana scenarios/acm-link.toml

contact-schedule#

Planowanie kontaktów z naziemnymi stacjami dla kilku satelitów i kilku stacji: widoczne okna dostępu (SGP4, układ związany z Ziemią IAU 2006/2000A, refrakcja ITU-R P.834, czas świetlny), objętość danych ACM DVB-S2 każdego przejścia (progi z tabeli 13 ETSI EN 302 307-1) oraz harmonogram bez konfliktów (jeden satelita na antenę z czasem przezbrojenia, jedna stacja na satelitę, dostawa ważona priorytetem z limitem na każdy zaległy zasób) metodą zachłanną o wartości krańcowej, punktem odniesienia „kto pierwszy” i dokładną metodą podziału i ograniczeń na małych zbiorach, z luką optymalności metody zachłannej. MODELLED.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: epoch, duration_hours, step_s, refraction, light_time, link, satellites, stations.

Rejestr (ledger): MODELLED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: contact-schedule.

kshana scenarios/contact-schedule.toml

aperture-duty-cycle#

Cykl pracy apertur: podział czasu między nawigację a łączność, jaki wynika z planu kontaktów dla puli sterowalnych apertur. Przyjmuje plan kontaktów (listę okien [[contacts]] aos_s/los_s, każde żądające nawigacji lub łączności — to samo słownictwo aos_s/los_s, które emituje predyktor passes), liczbę apertur oraz POLITYKĘ ARBITRAŻU (domyślnie z priorytetem nawigacji, albo z priorytetem łączności, albo bez wywłaszczania: kto pierwszy, ten pierwszy) i podaje cykl pracy nawigacji, cykl pracy łączności, cykl bezczynności oraz przerwę w obsłudze sesji — czas kontaktu, o który sesja prosiła, a który nie został obsłużony przez żadną aperturę. Dokładne przemiatanie przedziałów po granicach okien, więc stykające się okna nigdy nie konkurują i żadna sekunda apertury nie jest liczona dwa razy; sekundy apertur nawigacyjne, łącznościowe i bezczynne są sumowane niezależnie i domykają się względem apertures*horizon_s. Raport podaje rozstrzygniętą politykę, jej pełną definicję oraz definicje cyklu pracy i przerwy, ponieważ wartość cyklu pracy podana bez polityki arbitrażu nie jest odtwarzalna. Arytmetyka planowania MODELLED: nie nalicza się czasu przeskoku / przestrojenia / zmiany przy zmianie usługi lub sesji przez aperturę, w decyzji nie występuje ilość danych, stan bufora, budżet energii ani domknięcie łącza, a okna kontaktów są danymi wejściowymi — ich geometria jest taka, jaką wytworzyło to, co je wygenerowało. To nie jest produkt do planowania segmentu naziemnego.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: apertures, arbitration, horizon_start_s, horizon_end_s, contacts.

Rejestr (ledger): MODELLED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: aperture-duty-cycle.

kshana scenarios/aperture-duty-cycle.toml

space-packet#

Ramkowanie CCSDS 133.0-B Space Packet Protocol: kodowanie syntetycznego strumienia pakietów TM/TC (6-oktetowy nagłówek główny + pole danych) oraz raport dekodowania nagłówka każdego pakietu, łącznej liczby oktetów i dokładnego obiegu kodowanie↔dekodowanie. Deterministyczne ramkowanie o dokładnym układzie bitów — warstwa interoperacyjności formatów pakietów agencji; NIE jest to certyfikacja zgodności (bez logiki nagłówka wtórnego, CRC ani segmentacji poza flagami).

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: apid, telecommand, packet_count, data_len.

Rejestr (ledger): VALIDATED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: space-packet.

kshana scenarios/space-packet.toml

oem-interop#

Most interoperacyjności CCSDS OEM: import komunikatu efemeryd orbitalnych (Orbit Ephemeris Message) wytworzonego przez zewnętrzne narzędzie dynamiki lotu (GMAT, Orekit i STK emitują OEM) i raport o jego segmentach, obiektach, układach odniesienia i przedziale epok oraz kontrola spójności prędkości; bez danych wejściowych wykonuje obieg tam i z powrotem wygenerowanej orbity odniesienia i podaje wierność importu względem eksportu. Strukturalna i fizyczna kontrola wczytania MODELLED, NIE walidacja dokładności orbity źródła.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: oem_text.

Rejestr (ledger): VALIDATED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: oem-interop.

kshana scenarios/oem-interop.toml