Анализ миссий, линии связи и космические операции (семейство видов сценариев)

14 видов сценариев движка v0.40.0. Носит консультативный характер: результат анализа исследовательского и инженерного инструмента; это не навигационное оборудование с утверждённым типом и не служба обеспечения безопасности жизни. Каждая метка здесь принадлежит движку или матрице верификации; вид считается MODELLED, если матрица не говорит иное (как метка заслуживается: раздел README «Evidence»).

Тематические страницы: ENTRY-EO-ASCENT, CONTACT-SCHEDULING, AOCS. Запуск одного из них: kshana scenarios/launch-window.toml. Все семейства: KINDS.md.

launch-window#

Геометрия запуска и выведения в двухтельной постановке: азимут(ы) запуска (sin Az = cos i / cos lat), минимальное достижимое наклонение, круговая скорость, восточная прибавка от вращения Земли, изменение скорости Δv на доворот плоскости (dogleg), когда наклонение цели меньше широты площадки, и число ежесуточных возможностей запуска. Геометрия сферической Земли уровня MODELLED (без поправки на скоростной треугольник вращающейся Земли, без модели потерь на выведение/сопротивление).

Обязательные поля: нет. Необязательные: site_lat_deg, target_inclination_deg, altitude_km, site_lon_deg, epoch, eop_finals2000a.

Реестр (ledger): MODELLED. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: launch-window.

kshana scenarios/launch-window.toml

ascent-losses#

Плоский гравитационный разворот при выведении многоступенчатого аппарата над невращающейся сферической Землёй сквозь Стандартную атмосферу США 1976 (вертикальный подъём, импульс по тангажу, тяга вдоль скорости), с интегрированием потерь на гравитацию, сопротивление, управление и противодавление и проверкой идеального dv за вычетом потерь по скорости выгорания; max-Q, пиковое ускорение и состояние выгорания. MODELLED.

Обязательные поля: нет. Необязательные: stages, payload_kg, drag_coefficient, reference_area_m2, kick_altitude_m, kick_angle_deg, kick_duration_s, step_s.

Реестр (ledger): MODELLED. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: ascent-losses.

kshana scenarios/ascent-losses.toml

reentry#

Коридор баллистического входа в атмосферу по Аллену–Эггерсу: пиковое замедление (не зависящее от баллистического коэффициента, V_e^2 sin|γ|/(2eH)), скорость и высота при пиковой перегрузке и скорость пикового нагрева для заданных скорости входа, угла траектории и баллистического коэффициента в экспоненциальной атмосфере, а также планарное интегрирование материальной точки для того же баллистического входа с учётом гравитации, кривизны Земли и стандартной атмосферы США 1976 (пиковое замедление, скорость, высота и время в момент пика). MODELLED баллистический вход (без подъёмной силы); выходная величина нагрева — это СКОРОСТЬ пикового нагрева, а не тепловой поток (без аэротермической модели и модели ТЗП).

Обязательные поля: нет. Необязательные: entry_velocity_m_s, flight_path_angle_deg, ballistic_coeff_kg_m2, scale_height_m, rho0_kg_m3, entry_interface_altitude_m.

Реестр (ledger): MODELLED. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: reentry.

kshana scenarios/reentry.toml

entry-heating#

3-DoF вход в атмосферу материальной точки над вращающейся сферической Землёй или Марсом (баллистический или с подъёмной силой при постоянном крене), RK4, через US76, экспоненциальную атмосферу или атмосферу Марса, с конвективным нагревом в точке торможения по Саттону–Грейвсу (NASA TR R-376): пиковое замедление, тепловой поток и скоростной напор, тепловая нагрузка, дальность по поверхности, проверка энергии во вращающейся системе и рядом с ними замкнутая форма Аллена–Эггерса. Пиковое замедление проверено по опубликованному номиналу Stardust; нагрев — MODELLED.

Обязательные поля: нет. Необязательные: 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.

Реестр (ledger): MODELLED 1 · VALIDATED 1. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: entry-heating.

kshana scenarios/entry-heating-stardust.toml

eo-coverage#

Геометрия охвата и полосы захвата полезной нагрузки наблюдения Земли (космический треугольник SMAD): угловой радиус Земли, ширина полосы захвата, расстояние между выборками на местности в надире, максимальный доступ вне надира, период круговой орбиты, узловой период с учётом J2 и расстояние между экваториальными трассами с признаком сплошного покрытия — для заданных высоты орбиты, наклонения (по умолчанию солнечно-синхронное) и поля зрения датчика FOV/IFOV. MODELLED геометрия сферической Земли (без радиометрии, MTF, атмосферы, дрожания и бликов); расстояние между узлами R_e·(ω − Ω̇)·T_nodal с вековыми скоростями J2 первого порядка.

Обязательные поля: нет. Необязательные: altitude_km, half_fov_deg, ifov_microrad, max_off_nadir_deg, inclination_deg.

Реестр (ledger): VALIDATED. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: eo-coverage.

kshana scenarios/eo-coverage.toml

eo-radiometry#

Радиометрия и качество изображения надирного формирователя изображений: яркость сцены по Ламберту на апертуре, уравнение камеры, сигнал и дробовой, темновой, считывания и квантования шум и SNR; системная MTF на частоте Найквиста (дифракция x детектор x смаз x дрожание), относительный отклик на край из неё, Q = lambda F/p и NIIRS по GIQE версии 4 без компенсации MTF. MODELLED.

Обязательные поля: нет. Необязательные: 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.

Реестр (ledger): MODELLED. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: eo-radiometry.

kshana scenarios/eo-radiometry.toml

attitude-budget#

Бюджет ошибки ориентации и наведения с 3 степенями свободы: наихудший гравитационно-градиентный возмущающий момент ((3/2)(μ/R³)ΔI) и бюджет ошибки наведения как корень из суммы квадратов по названным вкладам 1σ (шум датчика, дрожание маховика, тепловые эффекты, юстировка) с доминирующим членом, для высоты орбиты и разброса моментов инерции тела. MODELLED скалярный бюджет AOCS — дозаводской комплемент к Basilisk/42, а не симуляция контура управления / 6 степеней свободы / гибких мод.

Обязательные поля: нет. Необязательные: altitude_km, i_max_kg_m2, i_min_kg_m2, contributors.

Реестр (ledger): VALIDATED. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: attitude-budget.

kshana scenarios/attitude-budget.toml

aocs#

Управление ориентацией космического аппарата: разворот жёсткого корпуса с инерциальным наведением, имеющего три или более сбалансированных маховика, при обратной связи MRP (L = -K sigma - P omega), с минимально-нормовыми моментами маховиков, ограниченными пределом каждого двигателя, методом RK4 с экстраполятором нулевого порядка; по выбору замкнутый на мультипликативный EKF по имитированному гироскопу (случайное блуждание угла и скорости) и звёздному датчику. Сообщает время успокоения, конечную и пиковую ошибку наведения, пиковые скорость и момент маховика, долю насыщения, дрейф момента импульса и, при наличии оценивателя, его ошибку ориентации и NEES. Контур истинного состояния — VALIDATED по Basilisk 2.9.1; оцениватель — MODELLED.

Обязательные поля: hub_inertia_kg_m2, k_nm, p_nms, wheels, sigma0. Необязательные: duration_s, dt_s, sample_s, omega0_rad_s, pointing_threshold_deg, estimator.

Реестр (ledger): MODELLED 1 · VALIDATED 1. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: aocs.

kshana scenarios/aocs-slew.toml

link-budget#

Односторонний бюджет линии по уравнению линии CCSDS 401 / DSN 810-005: потери в свободном пространстве, C/N₀, Eb/N₀, запас и замыкание линии для передающей EIRP, приёмной G/T, дальности, скорости передачи данных и диапазона (s|x|ka) относительно требуемого Eb/N₀. Детерминированный инженерный расчёт по заданным входным данным (не паспорт откалиброванного терминала).

Обязательные поля: нет. Необязательные: band, eirp_dbw, g_over_t_db, range_km, data_rate_bps, other_losses_db, required_eb_n0_db, tsys_k.

Реестр (ledger): MODELLED 1 · VALIDATED 1. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: link-budget.

kshana scenarios/link-budget.toml

acm-link#

Один спутник над одной станцией: наклонная дальность, угол места и Es/N0 вдоль каждого прохода, MODCOD DVB-S2, выбранный на каждом шаге (пороги ETSI EN 302 307-1, таблица 13, плюс запас реализации), и объём данных, который ACM передаёт по сравнению с базовым вариантом постоянного кодирования, замыкающимся на маске. MODELLED.

Обязательные поля: нет. Необязательные: epoch, duration_hours, step_s, refraction, light_time, link, satellite, station.

Реестр (ledger): MODELLED. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: acm-link.

kshana scenarios/acm-link.toml

contact-schedule#

Планирование наземных сеансов связи для нескольких спутников и нескольких станций: видимые окна доступа (SGP4, земная система координат IAU 2006/2000A, рефракция по ITU-R P.834, время распространения света), объём данных DVB-S2 ACM за каждый пролёт (пороги из ETSI EN 302 307-1, таблица 13) и расписание без конфликтов (один спутник на антенну с временем перенацеливания, одна станция на спутник, доставка с весами приоритета, ограниченная накопленным объёмом) жадным алгоритмом по предельной ценности, базовым вариантом «первым пришёл — первым обслужен» и точным методом ветвей и границ на малых наборах, с указанием разрыва оптимальности жадного алгоритма. MODELLED.

Обязательные поля: нет. Необязательные: epoch, duration_hours, step_s, refraction, light_time, link, satellites, stations.

Реестр (ledger): MODELLED. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: contact-schedule.

kshana scenarios/contact-schedule.toml

aperture-duty-cycle#

Коэффициент занятости апертур: разделение времени между навигацией и связью, которое подразумевает план контактов для пула управляемых апертур. Принимает план контактов (список окон [[contacts]] aos_s/los_s, каждое из которых запрашивает навигацию или связь — тот же словарь aos_s/los_s, который выдаёт предиктор passes), число апертур и ПОЛИТИКУ АРБИТРАЖА (по умолчанию приоритет навигации, либо приоритет связи, либо невытесняющее обслуживание в порядке поступления) и сообщает занятость навигацией, занятость связью, долю простоя и простой по сеансам — время контакта, которое сеанс запросил и которое ни одна апертура не обслужила. Точный интервальный проход по границам окон, поэтому соприкасающиеся окна никогда не конкурируют и ни одна секунда апертуры не учитывается дважды; секунды апертур для навигации, связи и простоя накапливаются независимо и сходятся с apertures*horizon_s. Отчёт указывает применённую политику, её полное определение и определения занятости и простоя, потому что значение занятости, приведённое без политики арбитража, невоспроизводимо. MODELLED арифметика планирования: время на перенаведение / перестройку / смену не учитывается, когда апертура меняет службу или сеанс, в решении не участвуют ни объём данных, ни состояние буфера, ни энергобюджет, ни замыкание линии, а окна контактов — входные данные, и их геометрия такова, какой её получил источник. Это не продукт для планирования наземного сегмента.

Обязательные поля: нет. Необязательные: apertures, arbitration, horizon_start_s, horizon_end_s, contacts.

Реестр (ledger): MODELLED. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: aperture-duty-cycle.

kshana scenarios/aperture-duty-cycle.toml

space-packet#

Кадрирование по протоколу пакетов космической связи CCSDS 133.0-B: кодирование синтетического потока пакетов TM/TC (первичный заголовок из 6 октетов + поле данных) и вывод декодирования заголовка каждого пакета, общего числа октетов и точного кругового преобразования кодирование↔декодирование. Детерминированное кадрирование с точной разметкой битов — уровень совместимости форматов пакетов между агентствами; это НЕ сертификация соответствия (логики вторичного заголовка, CRC и сегментации сверх флагов нет).

Обязательные поля: нет. Необязательные: apid, telecommand, packet_count, data_len.

Реестр (ledger): VALIDATED. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: space-packet.

kshana scenarios/space-packet.toml

oem-interop#

Мост совместимости CCSDS OEM: импорт Orbit Ephemeris Message, созданного внешним инструментом динамики полёта (OEM выдают GMAT, Orekit и STK), и сообщение о его сегментах, объектах, системах отсчёта и охваченном интервале эпох плюс проверка согласованности скоростей; без входных данных он выполняет круговую передачу сгенерированной эталонной орбиты и сообщает точность соответствия импорта и экспорта. Структурная и физическая проверка приёма данных уровня MODELLED, а НЕ проверка точности орбиты источника.

Обязательные поля: нет. Необязательные: oem_text.

Реестр (ledger): VALIDATED. Полная страница со входными данными, результатами, доказательствами и ограничениями: oem-interop.

kshana scenarios/oem-interop.toml