Робочий приклад — Kshana як сполучна ланка для багатоінструментного аналізу місії
Тут один маршрут проводиться наскрізно через види сценаріїв сумісності на основі стандартів і аналізу місії, показуючи, як Kshana розташовується між високоточними інструментами, які програма вже використовує, а не конкурує з ними: GMAT (General Mission Analysis Tool), Orekit і STK (Systems Tool Kit) для проєктування траєкторії та Basilisk або 42 для симуляції системи орієнтації та керування орбітою (AOCS). Кожен крок — це запусковний вид сценарію, і кожен результат несе label із зазначенням його меж і рівня доказів.
Примітка про чесність: це геометричний/аналітичний конвеєр на рівні до фази A / торгових досліджень (до першої формальної фази проєктування місії). Це не сертифікація динаміки польоту; див. поле
labelкожного виду.
Інші скорочення, що вживаються нижче: FDS (система динаміки польоту), CCSDS (Консультативний комітет із космічних даних), OEM (Orbit Ephemeris Message), SGP4 (Simplified General Perturbations 4, пропагатор за двострокових елементів), TOML (формат файлів сценаріїв) і CLI (інтерфейс командного рядка).
Конвеєр#
external FDS (GMAT/Orekit/STK) Kshana open core
│ CCSDS OEM ephemeris │
▼ ▼
[oem-interop] ──ingest──▶ [passes] ──▶ [link-budget] (when does the
import the orbit the when is it does the contact close?)
designer produced visible? downlink close?
│
▼
[space-weather] (how fast does drag
activity-driven decay the orbit?)
densityКроки є окремими запусками: кожен бере вхідні дані зі свого файлу сценарію, тож число з одного кроку в інший (наприклад, похилу дальність з passes до link-budget) переносять, редагуючи наступний файл. Вид campaign може об'єднувати кілька видів в одному запуску за спільних умов; див. CAMPAIGNS.md.
Кожну наведену нижче команду запускають з кореня репозиторію, а підсумок під нею — це перший рядок, який kshana 0.40.0 друкує для поставного сценарію.
1. Завантажте траєкторію, яку створив проєктувальник (oem-interop)#
GMAT, Orekit і STK усі експортують повідомлення CCSDS Orbit Ephemeris Message. Kshana їх імпортує (інший напрямок мосту), тож аналіз Kshana може починатися з точної орбіти, яку затвердив проєктувальник траєкторії, а не з повторно виведеного наближення:
kshana scenarios/oem-interop.toml # round-trips a reference orbit (self-test)
# or, to ingest a real file, set oem_text in the scenario to the external OEMoem-interop: round-tripped 2 segment(s), 12 states; max round-trip error 4.88e-7 km / 4.61e-10 km/s (MODELLED interop)Вона повідомляє сегменти, об'єкти, системи відліку й проміжок епох та перевірку узгодженості швидкості, показуючи, що ефемериди завантажено вірно (похибка двостороннього перетворення менша за 1×10⁻⁶ км). Якщо замість цього подати зовнішній файл у oem_text, вона повідомить, що розібрала: на OEM, який записує kshana scenarios/orbit-sgp4-gps.toml --export-oem gps.oem, друкує oem-interop: ingested 30 segment(s), 10830 states from external OEM (originator KSHANA) (MODELLED interop). label прямо зазначає, що це структурна та фізична перевірка завантаження, а не валідація точності орбіти джерела.
2. Коли її видно з наземної станції? (passes)#
kshana scenarios/passes.tomlpasses: 5 pass(es) of a 550 km / 97.6° orbit over (52.2°, 4.4°) > 10° in 24 h; 1659 s total access (MODELLED)Передбачає проходи зі сходом/заходом над станцією вище маски висоти: початок зв'язку (AOS), час найближчого наближення (TCA), втрату зв'язку (LOS), максимальний кут місця й тривалість, а також загальний час доступу. Це запит планування наземного сегмента. Орбіта — набір елементів SGP4, перенесений в земну систему відліку за ланцюгом IAU 2006/2000A, а кути місця є видимими: рефракція ITU-R P.834-9 і час поширення світла в лінії вниз, кожне з них можна вмикати окремо (refraction, light_time).
3. Чи замикається контакт? (link-budget)#
Для проходу підставте похилу дальність і показники терміналів у рівняння лінії зв'язку CCSDS 401 / DSN 810-005 (Deep Space Network NASA):
kshana scenarios/link-budget.tomllink-budget: x-band, 2000 km, 1000000 bit/s -> FSPL 177.0 dB, Eb/N0 96.6 dB, margin 92.1 dB (closes)Повідомляє втрати у вільному просторі (FSPL), відношення несівна/густина шуму (C/N₀), енергію на біт до густини шуму (Eb/N₀), запас і те, чи лінія замикається відносно потрібного Eb/N₀: перевірка здійсненності зв'язку, що перетворює «її видно» на «ми справді можемо передати дані вниз». Числа прямо випливають із вхідних даних у файлі (тут EIRP 55 дБВт, ефективна ізотропна випромінювана потужність, на приймальний G/T 53 дБ/К, відношення підсилення до шумової температури); перш ніж читати запас, підставте показники власного термінала. Це детермінований розрахунок, а не відкалібрований паспорт термінала.
4. Як швидко середовище її гальмує? (space-weather)#
kshana scenarios/space-weather.tomlspace-weather: F10.7=180 F10.7a=165 Kp=4.0 (ap=27) -> T_inf=1047 K; density x1.49 at 300 km (MODELLED)Керує нейтральною густиною термосфери за сонячною (F10.7, радіопотік 10,7 см, і його 81-добове середнє F10.7a) та геомагнітною (індекси Kp і ap) активністю через екзосферну температуру Jacchia-71. Це відтворює коливання густини ~5–10× за сонячний цикл, яке статична атмосфера опускає, тож оцінка терміну життя орбіти чи опору відображає режим космічної погоди, а не фіксовану атмосферу. Починаючи з 0,30, густина — це густина термосфери Jacchia 1971, схарактеризована щодо NRLMSISE-00 (Naval Research Laboratory mass-spectrometer and incoherent-scatter), але не перевірена за даними атмосфера NRLMSISE-00.
5. Передайте результат далі (експорт)#
Той самий CLI записує стандартні файли для наступного інструмента. Для сценарію orbit команда --export-oem <file> записує ефемериди CCSDS OEM 2,0 зі швидкістю (файл, який читають GMAT, Orekit і STK), --export-sp3 <file> — точні ефемериди SP3 (Standard Product 3), а --export-omm <file> — каталог CCSDS Orbit Mean-Elements Message. --export <czml|kml|geojson|stk|sigmf|all|list> охоплює засоби перегляду: CZML (Cesium Language), KML (Keyhole Markup Language, для Google Earth), GeoJSON, файли ефемерид STK (.e, по одному на супутник плюс користувач) та записи SigMF (Signal Metadata Format) з виду spectrum. --export list показує, які з них застосовні до сценарію. Для Місяця вид lunar-interop-export видає місячну систему відліку, шкалу часу та ефемериди як CCSDS OEM із перевіркою відповідності. Див. INTEROP.md.
Чому це сполучна ланка, а не конкурент#
Кожен крок — це невеликий, придатний до аудиту, відтворюваний сценарій із явною міткою меж. Високоточні інструменти володіють оптимізацією траєкторії, AOCS із шістьма ступенями свободи (6-DoF) та аеротермічним входом, спуском і посадкою (EDL); Kshana володіє відкритою, цитовною, запусковною сполучною тканиною: приймає стандартні формати, відповідає на наскрізні запитання щодо геометрії й здійсненності та передає результат далі на рівні, який може запустити будь-який партнер без ліцензії. Див. також супутні види аналізу місії launch-window, reentry, eo-coverage, space-packet і attitude-budget.