Аналіз місій, лінії зв'язку та космічні операції (родина видів сценаріїв)

14 видів сценаріїв рушія v0.40.0. Лише консультативно: результат аналізу від дослідницького та інженерного інструмента; це не навігаційне обладнання із затвердженням типу і не послуга забезпечення безпеки життя. Усі позначки тут належать рушієві або матриці верифікації; вид має рівень MODELLED, якщо матриця не каже іншого (як заробляється позначка: розділ «Докази» у README).

Тематичні сторінки: ENTRY-EO-ASCENT, CONTACT-SCHEDULING, AOCS. Запустити один: kshana scenarios/launch-window.toml. Усі родини: KINDS.md.

launch-window#

Двотільна геометрія запуску та виведення: азимут(и) запуску (sin Az = cos i / cos lat), мінімальний досяжний нахил, колова швидкість, східний бонус від обертання Землі, Δv зміни площини з доглегом, коли цільовий нахил менший за широту майданчика, і кількість добових можливостей запуску. Геометрія сферичної Землі рівня MODELLED (без поправки на трикутник швидкостей обертової Землі, без моделі втрат на виведення/опір).

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: site_lat_deg, target_inclination_deg, altitude_km, site_lon_deg, epoch, eop_finals2000a.

Реєстр: MODELLED. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: launch-window.

kshana scenarios/launch-window.toml

ascent-losses#

Плоский гравітаційний розворот при вертикальному старті багатоступеневого носія над нерухомою сферичною Землею крізь US Standard Atmosphere 1976 (вертикальний підйом, імпульс тангажа, тяга вздовж швидкості), з інтегруванням втрат на гравітацію, опір, керування та протитиск і перевіркою ідеальної dv мінус втрати щодо швидкості на вигоранні; max-Q, пікове прискорення та стан на вигоранні. MODELLED.

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: stages, payload_kg, drag_coefficient, reference_area_m2, kick_altitude_m, kick_angle_deg, kick_duration_s, step_s.

Реєстр: MODELLED. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: ascent-losses.

kshana scenarios/ascent-losses.toml

reentry#

Балістичний коридор входу в атмосферу за Алленом–Еггерсом: пікове гальмування (незалежне від балістичного коефіцієнта, V_e^2 sin|γ|/(2eH)), швидкість і висота в момент пікового g та швидкість пікового нагрівання для швидкості входу / кута траєкторії / балістичного коефіцієнта в експоненційній атмосфері, плюс планарне інтегрування матеріальної точки того самого балістичного входу з гравітацією, кривизною Землі та стандартною атмосферою США 1976 (пікове гальмування, швидкість, висота й час піку). MODELLED балістичний (без підйомної сили) вхід; вихідні дані щодо нагрівання — це ШВИДКІСТЬ пікового нагрівання, а не тепловий потік (без аеротермічної моделі / моделі TPS).

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: entry_velocity_m_s, flight_path_angle_deg, ballistic_coeff_kg_m2, scale_height_m, rho0_kg_m3, entry_interface_altitude_m.

Реєстр: MODELLED. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: reentry.

kshana scenarios/reentry.toml

entry-heating#

3-DoF вхід в атмосферу матеріальної точки над обертовою сферичною Землею або Марсом (балістичний або підйомний із сталим креном), RK4, через US76, експоненціальну або марсіанську атмосферу, зі конвективним нагріванням точки гальмування за Саттоном–Грейвсом (NASA TR R-376): пікове уповільнення, тепловий потік і динамічний тиск, теплове навантаження, горизонтальна дальність, перевірка енергії в обертовій системі та замкнена форма Аллена–Еггерса поруч. Пікове уповільнення звірено з опублікованим номіналом Stardust; нагрівання є MODELLED.

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: 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.

Реєстр: MODELLED 1 · VALIDATED 1. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: entry-heating.

kshana scenarios/entry-heating-stardust.toml

eo-coverage#

Геометрія сліду корисного навантаження спостереження Землі та покриття (космічний трикутник SMAD): кутовий радіус Землі, ширина смуги огляду, відстань вибірки на місцевості в надирі, максимальний доступ поза надиром, коловий період, вузловий період J2 та екваторіальний інтервал трас на поверхні з прапорцем неперервного покриття, для висоти орбіти, нахилу (за замовчуванням сонячно-синхронного) і поля зору сенсора FOV/IFOV. Геометрія сферичної Землі MODELLED (без радіометрії/MTF/атмосфери/тремтіння/відблисків); інтервал вузлів R_e·(ω − Ω̇)·T_nodal із віковими швидкостями J2 першого порядку.

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: altitude_km, half_fov_deg, ifov_microrad, max_off_nadir_deg, inclination_deg.

Реєстр: VALIDATED. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: eo-coverage.

kshana scenarios/eo-coverage.toml

eo-radiometry#

Радіометрія та якість зображення надирного знімача: радіанс сцени Ламберта на апертурі, рівняння камери, сигнал і шум дробовий/темновий/зчитування/квантування та SNR; системна MTF на Найквісті (дифракція x детектор x змаз x тремтіння), відносний відгук краю з неї, Q = lambda F/p та NIIRS за GIQE версії 4 без компенсації MTF. MODELLED.

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: 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.

Реєстр: MODELLED. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: eo-radiometry.

kshana scenarios/eo-radiometry.toml

attitude-budget#

Бюджет похибки орієнтації та наведення за 3 ступенями свободи: найгірший випадок збурювального моменту гравітаційного градієнта ((3/2)(μ/R³)ΔI) і бюджет похибки наведення за коренем із суми квадратів за іменованими внесками 1σ (шум датчиків, тремтіння маховиків, тепловий, співвісність) із домінантним членом, для висоти орбіти + розкиду інерції тіла. MODELLED скалярний бюджет AOCS — доапаратний доповнювач до Basilisk/42, а не симуляція контуру керування / 6 ступенів свободи / гнучких мод.

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: altitude_km, i_max_kg_m2, i_min_kg_m2, contributors.

Реєстр: VALIDATED. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: attitude-budget.

kshana scenarios/attitude-budget.toml

aocs#

Керування орієнтацією космічного апарата: інерційне наведення розвороту твердого корпусу з трьома або більше збалансованими маховиками зі зворотним зв'язком MRP (L = -K sigma - P omega), моменти маховиків мінімальної норми, обмежені межею кожного двигуна, RK4 з утриманням нульового порядку; за бажанням замкнене на мультиплікативний EKF за симульованим гіроскопом (випадкове блукання кута й швидкості) і зоряним датчиком. Повідомляє час заспокоєння, кінцеву та пікову похибку наведення, пікову швидкість і момент маховика, частку насичення, дрейф кутового моменту і, з оцінювачем, його похибку орієнтації та NEES. Контур істинного стану — VALIDATED щодо Basilisk 2.9.1; оцінювач — MODELLED.

Обов'язкові поля: hub_inertia_kg_m2, k_nm, p_nms, wheels, sigma0. Необов'язкові: duration_s, dt_s, sample_s, omega0_rad_s, pointing_threshold_deg, estimator.

Реєстр: MODELLED 1 · VALIDATED 1. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: aocs.

kshana scenarios/aocs-slew.toml

link-budget#

Односторонній бюджет лінії за рівнянням лінії CCSDS 401 / DSN 810-005: втрати на вільному просторі, C/N₀, Eb/N₀, запас і замикання для передавального EIRP, приймального G/T, дальності, швидкості даних і діапазону (s|x|ka) відносно потрібного Eb/N₀. Детермінований інженерний розрахунок із наданих входів (не паспорт відкаліброваного терміналу).

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: band, eirp_dbw, g_over_t_db, range_km, data_rate_bps, other_losses_db, required_eb_n0_db, tsys_k.

Реєстр: MODELLED 1 · VALIDATED 1. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: link-budget.

kshana scenarios/link-budget.toml

acm-link#

Один супутник над однією станцією: похила дальність, висота над горизонтом та Es/N0 кожного проходу вздовж проходу, MODCOD DVB-S2, обраний на кожному кроці (пороги ETSI EN 302 307-1, таблиця 13, плюс запас реалізації), і обсяг даних, який ACM передає порівняно з базовим рівнем сталого кодування, що замикається на масці. MODELLED.

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: epoch, duration_hours, step_s, refraction, light_time, link, satellite, station.

Реєстр: MODELLED. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: acm-link.

kshana scenarios/acm-link.toml

contact-schedule#

Планування наземних контактів для кількох супутників над кількома станціями: видимі вікна доступу (SGP4, земна система IAU 2006/2000A, рефракція ITU-R P.834, світловий час), обсяг даних DVB-S2 ACM кожного проходу (пороги ETSI EN 302 307-1 Table 13) та безконфліктний розклад (один супутник на антену із часом переналаштування, одна станція на супутник, зважена за пріоритетом доставка, обмежена кожним накопиченим обсягом) жадібним методом за граничною цінністю, базовим методом «хто перший» і точним методом гілок і меж на малих наборах, з розривом оптимальності жадібного методу. MODELLED.

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: epoch, duration_hours, step_s, refraction, light_time, link, satellites, stations.

Реєстр: MODELLED. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: contact-schedule.

kshana scenarios/contact-schedule.toml

aperture-duty-cycle#

Робочий цикл апертур: розподіл часу між навігацією та зв'язком, який контактний план передбачає для пулу керованих апертур. Приймає контактний план (список вікон aos_s/los_s у [[contacts]], кожне з яких просить навігацію або зв'язок — той самий словник aos_s/los_s, який видає предиктор passes), кількість апертур і ПОЛІТИКУ АРБІТРАЖУ (за замовчуванням пріоритет навігації, або пріоритет зв'язку, або невитісний принцип «першим прийшов — першим обслужено») і повідомляє робочий цикл навігації, робочий цикл зв'язку, цикл простою та простій на сеанс — час контакту, який сеанс запитав і якого жодна апертура не обслужила. Точне зведення інтервалів за межами вікон, тож вікна, що торкаються, ніколи не конкурують і жодна секунда апертури не враховується двічі; секунди апертур навігації, зв'язку та простою накопичуються незалежно й замикаються на apertures*horizon_s. Звіт називає розв'язану політику, її повне визначення та визначення робочого циклу й простою, бо цифра робочого циклу, наведена без політики арбітражу, не є відтворюваною. MODELLED арифметика планування: жодного часу розвороту / перенастроювання / перемикання не нараховується, коли апертура змінює послугу чи сеанс, жоден обсяг даних, стан буфера, енергетичний бюджет чи замикання лінії не входить у рішення, а вікна контактів є входами — їхня геометрія така, яку створило те, що їх породило. Не продукт планування наземного сегмента.

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: apertures, arbitration, horizon_start_s, horizon_end_s, contacts.

Реєстр: MODELLED. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: aperture-duty-cycle.

kshana scenarios/aperture-duty-cycle.toml

space-packet#

Формування кадрів за CCSDS 133.0-B Space Packet Protocol: кодування синтетичного потоку пакетів TM/TC (6-октетний основний заголовок + поле даних) і звіт про декодування заголовка кожного пакета, загальну кількість октетів і точний цикл кодування↔декодування. Детерміноване точне формування кадрів за розкладом бітів — рівень сумісності форматів пакетів космічних агентств; НЕ сертифікація відповідності (без логіки вторинного заголовка/CRC/сегментації поза прапорцями).

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: apid, telecommand, packet_count, data_len.

Реєстр: VALIDATED. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: space-packet.

kshana scenarios/space-packet.toml

oem-interop#

Міст інтероперабельності CCSDS OEM: імпортує Orbit Ephemeris Message, створене зовнішнім інструментом динаміки польоту (GMAT/Orekit/STK усі виводять OEM), і звітує про його сегменти/об'єкти/системи відліку/проміжок епох плюс перевірку узгодженості швидкості; без вхідних даних виконує пряме й зворотне перетворення згенерованої опорної орбіти та звітує про точність імпорту↔експорту. MODELLED структурна/фізична перевірка імпорту, а НЕ перевірка точності орбіти джерела.

Обов'язкові поля: немає. Необов'язкові: oem_text.

Реєстр: VALIDATED. Повна сторінка з вхідними даними, результатами, доказами та обмеженнями: oem-interop.

kshana scenarios/oem-interop.toml