Напишу даже не краевую задачу, а физическую постановку. ИМХО, это полезнее.
размеры объектов 0,1 м — 100 м
температуры 4 К — 400 К
типичное время расчета — 10^6 секунд
учитывается зеркальное и диффузное отражение, пропускание и поглощение
теплофизические свойства материалов зависят от температуры и времени
термооптические свойства поверхностей зависят от температуры, времени, длины волны и направления падающего излучения.
спектр излучения элементов конструкции непланковский
положение внешних источников излучения меняется в процессе расчета
взаимное положение элементов конструкции меняется в процессе расчета
возможны резкие изменения внутреннего тепловыделения приборов (их включение и выключение)
возможны резкие изменения плотностей излучения от внешних источников (заход в тень и выход их нее)
Nick0las, если дадите почту — перешлю вам переписку по эксперименту. Мне можно написать на ash@cosmomayak.ru.
Я это считаю, что верное построение модели рассеяния света на пленке — это ключевой момент в оценке яркости.
Сейчас мы считаем, что КА будет вращаться с неизвестной угловой скоростью до 0,1 об/с с неизвестной ориентацией вектора угловой скорости относительно КА. Это из-за того, что импульс при отделении от разгонного блока не известен.
Написал Quiensabe и предложил ему принять участие в разработке корректной модели видимой звездной величины.
Надеюсь, что они вместе с нашим баллистиком Антоном придут к общему мнению и появится всех устраивающая модель видимой звездной величины :) О ней мы напишем отдельный пост.
А по поводу нашей мотивации заниматься проектом я напишу отдельный пост. Все почему-то считаю, что вот так взять и сделать с друзьями спутник — это очень просто.
Ну ладно.
Лично я никого ни про звездную величину, ни про зону видимости, ни про длительность вспышки не обманываю и не собираюсь. Что посчитал сам — о том и рассказываю.
Если есть желание поработать, сделать корректную модель звездной величины и обсудить ее — пожалуйста. Иначе как-то получается не очень конструктивно и бесполезно.
Вот что прислал Антон Недогарок, наш баллистик. Если есть желание поработать с ним над моделью оценки видимой звездной величины — ему можно писать на почту nk260an@gmail.com.
Если вкратце – я пока считал следующие вещи:
1) Интервал полётного времени, в которые аппарат может быть видим. Находил по таким условиям: высота над горизонтом выше 10 градусов, наблюдатель в тени или полутени Земли, спутник освещён Солнцем.
2) Максимально возможную яркость блика аппарата для наблюдателя на поверхности Земли по ДФОС Уорда (Ward BRDF). Параметры для формулы Уорда (стандартное отклонение неровности поверхности) я брал как для ровного металлического листа, опять же, делая допущение на геометрическую правильность грани, обеспечиваемую механизмом натяжения. Максимально наблюдаемая звёздная величина получалась около -9,5.
Расчет проводился для оценки максимумов, то есть вращение не учитывалось, а предполагалось, что спутник повёрнут под самым лучшим углом, мпоэтому эти расчёты на максимально возможный проблеск.
Сейчас готовится метод для вероятностной оценки наблюдения проблеска.
Согласен, в горячке боя облажался с переводом из метров в километры, прошу извинить. Расчет проводил прямо во время написания комментария.
Да, действительно, скорость чирканья пятна по планете будет порядка 4000 км/с. Помня о том, что резко очерченной границы «свет-тень» тут не будет, см. график зависимости яркости объекта от расстояния до центра пятна, уместно, на мой взгляд, говорить о времени продолжительности максимальной вспышки. Она действительно будет небольшой. Но с учетом времени нарастания и спада будет все-таки заметной. Вы ведь понимаете, что без постоянного двигателя, ни о каком беспорядочном движении речи быть не может? Любой объект будет вращаться вдоль одной оси (произвольно направленной), именно так как вращается диско-шар в вашем примере.
Конечно же, я понимаю. В комментах про углы писали, дам ссылку.
Если более развернуто говорить о «самом ярком звездоподобном объекте на ночном небе», то корректнее будет заявлять о том, что это в определенные периоды времени будет самый яркий звездопобный объект на небе. Но, честно говоря, это отдает договорами в банке, звездочками и мелким шрифтом внизу страницы :) Это по поводу «предвыборных обещаний».
2. «Я писал о том, что ваши расчеты не имеют смысла» — это, на мой взгляд, чрезмерно сильное утверждение. Эти расчеты были проведены до начала инженерной проработки конструкции космического аппарата. Их цель была подтвердить или опровергнуть возможность получения во вспышке «Маяка» яркости большей, чем вспышка «Иридиума». На мой взгляд, я смог это показать.
3. Я все-таки надеюсь, что Антон все-таки прийдет в эту ветку и напишет свои развернутые объяснения. И разумеется, я буду только рад, если вы с ним доработаете его модель расчета звездной величины.
И, кстати, замечу, что ради вот этого «Маяк» и затевался :)))) Чтобы те, кому интересна какая-то «космическая» задача, встретились и сделали нечто новое. Надеюсь, что в ходе нашей беседы получится общедоступный код для расчета видимости звездной величины спутников.
Все никак не дождусь развернутого ответа он нашего баллистика Антона :) Постараюсь ответить сам, а потом он подойдет с кодом, схемами и графиками.
Итак:
1. Для начала нужно было настроить расчетный метод так, чтобы он давал для вспышки «Иридиума» известную яркость. Размер пятна «Иридиума» — вопрос неоднозначный и вот почему.
Взято отсюда
Поэтому 3500 м — это не размер освещенной части, а некий эффективный размер.
Утверждение «на деле он составляет около 10000 м» оставлю без комментария.
2. «Но это неверно. Площадь пятна на планете не пропорциональна площади отражателя. Плотность потока света — пропорциональна, но не площадь.»
Почему?
Если у вас есть какой-то другой метод расчета — опубликуйте его, давайте обсудим. В конце концом, мне самому интересно какой яркости будет вспышка.
3. Изменения яркости из-за складок не оценивал, согласен. Однако в любом случае, яркость объекта будет значительно увеличиваться при снижении высоты орбиты.
Позволю себе не согласиться с вашим методом оценки вероятности вспышки. Для оценки периодичности наблюдений вспышек из одного пункта на поверхности мы использовали следующий подход. Надеюсь, что Антон-баллистик как разработчик расскажет более подробно о нем:
3.1 КА совершает полет по орбите, совершая при этом беспорядочное вращение с угловой скорость порядка 1 об/сек.
3.2 Блики от граней КА обегают всю видимую поверхность планеты.
3.3. В том случае, когда пункт наблюдения попадет в блик, наблюдатель видит вспышку.
Условно говоря, вспышки будут как от беспорядочно вращающегося по всем осям диско-шара,
а не как от диско-шара, вращающегося вокруг одной оси.
Спутник будут светить и вперед по вектору скорости и назад.
В этом случае, оценка вероятности 1/600 относится к вероятности увидеть КА за один период его вращения.
Оценим как часто можно будет наблюдать за один пролет. Возьмем типичное время пролета КА на низкой орбите 5 минут. В реальности бывает до 10 минут, ну да ладно.
Вероятность за один оборот — 1/600, за один пролет 5*60*(1/600)=1/2. Это при весьма пессиместичных предположениях, что мы принимаем в расчет только вспышку максимальной яркости.
Если расширить время наблюдения за КА до 10 минут и принимать во внимание менее яркие вспышки, то за время пролета можно будет увидеть несколько вспышек.
По поводу продолжительности одно вспышки. Пятно максимальной яркости на Земле имеет, по пессиместичным оценкам 4 км. Скорость движения пятна по поверхности складывается из скорости движения подспутниковой точки ( примерно 8 км/с) и скорости за счет вращения КА (плечо 600 км, время оборота 1 раз в секунду, примерно 4 км/секунду). Итого, 4 км со скоростью 12 км/с, максимальная яркость длится 0,33 секунды, а сама вспышка больше. Примерно как у «Иридиума».
Итого: принимается только замечание по поводу увеличения зоны видимости КА за счет некоторого снижения его яркости. Это мы будем исследовать.
P.S. Честно говоря, мы не рассказывали популярно об этих вещах, так как обычно людям это не особо интересно. На конференциях докладывались.
Уж простите, что не отвечал так долго. Реально много работы.
Модель космического аппарата в формате STEP выложим на сайте, как только ее одобрит Роскосмос. Он обещает это сделать на этой неделе, тогда у каждого будет возможность критиковать адресно и конструктивно, а не вообще.
Цены на испытания — это вопрос не к команде проекта. Если скажете место, где можно провести тепловакуумные или вибродинамические испытания за меньшие деньги, буду благодарен по гроб жизни.
размеры объектов 0,1 м — 100 м
температуры 4 К — 400 К
типичное время расчета — 10^6 секунд
учитывается зеркальное и диффузное отражение, пропускание и поглощение
теплофизические свойства материалов зависят от температуры и времени
термооптические свойства поверхностей зависят от температуры, времени, длины волны и направления падающего излучения.
спектр излучения элементов конструкции непланковский
положение внешних источников излучения меняется в процессе расчета
взаимное положение элементов конструкции меняется в процессе расчета
возможны резкие изменения внутреннего тепловыделения приборов (их включение и выключение)
возможны резкие изменения плотностей излучения от внешних источников (заход в тень и выход их нее)
Я это считаю, что верное построение модели рассеяния света на пленке — это ключевой момент в оценке яркости.
Сейчас мы считаем, что КА будет вращаться с неизвестной угловой скоростью до 0,1 об/с с неизвестной ориентацией вектора угловой скорости относительно КА. Это из-за того, что импульс при отделении от разгонного блока не известен.
Надеюсь, что они вместе с нашим баллистиком Антоном придут к общему мнению и появится всех устраивающая модель видимой звездной величины :) О ней мы напишем отдельный пост.
А по поводу нашей мотивации заниматься проектом я напишу отдельный пост. Все почему-то считаю, что вот так взять и сделать с друзьями спутник — это очень просто.
Лично я никого ни про звездную величину, ни про зону видимости, ни про длительность вспышки не обманываю и не собираюсь. Что посчитал сам — о том и рассказываю.
Если есть желание поработать, сделать корректную модель звездной величины и обсудить ее — пожалуйста. Иначе как-то получается не очень конструктивно и бесполезно.
Если вкратце – я пока считал следующие вещи:
1) Интервал полётного времени, в которые аппарат может быть видим. Находил по таким условиям: высота над горизонтом выше 10 градусов, наблюдатель в тени или полутени Земли, спутник освещён Солнцем.
2) Максимально возможную яркость блика аппарата для наблюдателя на поверхности Земли по ДФОС Уорда (Ward BRDF). Параметры для формулы Уорда (стандартное отклонение неровности поверхности) я брал как для ровного металлического листа, опять же, делая допущение на геометрическую правильность грани, обеспечиваемую механизмом натяжения. Максимально наблюдаемая звёздная величина получалась около -9,5.
Расчет проводился для оценки максимумов, то есть вращение не учитывалось, а предполагалось, что спутник повёрнут под самым лучшим углом, мпоэтому эти расчёты на максимально возможный проблеск.
Сейчас готовится метод для вероятностной оценки наблюдения проблеска.
И от себя прикреплю нашу презентации с RusNanoSat-2015, где Антон рассказывал в том числе и о расчете видимой звездной величины.
Согласен, в горячке боя облажался с переводом из метров в километры, прошу извинить. Расчет проводил прямо во время написания комментария.
Да, действительно, скорость чирканья пятна по планете будет порядка 4000 км/с. Помня о том, что резко очерченной границы «свет-тень» тут не будет, см. график зависимости яркости объекта от расстояния до центра пятна, уместно, на мой взгляд, говорить о времени продолжительности максимальной вспышки. Она действительно будет небольшой. Но с учетом времени нарастания и спада будет все-таки заметной.
Вы ведь понимаете, что без постоянного двигателя, ни о каком беспорядочном движении речи быть не может? Любой объект будет вращаться вдоль одной оси (произвольно направленной), именно так как вращается диско-шар в вашем примере.
Конечно же, я понимаю. В комментах про углы писали, дам ссылку.
Если более развернуто говорить о «самом ярком звездоподобном объекте на ночном небе», то корректнее будет заявлять о том, что это в определенные периоды времени будет самый яркий звездопобный объект на небе. Но, честно говоря, это отдает договорами в банке, звездочками и мелким шрифтом внизу страницы :) Это по поводу «предвыборных обещаний».
2. «Я писал о том, что ваши расчеты не имеют смысла» — это, на мой взгляд, чрезмерно сильное утверждение. Эти расчеты были проведены до начала инженерной проработки конструкции космического аппарата. Их цель была подтвердить или опровергнуть возможность получения во вспышке «Маяка» яркости большей, чем вспышка «Иридиума». На мой взгляд, я смог это показать.
3. Я все-таки надеюсь, что Антон все-таки прийдет в эту ветку и напишет свои развернутые объяснения. И разумеется, я буду только рад, если вы с ним доработаете его модель расчета звездной величины.
И, кстати, замечу, что ради вот этого «Маяк» и затевался :)))) Чтобы те, кому интересна какая-то «космическая» задача, встретились и сделали нечто новое. Надеюсь, что в ходе нашей беседы получится общедоступный код для расчета видимости звездной величины спутников.
Итак:
1. Для начала нужно было настроить расчетный метод так, чтобы он давал для вспышки «Иридиума» известную яркость. Размер пятна «Иридиума» — вопрос неоднозначный и вот почему.
Взято отсюда
Поэтому 3500 м — это не размер освещенной части, а некий эффективный размер.
Утверждение «на деле он составляет около 10000 м» оставлю без комментария.
2. «Но это неверно. Площадь пятна на планете не пропорциональна площади отражателя. Плотность потока света — пропорциональна, но не площадь.»
Почему?
Если у вас есть какой-то другой метод расчета — опубликуйте его, давайте обсудим. В конце концом, мне самому интересно какой яркости будет вспышка.
3. Изменения яркости из-за складок не оценивал, согласен. Однако в любом случае, яркость объекта будет значительно увеличиваться при снижении высоты орбиты.
Позволю себе не согласиться с вашим методом оценки вероятности вспышки. Для оценки периодичности наблюдений вспышек из одного пункта на поверхности мы использовали следующий подход. Надеюсь, что Антон-баллистик как разработчик расскажет более подробно о нем:
3.1 КА совершает полет по орбите, совершая при этом беспорядочное вращение с угловой скорость порядка 1 об/сек.
3.2 Блики от граней КА обегают всю видимую поверхность планеты.
3.3. В том случае, когда пункт наблюдения попадет в блик, наблюдатель видит вспышку.
Условно говоря, вспышки будут как от беспорядочно вращающегося по всем осям диско-шара,
а не как от диско-шара, вращающегося вокруг одной оси.
Спутник будут светить и вперед по вектору скорости и назад.
В этом случае, оценка вероятности 1/600 относится к вероятности увидеть КА за один период его вращения.
Оценим как часто можно будет наблюдать за один пролет. Возьмем типичное время пролета КА на низкой орбите 5 минут. В реальности бывает до 10 минут, ну да ладно.
Вероятность за один оборот — 1/600, за один пролет 5*60*(1/600)=1/2. Это при весьма пессиместичных предположениях, что мы принимаем в расчет только вспышку максимальной яркости.
Если расширить время наблюдения за КА до 10 минут и принимать во внимание менее яркие вспышки, то за время пролета можно будет увидеть несколько вспышек.
По поводу продолжительности одно вспышки. Пятно максимальной яркости на Земле имеет, по пессиместичным оценкам 4 км. Скорость движения пятна по поверхности складывается из скорости движения подспутниковой точки ( примерно 8 км/с) и скорости за счет вращения КА (плечо 600 км, время оборота 1 раз в секунду, примерно 4 км/секунду). Итого, 4 км со скоростью 12 км/с, максимальная яркость длится 0,33 секунды, а сама вспышка больше. Примерно как у «Иридиума».
Итого: принимается только замечание по поводу увеличения зоны видимости КА за счет некоторого снижения его яркости. Это мы будем исследовать.
P.S. Честно говоря, мы не рассказывали популярно об этих вещах, так как обычно людям это не особо интересно. На конференциях докладывались.
Модель космического аппарата в формате STEP выложим на сайте, как только ее одобрит Роскосмос. Он обещает это сделать на этой неделе, тогда у каждого будет возможность критиковать адресно и конструктивно, а не вообще.
Цены на испытания — это вопрос не к команде проекта. Если скажете место, где можно провести тепловакуумные или вибродинамические испытания за меньшие деньги, буду благодарен по гроб жизни.
Вот отчет о расчете звездной величины «Маяка». Его мы сделали в самом начале проекта.
Пленка до зеркала не расправится, конечно. Это несколько снизит звездную величину, однако увеличит зону видимости.
Пятно не должно быть меньше одного кв. км. Почитайте об «Иридиумах».
Вероятность вспышки — почитайте об «Иридиумах».
Длительность вспышки — почитайте об «Иридиумах».