Tutorial Orbiter


Como prometí, voy a escribir en este artículo un tutorial sencillito de cómo ponernos en órbita en este simulador. Explicaré como hacerlo, primero teóricamente, luego prácticamente con la nave DeltaGlider ficticia que incluye el simulador, y luego explicaré como modificar órbitas: hacerlas más grandes, más pequeñas, o girarlas.

NOTA: Algunas imágenes no se ven y no se porqué, pero si haces click se abren en otra ventana y si se ven. Si ves un hueco en blanco, has click en él para ver la imágen.

Pues destrocemos algunos mitos. El primero de ellos, la trayectoria que sigue una piedra cuando la lanzas no es una parábola, es una elipse, y esto es muy importante, porque una nave espacial es una piedra enorme que lanzaremos muy alto. ¿Por qué en el instituto nos enseñan entonces el tiro parábolico? Bueno, pues porque es una buena aproximación para la superficie terrestre con la que no cometemos ningún error, y es matemáticamente mucho más fácil de tratar, ya que la aceleración es constante en esta aproximación.

Esta aproximación se basa en considerar que la superficie de la tierra es plana, lo que es preciso para extensiones pequeñas, sin embargo la tierra es esférica, y sabemos que los objetos se sienten atraídos por la gravedad hacia su centro, y que la trayectoria debe ser por lo tanto elíptica, siendo el centro de la tierra un foco de la trayectoria. Hagamos algunos dibujos para ilustrar el asunto. Supongamos que tiramos una piedra desde la superficie y vuelve a caer, siguiendo la siguiente trayectoria. (La circunferencia grande es la tierra, el trozo pequeño de elipse es la trayectoria)

Bien, pues hemos puesto la piedra en órbita. ¿Qué cómo? Bueno, hay un pequeño problema que hace que la piedra no orbite, y es que tiene a la tierra en medio. ¿Cómo lo solucionamos? Bueno, podemos hacer dos túneles que recorran la trayectoria que seguiría la piedra si no hubiese tierra, y hacer el mismo lanzamiento. La piedra subirá, caerá, y seguirá cayendo por el tunel. Cuando pase de largo, volverá por el otro túnel y completará la trayectoria, que se volverá a repetir, por el tema aquel de la conservación de la energía.

Pues ahora tenemos la piedra en órbita elíptica con la misma trayectoria que antes, salvo porque ahora no hay nada que la pare, y sigue su trayectoria a través de los túneles que hemos cavado.

Sin embargo, hay un problema, y es que cavar túneles en la Tierra para poner en órbita el transbordador de la NASA es poco práctico, lo que queremos es que orbite sin tocar la superficie y por fuera de la atmósfera, de modo que no haya rozamiento con el aire que nos haga perder energía. Eso no es posible con un tiro desde la superficie de la Tierra, ¿por qué? Porque si le damos una velocidad inicial y el cuerpo no está sometido a más fuerzas que la de la gravedad, la trayectoria vuelve a pasar por el punto desde el que lo hemos lanzado, y lo hemos lanzado desde la superficie, por lo que implicaría que el objeto se estrellaría contra la superficie en algún punto. Debemos lanzarlo entonces desde fuera de ella. Hagámoslo por encima de la atmósfera. La linea discontinua representa la atmósfera, supongamos que estamos por encima y empezamos a lanzar piedras de manera tangencial a distintas velocidades iniciales. Muchas de ellas chocan, pero cuando la elipse que describe una de ellas es mayor que la tierra, entonces tenemos una órbita completa:

Ya está. Vemos entonces que lanzándolo desde fuera, con la velocidad suficiente conseguimos una órbita circular. Sin embargo nosotros construimos en la superficie, y lanzamos desde ahí. ¿Cómo lo hacemos? Pues mezclando ambos tiros.

Primero subiremos con mucha inclinación recreando el tiro de la imagen de la piedra de más arriba. Cuando el apoapsis de la órbita (apoapsis es el punto más alto) esté a la altura a la que queramos orbitar, dejaremos de acelerar, y dejaremos que la nave vaya en caída libre. Cuando llegue al apoapsis, entonces volveremos a acelerar, pero tangencialmente a la superficie, para conseguir velocidad tangencial suficiente como para orbitar sin volver a caer a Tierra, tal y como la tercera imagen de más arriba. Intentaremos conseguir órbitas lo más circulares posible, de alturas de alrededor de 300-400 kilómetros.

La parte teórica de llegar, tan simple como ha sido posible, ya está explicada, así que consigamos esa órbita. Abrimos el simulador con cualquier escenario en el que se use el delta glider, en cualquiera de sus versiones (yo uso el Checklists/Mission 1 – DG to ISS). Usamos esta nave porque es muy potente y fácil de usar. Con el transbordador es más difícil conseguir órbitas, básicamente por un tema de potencia y combustible. Con el deltaglider podemos hacer la primera subida con poca inclinación para ir consiguiendo velocidad tangencial, mientras que con el transbordador, si queremos llegar arriba tenemos que despegar y subir prácticamente verticales, y en el último momento conseguir la velocidad tangencial.

Pues al lío. Cuando tengamos el simulador preparado nos encontraremos en cabina. Lo principal de la cabina son las dos grandes pantallas llamadas MFDs (Multi function display), el resto de cosas las usaremos con el teclado, y las iré explicando poco a poco. Debajo de cada MFD hay un botón que dice SEL, que nos sirve para seleccionar la ventana que queremos mostrar. Inicialmente la ventana izquierda muestra el display de superficie y vuelo normal y la derecha el mapa del mundo. Esto nos sirve. En la izquierda podemos ver la altura y la velocidad en las guías derecha e izquierda respectivamente, y en el centro la inclinación.

1:Velocidad paralela al suelo (ground speed)
2:Inclinación de la nave
3:Altitud
4:Velocidad vertical

Podemos usar la tecla F1 para cambiar a una vista externa y de nuevo para cambiar a la interna, y mantener pulsado el botón derecho del ratón mientras lo movemos para girar la cámara.

Bien, despeguemos. Una vez que lo hagamos haremos el primer ascenso hasta situar la apoapsis a uos 360 km de altitud. (Recomiendo usar Ctrl+P para pusar el juego si te lías en algún momento). Una vez que tengamos esa altitud esperaremos hasta que la nave la alcance y luegoconseguiremos la velocidad tangencial. Arriba podemos ver la brújula. Cuando despeguemos, viraremos para apuntar al este y empezaremos a subir. La razón es que este es el sentido en el que gira la tierra y así cuando abandonemos la atmósfera tendremos un plus de velocidad.

Para aumentar la potencia se usa la tecla + del teclado númerico. Si la pulsas, la potencia se pondrá al máximo y cuando sueltes volverá a 0. Puedes ver la potencia en los mandos de la izquierda (Main left/Main Right). Para subirla poco a poco mantén pulsado Ctrl y luego pulsa + en el teclado numérico. Cuando llegue al tope, suelta y se mantendrá así. La tecla – disminuye la potencia y se usa de la misma forma. Pulsándola lo baja a 0, y pulsándola junto con Ctrl lo baja poco a poco. Para virar se usan las teclas  2, 4, 6 y 8 del teclado numérico. Así que sube la potencia al tope y cuando tengas suficiente velocidad, unos 120 m/s, mantén pulsado 2 para inclinar la nave hacia arriba. Coge un poco de altitud y luego usa 6 para inclinarlo a la derecha hasta mirar al este (la brújula marcará 90). Una vez en 90 nivela el avión, y vuelva a inclinarlo hacia arriba hasta que esté a 70º de inclinación. Mantén esta inclinación y pulsa G para retraer las ruedas.

En el HUD, las lineas verdes de la pantalla, también tienes información sobre la inclinación, y hay dos marcadores en él. Uno tiene forma de ángulo y se mantiene en el centro de la pantalla. Te marca la inclinación de la nave. El otro es una circunferencia con dos lineas que se cruzan dentro, como una mirilla. Este marca la dirección de la trayectoria, es decir, hacia dónde se mueve la nave, que no tiene por qué ser la misma que la dirección en la que mire la nave.

Bien, cuando lleguemos a 30km de altura. Pulsa Ctrl+/ (Ctrl y la tecla barra del teclado numérico). Verás que alguno de los indicadores  de la nave cambia a RCS ROT (Reaction Control System/ ROTation). Esto activa una serie de cohetes que nos permiten rotar, funcionan echando materia a través de ellos y ejerciendo directamente un momento de fuerza sobre la nave. La razón por la que hacemos esto es que llega un momento en el que ya no hay atmósfera y girar con los alerones es imposible. Cuando lleguemos a esta altitud, baja un poco la inclinación a unos 30º,40º,50º grados, asegurándote de que no vas hacia abajo, es decir, de que la mirilla del HUD sigue por encima de 10º. En este punto, pulsa el botón SEL del MFD de la izquierda, te saldrá la lista de opciones. Escoge la primera (Orbit). Esta pantalla muestra ahora la órbita. Arriba a la derecha del MFD pone: Prj ECL. Esto significa Projection, ecuator line. Y te indica que estás viendo la órbita de modo que el plano de la pantalla es el plano del ecuador. Esto no nos interesa. Así que a la derecha pulsa el botón PRJ, que cambiará la opción a Prj SHP (Projection SHiP). Ahora vemos la órbita en el plano de la propia órbita. Otra cosa que nos interesa cambiar es cómo muestra las altitudes. A la izquierda del MFD puedes ver una lista de números. El tercero y cuarto son importantes. Son PeR y ApR. PeR es Periapsis radius, el radio medido desde el centro de la tierra a la periapsis (punto más bajo de la órbita). ApR es apoapsis radius, radio hasta la apoapsis que ya conoces. Nos interesa tener la altitud más que el radio, así que pulsa a la derecha el botón DST, y las referencias cambiarán. Ahora verás PeA y ApA. (Periapsis Altitude y Apoapsis Altitude), desde la superficie. Bien, cuando llegues a 100 km de altitud baja un poco más la inclinación a unos 20-30º, y fíjate en el número que marca ApA. Debe estar subiendo. Cuando llegue a 360k, más o menos. Puls Ctrl- en el teclado numérico para bajar a 0 la potencia.  Esto significa que la apoapsis se encuentra a 360 km de altura.

Ahora toca esperar. La nave se encuentra en caída libre, llegará hasta la apoapsis y volverá a caer a tierra, como vemos en el MFD. La órbita (linea verda) vuelve a entrar en tierra (linea gris). El palito verde que va desde el centro de la Tierra hasta un punto de la órbita marca nuestro posición. Deberías tener algo parecido a esto:

Vemos también que en la órbita hay do spuntos marcados. Uno con una circunferencia vacía, que marca el Apoapsis, y la Periapsis está marcada con la circunferencia rellena.

Cuando lleguemos al Apoapsis tocará conseguir velocidad tangencial para no caernos de nuevo, esto lo conseguimos mirando tangencialmente a la órbita. Es decir, a lo largo de la trayectoria, y acelerando. Mirar en esa dirección es complicado con los botones de rotación, sobre todo mantener la orientación, así que usaremos el piloto automático. En la parte derecha tenemos los botones del piloto automático:

Los explico. Kill Rot lo que hace es bloquear nuestra orientación actual. Pro Grade nos pone mirando a lo largo de la trayectoria y en el sentido en el que vamos, Retro Grade lo mismo pero en el sentido contrario al que vamos, Level Horizon nos sitúa de manera que el horizonte quede paralelo a nuestra visión y nos pone en inclinación de 0º con respecto a él.

Ahora nos interesa mirar a lo largo de la tangente, así que pulsa Pro Grade y verás como la nave gira para ponerse en posición. Pulsa H dos veces para cambiar el HUD al modo Orbit Earth, que pone referencias adecuadas para orbitar la Tierra.

Bien, seguimos esperando, pero mirando en la dirección adecuada. Si miras el MFD de la órbita, verás un número cuya etiqueta es ApT (Apoapsis Time). Esto marca el tiempo que queda para llegar a la apoapsis en segundos. Cuando queden 1 ó 2 segundos, mantén pulsado + en el teclado numérico para acelerar. Verás cómo la órbita se va abriendo, y como el número PeA va subiendo, cuando este número sea parecido a ApA, suelta la tecla +. Enhorabuena: estás en órbita. La nave se mantendrá en esa órbita sin hacer nada, como bien manda Newton.

Puedes usar las teclas T y R para acelerar o desacelerar el tiempo, ves el factor arriba a la derecha de la pantalla, done pone Wrp (Warp), y así puedes ver la órbita completamente.

Dentro de poco explicaré cómo girar la órbita, y sincronizarnos con la estación espacial internacional para engancharnos a ella.

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Una respuesta a Tutorial Orbiter

  1. tito dijo:

    me encanta es muy ilustrativo y bien confeccionado gracias
    una pregunta, no encuentro las pantallas no se como hacerlo
    si me enseñas te lo agradezco gracias nuevamente

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