[KSP] Suivez l’Guide n°3 : mise en orbite et Gravity Turn !

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II- La Mise en Orbite

Il va être question dans cette partie d’aborder les fondements de la mise en orbite via son application la plus simple : grimper verticalement puis pousser à l’horizontale. Cette méthode est obsolète et peu efficace, mais elle permet de bien appréhender les différents paramètres essentiels à l’ascension d’une fusée. C’est également le moyen de procéder à vos premiers lancements, une valeur « sure » et simple, que nous optimiserons par la suite. Lecteurs avisés, soyez patients et ne sautez pas cette partie !

Avant de commencer, on télécharge les fichiers fournis dans la rubrique Téléchargements de ce guide, un peu plus haut dans ce document, cela nous permettra d’avoir la même base commune pour apprendre  Vous avez toute une sauvegarde cette fois, et vous trouverez quoi en faire dans l’onglet déroulant Téléchargements. On se retrouve sur le pas de tir, après avoir pris connaissance de la fusée intitulée « SlG3 – MunAr – Vector-100P » dans le VAB  ! Les plus observateurs constateront que par rapport au tutoriel précédent, le propulseur central a changé, la faute au stagiaire qui confond les références…

Le premier élément important c’est… De quel côté partir ? Ben oui, au nord ? A l’est ? A vrai dire, où bon vous semble, selon les usages votre direction de départ va varier… Citons par exemple l’orbite polaire, très utile sinon nécessaire pour la cartographie ! Il en est toutefois une qui s’inscrit comme référence absolue tant elle est utilisée : l’orbite équatoriale, c’est-à-dire celle qui survole précisément l’équateur de Kerbin, et qui se trouve ainsi dans l’exact même plan que celui de Mun. Toutefois, même une orbite équatoriale peut avoir deux sens, selon que l’on décolle vers l’Est (l’océan) ou l’Ouest (les montagnes), que choisir ? Il y a bien peu de raison qui vous amèneront à choisir l’Ouest. En effet, Kerbin tourne sur elle-même, comme la Terre, d’Ouest en Est : il faut essayer d’utiliser cette énergie que nous avons à tout instant, pour rendre nos décollages les plus économiques possibles !

3-Rotation-Kerbin-Equat

A la manière d’un lanceur de poids qui tourne sur lui-même avant d’envoyer son projectile, en reposant à la surface de Kerbin qui tourne sur elle-même, nous avons une énergie non nulle, une énergie qui à tout instant nous « expulse » légèrement vers le ciel : on retrouve le phénomène précédemment cité, l’effet centrifuge qui repousse vers l’extérieur de la courbe. Sans cet effet, nous pèserions même un peu plus lourd ! De fait, cette énergie peut être appréhendée autrement : il nous faut 2200 m/s de vitesse horizontale pour se placer en orbite basse ? Eh bien sachez que Kerbin vous entraine, au sol, à quelques 175 m/s par sa rotation, d’Ouest en Est, ce que l’on peut vérifier très simplement au sol, en passant la NavBall en mode « Orbit » par plusieurs clics successifs sur l’indicateur de vitesse.

Cela signifie que c’est autant d’énergie économisée pour notre mise en orbite. Et c’est également autant de vitesse à compenser si vous choisissez de décoller vers l’Ouest… Bien, que cela donne-t-il en pratique ? Eh bien placez votre fusée sur le pas de tir, pleine puissance, SAS enclenché… Et mise à feu ! Ne touchez à rien d’autre, pour le moment, allez tout droit.

3-Decollage-vector

Si cela monte tranquillement, félicitations, vous gagnez en altitude ! Si la fusée part en looping incontrôlés, cela signifie que votre vitesse est trop importante et / ou que la fusée se trouve en situation d’instabilité critique. On peut bien sûr chercher à la rendre plus stable, cela peut par exemple se faire en ajoutant des ailerons tout en bas de la fusée, solution simple et efficace. Mais pas nécessairement recommandée… Des ailerons, c’est de la masse et des frottements en plus, deux grands ennemis de l’optimisation. A l’inverse, vous pouvez choisir de garder le contrôle en évitant à votre fusée d’être soumise à des contraintes trop importantes : pour cela, il suffit de réguler votre vitesse, soit en revoyant la conception de votre lanceur avec des propulseurs mieux dimensionnés, soit en réglant ces derniers (via un clic droit dans le VAB), soit en réduisant la puissance pendant le vol avec la commande des gaz.

Même si votre fusée garde le cap, ce qui devrait être le cas du lanceur proposé au téléchargement, vous constatez bien que son accélération est déraisonnable, et que cela n’est pas optimal : frottement atmosphériques extrêmes, montée en température, risque de perte de contrôle… Il est capital de maitriser la vitesse d’ascension d’une fusée. De fait, en veillant à ne pas dépasser certains paliers de vitesse à certaines altitudes vous pourrez observer que votre fusée se comporte mieux.

3-Gif-atmo-feu

Comment faire décoller proprement cette fusée, sans vitesse excessive ? Plusieurs choix s’offrent à vous, prenez le temps d’expérimenter par vous-même avec les éléments évoqués… Mais voici quelques propositions :p A vous de choisir l’une d’entre elles ou d’en cumuler plusieurs !

  • Dans le VAB, réduire la poussée des boosters solides à 65% (clic droit, curseur « thrust »).
  • Dans le VAB, changer le propulseur central KS-25 « Vector » par un propulseur LV-T30, moins puissant.
  • Sur le pas de tir, réduisez la puissance du propulseur central KS-25 « Vector » à 30% pendant les dix milles premiers mètres.

Un indice ? A toute étape de conception, la masse doit être la plus faible possible, gage d’efficacité dans pratiquement toutes les situations, quand on parle d’Espace !

Le petit plusShow

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Solution : la meilleure option parmi les trois proposées, est la seconde. En effet, le Vector est bien trop puissant, même réglé à 50%, et descendre encore davantage sa poussée serait vraiment dommage : cela signifie simplement qu’il ne correspond pas au dimensionnement de la fusée, et qu’il représente une masse excessive pour rien. 4 tonnes tout de même, contre 1.25t pour le LV-T45 qui aura la bonne poussée, cela fait une vraie différence ! En prenant un propulseur trop puissant que vous castrez, c’est une forme de gâchis et de perte d’efficacité : tout doit servir autant que possible dans une fusée. Hé oui, le stagiaire qui avait changé le propulseur central pour un Vector, n’avais pas misé sur le bon item 😉
Mais ce n’est pas tout : nous allons aussi réduire la poussée des propulseurs à poudre en complément, à 65% : en effet, la poussée totale au décollage serait encore un peu trop élevée, menant à des vitesses importantes. On s’assure ainsi d’avoir une accélération initiale douce, et de ne pas lutter inutilement contre l’atmosphère en permettant aux propulseurs à poudre d’accompagner la fusée plus longtemps dans son ascension !

3-Gif-Apoaps

Après avoir retenu la solution proposée dans le Spoiler ci-dessus (vous pouvez également charger le craft « SlG3 – MunAr – LVT45-65P »), procéder à un nouveau décollage : l’accélération est désormais bien plus raisonnable n’est-ce pas ? En vue Mappemonde (touche [M]), surveillez votre trajectoire bleue, et notamment la petite flèche au sommet de la parabole, nommée « Apoastre » (Lexique) : ce symbole indique l’endroit le plus haut de votre courbe, ainsi que son altitude et le temps restant avant d’y parvenir. Coupez les gaz quand il indiquera 100km, vous devriez normalement avoir découplé les boosters solides entre-temps.

Trajectoire InertielleShow

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Vous remarquez qu’au moment où vous arrêtez les moteurs, l’altitude de l’apoastre tend à légèrement diminuer ? C’est normal, vous n’amenez plus d’énergie mais vous en perdez un peu via les frottements atmosphériques résiduels, autour de vous. En sortant de la dernière couche (70km), votre élan, votre énergie, seront intégralement conservés et cette valeur d’apoastre ne changera plus car rien ne s’y oppose. Repensez à Newton et ses fameuses lois ! Notez également comme, même en montant strictement à la verticale et avant de rallumer votre propulseur à l’horizontal, votre trajectoire est celle d’une parabole vers l’Est : il s’agit de la manifestation de la vitesse initiale offerte par la rotation de Kerbin sur elle-même dont nous parlions précédemment.

Basculez immédiatement votre fusée de sorte à ce que son nez pointe vers l’horizon, sur la NavBall, entre le bleu et le marron : il est temps d’apporter de la vitesse à l’horizontale pour former l’orbite ! Rallumez les gaz dès que vous y êtes et surveillez l’extinction de l’étage pour passer au suivant, ainsi que découpler la coiffe, qui ne sert plus à rien maintenant que vous êtes sorti de l’atmosphère, et qui représente une masse significative.

3-Gif-Bascule-hori-apo
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Plein gaz donc, et on observe la courbe bleue en vue mappemonde : vous gagnez désormais beaucoup de vitesse tangentielle, vous reproduisez ce que fait le canon de Newton en haut de sa montagne et vous apportez chaque seconde énormément d’énergie à l’horizontale. De fait, la parabole s’écarte de plus en plus, c’est bien visible, nous en sommes en bonne voie pour la mise en orbite !…

… Sauf que non. Non parce que vous êtes déjà en train de retomber, le long de votre trajectoire, votre altitude diminue très rapidement, et vous n’allez pas tarder à rentrer dans l’atmosphère. C’est cuit, c’est le cas de le dire, vous n’arriverez pas à délivrer la quantité d’énergie suffisante pour atteindre la vitesse orbitale, vous n’en n’avez ni le temps, ni la capacité en fuel à bord.

Je suis sûr que vous l’avez ressenti : ce n’est pas la bonne méthode, ne serait-ce que parce que monter ainsi à la verticale ne donne aucune vitesse tangentielle, et qu’une fois arrivé au sommet, il reste tout à faire : livrer 2000 m/s de DeltaV, c’est colossal ! Sans même parler de carburant, ça représente une durée de propulsion conséquente, dont on ne dispose pas : la gravité nous rappelle au sol. Si l’on imagine avoir le temps, malgré cette méthode, vous constateriez que les réserves en carburant ne sont pas suffisantes, et vous n’atteindriez par l’orbite : c’est impossible, et de loin ! Pourtant, cette fusée a été faite pour remplir ce cahier des charges, une orbite stable et circulaire à 100km, avec même un peu de marge. Mais il faudra, pour y parvenir, procéder à un lancement dans les règles, l’objet de la partie suivante 😉

Par le passé, nous reproduisions donc bêtement le canon de Newton, en dessinant dans un premier temps la montagne via une ascension verticale, et en poussant très fort sur le côté en arrivant au sommet, pour donner la vitesse orbitale, purement « horizontale ». En évoluant un peu, on a tenté d’introduire des intermédiaires, via des paliers d’angles réguliers en fonction de l’altitude… Les fameux « 45° à 10000m ». Ça parlera à quelques joueurs ^^ C’était pas mal, vous pouvez essayer et vous en sortir ! Mais cela reste un compromis franchement peu convaincant, et il convient de mixer vitesse verticale et vitesse horizontale à tout instant, pour trouver le profil d’ascension parfait, celui qui limite les pertes et se montre fiable, j’ai nommé : le Gravity Turn !

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