ダウンレンジロケットの製作(1)

2026.03.27
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  • 目標ロケット要件の整理
    • ダウンレンジロケットとは、高度ではなく、水平距離を稼ぐロケットです
    • ここで、今後の契約条件を確認します
      • 今後の契約用件確認のため、ミッションコントロールセンターに入り、現在の契約(Reach a Suborbital Trajectory & Return(uncrewed))を解除します
        • 前述の通り契約の解除のペナルティーありません
        • ただし、解除したことを忘れて、ロケットをロールアウト、打上げしないようにしないといけません(Launch a new vessel条件の為)
      • 利用可能に契約が復活しますが、主な条件は以下の通り
        • Reach a Suborbital Trajectory & Return(uncrewed)
          • 前回の1tロケットで達成予定の契約
        • Downrange Milestone(3000km)
          • 高度は宇宙空間(140km)以上で、水平距離3000km以上
        • Downrange Distance LV Development(Intermediate)　又は、
        • Downrange Distance LV Development(Difficult)
          • 高度は宇宙空間(140km)以上で、水平距離150km、又は、240km以上
          • SoundingPayload(観測荷物)を500units(単位？)搭載する事
        • First Low Spase Film Return
          • early film cameraの実験機器を搭載する事
          • 高度は100km以上で、水平距離200km
          • 地球に帰還する事
        • First Low Spase Biological Experimentation
          • small biological experimentationの実験機器を搭載する事
          • 高度は100km以上
          • SoundingPayload(観測荷物)を35units(単位？)搭載する事
          • 地球に帰還する事
        • Altitude Sounding Rocket(Intermediate)　又は、
        • Altitude Sounding Rocket(Difficult)
          • 高度は80km、又は、130km以上
          • SoundingPayload(観測荷物)を75units(単位？)搭載する事
      • よって、今後の達成すべき契約の順番は以下の通り
        • Reach a Suborbital Trajectory & Return(uncrewed)
          • 前回の1tロケットで達成予定の契約
        • Downrange Distance LV Development(Intermediate)又は、(Difficult)
          • まずこれを達成するロケットを設計/製造/打ち上げます
          • 総重量15t相当のロケットの予定
        • First Low Spase Film Return、又は、First Low Spase Biological Experimentation
          • 前述2項のロケットを改造し、科学機器を載せ、地球に帰還するロケットにします
        • Downrange Milestone(3000km)
          • 一方こちらも、前述2項のロケットを改造して契約条件達成を目指します
        • 参考
          • Altitude Sounding Rocket(Intermediate)(Difficult)は、契約条件がOptionalの為、契約は必須ではありません
          • 余力？他にすることがなかったら、契約する程度？
  • 次のロケットの契約の契約(仮)
    • 次のロケットの設計の為、仮に、Downrange Distance LV Development(Difficult)を契約します
  • 以下に、VABでロケットを新規作成していきます
  • 基本設計
    • Avionics[Procedural]を、まず配置します
      • プレイガイドのヒントより、Avionicsがどちらの方向を向いているかを見分ける方法として、ペイントパターン(Sides の Plain Metal)をBlack Arrow(Metal)にすると、縦線がナビボールの「下部」になるので、このように設定します
      • なお、今後は、縦線が、出口に向かって左側になるようにしておきます
      • その他の設定は、後述
    • 燃料タンクとして、Procedural Tank(Conventional Structure)をAvionicsの下に、2個、配置します
      • 後述で、細かい径の形状の変更を行うので、Modular Tankではなく、Procedural Tankにします
    • エンジンフェアリングの為、「ペイロード」-「Boattall Adapter(Flat)」を、燃料タンクの下に、「a」キーを2回押す等で反転させて、配置します
      • エンジンフェアリングの利点？と欠点？
        • 利点
          • 見た目が良くなる
          • 空力的に有利になるかもしれない
          • フェアリングが無くても、Wingを下の方に移動できるが、見た目がおかしくなる(Wingは、どちらにしても、内部計算上では浮いている状態？)
        • 欠点
          • フェアリング分の重量で、ΔVが減る
          • 空力的に有利にならないかもしれない
          • フェアリングのtoolが必要
    • エンジンとして、Model 39を、Boattall Adapter(Flat)の中心に配置します
      • チュートリアルでは、古いVerなので、「A-4」エンジンと記載されています
    • ここまでの配置で、以下の通り
  • エンジンとフェアリング
    • 参考：エンジン(Model 39)の特徴
      • Ullage：タンク内燃料の安定が必要です
      • Ignitions Remaining：Ground Support Clamps：地上でしか点火できません
      • Min Throttle：31％
        • なお、このエンジンは、記載はないですが、スロットルは、100%と31%の2段階しかなく、その間にスロットルを入れることはできません
        • なお、恐らく、今回の打ち上げでは、100%推進力での打ち上げになると思うので、31%は実際、使わない気がする・・・
        • Rated Burn Time：70s：定格燃焼時間
      • (Pressure-Fedの記載がないので、高圧タンク(HP)は不要です)
    • エンジンをフェアリングで囲う
      • Boattall Adapter(Flat)のPAWから、Fairling Nodesを4→2にする
        • 分割数を2にするということ
      • 「ペイロード」からProcedural Fairling(手続き用フェアリング？：詳細変更可能式フェアリング)を選ぶ
      • 仮に、対称性の数を1のまま、Procedural Fairlingを「a」を2回押す等、で逆向きにして(Boattall Adapter(Flat)が逆向きについているため)、Boattall Adapter(Flat)のサイドノードに取り付けます
        • 寸法調整の為、片側だけの配置にしています
      • Boattall Adapter(Flat)のPAWで、Heightを調整します
        • チュートリアルの通り、2.9mにしました
      • Boattall Adapter(Flat)のPAWで、Topを調整します
        • チュートリアルの通り、0.9mにしました
      • Boattall Adapter(Flat)のPAWで、Base Sizeを調整します
        • ここでは、プレイガイドの燃料タンク寸法にするため、1.5mにしました
      • Boattall Adapter(Flat)のPAWで、Disable Crossfeedがそのまま、押されていないことを確認します
        • Boattall Adapter(Flat)を燃料が通過する必要があります
        • エンジン(Model 39)の燃焼供給オーバレイで、燃料の供給ラインを確認することもできます
      • 寸法が確定したら、Procedural FairlingをBoattall Adapter(Flat)から外し、対称性を2にして、Procedural FairlingをBoattall Adapter(Flat)に取り付けなおします
        • 対称性を合わせたので、エンジンを覆う状態になります
      • Procedural FairlingのPAWの設定として、
        • Fairling DecouplerをOFFにします
          • 今回は、分離する必要が無いため
          • OFFにすることで、Costも多少下がります
        • なお、Toggle Open/Closedを押すと、内部にアクセスできます
    • 燃料タンクの寸法を設定します
      • 下側の燃料タンクは、
        • Shape：Cylinderのまま
        • Diameter：1.5m
        • Lenght：4m
      • 上側の燃料タンクは、上部の径をすぼめたい為(今後に搭載するEarly Film Cameraの直径1.25mも見据えるので)
        • Shape：Cone
        • Top：1.25m
        • Bottom：1.5m
        • Lenght：4m
      • 両方とも、
        • Tank Type：Steel Fuselage(HPタンクでなくていい)
        • Utillization：最大の83%
        • で、Fill:Model39b・・・を押し、エンジンに対応する燃料を満たします
    • エンジン下部に、適当な打ち上げクランプ(Small Launch Clamp等)を取り付けると、Ground Support Clampsの条件を満たすので、Delta-Vの数字が出てきます
      • この状態で、Delta-Vは3563m/s、燃焼時間は定格を超えていますが、87.45sのようです
  • 地球近傍アビオニクス
    • 寸法の設定
      • チュートリアルではAvionicsをノーズコーンの形にし、その下にSounding Payloadを搭載しているが、ここでは、ノーズコーンにSounding Payloadを搭載するロケットにした
      • まず、Diameterを1.25mにし、Lengthを800mmにした
    • Avionics制御の種類の選択
      • PAW内のAvionics項のConfigureを押し、Avionics制御の種類を選びます
      • ジンバル制御するので、Near-Earthを選びます
        • 制御可能重量の設定が必要です
          • 制御可能重量ごとのtool製作が必要になります
            • Avionicsのtool製作のcostは非常に高価なので、出来るだけ共通化を図りたいです
            • ただし、あまりに大きすぎても、Avionics自体の重量が重くなるので、ΔVが少なくなる要因にもなります
          • 今回のロケットは15t相当ですが、多少の余力を持たせたいので、20tの制御可能重量としました
      • EC amount(電力)は、400kJにしました
      • 上記設定したら、Apply(preserve simensions)で、外形の寸法を保持しながら内容確定させます
    • 科学実験の搭載・設定
      • AvionicsのPAW内のConfigrationの項の「Configure EXPERIMENTS」をクリックし、実験可能なものを選びます
        • 研究が進んでなければ、初期の「Barometer」(圧力計)、「Thermometer」(気温計)の2種類
      • AvionicsのPAWに戻り、Scienceの項の科学実験機器を「waiting」(待機中)にします
    • 通信の設定
      • 今回も150km程度なので、通信は前回同様、以下の通りで設定しました
        • 0.0dBm
        • VHF
  • サウンディングペイロード
    • 機首に、HPタイプの燃料タンク(Procedural Tank)を配置し、寸法等設定します
      • 契約条件のSoundingPayload(観測用荷物)を積載するためです
      • SoundingPayloadは、HPタイプの燃料タンクに積載します
      • 設定は以下の通り
        • Shape：Cone
        • Top：0m
        • Bottom：1.25m
        • Length：3m
        • Tank Type:HP Steel Fusel・・・
    • 「Tank UI」を押し、「SoundingPayload」を「Add」すると、SoundingPayloadが、入る分だけ入ります
    • 契約条件では、SoundingPayloadは500unitsで十分なので、「Tank UI」の「SoundingPayload」の積載数字を、直接、500.1程度入力し、「Update」すると、契約条件を満たす程度の積載量になります(Procedural TankのPAWでは、So表示されています)
    • 参考
      • 「SoundingPayload」の積載量は、Procedural TankのPAWのUtillization(利用率)を変化させることでも、調整できます
  • エンジンフェアリング付きのフィン
    • 目的
      • エンジン燃焼中は、Wingなしでジンバルや制御が問題なくできますが、エンジンが燃え尽き、惰性飛行を始めるた時、安定性がないとロケットが転倒し、ダウンレンジ(水平距離)が稼げなくなります
      • 今回のロケットは、Wingをフェアリングの位置にしたいですが、直接フェアリングに張り付けることができません
      • そのため、一旦、燃料タンク側に取り付けたあと、シフトと回転で、Wingの位置に配置します
    • Wing(B9 Procedural Wing(Early))を、燃料タンクの位置に仮に配置する
    • オフセットと回転により、フェアリングの位置まで下げ、浮かない程度に位置、及び寸法の調整します
  • ドライセンターオブマスとRCSビルドエイド
    • 目的
      • 燃料消費前と、後の重心を確認し、必要であれば重心を調整します
    • CoM(重心：黄色)とCoL(揚力：青)を表示させます
    • RCS Build Aidにより、DCoM(乾燥重心：赤)を表示させます
    • RCS Build Aidウインドウにて、消費しないものを除外します
      • SoundingPayloadは消費しない荷物なので、これを選択状態にします
    • 現在の重心では、燃料消費前重心(CoM：黄色)が上で、燃料消費後重心(DCoM：赤色)が下です。よって、燃料消費し伴い、重心が下に下がります。これは、安定性が悪い、らしい、です。(エンジン燃焼完了後のバランスのことと思う。将来製作するロケットでは不要になってくるもの、と思う)
    • 燃料消費後重心(DCoM：赤色)を燃料消費前重心(CoM：黄色)の上にするため、上段に重りを搭載します。今回は、ノーズ部分のタンクに搭載します。
      • ノーズ部分の燃料タンクのPAWを開き、「Tank UI」を開く
      • LeadBallast(鉛の重り)の「Add」を押し、追加します
      • RCS Build Aidウインドウにて、LeadBallastも消費除外選択されていれば、燃料消費後重心(DCoM：赤色)が上になります
      • ただし、LeadBallastが多すぎると、重くなりすぎてΔVが激減するので、適切な重さに修正します。
      • 今回は、LeadBallastを80Lに設定(Updata)すると、燃料消費後重心(DCoM：赤色)が燃料消費前重心(CoM：黄色)より前に来て、体勢は安定しそうです
      • 注意：LeadBallastを搭載しても、燃料タンクのPAWには表示されないようです。搭載していることを忘れて、ΔVが少ないことを悩まないようにしないと・・・
    • 最後に、ステージングを設定し、(Stage#1がエンジン点火、Stage#0が発射クランプ分離)Simulationを行います
  • メチジェブと共にダウンレンジロケットを飛ばす
    • Simulationを開きます
    • MechJebのAscent Guidanceを開き、以下メイン設定を確認します
      • 打上げモードが、Classic Ascent Profileであること
      • Orbit altitudeが十分高い設定であること(燃焼停止してしまうタイミングなので)
      • Oribit inc.は「Current」を押し、東方向になっていること
    • Ascent Settingsについて
      • AutoSageは#0の通り
      • Support hotstagingを入れ、1s程度の設定にします
        • エンジン点火し、安定燃焼するまでの時間として、1s程度待ってから、クランプを分離します
      • Force Rollをclimb:90°、turn:90°にすると、打ち上げ方向？(今回は東)がナビボールの右になり、キーボードで「d」の方向になる、と思います
      • なお、前述のAvionics配置の通りにしている場合は、縦線がナビボールの「下部：180°」に、すでになっていると思います
    • 下部のEdit ascent pathを押し、上昇軌道エディタを開きます
      • Automatic Altitude Turnを選択すると、スライダーで設定できるので、Altitude、Velocity共に左に設定するのですが、一番左にするとバグ？で打上げ制御が正しく働かない？ので、Altitude 10km程度、Velocity 10m/s程度にします
      • Final flight path angle　20°(チュートリアルの通り)
        • 弾道上の水平距離を最大にする角度は45°ですが、惑星曲率より、理想的な数字は45°以下で、一般に35~45°でも似たような結果が得られる、らしいです
      • Trun shape　35%(チュートリアルの通り)
  • フライトの診断
    • その他、必要なウインドウや、契約の確認等、お好みで表示したりします
      • 契約条件のDownrange Distance(水平距離)は、MechJebのFlight Recorderでも確認できます
    • 準備ができたら、「Engage autopilot」を押し、「スペースキー」を押して打ち上げ開始します
    • 今回の打上げSim結果(1回目)
      • 最大高度129km、Downrange(水平距離)380km、より、
      • 水平距離に余裕がありますが、高度が足りなかったようです
      • よって、打上げ条件でTrun shape：45%に変更した場合は・・・
    • 打上げSim結果(2回目：Trun shape：45%)
      • 最大高度147km、Downrange(水平距離)360km、になり契約を達成できそうです
      • もしくは、ロケットに搭載したLeadBallastの調整してもよいかもしれません
        • (実は何となく、LeadBallastが無い方が、体勢は安定しないが、空気抵抗が小さいせいか、結果が良くなる気がする・・・)
    • 契約条件を達成できるロケットの設計、打ち上げ条件が完了したら
      • いづれかの方法で、契約条件を達成できるロケットを決定します
      • 今回の打ち上げ条件は、
        • Final flight path angle：20°
        • Trun shape：45%
  • 新しいLCの建設
    • 今回のロケット(15t相当)を打ち上げ可能なLCを建造する
      • なお、既設(1t)のLCで、15tロケットの対応をさせようと「Modify」を押しても、Upgrade Limit for max・・・の通り、3tが改造で対応できる上限で、15tは対応できません
    • よって、「New LC」により、新しいLCを建造します(「Build」します)
    • なお、このロケットのtool工具製作費用について
      • RP-1ウインドウの「Tolling」に詳細がありますが、重複して部品が記載されています
      • 実際のtooll工具製作の総費用は、Integration Infoに表示されています
      • 今回では、tool総費用√18,162.5です
      • なお、Unlock Creditが√26,024.0であり、Unlock Credit範囲内である一方で、無駄なtoolを製作できる余力はほとんどなさそうです
      • tool工具は、ロケット寸法が本当に確定した後に、費用を消費して製作しないと、資金繰りがなかなか厳しいです
    • 時間を進めるためにVABを出て、Space Center Managementを開きます
      • なお、前回の契約達成により、Staffを10人無料で雇う事ができるので(Applicants 10)、Researcherを10人追加で雇いました(Researcherが30人になりました)
    • 収支を気にしながら(RP-1ウインドウの「Budget」のBalance)、Space Center Managementの「Warp to Complete」で次のイベントまで進めます
    • 前回ロケットを打ち上げたLC(1t)の、Reconditioning(整備？)が完了しました
      • なお、難易度を上げてしまったので、この状態で日々の収支(Balance)が14.6の赤字になってました
    • 日々の支出を下げる方法として、
      • 主に以下がありますが、
        • ロケット組上げ中であれば、Engineerの割り当てを少なくし、組上げ速度を遅くする、
        • 施設、又はLC建造中であれば、建造速度を下げる
      • 今回は、日々の収支が黒字になるまで、LC(15t)の建造速度を下げました(80%にしました)
    • 日々の収支が黒字になったので、「Warp to Complete」で次のイベント(ロケット(1t)の組上げ)まで進めました
  • -以降、ロケット(1t)の作業に一旦切り替え-
    ・ロケット(1t)の作業タイミングが先に来たので、ロケット(15t)関係はいったん後回しになります
    • 次のロケット(1t)の組上げが完了しましたが、LCに「Rollout」する前に、1tロケットの契約に問題ないか、再度確認します
      • なお、上述の15tロケットの条件を確認する+ために、契約を入れ替えている場合は、「Downrange Distance LV Development」を解除し、「Reach a Suborbital Trajectory and Return」の契約に戻しておかないと、契約を達成できません
    • 契約条件に問題がなければ、ロケットを「Rollout」し、「Warp to Complete」で次のイベント(ロケット(1t)のRollout)まで進めます
    • Rolloutが完了し、打上げできる状態になりました
  • 次へ

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