เกม Kerbal Space Program: ตอนที่ 2 การทรงตัวของจรวด

ในโพสที่แล้วได้แนะวิธีดูกำลังเครื่องยนต์ให้มากพอที่จะยกจรวดขึ้น โพสนี้มาต่อกันด้วยเรื่องการทรงตัวของจรวดซึ่งมีส่วนสำคัญไม่แพ้กัน เพราะหากเครื่องยนต์มีกำลังมากก็จริง แต่ไม่ได้ติดอุปกรณ์ช่วยการทรงตัวอย่างเหมาะสม อาจจะทำให้จรวดควบคุมได้ยากลำบากหรือคุมไม่อยู่จนจรวดคว่ำหรือพังไปเลยก็ได้

สิ่งที่มีผลต่อการทรงตัวของจรวด

 
ศูนย์กลางมวลและศูนย์กลางแรงขับดัน (Center of mass & center of thrust)

  • หลักการคือ ในการออกแบบจรวดควรให้ศูนย์กลางมวลของจรวดสมดุลไม่เอียงซ้ายหรือขวา และอยู่ใกล้กับศูนย์กลางแรงขับดันโดยอยู่เหนือขึ้นไปเล็กน้อย จริงๆ ก็เป็นไปตามสามัญสำนึก คือถ้าศูนย์กลางมวลอยู่สูงกว่าศูนย์กลางแรงขับดันเกินไป หมายความว่าน้ำหนักมันไปตกที่หัวเยอะเกิน จรวดก็มีสิทธิ์หัวทิ่มได้ง่ายๆ ในโรงประกอบจรวดจะมีปุ่มสำหรับกดเพื่อดูศูนย์กลางมวล (Center of mass), ศูนย์กลางแรงขับดัน (Center of thrust) และศูนย์กลางแรงยกตัว (Center of lift) (เลข 1-3 ในรูป) ของจรวดเราอยู่ จะช่วยให้เราออกแบบจรวดได้ง่ายขึ้น

1=กดดู Center of mass, 2=กดดู Center of thrust, 3=กดดู Center of lift,
4=กดเพื่อเลือกจำนวนสมมาตร, 5=กดเพื่อเลือกว่าจะ snap อุปกรณ์ตามมุมหรือวางอิสระ

ความสมมาตร (Symmetry)

  • แน่นอนว่าถ้าจรวดไม่สมมาตรมันก็จะคอยเอียง พาลจะคว่ำเอาได้ ดังนั้นจะติดอุปกรณ์อะไรหนักๆ ก็ควรวางตำแหน่งให้สมมาตรรอบแกนจรวด ซึ่งในเกมมีเครื่องมือช่วยเรื่องนี้อยู่ โดยการกดปุ่ม “X” หรือคลิกที่ปุ่มเลข 4 ตามรูป มันจะให้เราเลือกได้ว่าจะติดอุปกรณ์ให้สมมาตรแบบสองแฉก สามแฉก สี่แฉก หกแฉก หรือแปดแฉก

อากาศพลศาสตร์ (Aerodynamics)

  • การจัดวางส่วนประกอบของจรวดมีผลต่ออากาศพลศาสตร์หรือความลู่ลมของจรวด หากวางตำแหน่งไม่ดี จรวดอาจจะหมุนติ้ว หรือไม่พุ่งเป็นแนวตรง สิ่งที่ช่วยได้อย่างหนึ่งคือการติดแพนหางหรือ Fin ซึ่งจะช่วยให้จรวดพุ่งได้ตรงและมั่นคง ควบคุมได้ง่ายขึ้น

Fin ช่วยให้จรวดพุ่งตรงมากขึ้น

โครงสร้าง (Structure)

  • บางทีจรวดเราศูนย์กลางดี สมมาตรดี อากาศพลศาสตร์ดีแล้วก็จริง แต่โครงสร้างอ่อนแอ เมื่อยิงขึ้นฟ้าไปสักพัก ความแรงของจรวดปะทะกับแรงต้านอากาศจะเริ่มทำให้จรวดแกว่ง ออกอาการคุมทิศทางไม่อยู่ หนักเข้าจรวดจะแกว่งอย่างรุนแรง โดยเฉพาะจุดที่เปราะบางอย่างเช่นดีคัปเปลอร์ อาจแกว่งจนหักไปเลยก็ได้ ทางแก้คือต้องเสริมโครงเหล็กหรือ Strut บริเวณที่บอบบางให้แข็งแรงขึ้น จรวดก็จะพุ่งได้มั่นคงขึ้นด้วย

Strut สำหรับช่วยเสริมโครงสร้างบริเวณที่อ่อนแอ

วงล้อปฏิกิริยาหรือรีแอคชั่นวีล (Reaction Wheel)

  • เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ช่วยควบคุมการหมุนตัว เมื่อเปิดเครื่องแล้ว (ในเกม เปิดระบบ SAS หรือ Stability Assist System เพื่อให้รีแอคชั่นวีลทำงานโดยการกดปุ่ม “T”) แม้ว่าจะลอยอยู่กลางอากาศ ก็จะสามารถควบคุมให้จรวดอยู่นิ่ง (ไม่หมุน) หรือค่อยๆ หมุนไปในทิศทางที่ต้องการได้อย่างมั่นคง ไม่ใช่หมุนอย่างไร้การควบคุม การหมุนที่ว่านี้สามารถเกิดได้กับทั้ง 3 แกน (x, y, z) ของจรวด
  • อย่างไรก็ตามแรงบิดจากรีแอคชั่นวีลจะค่อนข้างน้อย เมื่อเทียบกับแรงลม แรงขับดันอื่นๆ รีแอคชั่นวีลจึงทำงานได้ดีที่สุดในอวกาศ ตอนที่สลัดท่อนจรวดใหญ่ๆ ทิ้งไปหมดแล้ว แต่ถ้าจรวดยังท่อนใหญ่และอยู่ในชั้นบรรยากาศ อาจให้ผลได้บ้าง แต่ไม่ดีนัก
  • ปกติพวกคอมมานด์โมดูลมักจะมีรีแอคชั่นวีลอยู่ในตัว แต่เราก็สามารถติดรีแอคชั่นวีลเพิ่มบริเวณอื่นของจรวดได้ โดยมักจะไว้ช่วยคุมการหมุนรอบแกนตามแนวยาวจรวด แต่อาจจะเอาไว้หมุนเลี้ยวจรวดเลยไม่ค่อยไหว ถ้าจะหักเลี้ยวจรวด ใช้แพนหาง, กิมบอลของเครื่องยนต์ (Gimbal) หรือ RCS ช่วยจะดีกว่า

    Reaction Wheel ขนาดต่างๆ

  • รีแอคชั่นวีลเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่มีอยู่จริง ไม่ใช่แค่ในเกม หลักการน่าอัศจรรย์ของมันก็คือ สมมติเราอยู่ในพาหนะที่ลอยอยู่บนที่แรงเสียดทานต่ำ เช่น อยู่กลางอากาศ หรือในน้ำ แล้วเรามีวงล้ออันหนึ่งอยู่กับตัว หากเราปั่นวงล้อ ไปในทิศทางใด แรงปฏิกิริยาจะทำให้พาหนะเราจะค่อยๆ หมุนไปในทิศตรงกันข้ามกับวงล้อนั้น ทั้งที่เราไม่ได้ออกแรงกระทำใดๆ กับพาหนะนั้นจากภายนอกเลย (นึกถึงเฮลิคอปเตอร์ที่โรเตอร์หางชำรุด) สิ่งประดิษฐ์นี้มีประโยชน์สำหรับยานอวกาศเป็นอย่างมาก โดยการติดตั้งวงล้อไฟฟ้าไว้ 3 แกน ตั้งฉากกัน (แกน x, y, z) จะช่วยให้สามารถควบคุมการหมุนของจรวดขณะที่ลอยอยู่กลางอวกาศได้ทุกทิศทาง โดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิง ไม่ต้องวางตำแหน่งติดตั้งไอพ่นใดๆ ทั้งสิ้น

ระบบควบคุมแรงปฏิกิริยาหรืออาร์ซีเอส RCS (Reaction Control System)

  • ได้กล่าวถึงไปบ้างในบล็อกที่แล้ว มันคือระบบขับดันเชื้อเพลิงเดี่ยว (Mono-Propellant) ขนาดเล็กที่ให้เราติดไอพ่นไว้รายรอบจรวดหรือยานอวกาศ เพื่อที่จะสามารถจุดไอพ่นและควบคุมการเคลื่อนไหวของยานได้ สองลักษณะคือ การเคลื่อนที่ (Translation) และการหมุน (Rotation) การเปิดหรือปิดระบบอาร์ซีเอสทำได้โดยกดปุ่ม “R”

    ตัวอย่างเครื่องยนต์ RCS และถังเชื้อเพลิง Mono-Propellant

  • อาร์ซีเอสสามารถผลักดันให้จรวดเคลื่อน (Translate) ที่ได้ทุกทิศทาง (3 แกน x, y, z) หากติดตั้งปากไอพ่นไว้อย่างเหมาะสม ไว้ใช้ประโยชน์ในการเคลื่อนที่แบบทีละเล็กน้อย ไม่รุนแรง เช่น ขยับยานเพื่อเข้าไปจอดเทียบกัน (Docking) หรือปรับทิศทางเล็กน้อยตอนลงจอดบนพื้นดาว
  • อาร์ซีเอสนี้ยังสามารถทำงานร่วมกับระบบ SAS โดยจะช่วยควบคุมยานให้หมุน (Rotate) ไปในทิศที่ต้องการได้ดีขึ้น (ต้องเปิดทั้งระบบ SAS และ RCS) เพราะลำพังแรงบิดจากรีแอคชั่นวีลอย่างเดียวอาจตอบสนองได้ช้าเกินไป
  • เราสามารถสั่งยานให้ Translate หรือ Rotate ได้ โดยการ Translate จะใช้ปุ่ม “H”-“N”, “J”-“L” และ “I”-“K” ส่วนการ Rotate จะใช้ปุ่ม “A”-“D”, “W”-“S”, และ “Q”-“E”

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: