火箭升空飞行模拟仿真

    真实的飞船是不能测试着进入预定轨道的。风险是一个人在加速度为4G并绑定在座位上，持续很久一段时间不能精确要求轨道飞行太大，和靠自动驾驶来达到飞船的轨道。
    但那会是什么样的？欢迎到前苏联东方号载人飞船，现已经被美国获得并可以手动控制飞行。
    这是在爱德华兹空军基地组装的运载火箭。实际的太空舱被隐藏在了保护罩下。下面是火箭的第三级，可以见到其排气喷管。所有这些都安装在巨大的第一级和第二级顶部。不同于许多美国的火箭使用顺序燃烧阶段，东方号运载火箭第一级有四个持续燃烧的助推器，第二级为圆柱形。

    飞船内部的空间非常狭小。这里没有大窗户，所以这里除了仪器之外没有太多要看的地方。

    在前方的主仪表面板上，右边是阶段控制面板，左侧是控制手柄。这里有一个到主仪表面板上的特写镜头。由于我们无法看见外面的情况，所以只能查看导航。在面板下半部分是最重要的部分，分别有高度表，惯性速度指示器，垂直速度指示器，动力压力，方向和加速度。这还达不到与国际空间站汇合的精确度，但这并不是东方号的工作，它主要目标是把人类送入轨道并返回。
    我最重要的辅助工具之一，它告诉我在给定的时间里在什么高度，速度和方向。如果没有这样的参考，是很难衡量火箭是否在一个很好的上升路径。

    遗憾的是，“不能够看到过多”也是一个技术的限制。FlightGear的渲染引擎没有设计处理地球地轨道的视图，我们在下面使用的与尖端发展的高海拔和极端能见度视图并不能真正的测量地球的轨道。
    推力发动机点火后，需要几秒钟的时间增加，但东方号火箭的第一和第二阶段的燃烧提供了坚实的2G初始推力，所以可以迅速升空。前几秒后，我们围绕其主轴旋转火箭，面对发射航向。为了利用地球的自转，发射向东偏移。只要达到所需的航向，使其沿着与地平线60度的方向发射。在上升过程中，我被悬挂在正面朝下的太空舱中，在任何时候都面对着地球。这是非常合理的，因为在任何仪器出现故障的情况下，这可以让我有一个粗略的视觉参考。当然，在舱内的实际力量没有感到像在朝下，加速度的推力使我贴紧座位。

    大约飞行了20.000英尺，动力压力开始越来越大，我需要节流回来，以避免损坏火箭。毕竟，火箭比油箱的壳更薄：例如，第二阶段在起飞重量为100吨左右，但其空重超过7吨。然而空气迅速变薄，动态压力迅速下降，我要加满推力。一旦上面的压力达到峰值，我改变方向到和地平线30度的位置，并开始建立前进速度，而爱德华空军基地在下面逐渐消失。
    全功率的JSBSim飞行动力学和大气模型影响这部分的爬升，所以火箭和大气间的相互作用使东方号提供的数据真实。

    大约90秒种后，在第一阶段的助推器燃料已经用尽，需要减少质量使运载火箭的加速度达到4g以上。再次，我们将火箭的油门停留在4g以下，防止设备损坏。大约120秒，第一阶段助推器和火箭分离。火箭现在高度还不够，空气摩擦是微不足道的，所以我可以打开驾驶舱防护罩，可以看看外面的环境（虽然看不到足够多）。第二阶段助推器仍然很沉重，在这一阶段，当火箭爬升至100公里进入太空高度时，推力可以增加到约2g。
    在防护罩脱落过程中，整个飞行动态变化非常大，燃料的重量是一个重要的因素，所有这些效应非常明显的感觉到是在提升到轨道。

    在这个阶段，要仔细查看上升情况。第二阶段分离，把火箭的轨道高度调整约垂直速度为零使第三阶段燃烧。保持在此高度，同时加快并超过28.000公里/小时的轨道速度。然而，第二阶段达到其燃烧结束时的推力达到4g，而第三阶段开始勉强达到0.5g。所以在这个阶段所做出的任何错误，需要很长时间的纠正，而第三阶段的燃烧在最坏的情况下无法恢复。因此，我控制俯仰角非常小心，还要监督高度和垂直速度。
    发射后约5分钟，第二阶段分离，并点燃第三阶段。飞行的火箭和飞机相比区别很大，飞机的飞行只需对周围的环境做出反应，不需要记录时间。火箭目前的状态需确定最后五分钟发生了什么事。如果上升到这个阶段是不良的，我现在可以做纠正。但火箭第二阶段分离后的高度和速度参数在合理范围内，所以我继续提高速度，同时保持我在第三阶段的高度与半g推力。

    另有五分钟后，接近达到轨道速度，我要减小油门。速度必须达到相当准确，否则火箭会进入一个椭圆轨道，而不是一个近圆轨道。这是个问题，因为TDU甚至会低于第三阶段的推力，因此，如果第三阶段飞得太高，可能无法取消所有的轨道。
    也会有技术上的原因——FlightGear目前不被设计来处理超过150公里的高空，所以我必须达到低于150公里的轨道，100公里以上的空气是很稀薄。
    我仔细观看近地点的指标，因为它开始急速攀升，我分开的第三阶段——我已经进入轨道！远地点和近地点指示128公里和140公里，而不是完全的圆形，这是相当不错的。
    飞行到这个阶段是很不容易的——我知道FlightGear只有三个飞行员可以使东方号到达到轨道，你需要多加练习。

    从这一点来说，我只有通过TDU把航天器推力减小。而不是空气动力控制，我现在点燃推进器，以改变我的姿态，使航天器处于完全不同的操纵方式。
    JSBSim处理姿态控制推进器，以及空气动力控制。
    现在不是有太多的工作要做了，沿着轨道运动，看着日出是非常不错的。
    前沿开发实验对光着色带来了地球的阴影，在地形上移动，在光线较暗的地方形成鲜明的阴影和海拔高度差非常漂亮。

    准备脱离轨道，我把飞船点火，使用TDU的主发动机剩余的燃料。这种较低的近地点与大气相交——大气摩擦不得不承担剩下部分。然后我分离TDU。首先，慢慢使太空舱下降接触大气，稳定的增加阻力，我开始下降的速度越来越快。
    如果你在上升过程中感受到了4g的艰难，那么你没有体验过再入大气层。由于太空舱最终到达底层大气中，8g的减速力更加残酷地使我从轨道速度到几百公里/消失。我在这个阶段眼前一片漆黑。
    FlightGear在设定范围内末端加速选择性地模拟停电和红视。
    我再次得到意识的时候约有一个10公里的高度，加速度也停了下来。这个时候我去控制降落伞和向前运动的方向。制动降落伞完成其工作后，一旦垂直运动放缓，我会打开主降落伞，最后的任务是激活软着陆传感器。

    接近美国西海岸，我轻轻地落入大海。现在坐稳不动，等待打捞人员来接我......