Лучший космический симулятор, про который (почти) никто не знает

Наверняка, многие, прочитав заголовок, сразу вспомнят несколько отличных игр, которые принято называть «космосимами». Кто-то вспомнит Freelancer и Wing Commander, кому-то придут на ум Elite Dangerous, EVE Online, Space Engineers или даже Star Citizen. Но почему их называют симуляторами, когда в них даже такая базовая вещь, как гравитационное взаимодействие если и присутствует, то просто «включается» вблизи планет? Не говоря уже о том, что научная (или не очень) фантастика в принципе не может считаться симулятором.

Кто-то наверняка уже понял, к чему я клоню, и воскликнет: «Kerbal Space Program!», на что я отвечу: тепло! Но разве может считаться симулятором фантастическая карликовая Солнечная система, где небесные тела движутся по «рельсам»; где ракеты строят из типовых «свинцовых» банок, в которых заливают универсальное топливо; где двигатели можно бесконечно перезапускать и регулировать тягу, а космонавты не нуждаются в еде и кислороде? С тем же успехом можно назвать Mario Kart гоночным симулятором.

И вы задумаетесь: «неужели существует игра без этих условностей? А главное, нужно ли оно вообще?». И я отвечу: есть и, конечно, нужно, а называется она… Kerbal Space Program. Но не простой, а модифицированный. Это огромный модпак, кардинально меняющий почти каждый аспект игры в сторону беспощадного реализма. Чрезвычайно сложный (как в плане разработки, так и в плане геймплея) и невероятно захватывающий, с названием, похожим на алфавитный суп, – это… KSP RO/RP-1/RSS/Principia.

Аббревиатуры расшифровываются как Realism Overhaul, Realistic Progression 1 и Real Solar System. Название последнего говорит само за себя. Первый включает в себя набор реальных ракетных компонентов с достоверными характеристиками; второй – переработку «карьеры», с контрактами, менеджментом космодрома и прогрессией, соответствующей реальному пути развития ракетостроения. Ну а про «Принципию» поговорим отдельно.

После долгой и сложной установки всех модов, игра встречает полуночной темнотой. В Космическом Центре им. Джона Ф. Кеннеди (или любого другого реально существующего космодрома) 00:00 часов 1 января 1951 года.

Космическая эпоха начиналась с метеорологических ракет (sounding rockets): небольших неуправляемых аппаратов, несущих примитивные научные приборы для исследования верхних слоёв атмосферы. На них и предстоит получить первое представление об особенностях и сложностях базового ракетостроения.

Тут стоит отметить, что игра в начале предлагает параллельно развивать и ракеты, и сверхзвуковые самолёты, что соответствует реальной истории: испытания экспериментальных самолётов дало представление о воздействии сверхзвуковых скоростей на летательные аппараты. В игре это даст приличные бонусы к науке на раннем этапе, но, так как конструировать жизнеспособные сверхзвуковые самолёты – непростая задача, а управлением ими – задача ещё сложнее, то большинство игроков RP-1 игнорируют эту ветку, благо разработчики предусмотрели возможность чисто «ракетного» пути развития.

Руководство для новичков первым делом предлагает построить аналог американской Aerobee или WAC Corporal. Маленькая ракета, напоминающая зубочистку, сидит верхом на твердотопливном ускорителе (по сути, на пороховой петарде) с милым названием Tiny Tim. Кроме двигателя, типичная ракета (а точнее ступень) состоит из топливного бака, различных аэродинамических элементов вроде обтекателей или крыльев, и авионики – абстрактного собирательного понятия, в которое входят вся электроника и механика, необходимая для управления ракетой. В отличие от стандартного KSP, все эти части являются процедурными, то есть им можно задавать произвольный размер, форму и цвета/текстуры. Объём бака следует подгонять под заявленное максимальное время работы двигателя, а размер (и вес) блока авионики зависит от общей массы ракеты. Добавляем научные эксперименты в виде термометра и барометра – и ракета готова к первому полёту.

Уже на этапе запуска предстоит узнать о первых сложностях. Например, о том, что зажигание ракетных двигателей – весьма непростая задача, что выражается сразу в нескольких ограничениях. У большинства двигателей только одно зажигание и нет никакой регулировки мощности. Пока что само по себе это не играет большой роли, ведь цель – взлететь как можно выше, но куда важнее встаёт проблема под названием ullage (тут и далее идут английские термины, если я не нашёл нормального перевода). Тот самый Tiny Tim, выступающий в роли первой ступени, работает чуть больше секунды, и если немного промедлить и попытаться зажечь вторую ступень после того, как он отработает, то… зажигания не произойдёт. Дело в том, что при отрицательном ускорении, жидкое топливо смещается в противоположную от двигателя сторону и вместо него в двигатель попадают пары (они есть даже в полностью заполненном баке), что и ведёт к неудачному зажиганию. Одно из решений проблемы – запускать двигатель второй ступени до того, как отработала первая – так называемый hot staging. Именно поэтому на многих реальных ракетах, таких как Titan II или различных модификациях «Семёрки», можно увидеть «дырки» в корпусе. Они нужны, чтобы двигатель мог запуститься ещё до отделения предыдущей ступени и его выхлопам было куда выходить. И это только первые из множества тонкостей, которые предстоит узнать на протяжении долгого пути к освоению космоса…

В отличие от обычного KSP, к основным ресурсам кроме денег и науки, можно смело отнести время. Оно требуется для всего: изучение технологий, улучшение зданий, постройка ракет и даже их выкат на стартовую площадку. Это влечёт за собой необходимость заранее планировать производство, исследования и, в будущем, тренировку космонавтов. Чтобы производственный цех не простаивал, нужно ещё до очередного запуска задумываться, что строить следующим. Цех и научный центр можно и нужно улучшать, чтобы строить и исследовать быстрее. Очки развития покупаются за деньги, а также дополнительно начисляются за каждые полученные 20 очков науки.

У всех контрактов есть строгий дедлайн, а ведь запуск может и провалиться: двигатель может не зажечься, внезапно заглохнуть, взорваться или потерять мощность. Если зажигание дало сбой на стартовой площадке, то ракету можно закатить обратно, отремонтировать и выкатить заново, но если что-то пойдёт не так во время полёта, то в 90% случаев это приведёт к провалу миссии. Поэтому, если не промышлять сейв-скамом (кхе-кхе), имеет смысл заранее позаботиться о резервной (а то и не одной) ракете, чтобы не провалить сроки и не получить существенный денежный штраф. Надёжность же двигателей возрастает со временем эксплуатации, поэтому иногда стоит задуматься о запусках простых ракет-болванчиков для тестирования двигателей.

Вместе с деньгами предстоит добывать и очки науки. Иногда научные эксперименты сами являются единственной полезной нагрузкой у ракеты, а иногда их стоит добавить в придачу к основному грузу. Список экспериментов постоянно расширяется, а условия проведения становятся всё более замысловатыми. Большинство экспериментов можно проводить несколько раз в разных «биомах» сначала над Землёй, а в последствии и в космосе.

Так как большая часть ракеты состоит из процедурных элементов, появляется такое понятие как tooling – оно символизирует подгонку производственных мощностей под конкретный типоразмер детали. В условиях игры это значит, что есть возможность разово заплатить большую сумму за «тулинг» процедурного элемента, чтобы кардинально уменьшить его стоимость и время производства. Естественно, «тýлить» стоит топливные баки и другие части, которые планируется производить многократно. При минимальном изменении детали, заново платить не нужно, а увеличение длины бака, при сохранении диаметра, даст существенно меньшую стоимость повторного «тулинга», поэтому при необходимости изменения объёма бака, стоит менять в первую очередь длину, а только потом ширину.

Для тестирования ракет используется «симуляция» – фиктивный запуск, результатом которого всегда является возврат в исходное состояние. По умолчанию, за симуляцию снимаются деньги, но большинство игроков предпочитают (да и руководство рекомендует) выставить в настройках нулевую цену, либо ограничиться небольшой стоимостью, чтобы поддержать себя в тонусе и не злоупотреблять симуляцией.

Игровая прогрессия строится вокруг контрактов. После успешного первого запуска появляются задачи со всё более сложными целями. Часть из них являются «вехами» – крупными достижениями, после которых открывается следующая группа контрактов. Преодолеть линию Кармана – условную нижнюю границу космоса, пролететь расстояние в 3000 км относительно поверхности земли и наконец… первая орбита – запуск искусственного спутника. Когда первый раз взлетаешь вертикально вверх на 200-400 километров над поверхностью, не представляешь, насколько сложно будет выйти на орбиту на этой же высоте.

Чтобы достичь орбиты, имеющихся со старта деталей, естественно, недостаточно. Придётся открыть несколько новых моделей и модификаций двигателей, а также, что немаловажно, усовершенствовать топливные баки и авионику – уменьшение их массы колоссально сказывается на эффективности ранних ракет.

Интересующиеся космической историей знают, что у СССР и США были кардинально разные подходы к конструированию ракеты-носителя для запуска первого искусственного спутника. Советы с самого начала взяли за основу межконтинентальную баллистическую ракету Р-7, возможности которой многократно превосходили требуемые для запуска на орбиту объекта массой около 80 килограмм. Американцы же пошли по пути многоступенчатой небольшой и дешёвой конструкции. Так масса ракеты Juno I была 29 тонн, против 267 тонн у ракеты-носителя Спутника 1.

В RP-1, помимо прочего, есть понятие стартовой площадки. Разные площадки поддерживают разную максимальную массу и высоту ракет. Покупать их нужно отдельно, к тому же цена выкатывания ракеты прямо зависит от размеров площадки. Всё это делает американский подход более практичным в условиях игры. Это не значит, что советский путь невозможен, некоторые игроки устраивают чисто советские прохождения, используя только советские двигатели и конструкции ракет. Но эти условия каждый накладывает сам, игровых ограничений на совместное использование в одной ракете американских и советских двигателей нет.

Когда первый «босс» окажется повержен, наступает эпоха спутников и исследования околоземного космического пространства. Вместе с этим приходится задумываться о вещах, которым раньше уделялось минимум внимания или не уделялось вовсе.

Первое – связь с землёй. Базовых антенн хватает для поддержания сигнала с низких орбит, но для связи нужна прямая видимость с наземной станцией. А она отсутствует чаще, чем может показаться на первый взгляд. Тот же Тихий океан настолько огромен, что, пролетая над ним, контакт с наземными станциями может подолгу отсутствовать. Для поддержания постоянного подключения, можно наладить свою телекоммуникационную сеть. Равноудалённые спутники, расположенные на общей орбите на достаточной высоте в количестве от трёх штук, успешно выступают ретрансляторами радиосигнала. Стоит отметить, что в зависимости от выбранных настроек сложности, отсутствие сигнала может приводить к невозможности управления аппаратом. Но даже без таких ограничений постоянная связь с землёй поможет передавать данные научных экспериментов. Телекоммуникационную сеть рано или поздно придётся обновлять: ранние электрические батареи много весят, а первые солнечные панели неэффективны и быстро деградируют.

До наступления «спутниковой эры» (и короткое время после), ракетой при взлёте вполне нормально можно было управлять вручную. Но после создания ракеты-носителя с полноценными управляемыми ступенями и с приходом новых заданий на более сложные орбиты, такими как солнечно-синхронная, где требуется достичь конкретных значений не только перицентра и апоцентра, но и строгого угла наклонения, что делает ручное управление практически невозможным.

Кому-то автопилот может показаться неким читерством, но какие ракеты в реальной жизни управлялись вручную? Роль автопилота выполняет мод MechJeb, известный многим игрокам в KSP. Для RSS в нём внедрён особый алгоритм со звучным названием Primer Vector Guidance, использующий множество сложных математических принципов с не менее сложными наименованиями.

Нюансов добавляет то, что сам алгоритм PVG не принимает в расчёт атмосферу и для более оптимальной траектории взлёта придётся повозиться с параметрами. Для помощи в этом деле предусмотрен графический анализатор, где можно строить графики изменения угла атаки и динамического давления в зависимости от времени, на основе которых уже можно делать выводы об эффективности взлётной кривой.

Тем не менее, нажатие кнопки «пуск» без каких-либо дополнительных настроек чаще приводит к успешному результату, чем к провалу. А полностью неудачные запуски обычно являются следствием плохих конструкторских решений на этапе создания ракеты-носителя. Если ракета будет спроектирована грамотно – то и автопилот будет работать адекватно.

Стоит отметить, что как некая альтернатива MechJeb’у существует особый мод для полноценного внутриигрового программирования под названием kOS. На специальном языке можно писать бесконечно сложные скрипты для осуществления всего, что душа пожелает. Если, конечно, у вас есть начальные знания программирования и продвинутые знания орбитальной механики и математики.

Конструирование ракет – игра внутри игры. За ним можно проводить часы, пытаясь выжать последние граммы полезной нагрузки из имеющихся компонентов. Я сам тратил несколько вечеров на доработку дизайна ракеты только для того, чтобы в итоге осознать, что она показывает себя хуже той, которую я до этого накидал за полчаса на коленке…

Многие игроки выбирают путь копирования реальных ракет прошлого – уровень симуляции это позволяет. Параметры всех ракет можно найти в интернете, и, если использовать те же двигатели, ту же компоновку ступеней, объёмы баков и так далее, можно добиться максимально близких к оригиналу характеристик.

А можно создавать своё, используя общие принципы дизайна ракет и полный спектр компонентов без привязки к реальным прототипам – так я, в основном, и поступал. По началу всё шло довольно печально, но со временем пришло некое понимание и даже стали получаться ракеты лучше реальных аналогов того времени. Или так мне казалось. К сожалению, чудес не бывает и люди из сообщества объяснили степень моего заблуждения. Дело в том, что я строил ракеты, ориентируясь на максимально допустимый вес актуальной стартовой площадки, а новые площадки строил только когда существующей критически переставало хватать. По началу, это имело смысл, но чем дальше шёл прогресс игры, тем проще стало строить более вместительные площадки, а я попал в ловушку своей одержимости оптимизацией. Как оказалось, оптимизировать под соотношение массы ракеты к массе полезной нагрузки не имеет смысла, когда твоя тяговитая и лёгкая ракета стоит в два раза дороже и строится дольше, чем та, что весит в два раза больше, но создана из более дешёвых и простых компонентов.

С наступлением спутниковой эры появляются соответствующие контракты – постепенно предлагается выводить спутники на всё более сложные типы орбит. Вышеупомянутая солнечно-синхронная, разные типы полярных орбит, такие как «Тундра» и «Молния», и, конечно, самая сложная из практических орбит – геостационарная. Полагаю, что мало кто осознаёт, насколько трудно достичь геостационарной орбиты. Серия из трёх манёвров, которая требует больше Δv (основная характеристика производительности ракеты), чем выход на орбиту Луны. Наверняка многие слышали, что космодромы лучше всего строить ближе к экватору, так как это даёт дополнительное ускорение за счёт вращения Земли, но я нигде не видел упоминаний о том, что это ещё и ощутимо упрощает выход на ГСО.

Ещё один тип новых миссий – возврат с орбиты на землю. Это и первые запуски «биологических образцов»: от бактерий, до небольших животных, так и плёночное фотооборудование. Атмосфера, которая является врагом при взлётах, становится главным союзником при посадке. Для того, чтобы сойти с орбиты, нужно минимум топлива, а дальше – дело за тепловым щитом и парашютами.

Когда технологическое развитие достигнет уровня второй космической скорости, начинаются первые путешествия к другим космическим телам. Строго говоря, первые шаги к исследованию ближайшего из них, Луны, предпринимаются ещё в «эпоху спутников». Уникальной особенностью запуска к Луне является очень сильное отклонение её орбиты относительно экваториальной плоскости Земли. Если в стандартном RO это довольно просто решается запуском в нужную плоскость, то в реальной жизни всё сложнее, но об этом поговорим в следующей главе.

Путешествия же к соседям по Солнечной системе начинаются с долгосрочного планирования. Чтобы понять, хватит ли текущих технологий, чтобы долететь до нужного космического тела, можно воспользоваться картой манёвров. Но тут сразу встаёт вопрос, а что, собственно, значит «долететь» до планеты? Пролететь рядом или врезаться – это одно, а если выйти на орбиту, или, тем паче, приземлиться, – совсем другое. Самый яркий пример – Меркурий. Из-за большой скорости вращения вокруг Солнца, выйти на его орбиту очень сложно. Первый искусственный спутник Меркурия «Мессенджер» запустили только в 2004-ом году, а вышел на орбиту он после многолетней серии гравитационных манёвров лишь в 2011-ом.

Карта манёвров показывает затраты Δv в идеальных условиях. Чтобы к ним приблизиться, нужно рассчитывать оптимальные окна запуска, притом окна для выхода на орбиту могут отличаться от обычных «пролётов». Само путешествие к планетам внутреннего круга может длится около полугода, а к ближайшему газовому гиганту – Юпитеру – более двух лет. Дальше летать «напрямую» уже не имеет смысла, лучше совершать гравитационные манёвры, «отталкиваясь» от Юпитера, чтобы сократить время полёта.

Из-за такого расклада получается довольно необычная геймплейная петля: миссия планируется за несколько игровых лет заранее, в течение которых осуществляются другие миссии, запланированные ранее, и так далее. Между планированием, запуском и достижением цели могут лежать игровые годы и дни в реальной жизни. И не всегда получается удержать в голове, что же ты там запланировал и построил несколько дней назад. Да и цена ошибки выше. Очень обидно осознать на полпути к Сатурну, что забыл установить радиопередатчик достаточной мощности, или неправильно рассчитал потребление энергии… И даже тот самый сейв-скам уже не поможет – мало кому захочется загружаться на несколько лет ранее, в течение которых уже многое успело произойти.

К слову, о вопросах энергии и коммуникации. Если для путешествия к ближайшим к Солнцу Венере и Меркурию отлично работают солнечные панели, то на Марсе из-за удаления от Солнца они будут работать на 40% эффективности от земной. А на Юпитере уже на 4%, и это без учёта деградации за время перелёта. Очевидно, что для путешествий ко внешнему кругу планет нужен другой источник энергии. Им выступает РИТЭГ, он же RTG – ядерная батарейка, которая очень дорого стоит и долго производится, но даёт фактически бесконечный источник энергии. Как и с другими технологиями, ранние версии RTG мало пригодны для практического применения, но к третьему-четвёртому поколению становятся ощутимо эффективнее.

Сверхдальная радиосвязь налаживаются путём применения новых сверхвысокочастотных радиоволн и «тарелками» – направленными параболическими антеннами. При планировании мощности передатчика, стоит учитывать как изменяющееся расстояние между Землёй и другими планетами, так и скорость передачи данных, необходимую для отправки результатов научных экспериментов.

Вершиной исследования небесных тел является, конечно, физический контакт. Приземление – непростой процесс, требующий индивидуального подхода к каждому космическому объекту. Первое приземление предстоит совершить, естественно, на Луну. Классический вариант – посадка с орбиты является типовой для всех небесных тел без атмосферы, её можно вкратце описать как «взлёт наоборот». Альтернативный подход, получивший в сообществе название suicide burn, осуществляется из траектории столкновения с телом путём включения двигателей в самый последний момент так, чтобы погасить скорость до нуля максимально близко к объекту. Похожий метод использует SpaceX при приземлении ступеней на землю.

Приземление на тела с атмосферой кардинально отличаются. Тут Марс и Венера находятся на разных концах спектра плотности атмосферы. У Марса она в 60 раз менее плотная по сравнению с земной и приземление потребует комбинированного подхода из теплового щита, парашютов и двигателей. У Венеры же плотность атмосферы настолько высокая, что на неё можно приземлиться вообще без парашютов, просто «упав» из космоса. А если парашюты всё-таки потребуются, то они будут комично малого размера и обязательно кевларовые – из-за нагрузок и температуры более 400 градусов по Цельсию.

Пришло время поговорить и про типы топлива. Собственно говоря, то, что разные двигатели требуют разных видов топлива актуально с самого начала игры, но наибольшую важность это приобретает ближе к этапу межпланетных перелётов. В игре есть десятки всевозможных видов топлива, из которых можно выделить три основных типа: kerolox – керосин с жидким кислородом в роли окислителя, hydrolox – жидкий водород с кислородом, и различные виды гипергольных (самовоспламеняющихся) смесей и однокомпонентных видов топлива, пригодных для длительного хранения.

Двигатели, работающие на керосине с кислородом, имеют очень высокий TWR (отношение тяги к массе), что делает их идеальными для стартовых ракетных ускорителей. Водородные двигатели, открывающиеся в начале 60-х, имеют очень высокий удельный импульс (показатель эффективности двигателя), но низкий TWR, что делает их идеальными для применения на верхних и разгонных ступенях – в условиях близких к невесомости.

Оба эти вида топлива основаны на сжиженных газах, и имеют один большой недостаток. Из-за очень низкой точки кипения, они буквально испаряются внутри баков. Частично это можно компенсировать, добавив слои тепловой изоляции на топливные баки, но даже максимальное их количество не сможет удержать топливо в жидком состоянии дольше нескольких недель, что сразу же делает их непригодным для космических аппаратов, путешествующих к другим мирам.

Для таких задач используются разные виды гипергольного топлива. Когда его компоненты вступают в контакт друг с другом, они самовоспламеняется, что делает их очень опасными в обращении в реальной жизни. Эффективность такого топлива ощутимо меньше и для его хранения нужно использовать только баки высокого давления (что добавляет лишней сухой массы), зато оно может храниться бесконечно. Сюда же можно отнести и однокомпонентное топливо, используемое в RCS (реактивной системе управления) и простейших реактивных двигателях. У него самая низкая эффективность, но у двигателей полностью отсутствует ограничение на количество запусков.

После проведения всевозможных экспериментов над разными живыми существами, запущенными в космос, настаёт пора личного участия человека в освоении космоса.

Для поддержания человека в живом состоянии требуется не только еда, питьё да кислород, но и целый ряд жизнеобеспечивающих систем. Для начала, в готовом виде имеет смысл запасать только еду. Кислород хранится в жидком состоянии и преобразуется в газ по мере необходимости. Просто так бесконечно накачивать атмосферу кислородом не получится – куда-то нужно девать углекислый газ. Для очистки воздуха от него используется сложное устройство под названием scrubber, использующее в качестве ресурса гидроокись лития, а за поддержание давления атмосферы отвечает нагнетатель. Для обеспечения всех этих систем электроэнергией вместо солнечных панелей имеет смысл использовать топливные элементы – они преобразуют жидкий кислород и водород в электроэнергию и воду. Это убивает сразу двух зайцев: не нужно ставить огромные солнечные панели и делать запасы воды.

Разумеется, любые миссии, в которых принимает участие человек, должны завершаться возвращением на Землю. Если при возврате техники и даже биологических образцов достаточно было хоть как-то сойти с орбиты тепловым щитом вперёд, то участие в процессе хрупких людей наносит свои ограничения. Острее всего этот вопрос встаёт при возврате с Луны – если на скорости 11 км/с войти в атмосферу привычным методом «лбом вперёд», то даже если капсула не развалится, перегрузок больше 10G на протяжении нескольких минут не выдержит ни один космонавт. Тут пришлось отдельно разбираться, каким образом осуществлять повторный вход в атмосферу. Как оказалось, в капсулах путём смещения центра тяжесть вверх относительно поверхности, можно добиться существенного уменьшения вертикальной скорости и если всё сделать правильно, то «коридор» торможения будет существенно длиннее с намного меньшими нагрузками для экипажа.

Отдельно присутствует понятие стресса, хоть эта система и не до конца функциональна. На накопление стресса влияют такие параметры как объём жилого пространства, связь с домом, одиночество, возможность заниматься физическими упражнениями, наличие панорамного вида, растений и твёрдой земли под ногами. Если же стресс космонавтов всё-таки поднимется до критического уровня, то появится вероятность нервного срыва, приводящие к незначительным последствиям, таким как частичная потеря накопленной научной информации или ресурса.

Несколько похожа ситуация с радиацией. В космосе идёт постоянное радиационное воздействие, интенсивность которого зависит от ситуации. Вокруг планет есть радиационные пояса и магнитосфера, постоянно существует опасность солнечного шторма и так далее. В зависимости от настроек сложности, радиация в космонавтах может накапливается перманентно, и при неаккуратном обращении их придётся отправлять на пенсию намного раньше. Защититься от радиации можно как кардинально – установкой чудовищно тяжёлой свинцовой защиты, так и хитростями. Например, чтобы свести воздействие солнечного шторма к минимуму, можно повернуться к солнцу сервисным модулем, или другой толстой частью корабля – тогда радиация просто не дойдёт до жилой капсулы.

Отдельного упоминания заслуживает «рандеву» – встреча двух объектов на орбите. Казалось бы, что может быть проще – в полной невесомости подлететь к другому объекту, который даже находится в поле видимости. В реальности же, рандеву – это очень сложная и местами контринтуитивная процедура.

Первые американские астронавты, перед которыми при выходе на орбиту стояла задача приблизиться к отделённой разгонной ступени, не смогли этого сделать. Чем больше они пытались ускориться по направлению к ступени, находящейся от них в нескольких километрах, тем дальше они от неё отдалялись. Дело в том, что при увеличении орбитальной скорости, увеличивается и высота над землёй и длина орбиты, что только отдаляет тебя от цели. Вот с такими парадоксами приходится сталкиваться, когда движение в невесомости осуществляется по честным орбитам, а не просто в «супе», как в любой космической игре.

И вот подошёл момент, когда всё готово для главного достижения человечества на данный момент – первого пилотируемого полёта на Луну. Это является своеобразным выпускным экзаменом, где применяются все знания полученные на протяжении игры. Экзамен проходит в свободной форме, поэтому методы осуществления миссии могут разниться. В реальной жизни, рассматривались варианты и с одним, и с двумя космонавтами, и с запуском нескольких ракет с выполнением двойного рандеву на орбите Луны. Какой бы вариант не показался наиболее привлекательным, после всего пройденного пути, выполнить его уже не составит особого труда. Я же выбрал классику – миссия «Аполлон-11»: одна ракета, три космонавта, перестыковка на земной орбите и прочее и прочее.

Если вы дочитали до этого места, то наверняка сложилось впечатление, что игра, мягко говоря, непростая – и это действительно так. Она требует о ракетостроении, управлении космическим кораблём и менеджмента одновременно. Но остался один мод, который стоит особняком.

В предисловии я обвинил оригинальный KSP в том, что планеты в нём ходят «по рельсам». Тут я немного покривил душой, потому как даже среди привыкших к трудностям игроков RO/RP-1, большинство предпочитает играть с оригинальной физикой.

Правильное название упрощённой физики KSP – patched conics. Это не «пропатченные конусы», как я когда-то подумал, а «сшитые коники». Ещё Кеплер, наблюдая за звёздным небом, пришёл к выводу, что планеты движутся по эллиптическим траекториям, а в более общем смысле – по коникам – кривым, полученным путём сечения конуса.

При стандартной физической модели KSP, у каждого небесного тела есть некая «сфера влияния» – область, внутри которой гравитационное взаимодействие осуществляется только с этим телом. Если у тела есть спутники, то у них будет уже своя сфера влияния, «вставленная» в сферу родителя. Если орбита объекта пролегает через несколько сфер влияния, то коники «сшиваются», что и даёт итоговую траекторию. На границе сфер влияния, гравитация от одного тела резко «выключается», а от другого – «включается».

Естественно, мы все понимаем, что в реальности гравитация так не работает. На аппарат, находящийся на орбите Луны, будут влиять не только сама Луна, но и Земля, и Солнце и даже другие планеты. Полноценную n-body физику, где ВСЕ тела в Солнечной системе оказывают гравитационное влияние друг на друга, добавляет мод, под названием Principia, названный в честь фундаментального труда Айзека Ньютона «Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica». Мод, написанный учёными-астрофизиками, настолько могуч, что с помощью него можно повторять любые, даже самые сложные реальные миссии.

«Но постой-ка!», воскликнут некоторые из вас: «Задача трёх тел до сих пор не решена (и, скорее всего, нерешаема в принципе), как может какой-то мод симулировать гравитационное влияние всего на всё?». На что я отвечу другим вопросом: а вы знали, что даже вычисление точного периметра эллипса является нерешаемой задачей? Как же тогда учёным удаётся просчитывать не только длину простейших орбит, но и комплексное гравитационное взаимодействие для путешествия между планетами? Правильный ответ: аппроксимация. Да, однозначно решить задачу многих тел невозможно, но создать хоть и приблизительную, но весьма точную модель – вполне.

Когда я устанавливал RP-1, в руководстве в отдельно выделенным абзаце было написано: «если вы не знаете, что такое точки Лагранжа, вам не стоит устанавливать Принципию», но когда есть возможность улучшить физику в игре, то грех этим не воспользоваться, верно? Что может пойти не та? ..

Как выясняется, в комплекте с «настоящей» физикой идёт масса новых трудностей. Первое изменение, которое бросается в глаза – это нестабильность орбиты. Если с физикой двух тел параметры орбиты остаются неизменными с каждым витком, то, когда на космический корабль влияют множество тел, орбита непрерывно меняется. Через несколько десятков оборотов могут существенно поменяться как наклонение, так и перицентр с апоцентром, что рано или поздно может привести в том числе и к столкновению космического корабля с поверхностью.

Приципия полностью меняет визуализацию траектории движения космического корабля и других космических объектов. В отличие от «сшитых коник», траектория остаётся непрерывной. Вместе с этим вводится критически важное понятие систем отчёта. Тут можно написать отдельную статью, но, если не углубляться, то траектории движения объектов отображаются абсолютно по-разному в зависимости от местоположения наблюдателя. Возможно, кто-то видел подобную схему полёта на Луну:

Если задуматься, то почему траектория сначала идёт против часовой стрелки, но к середине пути постепенно изгибается в обратную сторону и продолжается уже по часовой? Каким образом корабль изменил направление орбиты на полпути к Луне, и, главное, зачем? Ответ прост: корабль траектории не менял, а эта схема изображена в системе отсчёта, где Земля и Луна закреплены на линии с центром в их общем гравитационном центре (барицентре). За время полёта аппарата, Луна преодолеет некое расстояние, но в такой системе отсчёта она останется неподвижной, поэтому создаётся иллюзия изменения направления траектории.

Решение играть или нет в RP-1 с Принципией я принял, предварительно установив её на «голый» KSP и попробовав долететь до местных лун. Пользоваться новым планировщиком манёвров по началу было очень непривычно, вкупе с попытками вникнуть в системы отсчёта, но через какое-то время, такая система даже показалась более логичной – единая траектория лучше вписывается в представление о реальном положении дел, чем странные «сшитые» траектории оригинала.

Забавно, что в реальной Солнечной системе самая большая проблема, с которой я столкнулся, была как раз связана с полётами на Луну. Если со стандартной физикой можно было просто запланировать запуск так, чтобы сразу попасть в плоскость орбиты Луны, с Принципией так сделать не получалось, и виной этому была лунная прецессия – изменение орбитальных характеристик у Луны под воздействием Солнца с периодом 18,6 лет. Для упрощённой физики были зафиксированы средние характеристики, поэтому и запустить ракету в плоскость Луны можно всегда, тогда как с Принципией бывают периоды, когда это сделать просто невозможно.

После общения в Дискорде, самым адекватным решением стало применение написанного другим умным человеком скрипта для уже упомянутого мода kOS, который планирует запуск так, что из результирующей парковочной орбиты можно осуществить транслунный манёвр на ближайшем восходящем/нисходящем узле. В остальном же так или иначе получалось обходиться собственными силами.

Что такое точки Лагранжа я с тех пор узнал, хотя как их использовать на практике, так и не придумал. Тем не менее, опыт получил неповторимый, и теперь ни за что не променяю «настоящую» физику на простецкий patched conics. В заключение предлагаю посмотреть, как возможности n-body физики используют знающие люди:

RO/RP-1 – это большой набор модов для изначально, мягко скажем, не самой оптимизированной игры, часть из которых вообще создавались отдельно. Ожидаемо, это влечёт за собой ряд проблем от небольших, до более серьёзных.

Продвинутая аэродинамическая модель, огромные ракеты из множества компонентов, сложные физические расчёты в случае с Принципией и прочие усложнения, ощутимо сказываются на производительности. Хуже всего приходится при взлёте, когда вся ракета ещё в сборе, и можно ожидать увидеть 20 FPS даже на хороших машинах. Дополнительно производительность снижают опциональные моды на красивости: освещение, облака, текстуры. Ах да, сама игра запускается больше пяти минут с SSD и любит пожирать оперативку сильнее, чем Хром.

Так как многие моды изначально создавались самостоятельно, интерфейс взаимодействия с ними может кардинально отличаться друг от друга. Большего всего тут выделяются моды на парашюты и на процедурные крылья. Оба используют странные меню настройки, вместо более-менее стандартных. Добавляет проблем, что эти и ещё несколько модов не работают с масштабированием интерфейса и на 4K смотрятся очень мелко.

Разумеется, не обошлось и без багов. Их не мало, но самое тяжёлое, что из-за высокой сложности игры, когда что-то идёт не так, не всегда понятно – это ты сделал что-то неправильно или просто словил баг. Чаще всего, конечно же, первое. Присутствуют и разные костыли. Например, иногда у космического корабля полностью отказывает управление и для лечения этого недуга на приборной панели есть специальная кнопка, после нажатия на которую, всё проходит.

Игра очень требовательна к знанию английского. Мало того, что придётся подробно изучать всю доступную документацию, но и этого часто бывает недостаточно. Есть моменты, до которых очень сложно дойти самостоятельно, особенно, если ты не являешься энтузиастом ракетостроения и орбитальной механики. В таких ситуациях может помочь только сообщество в Дискорде или на Реддите, где, естественно, общаться придётся исключительно на английском. Очень сильно может помочь и просмотр чужих прохождений на YouTube.

Под конец хочется всех поздравить с юбилейным Днём космонавтики и порадоваться за человечество, у которого получилось вырваться из гравитационной ловушки родной планеты.

Очевидно, что это очень нишевая игра и мало кто отважится проводить дни за освоением бесчисленных механик, прорываясь через технические сложности и общение на английском с сообществом. Но каждое достижение тут ощущается как личная победа над невозможным. Первая орбита, первые полёты к дальним планетам, первая посадка на Луну беспилотного аппарата, а потом и пилотируемого… Когда первый раз твой космический зонд проходит через толстые слои атмосферы Венеры, дыхание захватывает несмотря на то, что знаешь, что под ними лишь серая пустошь, а не новый фантастический мир из Mass Effect или Outer Wilds.

По мере прохождения, появляется интерес к реальной истории космических полётов и ракетостроению. Знали ли вы, например, что СССР первыми создали ракетные двигатели закрытого цикла, считавшиеся американцами в принципе невозможными? И то, что американские ракеты используют эти двигатели до сих пор? Или, например, что уже к 60-м годам, толщина стенок топливных баков могла достигать менее половины миллиметра?

Поэтому я призываю всех, кто хоть немного интересуется темой космоса, попробовать хотя бы оригинальный KSP, пройти в нём довольно непростой туториал, чтобы получить начальные знания об орбитальной механике и посмотреть начало игры. А там, того и гляди, появится желание погрузиться в более серьёзный, суровый, но очень увлекательный и максимально реалистичный симулятор космической программы на данный момент.

P.S.: Для тех, кто всё-таки захочет рискнуть приобщиться, материалы по игре:

https://github.com/KSP-RO/RP-0/wiki – основная страница мода. Вся информация на этой странице и боковых ссылках строго обязательна для подробнейшего изучения. Всё это придётся перечитывать не один раз для полного понимания и осознания. До недавнего времени, установка была возможна только на версию KSP 1.8.1, но с марта 2021-го появилась поддержка 1.10.1, в которой вроде как лучше обстоят дела с производительностью, но сам я ещё не пробовал. Инструкция по установке для 1.8.1 пока что всё равно самая полная. Выполнять её нужно максимально точно – в ней нет ни единого лишнего слова.

https://discord.com/invite/V73jjNd – канал в Дискорде. Основной источник информации через общение. Даже если не хочется писать самому, стоит зайти почитать, что пишут другие. Из-за очень высокого среднего IQ завсегдатаев и обширных познаний тематики (нередко и практических), иногда бывает непросто понять ответы. Тем не менее, люди там очень терпеливые и готовы вновь и вновь отвечать на одни и те же глупые (и не очень) вопросы.

https://www.reddit.com/r/RealSolarSystem/ – Реддит. Менее активный, чем Дискорд, но тоже есть что посмотреть и почитать.

https://www.youtube.com/playli? list=PLNDuU-8x2SmxAsmDO44ex66Av58qiuZZB – моя любимая серия с прохождением RP-1 на YouTube. В первой ссылке есть ещё несколько. Пару раз видел ролики от русских авторов, но я их не смотрел, про качество сказать ничего не могу.