El taller consiste en simular un cohete de SpaceX, en concreto un Falcon 9. Las físicas y controles de posición se han simplificado y son ficticios siguiendo un poco la lógica.
Tendremos los siguientes micro servicios funcionando entre sí:
- falcon9: Este repositorio es el principal que dará órdenes y enviará información al resto de MS.
- coldgasthrusters: Control del sistema de empuje mediante gas presurizado.
- engine: Control de los 8 motores Merlin
- gimbal: Control del sistema gimbal de los 8 motores Merlin
- gps: Control del sistema de posicionamiento
- gridfins: Control de las rejillas para estabilizar el cohete
- kerosene: Control del sistema de Keroseno
- landinglegs: Control de las 4 patas de aterrizaje
- lox: Control del sistema de Oxígeno líquido
- payload: Control de la carga que vamos a desplegar en el espacio
- secondstage: Control de la segunda fase del cohete, que se separa y contiene el payload
- turbopump: Control de la turbina y bombas para poder mezclar RP-1 y LOX
Controlaremos las diferentes fases de una misión del lanzamiento de un satélite starlink con un Falcon 9, como podemos ver en la siguiente imagen:
Para ejecutar en local:
./gradlew build
./gradlew bootRunSe trata de que todos los micro servicios respondan con un mensaje de Health Check, el micro servicio principal (este proyecto) espera los valores por defecto de todos los campos:
Por ejemplo del Health Check del motor será:
{
"mode": "OFF",
"throttle": 0,
"chamberPressure": 0
}Se trata de la fase de lanzamiento, y los micro servicios que entran en marcha son los siguientes:
El motor tiene que primero presurizar la cámara a 2000 psia y poner él Mode en FULL, esto quiere decir que el
atributo throttle hay que ajustarlo al 100%.
IMPORTANTE: No se puede ajustar él Mode y throttle a la potencia
máxima si la cámara no se ha presurizado, tampoco podemos presurizar la cámara de golpe, cada 100 ms debemos incrementar
100 psia hasta llegar al valor de 2000. Quiere decir que tardará 2 segundos en incrementar la presión de 0 a 2000.
Hay que tener en cuenta que tenemos 8 motores en comunicación con el cohete, en la parte de simulación con el Hardware del cohete tendremos una interfaz controlando 8 motores.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mode": "FULL",
"throttle": 1,
"chamberPressure": 2000
}El control de Keroseno primero de todo debe activar la mainValve y seguidamente comenzar a bombear hasta llegar a
fuelPumpPercentage del 100 % con el valor 1, donde él flowRate irá incrementando hasta 801 kg/s de combustible al 100%.
IMPORTANTE: No se puede ajustar él fuelPumpPercentage si la mainValve no está abierta. También debemos incrementar
la potencia de bombeo 40 kg/s cada 100 ms.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mainValve": true,
"ratio": 2.4,
"fuelPumpPercentage": 1,
"flowRate": 801
}El control de oxígeno líquido primero de todo debe activar la mainValve y seguidamente comenzar a bombear hasta llegar a
fuelPumpPercentage del 100 % con el valor 1, donde él flowRate irá incrementando hasta 1919 kg/s de combustible al 100%.
IMPORTANTE: No se puede ajustar él loxPumpPercentage si la mainValve no está abierta. También debemos incrementar
la potencia de bombeo 95 kg/s cada 100 ms.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mainValve": true,
"ratio": 2.4,
"loxPumpPercentage": 1,
"flowRate": 1919
}
Para el funcionamiento del Kerosene y él LOX tenemos una turbina y dos bombas conectadas que son las que bombean los
diferentes combustibles. Esta bomba pone en marcha una turbina con él throttle al 100% donde las rpm irán incrementando
hasta 36000 rpm con un resultado total de hp de 10000 hp. Las rpm irán incrementando 1800 rpm cada 100 ms.
IMPORTANTE: Del JSON recibido deberemos comprobar que él ratio tanto del lox cómo kerosene corresponden
con los flowRate del kerosene y lox, la fórmula es la siguiente: lox flowRate / kerosene flowRate = ratio, con
un margen de error de un 5%.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"throttle": 1,
"rpm": 36000,
"hp": 10000
}
En la fase de ascenso entran en marcha el GPS, INS y Gimbal.
El GPS recibirá las coordenadas destino y se sitúa en las siguientes coordenadas:
**Latitude** 28.573469
**Longitude** -80.651070
**Latitude** 28.775245058791235
**Longitude** -77.38535548520339
Se deben de hacer check que las coordenadas de destino están a menos de 350 km de radio.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"actualLatitude": 28.573469,
"actualLongitude": -80.651070,
"targetLatitude": 28.775245058791235,
"targetLongitude": -77.38535548520339
}Primero de todo, antes de implementar este micro servicio hay que entender que es X Y Z o Roll, Pitch, Yaw para el
control de orientación de un cohete (ver imagen).
Para este endpoint usaremos **Yaw** para corregir Latitude y **Pitch** para corregir Longitud.
El Gimbal debe funcionar de la siguiente manera, por cada diferencia entre coordenadas actuales y de aterrizaje se deberá
aumentar 1º, por ejemplo Longitude -80.651070 y -77.38535548520339 el resultado será un Yaw de 3,26º, en cambio
a la inversa Longitude -77.38535548520339 y -80.651070 el resultado será un Yaw de -3,26º
IMPORTANTE: Se debe controlar que los 3 atributos no pueden pasar de los 20º, ya que es el giro máximo del motor en toda su circumferencia, en X Y Z tanto positivo como negativo.
Hay que tener en cuenta que tenemos 8 motores, por lo tanto 8 Gimbal en comunicación con el cohete (todos actúan en la misma posición a la vez).
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"roll": 0,
"pitch": 0,
"yaw": 3.26
}
El motor tiene que primero despresurizar la cámara a 1000 psia y poner él Mode en OFF, esto quiere decir que el
atributo throttle hay que ajustarlo al 0%. Se puede realizar directamente.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mode": "OFF",
"throttle": 0,
"chamberPressure": 1000
}El control de Keroseno primero de todo debe desactivar la mainValve y seguidamente parar de y pasar
fuelPumpPercentage al 0 % con el valor 0, donde él flowRate pasa a 0.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mainValve": false,
"ratio": 2.4,
"fuelPumpPercentage": 0,
"flowRate": 0
}El control de LOX primero de todo debe desactivar la mainValve y seguidamente parar de y pasar
loxPumpPercentage al 0 % con el valor 0, donde él flowRate pasa a 0.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mainValve": false,
"ratio": 2.4,
"loxPumpPercentage": 0,
"flowRate": 0
}Para el funcionamiento del Kerosene y él LOX tenemos una turbina y dos bombas conectadas que son las que bombean los
diferentes combustibles. Esta bomba se debe desactivar con él throttle al 0% donde las rpm disminuyen hasta 0 rpm
con un resultado total de hp de 0 hp.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"throttle": 0,
"rpm": 0,
"hp": 0
}Debemos desacoplar la Second Stage del Falcon 9 activando enableSeparation a true e informando al cohete. El throttle
debe incrementar hasta él 100% en 2000 ms, pasados 3000 ms después de activar enableSeparation.
https://www.youtube.com/watch?v=Vpsfy4npMhY
IMPORTANTE: Del JSON que recibe se debe controlar que en el engine su atributo mode este OFF y
throttle al 0.
{
"enableSeparation": true,
"throttle": 1,
"fairingSeparation": false,
"payloadSeparation": false
}Esta etapa se realiza seguida de la Stage Separation por eso los controles anteriores, ya que la maniobra de
giro del cohete debe estar sincronizada después para que no choque con él Falcon 9.
Se activará él ColdGasThruster right durante 13000 ms y luego para compensar la maniobra él ColdGasThruster left
1000 ms.
IMPORTANTE: Del JSON que recibe se debe controlar que en el engine su atributo mode este OFF y
throttle al 0.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"right": {
"thrust": 1,
"secondsOfThrust": 13
},
"left": {
"thrust": 1,
"secondsOfThrust": 1
}
}
Reset de del Gimbal del roll, pitch y yaw a 0º.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"roll": 0,
"pitch": 0,
"yaw": 0
}El motor tiene que primero presurizar la cámara a 1472 psia y poner él Mode en LIGHT, esto quiere decir que el
atributo throttle hay que ajustarlo al 70%.
IMPORTANTE: No se puede ajustar él Mode y throttle a la potencia
indicada si la cámara no se ha presurizado, tampoco podemos presurizar la cámara de golpe, cada 100 ms debemos incrementar
300 psia hasta llegar al valor de 1472. Quiere decir que tardará unos 500 ms en incrementar la presión de 0 a 1472.
Hay que tener en cuenta que tenemos 8 motores en comunicación con el cohete, en la parte de simulación con el Hardware del cohete tendremos una interfaz controlando 8 motores.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mode": "FULL",
"throttle": 0.7,
"chamberPressure": 1472
}El control de Keroseno primero de todo debe activar la mainValve y seguidamente comenzar a bombear hasta llegar a
fuelPumpPercentage del 70 % con el valor 0.7, donde él flowRate irá incrementando hasta 560 kg/s de combustible al 100%.
IMPORTANTE: No se puede ajustar él fuelPumpPercentage si la mainValve no está abierta. También debemos incrementar
la potencia de bombeo 40 kg/s cada 100 ms.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mainValve": true,
"ratio": 2.4,
"fuelPumpPercentage": 0.7,
"flowRate": 560
}El control de oxígeno líquido primero de todo debe activar la mainValve y seguidamente comenzar a bombear hasta llegar a
fuelPumpPercentage del 70 % con el valor 0.7, donde él flowRate irá incrementando hasta 1343 kg/s de combustible al 70%.
IMPORTANTE: No se puede ajustar él loxPumpPercentage si la mainValve no está abierta. También debemos incrementar
la potencia de bombeo 95 kg/s cada 100 ms.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mainValve": true,
"ratio": 2.4,
"loxPumpPercentage": 0.7,
"flowRate": 1343
}Para el funcionamiento del Kerosene y él LOX tenemos una turbina y dos bombas conectadas que son las que bombean los
diferentes combustibles. Esta bomba pone en marcha una turbina con él throttle al 70% donde las rpm irán incrementando
hasta 25200 rpm con un resultado total de hp de 7000 hp. Las rpm irán incrementando 1800 rpm cada 100 ms.
IMPORTANTE: Del JSON recibido deberemos comprobar que él ratio tanto del lox cómo kerosene corresponden
con los flowRate del kerosene y lox, la fórmula es la siguiente: lox flowRate / kerosene flowRate = ratio, con
un margen de error de un 5%.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"throttle": 0.7,
"rpm": 25200,
"hp": 7000
}El motor tiene que primero despresurizar la cámara a 1000 psia y poner él Mode en OFF, esto quiere decir que el
atributo throttle hay que ajustarlo al 0%. Se puede realizar directamente.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mode": "OFF",
"throttle": 0,
"chamberPressure": 1000
}En este endpoint se desplegarán las 4 Grid Fins, poniendo a true el atributo deploy en ZMinus, ZPlus, YMinus e YPlus,
donde Z hace referencia Yaw e Y a Pitch.
IMPORTANTE: Si la temperatura es mayor a 540 no se abrirán.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"zminus":{
"deploy":true,
"temperature":300,
"upDown":0,
"leftRight":0
},
"zplus":{
"deploy":true,
"temperature":300,
"upDown":0,
"leftRight":0
},
"yminus":{
"deploy":true,
"temperature":300,
"upDown":0,
"leftRight":0
},
"yplus":{
"deploy":true,
"temperature":300,
"upDown":0,
"leftRight":0
}
}En esta fase a 70 kms de altura el cohete enciende los motores para la reentrada, esta se hace a 8000 km/h.
Debemos controlar el Falcon 9 de la siguiente manera.
El motor tiene que primero presurizar la cámara a 1472 psia y poner él Mode en LIGHT, esto quiere decir que el
atributo throttle hay que ajustarlo al 70%.
IMPORTANTE: No se puede ajustar él Mode y throttle a la potencia
indicada si la cámara no se ha presurizado, tampoco podemos presurizar la cámara de golpe, cada 100 ms debemos incrementar
300 psia hasta llegar al valor de 1472. Quiere decir que tardará unos 500 ms en incrementar la presión de 0 a 1472.
Hay que tener en cuenta que tenemos 8 motores en comunicación con el cohete, en la parte de simulación con el Hardware del cohete tendremos una interfaz controlando 8 motores.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mode": "FULL",
"throttle": 0.7,
"chamberPressure": 1472
}El control de Keroseno primero de todo debe activar la mainValve y seguidamente comenzar a bombear hasta llegar a
fuelPumpPercentage del 70 % con el valor 0.7, donde él flowRate irá incrementando hasta 560 kg/s de combustible al 100%.
IMPORTANTE: No se puede ajustar él fuelPumpPercentage si la mainValve no está abierta. También debemos incrementar
la potencia de bombeo 40 kg/s cada 100 ms.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mainValve": true,
"ratio": 2.4,
"fuelPumpPercentage": 0.7,
"flowRate": 560
}El control de oxígeno líquido primero de todo debe activar la mainValve y seguidamente comenzar a bombear hasta llegar a
fuelPumpPercentage del 70 % con el valor 0.7, donde él flowRate irá incrementando hasta 1343 kg/s de combustible al 70%.
IMPORTANTE: No se puede ajustar él loxPumpPercentage si la mainValve no está abierta. También debemos incrementar
la potencia de bombeo 95 kg/s cada 100 ms.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"mainValve": true,
"ratio": 2.4,
"loxPumpPercentage": 0.7,
"flowRate": 1343
}Para el funcionamiento del Kerosene y él LOX tenemos una turbina y dos bombas conectadas que son las que bombean los
diferentes combustibles. Esta bomba pone en marcha una turbina con él throttle al 70% donde las rpm irán incrementando
hasta 25200 rpm con un resultado total de hp de 7000 hp. Las rpm irán incrementando 1800 rpm cada 100 ms.
IMPORTANTE: Del JSON recibido deberemos comprobar que él ratio tanto del lox cómo kerosene corresponden
con los flowRate del kerosene y lox, la fórmula es la siguiente: lox flowRate / kerosene flowRate = ratio, con
un margen de error de un 5%.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"throttle": 0.7,
"rpm": 25200,
"hp": 7000
}
Esta fase debemos controlar él Yaw (Z) y Pitch (Y) del Falcon 9 de la siguiente manera:
Leeremos las coordenadas de GPS recibidas en el Body de la petición, que llegarán de la siguiente manera:
{
"actualLatitude": 28.573469,
"actualLongitude": -80.651070,
"targetLatitude": 28.775245058791235,
"targetLongitude": -77.38535548520339
}En este endpoint se desplegarán las 4 Grid Fins, poniendo a true el atributo deploy en ZMinus, ZPlus, YMinus e YPlus,
donde Z hace referencia Yaw e Y a Pitch.
Y hará referencia a Latitude y Z hará referencia a Longitude, pasaremos los valores de coordenadas a un número
con el valor decimal en el punto de la coordenada y calculando con la siguiente fórmula los grados de cada Grid fin:
ZMinus = (-80,651070) - (-77,38535548520339) = -3,26 degrees
ZPlus = Invertida a ZMinus = 3,26 degrees
YMinus = (28,573469) - (28,775245058791235) = -0,20 degrees
YPlus = Invertida a YMinus = 0,20 degrees
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"zminus":{
"deploy":true,
"temperature":300,
"leftRight":-3.26
},
"zplus":{
"deploy":true,
"temperature":300,
"leftRight":3.26
},
"yminus":{
"deploy":true,
"temperature":300,
"leftRight":-0.20
},
"yplus":{
"deploy":true,
"temperature":300,
"leftRight":0.20
}
}
Haremos lo mismo que en el punto 9.1 pero con las nuevas coordenadas.
Haremos lo mismo que en el punto 6.1 Engine.
Haremos lo mismo que en el punto 3.2 Gimbal.
Haremos lo mismo que en el punto 6.2 Kerosene.
Haremos lo mismo que en el punto 6.3 LOX.
Haremos lo mismo que en el punto 6.4 Turbo Pump.
Para abrir todas las patas del Falcon 9 debemos actualizar todos los atributos de las patas a true e informar al Falcon 9.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"Leg0": true,
"Leg90": true,
"Leg180": true,
"Leg270": false
}Cerraremos las Grid Fins.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"zminus":{
"deploy":false,
"temperature":20,
"upDown":0,
"leftRight":0
},
"zplus":{
"deploy":false,
"temperature":20,
"upDown":0,
"leftRight":0
},
"yminus":{
"deploy":false,
"temperature":20,
"upDown":0,
"leftRight":0
},
"yplus":{
"deploy":false,
"temperature":20,
"upDown":0,
"leftRight":0
}
}Haremos lo mismo que en el punto 4.1 Engine.
Haremos lo mismo que en el punto 5.2 Gimbal.
Haremos lo mismo que en el punto 4.2 Kerosene.
Haremos lo mismo que en el punto 4.3 LOX.
Haremos lo mismo que en el punto 4.4 Turbo Pump.
Se activará él ColdGasThruster right y left durante 5000 ms para vaciar el gas restante.
La respuesta de este endpoint al finalizar los ajustes debe ser:
{
"right":{
"thrust":1,
"secondsOfThrust":5
},
"left":{
"thrust":1,
"secondsOfThrust":5
}
}
Cambiaremos el atributo fairingSeparation e informaremos al Hardware del second stage. Devolveremos el siguiente json:
{
"enableSeparation": true,
"throttle": 1,
"fairingSeparation": true,
"payloadSeparation": false
}Primero de todo apagaremos el motor, bajando throttle a 0%.
Cambiaremos el atributo payloadeparation e informaremos al Hardware del second stage. Devolveremos el siguiente json:
IMPORTANTE: El payload no se puede soltar si el motor del secondstage no está apagado.
{
"enableSeparation": true,
"throttle": 0,
"fairingSeparation": true,
"payloadSeparation": true
}Pull requests are welcome. For major changes, please open an issue first to discuss what you would like to change.
Please make sure to update tests as appropriate.