Keď Elon Musk z SpaceX doplní niečo zaujímavé, generuje vlnu vzrušenia. Takže keď nedávno tweetoval, že SpaceX možno pracuje na spôsobe získania horných štádií svojich rakiet, spustilo to reťaz zaujímavých reakcií.
SpaceX sa pokúsi priviesť hornú časť rakety späť z orbitálnej rýchlosti pomocou obrovského balónu na párty
- Elon Musk (@elonmusk) 15. apríla 2018
SpaceX už nejaký čas obnovuje a opakovane používa svoje spodné fázy a znižuje náklady na spustenie užitočného zaťaženia do vesmíru. Ale to je prvý náznak, že sa môžu pokúsiť urobiť to isté s hornými stupňami.
Respondenti z Twitteru chceli presne vedieť, čo má SpaceX na mysli, a čo by mohol byť „obrovský balónik“. Musk sa ešte nespracoval, ale jeden z jeho sledovateľov Twitteru mohol pridať niečo zaujímavé.
Quinn Kupec, študent inžinierskej školy Jamesa Clarka z Marylandskej univerzity, tweetoval pre Muska:
Ak navrhujete to, čo si myslím, extrémne nízky spomaľovač balistického vstupného koeficientu, mali by ste sa spolu s @SpaceX prísť pozrieť, čo máme na @ UofMaryland. Už chvíľu sme na tom pracovali a práve sme dokončili testovanie pic.twitter.com/nJBvyUnzaK
- Quinn Kupec (@ QuinnKupec) 16. apríla 2018
Space Magazine kontaktoval pána Kupca, aby zistil, či by nám mohol pomôcť pochopiť, na čo sa možno pižmo pustilo. Najprv však trochu zázemie.
„Spomalovač balistického vstupu s nízkym obsahom balistov“ je trochu náročný. Balistický koeficient meria, ako dobre môže vozidlo prekonať odpor vzduchu počas letu. Vysoký balistický koeficient znamená, že návratové vozidlo by nestratilo rýchlosť rýchlo a dosiahlo by Zem pri vysokých rýchlostiach. Spomalovač ultra nízkych balistických vstupných koeficientov by rýchlo stratil rýchlosť, čo znamená, že vozidlo by pred dosiahnutím zeme jazdilo nízkou podzvukovou rýchlosťou.
Na regeneráciu zosilňovača hornej fázy sú žiaduce nízke rýchlosti, pretože generujú menej tepla. Ale podľa Kupca je tu ešte jeden problém, ktorý treba prekonať.
„Čo sa stane, keď tieto veci spomalia rýchlosť pristátia? Ak je vaše ťažisko výrazne posunuté za ťažiskom, ako by to bolo v prípade návratného horného stupňa, môže byť nestabilné. Ak je ťažisko návratného vozidla príliš vysoké, môže sa prevrátiť, čo samozrejme nie je žiaduce. ““
Trik teda spočíva v znížení rýchlosti vozidla na opätovný vstup do bodu, v ktorom teplo generované opätovným vstupom nepoškodzuje zosilňovač, a to bez toho, aby spôsobil prevrátenie vozidla alebo jeho nestabilitu. Toto nie je problém pre zosilňovače hlavnej fázy, ktoré SpaceX teraz bežne obnovuje; majú vlastné retro-rakety, ktoré usmerňujú ich zostup a pristátie. Ale pre zosilňovače hornej fázy, ktoré dosahujú orbitálne rýchlosti, je to prekážka, ktorú je potrebné prekonať.
„Môj výskum sa konkrétne zameriava na to, ako vysoko môžete tlačiť ťažisko a stále udržiavať správnu konfiguráciu letu,“ povedal Kupec.
Ale čo „obrovský balón na párty“, na ktorý Musk tweetoval?
Pižmo by sa mohlo farebne vzťahovať na to, čo sa nazýva guľa. Slovo je kombináciou slov balón a padák. Vynašiel ich v 50. rokoch minulého storočia Goodyear Aerospace. Môžu zastaviť zostup vstupných vozidiel a zabezpečiť stabilitu počas zostupu.
"... balón by mal mať priemer 120 stôp a musí byť vyrobený z vysokoteplotnej tkaniny ..." - profesor Dave Akin, Marylandská univerzita
Space Magazine kontaktoval profesora Dave Akina z University of Maryland s cieľom získať bližšie informácie o Muskovom tweetu. Profesor Akin pracuje na reentry systémoch viac ako 2 desaťročia.
Pri výmene e-mailov nám profesor Akin povedal: „Boli navrhnuté koncepcie nasadenia veľkého balóna na kábli, ktorý je pri vstupe vlečený za vami. Balón znižuje váš balistický koeficient, čo znamená, že v atmosfére spomaľujete vyššie a tepelné zaťaženie je menšie. “ Kľúčom je teda vyčistiť vašu rýchlosť skôr, ako sa dostanete bližšie k Zemi, kde je atmosféra silnejšia a vytvára viac tepla.
Podľa profesora Akina to však nemusí byť ľahké. "Na dosiahnutie dvoch rádovo zníženého balistického koeficientu, o ktorom hovoril Elon o balóne, by musel byť priemer 120 stôp a musí byť vyrobený z vysokoteplotnej tkaniny, takže to nebude všetko také ľahké."
Muskove záznamy však ukazujú, že sa nehanbí vecí, ktoré nie sú ľahké.
Načítanie vrcholov rakety nie je len o znižovaní nákladov na spustenie, ale aj o vesmírnom nevyžiadaní. Európska vesmírna agentúra odhaduje, že existuje viac ako 29 000 kusov vesmírneho odpadu, ktorý obieha okolo Zeme, a niektoré z tohto odpadu sa používajú na podporu horného stupňa. Už došlo k určitým kolíziám a nehodám, pričom niektoré satelity boli vytlačené na rôzne obežné dráhy. V roku 2009 došlo k zrážke komunikačného satelitu Iridium 33 a zaniknutého komunikačného satelitu Russian Cosmos 2251, čím došlo k zničeniu oboch. Ak SpaceX dokáže vyvinúť spôsob, ako načítať zosilňovače hornej fázy, znamená to menej nevyžiadaného priestoru a menej potenciálnych kolízií.
Existuje jasný precedens pre použitie balónov na správu opakovania. Keď na tom pracujú ľudia ako profesor Akin a Quinn Kupec, SpaceX nebude musieť objavovať koleso. Stále však majú pred sebou veľa práce.
Musk tweetoval jednu ďalšiu vec krátko po tweetu „obrovského balónika“:
A potom pristáť v skákacom dome
- Elon Musk (@elonmusk), 16. apríla 2018
Zatiaľ nehovorím o tom, čo by to mohlo znamenať.
Tweet „obrovského balónu“ spoločnosti Elon Musk: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
Tweet od Quinna Kupca: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
