Când Elon Musk din SpaceX tweetează ceva interesant, generează un val de emoție. Așadar, când a replicat recent că SpaceX ar putea lucra la o modalitate de a prelua etapele superioare ale rachetelor lor, a declanșat un lanț de răspunsuri intrigate.
SpaceX va încerca să readucă stadiul superior al rachetei de la viteza orbitală folosind un balon de petrecere uriaș
- Elon Musk (@elonmusk) 15 aprilie 2018
SpaceX a preluat și a reutilizat etapele lor inferioare de ceva vreme și a redus costul lansării sarcinilor utile în spațiu. Dar acesta este primul indiciu că ar putea încerca să facă la fel cu etapele superioare.
Răspunsurile Twitter au dorit să știe exact ce are în minte SpaceX și ce poate fi un „balon de petrecere uriaș”. Musk nu a elaborat încă, dar unul dintre adepții lui Twitter a avut ceva interesant de adăugat.
Quinn Kupec, student la James Clark School of Engineering de la Universitatea Maryland, a trimis un mesaj pentru Musk:
Dacă vă propuneți ce cred că sunteți, un decelerator de coeficient de intrare balistică extrem de scăzut, atunci dvs. și @SpaceX ar trebui să veniți să vedeți ce avem la @UofMaryland. Am lucrat la asta de ceva timp și am terminat câteva testări pic.twitter.com/nJBvyUnzaK
- Quinn Kupec (@QuinnKupec) 16 aprilie 2018
Space Magazine l-a contactat pe domnul Kupec pentru a vedea dacă ne-ar putea ajuta să înțelegem la ce a putut ajunge Musk. Dar mai întâi, puțin fundal.
Un „decelerator de coeficient de intrare balistică foarte scăzut” este un pic bucal. Coeficientul balistic măsoară cât de bine un vehicul poate depăși rezistența aerului în zbor. Un coeficient balistic ridicat înseamnă că un vehicul de reintrare nu ar pierde viteza rapid și ar ajunge pe Pământ cu viteze mari. Un decelerator cu coeficient de intrare balistică extrem de scăzut ar pierde rapid viteza, ceea ce înseamnă că un vehicul ar călători cu viteze subsonice mici și înainte de a ajunge la sol.
Pentru a recupera un rapel în faza superioară, viteze mici sunt de dorit, deoarece acestea generează mai puțină căldură. Dar, potrivit lui Kupec, există o altă problemă care trebuie depășită.
„Ce se întâmplă atunci când aceste lucruri încetinesc viteza de aterizare? Dacă centrul de greutate este compensat în mod semnificativ în spatele centrului de tracțiune, cum ar fi cazul unei trepte superioare de întoarcere, acesta poate deveni instabil. Dacă centrul de greutate al vehiculului de reintrare este prea mare, acesta poate deveni inversat, ceea ce este evident că nu este de dorit. "
Așa că trucul este să scadă viteza vehiculului de reintrare până la punctul în care căldura generată de reintrare nu dăunează impulsorului și să o facă fără a provoca inversarea vehiculului sau a devenit altfel instabilă. Aceasta nu este o problemă pentru impulsurile de etapă principale pe care SpaceX le recuperează acum de rutină; au propriile lor rachete retro pentru a-și ghida coborârea și aterizarea. Dar pentru impulsurile din stadiul superior, care ating viteze orbitale, este un obstacol care trebuie depășit.
„Cercetările mele sunt concentrate în mod special pe cât de sus poți împinge centrul de greutate și să menții în continuare configurația corespunzătoare a zborului”, a spus Kupec.
Dar ce zici de „balonul de petrecere uriașă” despre care a replicat Musk?
Musk s-ar putea referi, în termeni colorați, la ceea ce se numește balet. Cuvântul este o combinație dintre cuvintele balon și parașută. Au fost inventate în anii 1950 de Goodyear Aerospace. Ele pot aresta coborârea vehiculelor de intrare și pot oferi stabilitate în timpul coborârii.
„… Balonul ar trebui să aibă diametrul de 120 de metri și să fie confecționat dintr-o țesătură la temperatură ridicată…” - Profesorul Dave Akin, Universitatea din Maryland
Space Magazine l-a contactat pe profesorul Dave Akin de la Universitatea din Maryland pentru o informație despre tweet-ul lui Musk. Profesorul Akin lucrează la sistemele de reintrare de peste 2 decenii.
Într-un schimb de e-mailuri, profesorul Akin ne-a spus: „Au existat concepte propuse pentru implementarea unui balon mare pe un cablu care este remorcat în spatele dvs. la intrare. Balonul scade coeficientul tău balistic, ceea ce înseamnă că vei decelera mai mare în atmosferă, iar sarcina de căldură este mai mică. " Deci, cheia este să vă frecați viteza înainte de a vă apropia de Pământ, unde atmosfera este mai groasă și generează mai multă căldură.
Dar, potrivit profesorului Akin, acest lucru nu va fi neapărat ușor de făcut. "Pentru a obține cele două ordine de reducere a magnitudinii în coeficientul balistic despre care Elon a vorbit despre balon, ar trebui să aibă diametrul de 120 de metri și să fie făcut dintr-o țesătură la temperatură înaltă, deci nu va fi atât de ușor."
Dar rezultatele înregistrate de Musk arată că nu se îndepărtează de lucruri care nu sunt ușoare.
Recuperarea etapelor rachetei superioare nu se referă doar la reducerea costurilor de lansare, ci și la gunoi. Agenția Spațială Europeană estimează că există peste 29.000 de bucăți de spațiu care orbitează pe Pământ, iar o parte din acea gunoi este cheltuită pentru amelioratori ai etapei superioare. Au existat deja unele coliziuni și accidente, unii sateliți fiind împinși pe orbite diferite. În 2009, satelitul de comunicații Iridium 33 și satelitul de comunicații rusesc Cosmos 2251 defunct s-au ciocnit între ele, distrugând ambele. Dacă SpaceX poate dezvolta o modalitate de a-și prelua impulsurile din stadiul superior, asta înseamnă mai puțină gunoi și mai puține coliziuni potențiale.
Există un precedent clar pentru utilizarea baloanelor pentru a gestiona reintrarea. Cu oameni precum profesorul Akin și Quinn Kupec care lucrează la asta, SpaceX nu va trebui să reinventeze roata. Dar vor mai avea multe de făcut.
Musk a tweetat un alt lucru la scurt timp după tweet-ul său de „balon de petrecere uriașă”:
Și apoi aterizați pe o casă înfiorătoare
- Elon Musk (@elonmusk) 16 aprilie 2018
Niciun cuvânt încă despre ce ar putea însemna asta.
Tweet-ul „balon de petrecere gigant” al lui Elon Musk: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
Tweetul lui Quinn Kupec: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
