Když Elon Musk z SpaceX doplní něco zajímavého, vytvoří se vlna vzrušení. Takže když nedávno tweetoval, že SpaceX možná pracuje na tom, jak získat horní fáze svých raket, spustilo řetěz zajímavých odpovědí.
SpaceX se pokusí přinést horní část rakety zpět z orbitální rychlosti pomocí obřího balónu
- Elon Musk (@elonmusk) 15. dubna 2018
SpaceX již nějakou dobu načítá a znovu používá své spodní fáze a snižuje náklady na zavedení užitečného zatížení do vesmíru. Ale to je první náznak, že se mohou pokusit udělat totéž s horními stupni.
Respondenti na Twitteru chtěli vědět přesně, co má SpaceX na mysli, a co by mohl být „obří balón“. Musk se ještě nezpracoval, ale jeden z jeho následovníků na Twitteru měl něco zajímavého.
Quinn Kupec, student z University of Maryland, James Clark School of Engineering, tweeted to Musk:
Pokud navrhujete, co si myslím, že jste velmi nízký balistický koeficient vstupního koeficientu, měli byste se spolu s @SpaceX podívat, co máme v @ UofMaryland. Na tom jsme chvíli pracovali a právě jsme dokončili testování pic.twitter.com/nJBvyUnzaK
- Quinn Kupec (@ QuinnKupec), 16. dubna 2018
Space Magazine kontaktoval pana Kupce, aby zjistil, zda by nám mohl pomoci pochopit, k čemu se Musk možná dostal. Nejprve ale trochu pozadí.
„Decelerátor ultralehkého balistického vstupního koeficientu“ je trochu plnohodnotný. Balistický koeficient měří, jak dobře může vozidlo překonat odpor vzduchu za letu. Vysoký balistický koeficient znamená, že návratové vozidlo by neztratilo rychlost rychle a dosáhlo by Země vysokou rychlostí. Spouštěč s ultralehkým balistickým vstupním koeficientem by rychle ztratil rychlost, což znamená, že vozidlo by před dosažením země cestovalo nízkými podzvukovými rychlostmi.
Pro regeneraci posilovače v horním stupni jsou žádoucí nízké rychlosti, protože vytvářejí méně tepla. Ale podle Kupce musí být překonán další problém.
"Co se stane, když tyto věci zpomalí na přistávací rychlosti?" Pokud je těžiště výrazně posunuto za střed tažení, jako by tomu bylo v případě vracejícího se horního stupně, může se stát nestabilním. Pokud je těžiště vozidla pro opětovné vjetí příliš vysoké, může se stát obráceným, což zjevně není žádoucí. “
Trik tedy spočívá v tom, že se rychlost opětovného vjezdu sníží do bodu, kdy teplo generované reentry nepoškodí posilovač, a to bez toho, aby se vozidlo obrátilo nebo jinak nestabilní. Toto není problém pro posilovače hlavní fáze, které SpaceX nyní běžně obnovuje; mají své vlastní retro-rakety, které řídí jejich sestup a přistání. Ale pro posilovače horní fáze, které dosahují orbitálních rychlostí, je to překážka, kterou je třeba překonat.
"Můj výzkum se konkrétně zaměřuje na to, jak vysoko můžete tlačit těžiště a stále udržovat správnou konfiguraci letu," řekl Kupec.
Ale co „obrovský balónek na párty“, na který Musk tweetoval?
Musk mohl barevně odkazovat na to, čemu se říká ballute. Slovo je kombinací slov balón a padák. Vynalezl je v 50. letech Goodyear Aerospace. Mohou zastavit sestup vstupních vozidel a zajistit stabilitu během sestupu.
"... balón by musel mít průměr 120 stop a být vyroben z vysokoteplotní tkaniny ..." - profesor Dave Akin, University of Maryland
Space Magazine kontaktoval profesora Dave Akina z University of Maryland s cílem nahlédnout do Muskova pípání. Profesor Akin pracuje na reentry systémech více než 2 desetiletí.
Při výměně e-mailů nám profesor Akin řekl: „Byly navrženy koncepty pro rozmístění velkého balónu na kabelu, který je při vstupu vlečen za vámi. Balón snižuje váš balistický koeficient, což znamená, že se v atmosféře zpomalujete a tepelné zatížení je menší. “ Klíčem je tedy vyčistit vaši rychlost, než se přiblížíte k Zemi, kde je atmosféra silnější a generuje více tepla.
Podle profesora Akina to však nemusí být snadné. "Abychom dostali dva příkazy o snížení velikosti balistického koeficientu, o kterých Elon mluvil o balónu, museli by být v průměru 120 ft. Vyrobeny z vysokoteplotní tkaniny, takže to nebude tak snadné."
Muskův rekord však ukazuje, že se neohlíží na věci, které nejsou snadné.
Načítání horních raketových stupňů není jen o snižování nákladů na spuštění, ale také o vesmírném odpadu. Evropská kosmická agentura odhaduje, že existuje více než 29 000 kusů vesmírných nevyžádaných planet, které obíhají kolem Země, a některé z těchto nevyžádaných prostředků jsou utráceny posilovače horní fáze. Došlo již ke kolizím a nehodám, některé satelity byly zatlačeny na jiné oběžné dráhy. V roce 2009 došlo ke srážce komunikačního satelitu Iridium 33 a zaniklého komunikačního satelitu Russian Cosmos 2251, čímž došlo ke zničení obou. Pokud SpaceX dokáže vyvinout způsob, jak načíst své posilovače horní fáze, znamená to méně nevyžádaného prostoru a méně potenciálních kolizí.
Existuje jasný precedens pro použití balónků ke správě reentry. Když na tom pracují lidé jako profesor Akin a Quinn Kupec, SpaceX nebude muset znovu vynalézat kolo. Stále však musí vykonat spoustu práce.
Musk tweetoval jednu další věc krátce po tweetu „obřího balónu“:
A pak přistaňte na skákacím domě
- Elon Musk (@elonmusk), 16. dubna 2018
Dosud žádné slovo o tom, co by to mohlo znamenat.
Tweet „obrovského balónu“ Elon Muska: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
Tweet od Quinna Kupce: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
