Kui SpaceXi Elon Musk säutsub midagi huvitavat, tekitab see elevust. Nii et kui ta hiljuti säutsus, et SpaceX võib-olla töötab nende rakettide ülemiste astmete leidmiseks, pani see paika intrigeeritud vastuste ahela.
SpaceX üritab hiiglasliku peopalli abil tuua raketi ülemise astme orbitaalkiirusest tagasi
- Elon Musk (@elonmusk) 15. aprill 2018
SpaceX on juba mõnda aega otsinud ja taaskasutanud nende madalamaid etappe ning see on alandanud kandevõime kosmosesse viimise kulusid. Kuid see on esimene vihje, et nad võivad proovida sama teha ka ülemiste astmetega.
Twitteri vastajad soovisid täpselt teada saada, mida SpaceX silmas peab ja mis võib olla “hiiglaslik peopall”. Musk pole veel välja töötanud, kuid ühel tema Twitteri jälgijatest oli midagi huvitavat lisada.
Marylandi ülikooli James Clarki tehnikakooli tudeng Quinn Kupec säutsus Muskile:
Kui pakute välja minu arvates ülimadala ballistilise sisenemise koefitsiendi aeglustaja, siis peaksite teie ja @SpaceX tulema vaatama seda, mis meil @UofMarylandil on. Oleme mõnda aega selle kallal tööd teinud ja lõpetanud just pic.twitter.com/nJBvyUnzaK testimise
- Quinn Kupec (@QuinnKupec) 16. aprill 2018
Kosmoseajakiri võttis ühendust hr Kupeciga, et teada saada, kas ta aitab meil mõista, mida Musk võib olla sattunud. Aga kõigepealt väike taust.
Ülimalt madal ballistilise sisenemise koefitsient aeglustaja on pisut suutäis. Ballistiline koefitsient mõõdab, kui hästi suudab sõiduk ületada õhutakistust lennu ajal. Kõrge ballistiline koefitsient tähendab, et taassissesõiduk ei kaota kiirust kiiresti ja jõuab Maale suurtel kiirustel. Ülimalt madal ballistilise sisenemise koefitsient aeglustaja kaotaks kiiruse kiiresti, mis tähendab, et sõiduk liiguks enne maapinnale jõudmist madalatel alatoonilistel kiirustel.
Ülemise astme võimendi taastamiseks on soovitav kasutada väikeseid kiirusi, kuna need tekitavad vähem soojust. Kuid Kupeci sõnul tuleb lahendada veel üks probleem.
„Mis juhtub, kui need asjad aeglustuvad maandumiskiiruseks? Kui teie raskuskese on teie tõmbekeskmest oluliselt kaugemal, nagu see oleks tagasituleva ülemise astme korral, võib see muutuda ebastabiilseks. Kui kordussõiduki raskuskese on liiga kõrge, võib see ümber pöörata, mis pole ilmselgelt soovitav. ”
Niisiis on trikk alandada taassissesõiduki kiirust tasemeni, kus sisenemisel tekkiv kuumus ei kahjusta korduvat, ja seda teha ilma, et sõiduk muutuks tagurpidiseks või muutuks muul viisil ebastabiilseks. See ei ole probleem põhietappide võimenditele, mille SpaceX nüüd tavapäraselt taastab; neil on laskumise ja maandumise suunamiseks oma retro-raketid. Kuid ülemise astme võimendusjõudude jaoks, mis saavutavad orbitaalkiiruse, on see takistus, mis tuleb ületada.
"Minu uurimistöö keskendub konkreetselt sellele, kui kõrgele saate raskuskeskme suruda ja säilitada ikkagi õige lennukonfiguratsiooni," ütles Kupec.
Mis saab aga “hiiglaslikust pidupallist”, millest Musk säutsus?
Muskus võiks värvilises mõttes viidata sellele, mida nimetatakse ballutiks. Sõna on kombinatsioon sõnadest õhupall ja langevari. Need leiutas 1950-ndatel Goodyear Aerospace. Need võivad peatada sissesõidukite laskumise ja tagada laskumisel stabiilsuse.
“… Õhupalli läbimõõt peaks olema 120 jalga ja see peaks olema valmistatud kõrge temperatuuriga kangast…” - professor Dave Akin, Marylandi ülikool
Ajakiri Space võttis ühendust Muski piiksumisest ülevaate saamiseks Marylandi ülikooli professori Dave Akiniga. Professor Akin on taastussüsteemide kallal töötanud üle 2 aastakümne.
E-kirjavahetuses rääkis professor Akin meile: „On välja pakutud kontseptsioone suure õhupalli paigaldamiseks kaablile, mida sisenemisel veetakse teie taga. Balloon alandab teie ballistilist koefitsienti, mis tähendab, et aeglustate atmosfääris kõrgemat kiirust ja soojuskoormus on väiksem. ” Seega on peamine, kui kiirust enne Maale lähemale jõudmist nühitakse, kus atmosfäär on paksem ja tekitab rohkem soojust.
Kuid professor Akini sõnul pole seda tingimata lihtne teha. "Selleks, et saada ballistilise koefitsiendi kaks suurusjärku, mida Elon on õhupalli kohta rääkinud, peaks läbimõõt olema 120 jalga ja see peaks olema valmistatud kõrge temperatuuriga kangast, nii et see ei lähe sugugi nii lihtne."
Kuid Muski kogemus näitab, et ta ei häbene asju, mis pole lihtsad.
Raketi ülemiste astmete hankimine ei tähenda ainult stardikulude vähendamist, vaid ka kosmose rämpsu. Euroopa Kosmoseagentuuri hinnangul on Maa ümber tiirlemas üle 29 000 kosmoseprügi ja osa sellest rämpsust kulub ülemise astme süütevõimenditele. Juba on toimunud kokkupõrkeid ja õnnetusi, kusjuures mõned satelliidid on lükatud erinevatele orbiitidele. 2009. aastal põrkasid omavahel kokku sidesatelliit Iridium 33 ja kadunud Venemaa kosmosesüsteem Cosmos 2251, hävitades mõlemad. Kui SpaceX suudab välja töötada viisi oma ülemise astme võimendite taastamiseks, tähendab see vähem ruumi rämpsu ja vähem potentsiaalseid kokkupõrkeid.
Uuesti sisenemise juhtimiseks õhupallide kasutamise kohta on selge pretsedent. Kui selle kallal töötavad sellised inimesed nagu professor Akin ja Quinn Kupec, ei pea SpaceX ratast leiutama. Kuid neil on veel palju tööd teha.
Musk säutsus vahetult pärast “hiiglasliku peo õhupalli” piiksumist veel ühte asja:
Ja siis maanduge kopsakale majale
- Elon Musk (@elonmusk) 16. aprill 2018
Veel pole sõna selle kohta, mida see tähendada võiks.
Elon Muski “hiiglasliku peopalli” säuts: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
Quinn Kupeci säutsu: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
