Kad Elons Musks no SpaceX tweets kaut ko interesantu, tas rada satraukuma vilni. Kad viņš nesen tvīda, ka SpaceX, iespējams, strādā pie tā, lai izgūtu viņu raķešu augšējos posmus, tas aizsāka intriģēto reakciju ķēdi.
SpaceX mēģinās atgriezt raķetes augšējo pakāpi no orbītas ātruma, izmantojot milzu ballītes balonu
- Elons Musks (@elonmusk) 2018. gada 15. aprīlis
SpaceX jau kādu laiku meklē un atkārtoti izmanto to zemākos posmus, un tas ir pazeminājis izmaksas par kravas nosūtīšanu kosmosā. Bet tas ir pirmais mājiens, ka viņi, iespējams, mēģina darīt to pašu ar augšējiem posmiem.
Čivināt atbildētāji vēlējās precīzi zināt, kas SpaceX ir prātā, un kāds varētu būt “milzu ballīšu balons”. Musks vēl nav izstrādājis, bet vienam no viņa Twitter sekotājiem bija kaut kas interesants, ko pievienot.
Kvins Kupeks, Merilendas Džeimsa Klarka inženierzinātņu skolas students, skaņdarbā Musk sniedza tweet:
Ja jūs ierosināt to, kas, jūsuprāt, jūs esat, ļoti zems ballistiskā ieejas koeficienta palēninātājs, tad jums un @SpaceX vajadzētu ierasties, lai redzētu to, kas mums ir vietnē @UofMaryland. Mēs kādu laiku strādājam pie tā un tikko pabeidzām pic.twitter.com/nJBvyUnzaK pārbaudi
- Kvina Kupeša (@QuinnKupec) 2018. gada 16. aprīlis
Žurnāls Space Magazine sazinājās ar Kupec kungu, lai noskaidrotu, vai viņš varētu mums palīdzēt saprast, ko Musks, iespējams, ir nokļuvis. Bet vispirms nedaudz fona.
“Ļoti zems ballistiskā ieejas koeficienta palēninātājs” ir mazliet kumoss. Balistiskais koeficients mēra, cik labi transportlīdzeklis var pārvarēt gaisa pretestību lidojuma laikā. Augsts ballistiskais koeficients nozīmē, ka atkārtots iebraukšanas līdzeklis ātri nezaudē ātrumu un sasniegtu Zemi ar lielu ātrumu. Īpaši zems ballistiskā ieejas koeficienta palēninātājs ātri zaudēs ātrumu, kas nozīmē, ka transportlīdzeklis pirms sasniegšanas uz zemes brauks ar nelielu zemskaņas ātrumu.
Lai atgūtu augšējās pakāpes pastiprinātāju, ir vēlams neliels ātrums, jo tie rada mazāk siltuma. Bet, pēc Kupec teiktā, ir vēl viena problēma, kas jāpārvar.
“Kas notiek, kad šīs lietas palēninās līdz nosēšanās ātrumam? Ja jūsu smaguma centrs ir ievērojami novirzīts aiz jūsu vilkšanas centra, kā tas būtu gadījumā, ja augšējā pakāpe atgriežas, tas var kļūt nestabils. Ja atkārtotas iebraukšanas transportlīdzekļa smaguma centrs ir pārāk augsts, tas var kļūt apgriezts, kas acīmredzami nav vēlams. ”
Tāpēc triks ir samazināt iebraukšanas transportlīdzekļa ātrumu līdz vietai, kurā atkārtotas iebraukšanas radītais siltums nesabojā pastiprinātāju, un to izdarīt, neizraisot transportlīdzekļa apgriezšanos vai kā citādi nekustīgu. Tā nav problēma galvenajiem skatuves pastiprinātājiem, kurus SpaceX tagad regulāri atjauno; viņiem ir savas retro raķetes, lai vadītu nolaišanos un nosēšanos. Bet augšējās pakāpes pastiprinātājiem, kas sasniedz orbītas ātrumu, tas ir šķērslis, kas jāpārvar.
"Mani pētījumi ir īpaši vērsti uz to, cik augstu jūs varat virzīt smaguma centru un joprojām saglabāt pareizu lidojuma konfigurāciju," sacīja Kupeks.
Bet kā ir ar “milzu ballīšu balonu”, par kuru Muskuss tweedīja?
Muskuss krāsainā izteiksmē varētu atsaukties uz tā saucamo ballīti. Vārds ir vārdu balona un izpletņa kombinācija. Tos izgudroja 1950. gados Goodyear Aerospace. Viņi var apturēt iebraukšanas transportlīdzekļu nolaišanos un nolaišanās laikā nodrošināt stabilitāti.
“… Balonam jābūt 120 pēdu diametrā un izgatavotam no augstas temperatūras auduma…” - profesors Deivs Akins no Merilendas universitātes
Žurnāls Space Magazine sazinājās ar Merilendas universitātes profesoru Deivu Akinu, lai iegūtu ieskatu Muska tvītā. Profesors Akins vairāk nekā 2 gadu desmitus strādā pie atkārtotas ievešanas sistēmām.
E-pasta apmaiņā profesors Akins mums teica: “Ir ierosinātas koncepcijas, kā lielu balonu izvietot uz kabeļa, kurš iebraucot tiek vilkts aiz jums. Balons pazemina jūsu ballistisko koeficientu, kas nozīmē, ka atmosfērā jūs palēnināsities augstāk, un siltuma slodze ir mazāka. ” Tāpēc galvenais ir berzt savu ātrumu, pirms tuvojaties Zemei, kur atmosfēra ir biezāka un rada vairāk siltuma.
Bet, pēc profesora Akina domām, tas nebūt nebūs viegli izdarāms. "Lai iegūtu divus ballistiskā koeficienta samazinājuma lielumus, par kuriem Elons runā par balonu, jābūt 120 pēdu diametram un izgatavotiem no augstas temperatūras auduma, tāpēc tas nebūs tik vienkārši."
Bet Muska sasniegumi liecina, ka viņš nekautrējas no lietām, kas nav vieglas.
Raķešu augšējo pakāpju iegūšana nenozīmē tikai palaišanas izmaksu samazināšanu, tas attiecas arī uz kosmosa nevēlamo saturu. Eiropas Kosmosa aģentūra lēš, ka Zemei riņķo vairāk nekā 29 000 kosmosa nevēlamo gabalu, un daļa no šī nevēlamā materiāla tiek iztērēta augšējās pakāpes pastiprinātājos. Jau ir notikušas dažas sadursmes un negadījumi, dažiem satelītiem nonākot dažādās orbītās. 2009. gadā sakaru satelīts Iridium 33 un nederīgais Krievijas sakaru satelīts Cosmos 2251 sadūrās savā starpā, iznīcinot abus. Ja SpaceX var izstrādāt veidu, kā iegūt augšējās pakāpes pastiprinātājus, tas nozīmē mazāk vietas nevēlamā vietā un mazāk potenciālo sadursmju.
Ir skaidrs precedents, kā izmantot gaisa balonus atkārtotas iebraukšanas pārvaldīšanai. Tā kā cilvēki, piemēram, profesors Akins un Kvins Kupeks, strādā pie tā, SpaceX nevajadzēs no jauna izgudrot riteni. Bet viņiem vēl būs daudz darāmā.
Mūkss tweedīja vēl vienu lietu neilgi pēc sava “milzu ballītes balona” tvīta:
Pēc tam nolaidieties uz nepieklājīgas mājas
- Elons Musks (@elonmusk) 2018. gada 16. aprīlis
Pagaidām vēl nav vārdu par to, ko tas varētu nozīmēt.
Elona Muska “milzu ballīšu balons” tvīts: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
Kvina Kupesa tvīts: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
