Когато Elon Musk от SpaceX туитира нещо интересно, това поражда вълна от вълнение. Така че, когато наскоро той туитира, че SpaceX може би работи по начин за извличане на горните етапи на техните ракети, той започна верига от заинтригувани отговори.
SpaceX ще се опита да върне горната степен на ракетата от орбитална скорост, използвайки гигантски парти балон
- Елон Мъск (@elonmusk) 15 април 2018 г.
SpaceX от известно време извлича и използва повторно своите по-ниски етапи и понижава разходите за стартиране на полезни товари в космоса. Но това е първият намек, че може да се опитат да направят същото с горните етапи.
Респонденти от Twitter искаха да знаят какво точно има SpaceX и какво може да бъде „гигантски парти балон“. Мъск все още не е разработил, но един от неговите последователи в Twitter трябваше да добави нещо интересно.
Куин Купек, студентка в Инженерното училище на Джеймс Кларк от Университета на Мериленд, туитва на Мъск:
Ако предлагате това, което мисля, че сте, ультра ускорител на балистичния коефициент на вход, тогава вие и @SpaceX трябва да дойдете да видите какво имаме в @UofMaryland. Работим над това известно време и току-що завършихме някои тестове pic.twitter.com/nJBvyUnzaK
- Куин Купек (@QuinnKupec) 16 април 2018 г.
Списание „Спейс“ се свърза с господин Купец, за да види дали той може да ни помогне да разберем в какво може да се обърне Мъск. Но първо, малко предистория.
„Свръх нисък балистичен ускорител на входящия коефициент“ е малко на гладно. Балистичният коефициент измерва колко добре превозното средство може да преодолее съпротивлението на въздуха при полет. Високият балистичен коефициент означава, че превозното средство за повторно влизане не би загубило скорост и ще достигне Земята с висока скорост. Ултра ниският балистичен ускорител на входящия коефициент бързо ще загуби скорост, което означава, че превозното средство ще пътува с ниски, звукови скорости преди да достигне земята.
За възстановяване на усилвател от горен етап са желани ниски скорости, тъй като те генерират по-малко топлина. Но според Купец има друг проблем, който трябва да бъде преодолян.
„Какво се случва, когато тези неща се забавят до скоростите за кацане? Ако вашият център на тежест е изместен значително зад центъра на влачене, както би било при връщащия се горен етап, той може да стане нестабилен. Ако центърът на тежестта на превозното средство за повторно влизане е твърде висок, той може да се обърне, което очевидно не е желателно. "
И така, трикът е да намалите скоростта на превозното средство за повторно влизане до точката, в която топлината, генерирана от повторно влизане, няма да повреди усилвателя и да го направите, без да накара превозното средство да се обърне или по друг начин да стане нестабилно. Това не е проблем за усилвателите на основните сцени, които SpaceX сега рутинно възстановява; те имат свои ретро-ракети, които да ръководят тяхното спускане и кацане. Но за бустерите на горния етап, които достигат орбитални скорости, това е пречка, която трябва да бъде преодоляна.
„Моето изследване е фокусирано специално върху това колко високо можете да натиснете центъра на тежестта и все пак да поддържате правилната конфигурация на полета“, каза Купек.
Но какво да кажем за „гигантския парти балон“, който Туск туитира?
Мъск може да се позовава, цветно, на това, което се нарича балута. Думата е комбинация от думите балон и парашут. Те са изобретени през 50-те години от Goodyear Aerospace. Те могат да задържат спускането на влезлите превозни средства и да осигурят стабилност по време на спускането.
„… Балонът трябва да е с диаметър 120 фута и направен от високотемпературна тъкан…“ - професор Дейв Акин, Университет на Мериленд
Космическото списание се свърза с професор Дейв Акин от Университета в Мериленд за някакъв поглед върху туита на Мъск. Професор Акин работи върху системите за повторно настаняване повече от 2 десетилетия.
В обмен на електронна поща, професор Акин ни каза: „Имаше предложени концепции за разполагане на голям балон върху кабел, който се тегли зад вас при влизане. Балонът понижава балистичния ви коефициент, което означава, че се забавяте по-високо в атмосферата и топлинното натоварване е по-малко. “ Затова ключът е да почистите скоростта си, преди да се приближите до Земята, където атмосферата е по-гъста и генерира повече топлина.
Но според професор Акин това няма да е лесно да се направи. „За да се получат двата порядъка на намаление на величината на балистичния коефициент, за който Елон говори за балона, трябва да е с диаметър 120 фута и да е от високотемпературна тъкан, така че няма да е всичко толкова лесно.“
Но опитът на Мъск показва, че той не се отклонява от нещата, които не са лесни.
Извличането на горните етапи на ракетата не е свързано само с намаляване на стартовите разходи, а и с космически боклуци. Европейската космическа агенция изчислява, че има над 29 000 броя космически боклуци в орбита около Земята, а част от тези боклуци се изразходват от бустери на горния етап. Вече има някои сблъсъци и аварии, като някои сателити са изтласкани в различни орбити. През 2009 г. комуникационният спътник Iridium 33 и несъществуващият руски комуникационен сателит Cosmos 2251 се сблъскаха един с друг, унищожавайки и двете. Ако SpaceX може да разработи начин за извличане на своите усилватели на горния етап, това означава по-малко космически боклуци и по-малко потенциални сблъсъци.
Има ясен прецедент за използване на балони за управление на повторно въвеждане. С хора като професор Акин и Куин Купек, работещи върху него, SpaceX няма да трябва да преоткрива колелото. Но тепърва ще имат много работа.
Мъск туитира още едно нещо, малко след туита си „гигантски парти балон“:
И след това кацнете на оживена къща
- Елон Мъск (@elonmusk) 16 април 2018 г.
Все още няма дума за това какво може да означава.
Туитърът на "Гигантски парти балон" на Елон Мъск: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
Туитът на Куин Купек: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
