Kun Elon Musk of SpaceX tweetti jotain mielenkiintoista, se herättää jännitystä. Joten kun hän tweetoi äskettäin, että SpaceX saattaa olla tekemässä tapaa hakea heidän rakettiensa ylemmät vaiheet, se aloitti kiehtovan vastausketjun.
SpaceX yrittää tuoda raketin ylemmän asteen takaisin kiertoradan nopeudesta käyttämällä jättiläistä juhlapalloa
- Elon Musk (@elonmusk) 15. huhtikuuta 2018
SpaceX on hakenut ja käyttänyt uudelleen niiden alaosia jo jonkin aikaa, ja se alensi hyötykuormien avaruuteen lähettämisen kustannuksia. Mutta tämä on ensimmäinen vihje, että he voivat yrittää tehdä saman ylemmän vaiheen kanssa.
Twitter-vastaajat halusivat tietää tarkalleen, mitä SpaceX pitää mielessä ja mikä voi olla ”jättiläinen juhlapallo”. Muski ei ole vielä laatinut asiaa, mutta yhdellä hänen Twitterin seuraajistaan oli jotain mielenkiintoista lisätä.
Marylandin yliopiston James Clarkin teknillisen korkeakoulun teknillisen korkeakoulun opiskelija Quinn Kupec tweettoi Muskin kanssa:
Jos ehdotat mitä luulen olevansi, erittäin matala ballistinen sisääntulokerroin hidastin, sinun ja @SpaceX: n pitäisi tulla katsomaan mitä meillä on @UofMarylandissa. Olemme työskennelleet tämän parissa jonkin aikaa ja juuri valmistaneet testin pic.twitter.com/nJBvyUnzaK
- Quinn Kupec (@QuinnKupec) 16. huhtikuuta 2018
Space Magazine otti yhteyttä herra Kupeciin selvittääkseen, voisiko hän auttaa meitä ymmärtämään mitä Musk on saattanut olla tekemisissä. Mutta ensin pieni tausta.
”Erittäin matala ballistinen tulokerroinhidastin” on vähän suupala. Ballistinen kerroin mittaa, kuinka hyvin ajoneuvo pystyy voittamaan ilmavastuksen lennon aikana. Korkea ballistinen kerroin tarkoittaa, että paluuajoneuvo ei menettäisi nopeutta nopeasti ja saavuttaisi maan korkeilla nopeuksilla. Erittäin alhainen ballistinen sisääntulokerroin hidastin menettäisi nopeuden nopeasti, mikä tarkoittaa, että ajoneuvo kulkisi pienillä äänenopeuksilla ennen kuin saavutti maan.
Ylemmän asteen tehostimen palauttamiseksi on toivottavaa alhaiset nopeudet, koska ne tuottavat vähemmän lämpöä. Mutta Kupecin mukaan on olemassa toinen ongelma, joka on voitettava.
”Mitä tapahtuu, kun nämä asiat hidastuvat laskunopeuteen? Jos painopisteesi on siirtynyt huomattavasti vetokeskuksesi taakse, kuten palautuvan ylävaiheen tapauksessa, se voi muuttua epävakaaksi. Jos paluuajoneuvon painopiste on liian korkea, se voi kääntyä ylösalaisin, mikä ei selvästikään ole toivottavaa. "
Joten temppu on alentaa paluuajoneuvon nopeutta pisteeseen, jossa paluun tuottama lämpö ei vahingoita korotinta, ja tehdä se aiheuttamatta ajoneuvon kääntymistä tai muuten muuttua epävakaaksi. Tämä ei ole ongelma päävaiheen vahvistimille, jotka SpaceX nyt rutiininomaisesti palauttaa; heillä on omat retro-rakettinsa ohjaamaan laskeutumistaan ja laskeutumistaan. Mutta ylemmän asteen tehostimille, jotka saavuttavat kiertoradan nopeuden, se on este, joka on voitettava.
"Tutkimukseni on keskittynyt erityisesti siihen, kuinka korkealle voit työntää painopisteen ja pitää silti oikean lentomuodon", Kupec sanoi.
Entä "jättiläinen juhlapallo", josta Muski tweettoi?
Myski voisi viitata värikkäällä tavalla niin kutsuttuun balluteeseen. Sana on yhdistelmä sanoista ilmapallo ja laskuvarjo. Ne keksi 1950-luvulla Goodyear Aerospace. Ne voivat pysäyttää sisääntuloajoneuvojen laskeutumisen ja tarjota vakauden laskeutumisen aikana.
"... ilmapallojen halkaisijan tulisi olla 120 jalkaa ja valmistettu korkean lämpötilan kankaasta ..." - professori Dave Akin, Marylandin yliopisto
Space Magazine otti yhteyttä Marylandin yliopiston professori Dave Akiniin saadakseen tietoa Muskin tweetistä. Professori Akin on työskennellyt paluujärjestelmissä yli 2 vuosikymmenen ajan.
Sähköpostinvaihdossa professori Akin kertoi meille: ”On ehdotettu ideoita suuren ilmapallojohdon asettamiseksi kaapeliin, joka hinataan takanasi sisäänpääsyn yhteydessä. Ilmapallo alentaa ballistista kerrointa, mikä tarkoittaa, että hidastuit ilmakehän korkeammalle ja lämpökuorma on vähemmän. ” Joten tärkeintä on hankkia nopeutta ennen kuin pääset lähemmäksi Maata, missä ilmapiiri on paksumpi ja tuottaa enemmän lämpöä.
Mutta professori Akinin mukaan tämä ei välttämättä ole helppoa. "Saadaksesi kaksi ballistisen kerroimen suuruusluokan vähennystä, jonka Elon on puhunut palloista, olisi oltava halkaisijaltaan 120 jalkaa ja valmistettu korkean lämpötilan kankaasta, joten siitä ei tule niin helppoa."
Mutta Muskin kokemus osoittaa, että hän ei vältele asioista, jotka eivät ole helppoja.
Rakettien ylempien vaiheiden hakeminen ei ole vain laukaisukustannusten alentamista, vaan myös avaruusromua. Euroopan avaruusjärjestön arvioiden mukaan maata kiertää yli 29 000 kappaletta avaruusromua, ja osa siitä on käytetty ylemmän asteen vahvistimiin. Joitakin törmäyksiä ja onnettomuuksia on jo tapahtunut, ja jotkut satelliitit on työnnetty eri kiertoradalle. Vuonna 2009 Iridium 33 -viestintäsatelliitti ja vanhentunut venäläinen Cosmos 2251 -satelliitti törmäsivät toisiinsa tuhoamalla molemmat. Jos SpaceX voi kehittää tavan saada ylemmän asteen vahvistimet, se tarkoittaa vähemmän tilaa räjähtävää ja vähemmän potentiaalisia törmäyksiä.
Ilmapallojen käyttämiselle uudelleen pääsyyn on olemassa selkeä ennakkotapaus. Professori Akinin ja Quinn Kupecin kaltaisten ihmisten kanssa työskentelevän sen parissa, SpaceX: n ei tarvitse keksiä pyörää uudelleen. Mutta heillä on vielä paljon työtä tekemistä.
Myski tweetti yhden muun jutun pian hänen "jättiläinen juhlapallo" -sävytteensä jälkeen:
Ja laskeudu sitten pomppiin taloon
- Elon Musk (@elonmusk) 16. huhtikuuta 2018
Ei vielä sanaakaan siitä, mitä tämä voi tarkoittaa.
Elon Muskin “jättiläinen juhlapallo”-twiitti: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
Quinn Kupecin twiitti: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
