Используют ли ракеты SpaceX Falcon-9 изоляцию из пенопласта, аналогичную космическим шаттлам? Это все еще потенциальная проблема?

Space Shuttle использовал жидкий водород, содержащийся во внешнем баке вместе с жидким кислородом. Хотя ракеты Falcon используют жидкий кислород, они не используют жидкий водород. Охлаждение жидкого водорода было основной движущей силой пены.

Орбитер был установлен рядом и ниже верхней части внешнего бака. Полезная нагрузка Falcon установлена ​​на самом верху ракеты-носителя. Даже если в ракете Falcon использовалась пена, и даже если кусок пены оторвался, он не попал бы в полезную нагрузку, как кусок пены, оторвавшийся от внешнего бака космического корабля "Шаттл".

Проблема не в том, что пена оторвалась сама по себе, а в том, что орбитальный аппарат находился ниже топливного бака и попал под падающую пену.

Капсула «Дракон» находится на вершине стека, ее не может ударить кусок пенопласта, отрывающийся от бустера.

Все ли ракеты на химическом топливе нуждаются в пенной изоляции?

Не все, но некоторые. Как правило, небольшое подмножество тех, которые используют водородное топливо. Дельта IV, работающая на водороде, использует практически ту же изоляционную пену, что и шаттл.

Фото с сайта clickorlando.com

В SLS, работающем на водороде, используется аналогичная пена.

Фото предоставлено НАСА.

Этот вопрос Изоляция на ракетах - зачем брать ее в космос? и в его ответах обсуждается изоляция ракет, в том числе тех, которые намеренно сбрасывали ее за борт.

Как говорится в других ответах, удары от изоляции сарая, как правило, не являются проблемой, поскольку у современных ускорителей нет космических кораблей со стеклянным покрытием, установленных по бокам.

Многие неизолированные ракеты при старте сбрасывают огромное количество льда. Лед намного плотнее и опаснее изоляции. Это тоже в общем-то не проблема.

Кадр из этого видео показывает огромное количество льда, падающего с Сатурна V во время старта.

У меня нет источника, извините, но я подозреваю, что изоляция нужна для предотвращения образования жидкого кислорода снаружи водородных баков.

Водород настолько холоден, что может вызвать конденсацию кислорода (и азота) в воздухе. Жидкий кислород, просто капающий на стартовую площадку и ракету, был бы плохой вещью. Сталь горит в жидком кислороде. Решительно нездоров.

Изоляция поможет предотвратить выкипание во время полета. Однако я подозреваю, что если вы сделали математику, вес изоляции, вероятно, можно было бы лучше использовать, просто добавив больше топлива в баки.

Изоляция также поможет предотвратить выкипание на подушке. Но стоимость немного большего количества жидкого кислорода, добавленного к ракете (или охлаждения пузырьками холодного гелия), будет меньше, чем стоимость изоляции и потеря грузоподъемности, тянущая изоляцию в космос.

Любой нарастающий лед просто стряхивается, как только падает камень, и в некотором роде это особенность. Ice является умеренно хорошим изолятором, устанавливается бесплатно и автоматически удаляется при запуске.

Итак, в заключение вам нужна изоляция резервуаров с жидким водородом, потому что они намного холоднее (снаружи относительно жарче), и это предотвращает опасное накопление LOX. Однако для ракет RPX/LOX изоляция является мертвым грузом, а дозаправка (или охлаждение барботажным холодным гелием) баков перед запуском более экономична.