Как первая ступень SpaceX Falcon 9 выпрямляется перед посадкой?

Я только что видел это видео с предполагаемым " фейковым кадром приземления камеры ракеты SpaceX " с более чем миллионом просмотров.

Рассказчик неоднократно говорит, что это полная чушь, потому что он не понимает и хотел бы знать:

Итак, у вас есть ракета внизу, как этот карандаш, по сути, летающий карандаш, восстанавливает себя и приземляется прямо вниз вот так? ...

[Как это] идет из этого положения, я понимаю ракету [внизу], но каков механизм, чтобы выпрямить ее после того, как она была в основном параллельной и летела прямо вниз? Кто-то хочет это объяснить?

Дополнительный фактор: центр тяжести не посередине, а прямо внизу, где двигатель. Это дает некоторую стабилизацию сопротивления, как у волана.
Это видео чертовски плохо.
Это видео — классический случай, когда я не понимаю, как они это делают, поэтому это невозможно . Вместо того, чтобы спросить (здесь), он решил снять видео.
Все, что вам нужно знать об этом видео, — в комментариях. Комментатор: «Как вы пришли к выводу, что Земля плоская?» Создатель видео: «Посмотри другие мои видео. Я объясняю».
Как человек, игравший в Kerbal Space Program, могу сказать, что видеомейкер ничего не знает ни о космосе, ни о космических кораблях.
так что у парня нет проблем с тем, что этот "карандаш" можно толкнуть в космос вертикально (попробуйте сделать это с карандашом), но он не может понять, как он возвращается?
Для чего это стоит, официальные кадры веб-трансляции здесь .
@ardaozkal: Честно говоря, в данном конкретном случае тот факт, что это работает в KSP, мало о чем говорит, поскольку у ракет KSP есть волшебные сверхмощные реактивные колеса , с которыми вы можете делать сумасшедшие , сумасшедшие , сумасшедшие , сумасшедшие вещи.
@ИлмариКаронен, да. KSP действительно сумасшедшие, но вы также можете использовать двигатели с холодным газом, чтобы еще больше стабилизировать корабль.
Я считаю, что перейти от «Я не понимаю, почему XYZ» к «XYZ — это мусор» — это настоящий ментальный скачок.
@IlmariKaronen Они не совсем волшебные, вы можете добиться такого поведения с очень легкой конструкцией и тяжелыми реактивными колесами. Я сделал игрушечный радиоуправляемый мяч с тремя реактивными колесами, которые могли вращаться внутри до предела своих возможностей, и он работал примерно так же, как в KSP. Вероятно, он мог бы запуститься с Деймоса :)
@JanDoggen: У этого заблуждения есть название: «Аргумент из личного недоверия». Я упоминаю его, потому что это мое любимое имя-ошибка. рационалвики.орг/вики/Аргумент_от_инкредулити
0:30 - "нет звука" - LMFAO!
П. З. Майерс однажды написал : «Не бывает марширующих дебилов» . Создатель цитируемого видео наводит меня на мысль, что Майерс может ошибаться.
Проблема: этот вопрос теперь генерирует лишние просмотры для этого видео... :)
Решение: оставляйте комментарии и живите здесь, ссылаясь на них!

Ответы (2)

По иронии судьбы, ответ содержится в его собственном (точнее, ролике SpaceX).

введите описание изображения здесь Кадр с 0:49 видео, показывающий запуск двигателя на холодном газе.

На первой ступени Falcon 9 используется набор двигателей с холодным азотом для выполнения переворота после разделения, и вы можете увидеть их многократное срабатывание на видео. Когда сжатый газ выходит из двигателя, его давление очень быстро падает, он конденсируется и проявляется в виде белых облачков, когда двигатели включаются.

Подруливающие устройства установлены на промежуточной ступени в верхней части первой ступени, чтобы обеспечить максимальный крутящий момент для ориентации ступени.

введите описание изображения здесь Группа двигателей выделена красным кругом

Третий закон Ньютона — один из тех физических законов, который настолько очевиден, что все знают его результат, но многие люди не могут его назвать. Если вы когда-либо пользовались огнетушителем, работающим на углекислом газе, вы знакомы с ударом, когда выбрасывается содержимое, эта сила может даже привести в движение трехколесный велосипед или офисный стул. Именно эта сила от выпуска сжатого газа позволяет двигателям работать и переворачивать ступень.

введите описание изображения здесь

нарушение OSHA

Первый этап имеет апогей около 100 км (в зависимости от профиля полета). На такой высоте практически нет атмосферы (0,00003% атмосферного давления на уровне земли), поэтому аэродинамические рули совершенно бесполезны для быстрого переворота сцены. Однако после вступления (около 0:53 на видео) сцена быстро входит в атмосферу, достаточную для того, чтобы начать использовать решетчатые плавники для управления.

введите описание изображения здесь

Ребра решетки выделены красными кружками

Ребристые ребра работают так же, как и любая другая аэродинамическая поверхность управления; они толкают воздух в одном направлении, а старый добрый Ньютон создает силу в другом направлении. Для практической демонстрации приобретите детский набор для игры в теннис.

введите описание изображения здесь

Будущие ракетчики

Часто ракетки имеют толщину 20-30 мм, поэтому, если вы наклоняете ракетку во время замаха, вы чувствуете силу, когда ракетка движется по воздуху.

Наконец, по мере того, как этап выполняет посадку (примерно 1:00 на видео), мы добавляем главные двигатели. Теперь сцена становится, по сути, перевернутым маятником, поддерживаемым запускающим двигателем (двигателями). Перевернутый маятник — это проблема управления, которая очень близка человечеству . Много . Решено .

(см. также Как стабилизируется ракета во время начальной, малой скорости, части запуска? )

введите описание изображения здесь Сгорбленный сокол

Во время посадки задействованы все три системы: двигатель/и вращаются, вращаются решетчатые стабилизаторы и включаются подруливающие устройства (не видно на этом видео, но очень заметно на видео посадки CRS-6 ).

Спасибо, вы можете видеть, как двигатели периодически отключаются в течение всего спуска. Это видео было немного ускорено, они более заметны в этом клипе с нормальной скоростью и особенно в этом замедленном .
Вот GIF двигателей. Я думаю, что крутящий момент довольно мал и используется для регулировки положения до того, как он попадет в атмосферу. Как только это произойдет, я был бы удивлен, если бы эти двигатели вообще могли иметь какое-либо влияние по сравнению с аэродинамикой площади поперечного сечения почти 150 м 2 двигаясь со скоростью Маха через атмосферу!
Спасибо за подпись "Будущие ракетчики" на одном из снимков. Лучший способ противостоять интернет-глупости — это юмор!
"двигатели стреляют (на этом видео не видно...)" Как вы называете эту большую оранжевую штуку под заостренной штукой?
@ Арон, я называю это главным двигателем. Это интересный пункт номенклатуры, где мы проводим линию между подруливающим устройством и двигателем. Обычно подруливающие устройства питаются от давления и контролируют скорость вращения или боковую скорость, тогда как главные двигатели питаются от насоса и обеспечивают импульс только в одном направлении. Есть много исключений, поэтому не стоит придерживаться исключительно какого-то одного определения.
Это выдающийся ответ - хорошо написанный и иллюстрированный.
К сожалению, если оригинальный постер YouTube увидит этот ответ, это только подтвердит для него, что это фальшивка, потому что «двигатели не работают в вакууме, потому что не на что нажимать». Различные сторонники плоской Земли пытаются продемонстрировать это с помощью прискорбно ошибочно понятых демонстраций, например, автомобиль на воздушном шаре со встроенными реверсивными ковшами здесь youtube.com/watch?v=CuEXH8YV2R8
@TomGoodfellow Я сдаюсь.
Больше похоже на "учёных-рэкетиров"
«Первый этап имеет апогей около 100 км (в зависимости от профиля полета)». В эти дни первый этап преодолел отметку в 120 км. При запуске 26 мая 2021 года он достиг 123 км.

На самом деле это комбинация нескольких систем:

  • Азотные двигатели для управления ориентацией в вакууме (их можно увидеть на видео)
  • 4 решетчатых киля (два из них видны на видео) для управления ориентацией при снижении в атмосфере
  • Карданные двигатели для управления ориентацией во время полета с двигателем

Ссылка: Руководство пользователя Falcon 9

Хотя видео SpaceX Thaicom-8 на YouTube действительно называет «белые клубы» холодным азотом (через несколько секунд после 27:44), я не уверен, почему они видны здесь, в космосе. Превращаются ли они в капли жидкого азота? (@ForgeMonkey называет их С О 2 изготовление кристаллов «сухого льда»). Вот GIF из него . Много ли делают решетчатые плавники при «заходе на посадку» к кораблю-дрону? Я думал, что они эффективны только на довольно высокой скорости.
Да. На космическом холоде азот быстро снова конденсируется, т.е.
Что касается решетчатых плавников, вы можете видеть, как они двигаются за несколько секунд до приземления (даже во время финального горения). Наиболее четко это видно на отметке 1:10 в замедленном видео youtu.be/b-yWTH7SJDA.
...плюс падение температуры, связанное с самим расширением. Спасибо - полезно знать!
Я думаю, что это похоже на движение передних конечностей Тираннозавра Рекса — они подключены и получают сигналы, но это не значит, что они на самом деле делают что-то существенное. Я не думаю, что без высокой скорости эти крошечные лопасти - которые в любом случае представляют собой отверстия - могут генерировать достаточный крутящий момент, чтобы что-то изменить. У меня есть ощущение, что ближе к концу любое существенное изменение отношения происходит из-за изменения вектора тяги.
Согласно m.reddit.com/r/spacex/comments/421js4/… он замедляется примерно на 0,7 g. Учитывая это, за три секунды до приземления все равно будет ~100 км/ч. Таким образом, ребра могут все еще способствовать общему крутящему моменту за несколько секунд до приземления.
Вместо того, чтобы строить догадки, давайте узнаем!! - Я задал вопрос здесь .
Как первая ступень SpaceX Falcon 9 выпрямляется перед посадкой?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v