Многоразовый космический корабль: почему обтекатели до сих пор отсоединяются, а не открываются/закрываются?

Почему многоразовые ракеты (например, SpaceX Falcon 9) до сих пор используют съемные обтекатели? SpaceX продолжает пытаться найти способ восстановить обтекатели стоимостью 6 миллионов долларов по очевидным причинам экономии средств, почему бы не просто открыть их, выбросить полезную нагрузку, а затем снова закрыть с помощью шарнирного механизма?

Прецедент эпохи одноразовых ракет заключался в том, чтобы позволить им упасть в океан и потеряться — SpaceX/NASA слишком консервативны, продолжая отделяемый подход, или есть фундаментальная инженерная причина, по которой это невозможно сделать?

Ответы (5)

Было бы разумно оставить обтекатель прикрепленным только в том случае, если сцена, к которой он был прикреплен, собиралась восстановить. SpaceX Falcon и Falcon Heavy — многоступенчатые ракеты, только первая ступень многоразовая. Обтекатель сбрасывается, когда аэродинамическое давление становится достаточно низким, в нем больше нет необходимости, то есть до достижения орбитальной скорости. Поскольку это происходит не так быстро, обтекатель можно восстановить, остальная часть ракеты продолжает двигаться и восстановлению не подлежит.

Хороший момент, принципиально второй этап не вернется. Тогда связанный с этим вопрос: что происходит со второй ступенью Falcon, если она падает в океан? Я думаю, что он использует вакуумный двигатель, поэтому он не может безопасно вернуться на землю, снова запустив двигатель.
Возможно, это уже обсуждалось в какой-то момент @ToolUsr, но если нет, то это хороший дополнительный вопрос.
Вы правы, ответил здесь
@ToolUsr Восстановление второго этапа технически намного сложнее, так как оно происходит примерно в 3 раза быстрее, что делает повторный вход гораздо более горячим. Проблема посадочного двигателя относительно невелика по сравнению с этим.
@RussellBorogove — это крепкий орешек, вам нужна система тепловой защиты, рекуперация и достаточное количество топлива, чтобы приземлиться. Большой вес
@GdD и добавление петель и двигателей для открытия и закрытия многоразового обтекателя делает его еще хуже.
Когда будет достаточно бизнеса, чтобы сделать его стоящим, возможно, будет уместна постоянно пилотируемая орбитальная платформа восстановления (для восстановления вторых ступеней и т. Д.). Соберите полезную нагрузку из вторых ступеней, обтекателей и т. д. и время от времени отправляйте их обратно на Землю на шаттле. Предстоит проработать множество деталей, но такой план сделает ракеты почти на 100% пригодными для повторного использования.
Я не в восторге от этого @whitebeard, вы будете строить массивный многоразовый космический корабль только с одной целью, затраты на это, вероятно, перевесят любую возможную экономию. Звучит намного проще разработать повторно используемую вторую ступень, которая может вернуться на землю.
@jwending пружины открываются, а атмосферное давление закрывается? Сами петли не должны быть слишком тяжелыми.
@JohnDvorak, который предполагает повторный вход таким образом, что поток воздуха не сорвет их, а плазма повторного входа не просочится внутрь и не повредит внутренние органы.
@whitebeard сейчас нет шаттлов.

Обтекатели отсоединены, чтобы предотвратить перенос их ненужной массы на орбиту. Обычно это происходит во время второй стадии ожога. См. этот вопрос для получения информации о времени выброса обтекателя: Насколько сильным и «горячим» является ветер, действующий на полезную нагрузку после раскрытия обтекателя на расстоянии ~110 км?

Изображение, показывающее отделение обтекателя во время горения второй ступени: введите описание изображения здесьИсточник: Этот вопрос: Почему ракета-носитель первой ступени SpaceX после разделения разгоняется вверх и назад, а не только назад?

Неспособность отделиться сохраняет достаточную массу, чтобы транспортное средство не смогло выйти на орбиту.

Также было несколько отказов, когда обтекатель полезной нагрузки не отделялся должным образом, что приводило либо к невозможности отделить полезную нагрузку, либо к тому, что полезная нагрузка не могла выйти на орбиту из-за дополнительной массы обтекателя.

Источник

Если транспортное средство обладает достаточными дополнительными характеристиками, чтобы выдерживать дополнительный вес, нет никакой фундаментальной причины, по которой обтекатели не могли оставаться прикрепленными. Но «отсутствие фундаментальной причины» и «заставить технику работать в реальном мире» — не одно и то же.

Из диаграмм траектории полета видно, что обтекатели высвобождаются после отделения ступени и после сгорания второй ступени, если это так, то для выхода на орбиту используется топливо. Кроме того, вторая ступень в этот момент находится в условиях микрогравитации, поэтому, по-видимому, дополнительный вес не является такой большой проблемой. В противном случае, как указал @GdD, вторая ступень не сможет безопасно вернуться назад, и не может, потому что у нее есть вакуумный двигатель.
@ToolUsr «микрогравитация» не имеет к этому никакого отношения. А обтекатели обычно сбрасываются задолго до того, как сгорит 2-я ступень. Двигатели второй ступени должны разгонять массу второй ступени. Что будет включать в себя обтекатель, если он не сброшен. Отредактировано «вес» как «масса».
справедливое замечание, однако, согласно источникам, которые я вижу, по-прежнему кажется, что они сжигают 2-ю ступень с обтекателями, что делает это спорным. И опять же, эта вторая ступень все равно не вернется, поэтому есть фундаментальная причина, по которой ее можно отсоединить, поскольку это единственный способ восстановить ее.
Обтекатель защищает полезную нагрузку до определенного момента и сбрасывается после этого момента, см. мое редактирование. Тогда еще горит 2-я очередь. Вы правы в том, что 2-я ступень не восстанавливается, но SpaceX в какой-то момент говорила об этом. Они все еще собирались сбросить обтекатель.
Тем не менее я думаю, что это интересная идея; если для 2-й ступени потребуется восстановить теплозащитный экран, кажется, стоит подумать об улучшении того, который уже есть (обтекатель), а не добавлять еще один
@Puffin конечно, если вы можете позволить себе выступление, это великолепная идея. Наряду с открывающимся обтекателем и теплозащитным экраном, давайте добавим руку робота, крылья, кабину экипажа.... нет, это научная фантастика.
@OrganicMarble Ну, они уже выбросили огромное количество производительности в Falcon Heavy, в основном они используют три первых этапа, чтобы получить единую производительность F9 и при этом сохранить оборудование.
@puffin Я думаю, что упускают из виду то, что обтекатели на самом деле не представляют собой полный теплозащитный экран. Как и стороны бака.

Помимо массового штрафа за перенос обтекателя на протяжении всего полета, о котором упоминала Organic Marble, шарнирный обтекатель и механизм его открытия и закрытия были бы намного более дорогими, массивными и ненадежными, чем простые пружинные или взрывные эжекторы, используемые в современных ракетах. . Вы же не хотите, чтобы разгонный блок полностью вышел на орбиту, а затем вас заклинило створками обтекателя.

просто добавьте немного WD40 и молоток, чтобы уговорить их открыть :)
и, возможно, робот, который суетится с WD40 и молотком, ругаясь: «D@mm1t, открой, черт подери, обтекатели!!» :D
Со взрывчаткой тоже не все так просто. К сожалению, у меня есть только это видео от Скотта Мэнли о том, почему обтекатели Taurus вышли из строя из-за производственных дефектов: youtube.com/watch?v=drSv1biVJZQ

почему бы им просто не открываться, выбрасывать полезную нагрузку, а затем снова закрываться с помощью шарнирного механизма?

Потому что НИЧТО НИКОГДА не бывает простым, когда:

  1. разгон до 17 000 миль в час,
  2. вибрировать как сумасшедший, и
  3. исполнение замысловатого танца среди сотен или даже тысяч движущихся частей.

ПОЦЕЛУЙ и сдуй то, что можно сдуть.

Подозреваю, что основная причина вот в чем:

Приоритетом номер один является доставка полезной нагрузки. Все остальное подчинено этому императиву.

Установка петель и дверей на обтекатель добавляет сложности — что, если двери не открываются? Вы потеряли полезную нагрузку. Гораздо лучше потерять обтекатель! Это всего лишь 6 миллионов долларов!

Поэтому они пытаются восстановить обтекатель, но только после того, как он выполнит свою работу, и не рискуя поставить под угрозу основную задачу.

Многоразовый космический корабль: почему обтекатели до сих пор отсоединяются, а не открываются/закрываются?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v