Этот вопрос касается финальной стадии посадки при возвращении первой ступени Falcon 9 на Землю.
Если я правильно понимаю, то обычно в этот момент тяги гораздо больше, чем веса. Если бы маневр происходил немного выше, первая ступень просто достигла бы нулевой вертикальной скорости и немедленно начала бы снова ускоряться, пока не стала бы нестабильной (см. этот ответ и все связанные комментарии) или не закончилось бы топливо.
Я пытаюсь понять проблемы, связанные с прерыванием посадки и повторной попыткой , а также связанный с этим баланс тяги и веса, одним из многих соображений которого является начальная загрузка топлива .
Прерывание и повторная попытка могли бы быть более осуществимы, если бы после начала этой фазы использовались два или только один двигатель. Три двигателя могут отправить сцену слишком высоко и слишком быстро. Выключение двух двигателей и проделывание этого с одним двигателем улучшит вероятность того, что эта аварийная процедура может сработать.
Однако любое дальнейшее обсуждение этого относится к этому вопросу . Здесь я конкретно спрашиваю: может ли первая ступень Falcon 9 окончательно сгореть при посадке с использованием одного, двух и трех двигателей и каковы компромиссы?
Следующие две цитаты взяты из списка попыток посадки первой ступени Falcon 9 — эти две содержат некоторую информацию о количестве используемых двигателей, но этого недостаточно, чтобы составить окончательный список количества двигателей, используемых при окончательных запусках каждой посадки. .
Рейс 24: Продолжая свои эксперименты по проверке пределов диапазона полета, SpaceX выбрала более короткую посадку с тремя двигателями вместо работы с одним двигателем, которая наблюдалась в более ранних попытках; этот подход потребляет меньше топлива за счет того, что сцена остается в свободном падении как можно дольше и замедляется более резко, тем самым сводя к минимуму количество энергии, затрачиваемой на противодействие гравитации.
Рейс 26: Посадка не удалась в последние моменты из-за низкой тяги одного из двигателей первой ступени, вызванной исчерпанием запаса жидкого кислородного топлива. Это привело к преждевременному отключению двигателей, когда первая ступень находилась прямо над палубой дрона, что привело к неудачной посадке.
Как вы заметили в вопросе, для миссий с более высокой производительностью они пробовали более агрессивные посадочные ожоги.
Проблема, как уже отмечалось, в том, что они имеют тягу при минимальном дросселе, превышающую массу ступени при посадке. Так что зависание исключено. Мягко спускаться вниз нельзя.
Таким образом, они выполняют свой «удар с наведением» (они должны это зарегистрировать!). Это означает, что они снижаются с конечной скоростью, которую они выбрали (благодаря аэродинамическим эффектам), а затем запускают двигатели как можно быстрее, чтобы достичь нулевой высоты при нулевой скорости.
Даже с одним двигателем, имеющим большую тягу, чем их масса во время посадки, им все равно нужно убить эту конечную скорость. Чем быстрее они это делают, тем меньше топлива они тратят на это. Чем дольше они тормозят, тем больше энергии тратится на борьбу с гравитацией.
Кажется, что первый запуск, чтобы замедлить движение вперед и вернуться на базу (LZ-1 или ASDS), выполняется с тремя двигателями, поскольку они только что потратили 2 с половиной минуты, чтобы разогнаться с 9 двигателями.
Следующий прожиг предназначен для того, чтобы провести их через атмосферу по мере того, как все становится жарко, и слишком быстрое появление расплавит сцену. Наконец, третий ожог должен фактически приземлиться.
Во время второго прогона они попробовали три прогона двигателя на более короткий срок, чтобы сэкономить топливо.
Для посадки они начали с трех включений двигателей, а затем сократили до одного, поскольку три двигателя - это просто слишком большая тяга при посадке для достижения своей цели.
Как уже отмечалось, преимущество использования более высокой тяги заключается в том, что это занимает меньше времени и, следовательно, использует меньше топлива.
Основное преимущество более медленного захода на посадку заключается в том, что он дает системе наведения больше времени для корректировки траектории ракеты. Любая процедура управляемой посадки включает в себя цикл оценки точности текущей траектории и рулевого управления для исправления ошибки, и чем больше времени отводится на исправление, тем лучше.
SpaceX, похоже, решила использовать один двигатель для самой последней части посадки даже при заходах на посадку с тремя двигателями; по соображениям симметрии это более или менее исключает возможность использования двух двигателей, потому что вам придется переключаться с двух внешних двигателей на центральный двигатель за доли секунды, а время запуска двигателя немного варьируется.
Балдрикк
ооо