В какой степени, если таковая имеется, цвет внешней окраски ракеты-носителя влияет на управление топливом и температурой ракеты-носителя?

Многие орбитальные ракеты-носители используют комбинацию охлажденного окислителя (обычно LOX при работе с ракетами на жидком топливе) и топлива (обычно RP-1, но сейчас во многих конструкциях используется метан). И LOX, и метан требуют сверхнизких температур для поддержания текучести: температура кипения LOX составляет -182,96 ° C, а метана - -161,5 ° C.

SpaceX попыталась снизить этот показатель (с переменным успехом...), сильно охладив свои LOX и RP-1 (до точки, когда последний начинает действовать наиболее похоже на водянистый гель) до -206,67°C и -6,67°C. °С соответственно .

Однако Falcon 9 окрашен в запатентованный белый цвет поверх алюминиево-литиевого сплава. Понимание, по крайней мере, среди случайных любителей космических полетов, заключается в том, что этого отражающего покрытия достаточно, чтобы предотвратить чрезмерное накопление тепла и устранить или уменьшить выкипание топлива.

Миссия CRS-13, похоже, немного изменит ситуацию — первая ступень Falcon 9 по-прежнему покрыта сажей от предыдущего полета:

введите описание изображения здесь Автомобиль CRS-13 на SLC-40 во Флориде, на котором еще осталась сажа от последней посадки.

Влияет ли этот дополнительный слой более темного материала на тепловые свойства транспортного средства по отношению к его топливу?

Кроме того, ракета-носитель Electron от RocketLab полностью противоречит тенденции дизайна белых ракет; вместо этого предпочитая придерживаться гладкого и блестящего черного корпуса из углеродного композитного волокна:

введите описание изображения здесь Вторая ракета-носитель «Электрон» на стартовой площадке на полуострове Махия, Новая Зеландия; спортивный черный дизайн из углеродного композита.

Управление температурой топлива, безусловно, должно быть в полной мере задействовано в этом транспортном средстве, особенно если учесть, что у него гораздо более высокое отношение поверхности к объему по сравнению с Falcon 9.

Итак, насколько внешний цвет транспортного средства влияет на протоколы управления температурным режимом, топливо и скорость испарения? Является ли это искренним беспокойством или чем-то, что бесконечно крутилось в кругах фанатов космических полетов без каких-либо существенных доказательств?

В идеале я ищу ответ, в котором есть ссылки на предыдущие работы или исследования, проведенные недавно на современных ракетах-носителях.

Вы забыли упомянуть жидкий водород, -252 ° C значительно холоднее, чем LOX или жидкий метан. Кислород и метан будут твердыми при температуре LH2.
Когда первый Н-1 выкатили на стартовую площадку (окрашенную в темно-серый цвет), выяснилось, что температура внутри ракеты некомфортно высока для техников, работающих внутри ракеты. Позже N-1 были окрашены в белый цвет, чтобы смягчить эту проблему.
Я не уверен, но я полагаю, что экономия веса также может сыграть роль при выборе покрытия или краски, поскольку краска может стать тяжелой, особенно в больших масштабах.
Я не знаю насчет выбора цветов, но с основным баком Шаттла они решили остаться без краски после первых пробных полетов, сэкономив добрую пару сотен килограммов собственного веса.
Карбон сложно красить, нужно много грунтовки, чтобы заполнить пористую поверхность. Вероятно, больше штрафа за вес, чем он того стоит.
@GdD: Вам не нужна идеальная отделка, вам просто нужно достаточное покрытие, чтобы снизить тепловую нагрузку.
Где-то здесь есть вопрос о цвете бака шаттла, который касается компромисса.
Я почти уверен, что ответ таков: «это полностью зависит от уровня изоляции и теплового соединения между внешней обшивкой и криостатом» и, таким образом, будет зависеть в основном от конкретной механической и тепловой техники каждой отдельной конструкции ракеты. Лучше задать вопрос: «Как ракета «Электрон» изолирует криогенное топливо от своих черных, поглощающих солнечный свет областей?» или «находится ли LOX Электрона под черной областью?»
Ответ Питера Бека: reddit.com/r/space/comments/8a1wwy/…

Ответы (2)

Вернер фон Браун всегда рисовал свои ракеты большими черно-белыми блоками или клетками, чтобы они могли видеть, катится ли ракета во время запуска. Это продолжилось в серии «Сатурн». Были случаи, когда танки под черным оказывали слишком сильное давление. Не знаю, были ли в связи с этим какие-либо изменения схемы окраски.

«Были случаи, когда танки под черным оказывали слишком большое давление». Интересно! Ты помнишь, где ты это видел? Можно ли указать источник?

Промежуточная ступень над первой ступенью испытательного образца Saturn V SA-500F была окрашена в черный цвет. Было обнаружено, что он слишком нагревается, стоя на солнце на стартовой площадке. Позже у Saturn V промежуточный этап был окрашен в белый цвет.