Ko Elon Musk iz SpaceX-a tvitne nekaj zanimivega, sproži val navdušenja. Ko je pred kratkim tvitnil, da morda SpaceX dela na poti za pridobivanje zgornjih stopenj svojih raket, je sprožil verigo zaintrigiranih odzivov.
SpaceX bo poskusil vrniti zgornjo stopnjo rakete nazaj iz orbitalne hitrosti z uporabo velikanskega balona
- Elon Musk (@elonmusk) 15. aprila 2018
SpaceX že nekaj časa pridobiva in ponovno uporablja svoje spodnje stopnje, kar znižuje stroške lansiranja koristnih obremenitev v vesolje. Toda to je prvi namig, da lahko poskusijo enako storiti tudi pri zgornjih stopnjah.
Odzivalci na Twitterju so želeli natančno vedeti, kaj ima SpaceX v mislih in kaj bi lahko bil "velikanski zabavni balon". Musk še ni razvil, toda eden od njegovih sledilcev na Twitterju je moral dodati nekaj zanimivega.
Quinn Kupec, študentka tehniške šole Jamesa Clarka na Marylandski univerzi v Marylandu, je tvitnila Musku:
Če predlagate, za kaj menim, da je, ultra nizki balistični zajemnik koeficienta vhodnih koeficientov, potem bi morali vi in @SpaceX videti, kaj imamo na @UofMaryland. Pri tem se ukvarjamo že nekaj časa in pravkar smo zaključili nekaj testiranja pic.twitter.com/nJBvyUnzaK
- Quinn Kupec (@QuinnKupec) 16. aprila 2018
Space Magazine je poklical gospoda Kupeca, da bi preveril, ali nam lahko pomaga razumeti, kaj Musk morda dobiva. Najprej malo ozadja.
"Ultra nizki balistični zaviralci koeficienta vhodnih količnikov" so malce zaužit. Balistični koeficient meri, kako dobro vozilo lahko premaga zračni upor med letom. Visok balistični koeficient pomeni, da vozilo pri ponovnem vstopu hitro ne bi izgubilo hitrosti in bi doseglo Zemljo z velikimi hitrostmi. Ultra nizki balistični zaviralci vstopnega koeficienta bi hitro izgubili hitrost, kar pomeni, da bi vozilo potovalo z nizkimi podzvočnimi hitrostmi, preden bi doseglo tla.
Za obnavljanje spodnjega ojačevalnika so zaželene nizke hitrosti, saj ustvarjajo manj toplote. Toda po Kupečevem mnenju je treba rešiti še en problem.
"Kaj se zgodi, ko se te stvari upočasnijo do pristajalnih hitrosti? Če je vaše težišče znatno izravnano za središčem vlečenja, kot bi bilo to pri zgornji stopnji, ki se vrača, lahko postane nestabilno. Če je težišče vozila pri vstopu previsoko, se lahko obrne, kar očitno ni zaželeno. "
Trik je torej znižati hitrost vozila za ponovni vstop na točko, ko toplota, ki nastane pri ponovnem vstopu, ne poškoduje pospeševalnika in to storite, ne da bi vozilo obrnilo ali kako drugače postalo nestabilno. To ni problem za ojačevalnike glavnih odrov, ki jih SpaceX zdaj rutinsko obnavlja; imajo lastne retro-rakete za vodenje njihovega spuščanja in pristajanja. Toda za ojačevalnike zgornje stopnje, ki dosegajo orbitalne hitrosti, je ovira, ki jo je treba premagati.
"Moja raziskava je posebej osredotočena na to, kako visoko lahko potisnete težišče in še vedno vzdržujete pravilno konfiguracijo letenja," je dejal Kupec.
Kaj pa "velikanski zabavni balon", o katerem je Musk tvitnil?
Mošus se lahko barvno sklicuje na, kar se imenuje balluta. Beseda je kombinacija besed balon in padalo. Izumil jih je v petdesetih letih prejšnjega stoletja Goodyear Aerospace. Lahko ustavijo spust vstopajočih vozil in zagotovijo stabilnost med spustom.
"... balon bi moral biti premera 120 ft in izdelan iz visokotemperaturne tkanine ..." - profesor Dave Akin, univerza v Marylandu
Space Magazine je poklical profesorja Davea Akina z univerze v Marylandu, da bi preučil Muskov tvit. Profesor Akin se že več kot 2 desetletji ukvarja z reentry sistemi.
Profesor Akin nam je v izmenjavi e-pošte povedal: "Predlagani so koncepti za namestitev velikega balona na kabel, ki se vleče za vami. Balon zniža vaš balistični koeficient, kar pomeni, da se v atmosferi upočasnite višje in je toplotna obremenitev manjša. " Ključno je torej očistiti svojo hitrost, preden se približate Zemlji, kjer je ozračje debelejše in ustvarja več toplote.
Toda po mnenju profesorja Akina to ne bo nujno enostavno. "Da bi dosegli dva reda zmanjšanja balističnega koeficienta, o katerem Elon govori o balonu, bi moral biti premer 120 ft in izdelan iz visokotemperaturne tkanine, tako da ne bo vse tako enostavno."
Toda Muskov zapis kaže, da se ne izogiba stvari, ki niso lahke.
Pridobivanje zgornjih stopenj rakete ni vseeno za zniževanje stroškov izstrelitve, temveč tudi za vesoljske smeti. Evropska vesoljska agencija ocenjuje, da na Zemljo kroži več kot 29.000 kosov vesoljske smeti, nekaj teh smeti pa je porabljenih za povečanje zgornje stopnje. Prišlo je že do nekaj trčenj in nesreč, nekateri sateliti so potisnjeni v različne orbite. Leta 2009 sta komunikacijski satelit Iridium 33 in propadli ruski komunikacijski satelit Cosmos 2251 trčila med seboj, kar je uničilo oba. Če lahko SpaceX razvije način za pridobivanje svojih ojačevalnikov na zgornji stopnji, to pomeni manj vesoljske smeti in manj morebitnih trkov.
Obstaja jasen precedens za uporabo balonov za upravljanje ponovnega vstopa. Če ljudje, kot sta profesor Akin in Quinn Kupec, delajo na tem, SpaceXu ne bo treba znova izumljati kolesa. Vendar bodo še veliko dela.
Musk je tvitnil še eno stvar kmalu po tvitu o "velikanskem zabavi":
In potem pristani na poskočni hiši
- Elon Musk (@elonmusk) 16. aprila 2018
Še nobene besede o tem, kaj bi to lahko pomenilo.
Tvit testa "velikanski zabavni balon" Elona Muska: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
Tvit Quinna Kupeca: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
