Како ракете слећу на Земљу? Укључена је невероватна технологија

Океан је ракетно гробље. Крхотине хиљада спаљених ракета, сателита и шатлова разбацују дно океана. Поновна употреба ракета значи мање отпада, мање трошкова и могућност лакшег повратка са одредишта.

Гледање свемирских летелица како се слећу и поново лако полећу је нешто што смо видели хиљаду пута у филмовима. Сада то видимо и у стварном животу. СпацеКс је сада успешно лансирао и слетео више од 50 ракета од када су почели да покушавају 2015. године.

Дакле, како ракете могу да слете назад на Земљу? Овај чланак ће обухватити невероватну технологију која стоји иза ракета за вишекратну употребу.

Изазови десантних ракета

Постоји неколико изазова са ракетама за слетање, чак и када се само делимично могу поново користити.

• Гориво: Да би побегао из Земљине атмосфере, ракета мора да погоди невероватних 17.500 миља на сат, иначе познату као брзина бекства. Ово захтева огромну количину горива. Гориво је обично невероватно скуп течни кисеоник. За успешно слетање ракете потребно је гориво у резерви.
instagram viewer
• Термичка заштита: За истинску поновну употребу, цијела ракета мора бити опремљена термичком заштитом, нешто што се обично оставља само за дио који ће пасти натраг на Земљу. Ово спречава да се делови ракете оштете или униште при поновном уласку у Земљину атмосферу. Ово важи и за ракете усмерене ка Марсу.
• Стајни трап: Ракети је такође потребан стајни трап. Ово мора бити учињено што је могуће лакшим, а да се при том одржи снага потребна за подршку масивне ракете (Фалцон 9, једна од ракета СпацеКс -а, тежи 550 тона).
• Тежина: Што је свемирска летелица тежа, потребно је више горива и поновни улазак ће бити тежи. Празни резервоари за гориво додају тежину и тежину ракети, због чега се резервоари за гориво обично испуштају и остављају да изгоре у атмосфери. Надаље, термичка заштита и стајни трап ће додати значајну тежину.

Као што смо поменули, СпацеКс -у је успео овај невероватан подвиг много пута сада. Дакле, која је невероватна технологија иза ракета за вишекратну употребу?

3Д штампање

3Д штампање је револуционирајући индустрије широм света, не само технологија иза ракета. У ствари, неке ракете су сада готово у потпуности 3Д штампане.

Једна предност 3Д штампања је та што инжењери могу произвести мање делова укупно. Штампани делови могу бити много сложенији и не захтевају скупе и јединствене производне алате за сваки део. Ово смањује трошкове израде ракета и повећава ефикасност производног процеса.

Резервоари горива за 3Д штампање значе да вам не требају шавови у металу - типична слаба тачка која може изазвати проблеме у ракетама. Још једна велика предност 3Д штампања је могућност производње оптичких делова од лаких материјала, чиме се смањује укупна тежина ракета.

Ретропропулсион анд Гуиданце

Да би ракета слетела, ретроградни потисак мора бити већи од тежине ракете. Такође га је потребно векторисати, што значи да је потисак усмерен и да се може користити за стабилизацију спуштања ракете.

Да би ретропропулзирање стабилизирало ракету, потребно је да има врло прецизне податке о положају, надморској висини и углу ракете. Ово захтева високотехнолошке системе који пружају тачна мерења у реалном времену са директном повратном везом до потискивача. То се назива систем за контролу реакције (РЦС).

Системи за управљање реакцијама

РЦС пружа мале количине потиска у неколико праваца за контролу надморске висине и ротације ракете. Узмите у обзир чињеницу да ротација може укључивати котрљање, нагиб и закретање, те да ће РЦС морати све то спријечити истовремено, а истовремено контролирати спуштање ракете.

РЦС користи неколико потисника постављених у оптималној конфигурацији око ракете. Главни изазов са потисницима је осигурати уштеду горива.

Један пример је свемирски ракетни систем Мерлин. Ово је пакет од 10 засебних мотора које контролише троструко редундантни систем управљања. Сваки од 10 мотора има процесорску јединицу, а свака процесорска јединица користи три рачунара који стално надгледају једни друге како би драстично смањили могућност грешака.

Мерлин мотор користи РП-1 (високо рафинисани керозин) и течни кисеоник као погонско гориво. Најновија верзија мотора може пригушити (контролирајући колико снаге троши) до 39% максималног потиска, што је од суштинске важности за контролу на високом нивоу при слијетању ракете.

Мрежна пераја

Решетке се користе за навођење ракета за вишекратну употребу, као што је Фалцон 9, до њиховог места за слетање. Решетке изумљене 50 -их година коришћене су у неколико пројектила.

Решетке имају изглед гњечилица за кромпир које извирују под правим углом од ракете. Користе се јер омогућавају висок ниво контроле над ракетним летом при хиперсоничним и надзвучним брзинама. Насупрот томе, традиционална крила изазивају ударне таласе и повећавају отпор при овим много већим брзинама.

Будући да решеткаста пераја омогућавају проток ваздуха кроз саму перају, она има далеко мањи отпор, док се ракета може ротирати или стабилизовати ротирањем или нагињањем пераје баш као крило, али ефикасније.

Још један разлог зашто се користе мрежне казне је то што са ракетама за вишекратну употребу технички лете уназад при слетању. То значи да предњи и задњи крај ракете морају бити прилично слични како би се њима могло управљати у било ком смеру.

Стајни трап

Очигледно је да ће ракети за вишекратну употребу требати нека врста стајног трапа. Они морају бити довољно лагани да не повећавају драстично количину горива потребну за лет и поновни улазак, али и довољно јаки да издрже тежину ракете.

Тренутно ракете СпацеКс користе 4 ноге за слетање које су током лета пресавијене уз тело ракете. Они се затим пре гравитације пресавијају гравитацијом.

Међутим, Елон Муск је у јануару 2021. изјавио да ће за највећу ракету СпацеКс -а икада, Супер Хеави боостер, тежити да „ухвате“ ракету помоћу носача лансирне куле. Ово ће смањити тежину ракете јер јој више неће требати ноге за слетање.

Слетање у торањ за лансирање такође значи да ракету неће бити потребно транспортовати за поновну употребу. Уместо тога, мораће само да се преуреди и напуни горивом тамо где се налази.

То није све

Ракете полећу и лете у свемир деценијама, али њихов безбедан повратак на Земљу ради поновне употребе захтевао је многе технолошке помаке.

Нисмо могли покрити сву невероватну технологију која се користи у ракетама које могу да слете на Земљу, али се надамо да сте у овом чланку научили нешто ново! Технологија свемирских летова брзо се шири и узбудљиво је размотрити шта би могло бити могуће за неколико кратких година.

Како гледати СпацеКс лансирање уживо

Желите да ухватите следећи лет СпацеКс -а у свемир? Ево где можете гледати следеће лансирање.

Прочитајте следеће

О аутору