Kann Falcon 9 verlangsamt betankt werden, um das sofortige Startfenster zu verzögern?

Der erste Startversuch von DM-2 wurde bei etwa T-17 Minuten aufgrund des schlechten Wetters im sofortigen Startfenster geschrubbt, obwohl vorhergesagt wurde, dass sich das Wetter bereits bei T + 10 aufklären würde . Im Live-Stream wurde erklärt, dass, obwohl die Flugbahn angepasst werden kann, um einige Minuten auszugleichen, das Startfenster von Falcon 9 dennoch eine einzige Sekunde beträgt, da sein kryogener Treibstoff nicht gehalten werden kann, sobald er voll geladen ist.

Meine Frau fragte, warum, als klar wurde, dass eine Verzögerung von nur zehn Minuten den Start ermöglicht hätte, das Auftanken nicht verlangsamt wurde, um es abzuschließen, sobald sich das Wetter geklärt hatte.

Lässt die Technik dies einfach nicht zu, waren solche Eingriffe einfach nicht geplant, war die notwendige Verzögerung über das hinaus, was später korrigiert werden konnte, oder wurde dies aus einem ganz anderen Grund nicht durchgeführt?

Das Startfenster hängt nicht von der Betankung ab, sondern von der Orbitalposition der ISS.
@Uwe die Flugbahn kann angepasst werden, um ein paar Minuten auszugleichen
Das Anpassen der Flugbahn benötigt möglicherweise mehr Kraftstoff als verfügbar ist. Der Wechsel der Orbitalebene ist besonders treibstoffintensiv.
@Adám: 10 Minuten sind nicht "ein paar Minuten". Das Fenster aufgrund der Orbitalmechanik ist sehr kurz, nur 5 Minuten lang für das Shuttle (mit sorgfältig zusammengestellten manuellen Checklisten, damit Menschen dieses Fenster tatsächlich zuverlässig treffen können), und der hochautomatisierte Start der Falcon 9 zielt auf einen einzigen Punkt darin ab weil Es gibt keinen Grund, die Dinge darüber hinaus zu komplizieren.
Was die unterkühlten Treibstoffe betrifft: Bei einigen frühen Starts mit unterkühlten Treibstoffen konnten sie etwa eine gute Viertelstunde warten, bevor der LOX zu warm wurde. Dies hängt von der erforderlichen Leistung ab, und die NASA hat möglicherweise zusätzliche Anforderungen für größere Leistungsspannen oder engere Temperaturanforderungen, um sicherzustellen, dass die Motoren innerhalb engerer Grenzen arbeiten.
Dies ist eine interessante Frage, enthält jedoch die Prämisse, dass "das Startfenster von Falcon 9 dennoch eine einzige Sekunde beträgt, da sein kryogener Treibstoff nicht einmal vollständig (geladen) gehalten werden kann ." Ich glaube nicht, dass das 1-Sekunden-Startfenster so ist, weil "kryogener Kraftstoff nicht gehalten werden kann". Siehe zum Beispiel die Antworten auf Warum sollten unterkühlte LOX-Tanks bis zur letzten Minute oder so "aufgefüllt" werden? Als Trägerraketen benötigen F9 keine sofortigen Startfenster. Es könnte jedoch in diesem Fall aus bestimmten Gründen gewählt worden sein.
Ich denke also: "Warum hatte DM-2 ein sofortiges Startfenster?" wäre eine bessere Frage.
@Uwe, sie haben im Livestream auch erwähnt, dass Falcon 9 über genügend zusätzliche Motorleistung verfügt, um eine Verzögerung von bis zu 5 Minuten in beide Richtungen zu bewältigen, und dass das sofortige Startfenster ausschließlich auf die Verwendung von verdichtetem Treibmittel zurückzuführen ist.
@Mark Zitat erforderlich; Können Sie einen bestimmten Videolink und Zeitstempel nennen? Danke!
@uhoh, das Video vom Start der geschrubbten Crew Demo 2 scheint verdunstet zu sein, aber es wurde erwähnt, nachdem die Entscheidung zum Schrubben getroffen wurde, und ich glaube, es wurde auch mehrmals während der Zeit des unsicheren Wetters vor dem Schrubben erwähnt.

Antworten (3)

Für einen Flug zur ISS sollte die Falcon 9 in die Orbitalebene der ISS starten. Um das Flugzeug später zu wechseln, wird zusätzlicher Treibstoff benötigt. Es gibt einige Reserven für die Sicherheit, aber nicht für Startverzögerungen.

Die erste Stufe soll wiederverwendet werden und mit dem restlichen Treibstoff auf dem Lastkahn landen. Wenn ein Flugzeugwechselmanöver durchgeführt wird, würde die erste Stufe die optimale Flugbahn für eine sanfte Landung auf dem Lastkahn hinterlassen. Eine Startverzögerung könnte den Verlust der ersten Stufe durch das Verfehlen des Landungskahns verursachen.

SpaceX verwendet eine andere Methode zum Betanken, umgangssprachlich „Load and Go“ genannt. Die Idee ist, dass Sie 35 Minuten vor dem Start unterkühlten Treibstoff (für maximale Dichte) auf die Rakete laden. Es ist eine Methode, die ihre Risiken hat

SpaceX verwendet derzeit Load-and-Go für seine Satelliten- und Cargo-Dragon-Missionen und beginnt den Tankvorgang nur 35 Minuten vor dem Start. Das Unternehmen hat diesen Ansatz gewählt, weil es "unterkühlte" Treibmittel verwendet, die dichter sind und die Leistung des Fahrzeugs verbessern.

Dieser Ansatz wurde jedoch nach der Explosion einer Falcon 9 im September 2016 auf dem Pad in Cape Canaveral während der Vorbereitungen für einen statischen Feuertest vor dem geplanten Start des Amos-6-Raumfahrzeugs einer genauen Prüfung unterzogen. Dieser Unfall, der die Trägerrakete und den Satelliten zerstörte, wurde auf das Versagen eines mit Verbundwerkstoff umwickelten Druckbehälters in einem Treibstofftank der oberen Stufe zurückgeführt.

Also, warum können sie nicht warten? Das liegt daran, dass der Kraftstoff zu warm wird

Das liegt daran, dass flüssiger Sauerstoff bei einer sehr niedrigen Temperatur in den Falcon 9 gepumpt wird: 340 Grad Fahrenheit unter Null. Das hält es flüssig und verdichtet den Treibstoff, eine Art Kerosin namens RP-1, das es SpaceX ermöglicht, mehr davon in die Rakete zu stopfen und mehr Leistung aus der Maschine herauszuholen.

Sobald sich der Treibstoff jedoch in der Rakete befindet, beginnt er sich zu erwärmen, auszudehnen und zu verdampfen. Dieser Treibstoffverlust lässt die Startuhr ticken.

"Das ändert, wie viel Leistung Sie in den Orbit bringen, und wir wollen diese Margen nicht beschneiden", sagte Insprucker.

Bei einem Satelliten können Sie einfach den wärmeren Kraftstoff abpumpen und neuen gekühlten Kraftstoff hinzufügen. Aber die ISS ist ein bewegliches Ziel

Aber [Treibstoff enttanken] ist keine Option für Demo-2, da die ISS in einem gewundenen Pfad und mit großer Geschwindigkeit über die Erdoberfläche fliegt.

„Im Fall der Internationalen Raumstation ist es in anderthalb Stunden nirgendwo, wo wir sein müssten, um in die Umlaufbahn zu gelangen“, sagte Insprucker.

Dies beantwortet immer noch nicht, warum der Kraftstoff nicht etwas langsamer eingepumpt werden konnte, wenn eine Verzögerung oder ein Peeling unvermeidlich ist. Tatsächlich sollten sie bei einem so schnellen Betanken in der Lage sein, den Beginn des Betankens zu verzögern, wenn eine Verzögerung oder ein Schrubben unvermeidlich ist.
@Adám Tatsächlich tut es das. Selbst wenn Sie das Einpumpen verlangsamen, wird der Kraftstoff, den Sie in die Tanks gefüllt haben, immer noch warm . Falcon 9 ist darauf ausgelegt, dass sich der Kraftstoff in einem ganz bestimmten Temperaturbereich befindet
Stimmt, aber es muss ein gewisser Spielraum vorhanden sein, zumal die Nutzlast für LEO 22.800 kg beträgt, der volle Crew Dragon jedoch nur 15.525 kg. (Ja, die Neigung war ganz anders als die nominelle, aber dieser Crew Dragon wirkte auch nicht sehr voll.)
Ja, es gibt eine Marge, und sie wollen so viel wie möglich von dieser Marge für bemannte Flüge behalten. John Insprucker machte deutlich, dass es darum geht, die Leistungsmargen beizubehalten: "...das ändert, wie viel Leistung man in den Orbit trägt. Und wir wollen diese Margen nicht beschneiden." ( space.com/spacex-demo-2-astronaut-launch-delay-explained.html )
Genauer gesagt ist es nicht der Treibstoff RP-1, der verdampft. Es ist das kryogene Oxidationsmittel LOX, das verdampft. Der gekühlte Kraftstoff RP-1 wird wärmer und dehnt sein Volumen aus, die Tanks können überlaufen.

Ein nicht augenblickliches Startfenster bedeutet, dass das Fahrzeug hinsichtlich seiner Flugbahn umprogrammierbar sein muss. Das Fahrzeug in dieser Hinsicht reprogrammierbar zu machen, ist extrem teuer und wird daher von SpaceX zumindest größtenteils vermieden.

Eine grobe Schätzung der Größenordnung: Ich schätze, dass der Wegfall der erforderlichen Neuprogrammierbarkeit, die für nicht sofortige Starts erforderlich ist, SpaceX Millionen von Dollar pro Flug allein an Softwareentwicklungskosten einspart.
Flugsoftware ist erstaunlich teuer. Wenn man all die Stunden addiert, die von Leuten aufgewendet wurden, die direkt die Flugsoftware für das Shuttle oder die ISS erstellt haben, die Stunden, die von Leuten aufgewendet wurden, die Testsoftware für diese Flugsoftware erstellt haben, und die Stunden, die von Leuten aufgewendet wurden, die ihren Ausweg nicht programmieren können einer Papiertüte, kann sich aber ausgeklügelte Wege einfallen lassen, Flugsoftware dazu zu bringen, sich schlecht zu verhalten. Die Entwicklungsprozesse der Shuttle- und ISS-Flugsoftware gingen mit weniger als einer Codezeile pro Person und Woche vonstatten. SpaceX schneidet besser ab, vielleicht eine Größenordnung besser.
Aber eine Verbesserung um eine Größenordnung bedeutet immer noch eine Codezeile pro Person und Tag. Von Menschen bewertete Flugsoftware ist lächerlich teuer. Der billigste Ansatz besteht darin, es nicht zu tun. Sofortige Startfenster stellen eine Möglichkeit dar, dies zu vermeiden.
-1zur Zeit. Sind Sie sicher, dass SpaceX keine Startfenster hatte, die größer als sofort waren, und dass Falcon 9 nicht „umprogrammierbar“ sind, weil es „extrem teuer“ wäre? Ich finde diese beiden nicht unterstützten Elemente schwer zu glauben. Ich habe Probleme beim Parsen von "hat zumindest größtenteils vermieden". Letztes Dutzend? 90% von allen?
@uhoh - Jede einzelne Codezeile in einer für Menschen geeigneten Flugsoftware muss extrem strenge Tests, Verifizierungen, Validierungen und Qualifizierungen durchlaufen. Das Maß an Strenge ist einer der Hauptunterschiede zwischen Flugsoftware der Klasse 1 und der Klasse 2. Teile der NASA mögen es nicht, dass SpaceX etwas unbekümmert wirkt, wenn es darum geht, wie SpaceX seine Flugsoftware für die kommerziellen Frachtflüge behandelt hat.
Also hat SpaceX nicht genug Geld dafür? Sie meiden aus Geldmangel nicht sofortige Startfenster?
Es stellt sich die Frage "Warum?" Die Frage scheint zu sein, ob es sich lohnt, die Fähigkeit hinzuzufügen, ungefähr nach T-35 Minuten zu halten. Wenn wir davon ausgehen, dass das Halten für mehr als ein paar Minuten aus thermischen Gründen nicht praktikabel ist (Kraftstoff wird warm und / oder Triebwerke und Struktur werden kalt), dann stellt sich die Frage, ob diese geringe Flexibilität die Komplexität in der Software und der Sicherheitsanalyse der Rakete wert ist . Ich kann leicht sehen, dass die Antwort "nein" ist,
Software zur Flugbahnanpassung in Echtzeit existiert bereits und ist sogar für Menschen geeignet: Sie wurde im Space Shuttle verwendet.
Kann Falcon 9 verlangsamt betankt werden, um das sofortige Startfenster zu verzögern?
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