Die Landeversuche von SpaceX beinhalten die Verwendung der Triebwerke der ersten Stufe, um den Booster zu verlangsamen, und die Verwendung von Gitterflossen, um Flugbahnanpassungen vorzunehmen.
Fallschirme sind im Allgemeinen nicht starr und können die Rakete bei der Landung auf etwas so Kleinem wie einem Lastkahn vom Kurs abbringen, aber ist es eine Option, Luftbremsen zu verwenden – möglicherweise ähnlich den Gitterflossen, aber mit einer festen Oberfläche – um die Rakete währenddessen zu verlangsamen Abstieg, Treibstoff sparen und helfen, harte Landungen zu vermeiden?
Wenn nicht, was sind die Nachteile, die SpaceX daran hindern, starre Luftbremsen zu verwenden?
Es scheint, dass sie ursprünglich geplant hatten, die Landebeine als Luftbremsen zu verwenden.
Elon Musk sagte dazu :
Wenn Sie dann einige interessante Dinge tun, wie z. B. unser Fahrwerk betrachten, sind sie im Wesentlichen wie riesige Körperklappen, also der Luftwiderstand - wenn wir das Fahrwerk ausfahren, erhöht sich der Luftwiderstand massiv, also haben wir eine doppelte Verwendung des Fahrwerks als riesige Körperklappen und als Fahrwerk. Das halbiert tatsächlich die Endgeschwindigkeit und damit den Treibstoff - das Treibmittel, das wir brauchen, um das Fahrzeug zu halbieren, und tatsächlich ist es eine ziemlich effiziente Methode, um präzise zu landen.
Dies ist vielleicht nur eine frühere Idee, die nicht verwirklicht wurde. Wenn Sie sich das frühere Video zur Wiederverwendbarkeit ansehen, sehen Sie, dass die Beine teilweise als Luftbremsen eingesetzt werden. Aber mit dem neuesten Video werden die Beine nicht mehr auf diese Weise verwendet, also ist es wahrscheinlich, dass sie die Idee aufgegeben haben. Meine Vermutung ist, dass sie tatsächlich beabsichtigten, Landebeine für die Lagekontrolle während des Abstiegs ohne Antrieb zu verwenden, aber während der ersten Testlandungen im Ozean nicht gut funktionierten und auf die Idee einer Gitterflosse höher am Körper umstiegen.
Es kam auch ein Kreuzbild, dass sie die ausgefahrenen Beine an einer Stelle im Windkanal testeten .
Um etwas mehr Kontext zu geben, möchte ich hinzufügen, dass der obige Kommentar am 24.10.2014 gemacht wurde, nachdem zwei Landetestflüge mit den Landebeinen durchgeführt wurden, Flug 9 und 10 am 18.02.2014 und 7/ 14/2014. Aber auch, am 17.06.2014 testeten sie bereits zum ersten Mal die Steuerflossen auf einem F9R-Testflug und nur 3 Monate nach dem Kommentar flog Flug 14 am 10.01.15 mit Gitterflossen. Es ist also wahrscheinlich, dass zu dem Zeitpunkt, als er diesen Kommentar abgab, bereits entschieden war, dass das Luftbremsen mit den Beinen nicht geht.
Es gab auch einen Twitter-Austausch zu diesem Thema am 22.11.14 und er erklärte:
Die Verwendung von Beinen als Luftbremsen, um die Endgeschwindigkeit zu halbieren, erfordert eine geringfügige Neugestaltung und mehr Daten. Vielleicht Flug 21.
Der SpaceX - Nachrichtenartikel vom 21.12.15 vor dem Start von Orbcomm-OG2 enthält widersprüchliche Informationen zu Gitterflossen.
Der erste Versuch, sanft auf dem Wasser aufzusetzen, scheiterte, da wir versuchten, die Rakete allein mit kleinen Lagetriebwerken zu steuern. Während es für eine glatte, stumpfe Körperform wie Dragon gut funktioniert, stellt sich heraus, dass dies ein hoffnungsloser Vorschlag für etwas in der Form eines Raketenverstärkers ist. Falcon geriet außer Kontrolle und stürzte mit hoher Geschwindigkeit ins Wasser.
Wir haben dann vier Gitterrippen in einer X-Wing-Konfiguration hinzugefügt, um uns die notwendige Dreiachsenkontrolle unter hohem dynamischen atmosphärischen Druck zu geben, der bei 1,5 Tonnen pro Quadratfuß gipfelt.
Dies löste das Steuerungsproblem und wir konnten zwei erfolgreiche sanfte Landungen im Wasser durchführen. Die maximale Höhe der Raketenstufe betrug 210 km, was keine große Rolle spielt, und die maximale kinetische Übertragungsenergie betrug 200 GJ.
Der erste Versuch muss sich auf Flug 6 beziehen, und zwei erfolgreiche sanfte Landungen im Wasser können sich nur auf Flug 9 und 10 beziehen. Aber die Gitterflosse wurde nicht vor Flug 14 geflogen, sodass der Erfolg von Flug 9 und 10 nicht zugeschrieben werden kann an der Gitterflosse, wie in diesem Artikel erwähnt. Nun, offensichtlich wurde dieser Artikel in Eile geschrieben, wie unten angegeben:
T-Null in 15 Minuten, also muss ich mich abmelden. Entschuldigung für Tippfehler oben.
- Elon
SpaceX braucht eine Lösung, die mit Hyperschallgeschwindigkeit arbeiten und dann so langsam wie möglich herunterfahren kann. Sie haben genug Treibstoff zugeteilt, um den Motor zum Töten der Geschwindigkeit zu verwenden, und sie brauchen sowieso Steuerflossen.
Somit leisten Gitterflossen den Trick, um über die Leistungsdomänen zu lenken, wobei der Motor bei Bedarf eine ausreichende Verzögerung bereitstellt.
Druckluftbremsen würden wahrscheinlich nur ganz am Ende des Fluges funktionieren, wo der Motor hauptsächlich die Sinkgeschwindigkeit steuert.
Druckluftbremsen müssten sehr hohen Temperaturen standhalten, da sie im Wesentlichen die kinetische Energie (Geschwindigkeit) in Reibung (Wärme) umwandeln. Sie müssten also groß und teuer sein.
Die Rakete hat bereits eine Seite, die sehr hitzebeständig ist (die Motorseite mit den Abgasdüsen). Sie können das also als eine Art sehr kleine Luftbremse verwenden. Die Gitterflossen sind auch winzige Luftbremsen.
Da diese nicht genügend Bremskraft liefern, zünden sie die Motoren einfach noch einmal an, um den größten Teil der kinetischen Energie auszulöschen.
Hobbes
SF.