Was macht Verkleidungen des 21. Jahrhunderts so wertvoll, dass sie möglicherweise wiedergewonnen und wiederverwendet werden könnten?

Ich habe in der Antwort von @geoff gelesen, dass SpaceX einige Experimente durchführt, die zu einer Fähigkeit zur Wiederherstellung der Verkleidung führen können. Tatsächlich erinnere ich mich, dass Elon Musk vor ein paar Jahren erwähnte, dass es ernsthaft geprüft werde.

Ursprünglich hatte ich ihnen nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt, und im Hinterkopf dachte ich wahrscheinlich an sie als große Glasfaserschalen, die den Wind von der Nutzlast fernhalten. Innerhalb der ersten Minute jedes Starts wird jedoch immer Max-Q erwähnt, und in einigen unbemannten Startfällen wird der Schub während Max-Q reduziert, um die Belastungen im Rahmen der Rakete zu verringern - der Schub drückt den Rahmen nach oben, während er aerodynamisch ist Ziehen Sie auf das Geräusch, drückt es gleichzeitig nach unten. Und die „Nase“, die diese Belastung erfährt, ist eigentlich die Verkleidung, die sich kurz darauf in Einzelteile zerlegen und den Bereich zuverlässig freigeben muss.

Ich frage mich also, was in die Herstellung einer Verkleidung des 21. Jahrhunderts einfließt, die es teuer genug machen könnte, sie zu erholen und zu überholen, und um dann einen Kunden davon zu überzeugen, dass Sie ihre Nutzlast mit einer gebrauchten Verkleidung schützen werden? Teure hochfeste Legierungen? Teure Fertigungstechniken? Integrierte Sensoren und Aktoren?

Die "Skybox" und die "Atlantis" - ausgewählt wegen ihrer SXSE klingenden Namen. Verkleidungen des 21. Jahrhunderts sind viel mehr als passive Dachboxen, um "den Wind von den Sachen des Kunden fernzuhalten".

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Ich kann mich nicht erinnern, in welchen Fällen der Schub um max-Q reduziert wird, um strukturelle Spannungen im Raketenkörper zu begrenzen und eine gewisse Gewichtsreduzierung zu ermöglichen. Ein Kommentar oder eine Bearbeitung wird geschätzt.
Sie denken vielleicht daran, wie das Shuttle den Schub im "Schubeimer" um max-Q reduziert hat, aber natürlich fliegt das Shuttle nicht mehr und war sowieso nicht unbemannt.
Sie müssen nicht „so“ wertvoll sein. Sie müssen nur etwas wertvoller sein, als es kosten würde, sie zu erholen und zu überholen.
@MarkAdler Verbesserte Formulierung sehr willkommen! Ich habe vielleicht ein bisschen SE-Lizenz verwendet. Ich hatte mit mehreren Varianten zu kämpfen; "wertvoll genug", "ausreichend wertvoll", sich mit etwas zufrieden geben, das zumindest die Arbeit erledigt hat. "Warum könnte die Verkleidungswiederherstellung wirtschaftlich machbar sein?" hat einfach nicht den gleichen Pizzaz und kennzeichnet die Verkleidung selbst nicht als meinen zentralen Fokus (eher als die ökonomische Theorie der Kosteneffizienz).
Ich habe diese Folgefrage gestellt .
Wenn der Kern der Frage lautet, was die Wiederherstellung und Aufarbeitung teuer genug macht, kann dies auf Folgendes reduziert werden: "Sind die Kosten für die Wiederherstellung und Aufarbeitung geringer als die Herstellungskosten?" Das ist in der Branche noch eine unbeantwortete Frage und hat zudem wenig mit den absoluten Herstellungskosten zu tun.
@ruief Der Grund, warum ich geschrieben habe "Was macht Verkleidungen des 21. Jahrhunderts so wertvoll, dass ...", ist, dass der Kern meiner Frage genau das ist - der Wert der Verkleidung. Wenn das nicht klar genug war, habe ich einige Beispiele gegeben: " Teure hochfeste Legierungen? Teure Herstellungstechniken? Integrierte Sensoren und Aktuatoren ?" Ich habe die Frage gestellt, die ich beantwortet haben wollte.
@NathanTuggy Ich denke, woran ich in meinem ersten Kommentar denke, ist so etwas .
@OrganicMarble In diesem Kommentar oben möchte ich etwas hinzufügen, das zeigt, dass der Schub um max-Q manchmal aus rein mechanischen Stressgründen in unbemannten Missionen reduziert wird. Ich habe gerade deinen Kommentar hier gesehen - kann ich das irgendwo nachlesen?
@uhoh Wenn die Kosten für die Wiederherstellung und Überholung 5000 US-Dollar betragen, muss die Verkleidung keine Ihrer "Beispiel" -Ausgaben haben, um eine Wiederherstellung wert zu sein. Wenn Sie nach absoluten Kosten fragen, warum stellen Sie dann eine Frage zu relativen Kosten?
@ruief Das Leben ist ein Mysterium! Genießen Sie Ihr Stackexchange-Erlebnis.
Stellen Sie sich einen Aktenkoffer voller 6 Millionen Dollar vor, der vom Himmel fällt. Würden Sie versuchen, es zu fangen?

Antworten (3)

Es ist nicht so sehr, dass es im 21. Jahrhundert schwierig oder teuer ist, eine Verkleidung herzustellen.

Vielmehr sind sie einfach WIRKLICH WIRKLICH groß. 13 Meter mal 4,6 Meter.

Falcon 9 VerkleidungsabmessungenDas ist ungefähr 40 Fuß lang und 14 Fuß breit. Die gängige Beschreibung ist, dass ein Schulbus hineinpassen würde. (Ähnlich wie die Größe des Space Shuttle-Laderaums).

Diese müssen sehr leicht sein, da jedes Gramm/Pfund Masse eine Verringerung der aufladbaren Nutzlast bedeutet, aber sie müssen stark sein, da sie die aerodynamische Hülle um eine sehr zerbrechliche Nutzlast bilden, wenn sie von einem toten Punkt auf Meereshöhe beschleunigt bis Mach 25 (ich weiß nicht, welche Geschwindigkeit sie haben, wenn sie die Verkleidung fallen lassen, aber die Umlaufbahn ist Mach 25 oder so) im Orbit.

Daher können die Luftlasten darauf ziemlich hoch sein. Die Größe ist ziemlich groß. Die Notwendigkeit, das Gewicht zu kontrollieren, ist ziemlich kritisch.

All diese Gegenstände verschwören sich, um es so teuer zu machen, dass es eine gute Idee ist, es zurückzugewinnen, wenn möglich, um es billig genug zu machen.

In Bezug auf die eigentliche Konstruktion ist es meistens kohlenstofffaserverstärkt, wo es nötig ist.

+1, leicht plus stark = teuer. Die Verkleidung wird normalerweise ausgeworfen, wenn das Fahrzeug das Regime der freien Molekularströmung erreicht, denke ich.
@OrganicMarble Irgendeine Ahnung, wie schnell oder hoch das ist?
ISTR ist es, wenn der mittlere freie Weg größer als das Fahrzeug ist. Dieses Papier gibt die mittlere freie Weglänge im Vergleich zur Höhe an. science.widener.edu/~svanbram/chem332/pdf/menfpath.pdf
Zu Ihrer Information, da sich die Machzahl auf die Schallgeschwindigkeit bezieht, sinkt Ihre Fluggeschwindigkeit, wenn Sie mit niedrigerem Druck in größere Höhen gelangen, und Sie müssen schneller reisen, um die gleiche Machzahl beizubehalten. Bei Umlaufgeschwindigkeit hätten Sie tatsächlich Mach 0-Geschwindigkeit, obwohl Sie mit 7,8 km / s reisen. Mit den Zahlen warst du genau richtig.
Ich habe gerade fünf Videos angeschaut und mal mit den dazugehörigen Pressemappen bestätigt; Alle Verkleidungstrennungen sind eng um eine Höhe von 110 km geclustert. Wenn die Plots im PDF von @OrganicMarble korrekt sind, ist das ein mittlerer freier Weg von 2 Zentimetern. Bei einer Skalenhöhe von etwa 8,4 km beträgt der Druck jedoch 2E-06 bar, vielleicht ist das niedrig genug?
@ITBear nein das ist falsch. Die Schallgeschwindigkeit wird als durchschnittliche Molekulargeschwindigkeit skaliert, die wiederum als Quadratwurzel der Temperatur skaliert. Die Druckeinwirkung ist vergleichsweise gering, bis sie so gering ist, dass die effektive Schallausbreitung aufhört.
@uhoh Ah du hast Recht, ich stehe korrigiert . Die Schallgeschwindigkeit ist hauptsächlich von der Temperatur abhängig. Technisch einwandfrei braucht man ein Medium, durch das man sich bewegen kann. Wenn Sie also LEO erreichen, wäre Ihre Fluggeschwindigkeit immer noch Null?
Tut mir leid, dass ich dich auf eine falsche Tangente geschickt habe! :(
@OrganicMarble Ich lebe für Tangenten! Daher diese Folgefrage .
@OrganicMarble Gute Nachrichten! Anstatt die einfache Skalenhöhe dort zu verwenden, fand ich einige tabellarische Daten aus der Standardatmosphäre von 1976. ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19770009539.pdf Auf Seite 56 zeigen sie die Dichte bei 110 km von etwa 9,7E-08 des Standards. MFP skaliert umgekehrt mit dem Druck, also werden 70 Nanometer bei Standardatmosphäre zu 72 Zentimetern, nicht zu den 3 cm des vereinfachten Modells, und das MFP verdoppelt sich fast alle 5 km, also haben Sie innerhalb weniger Kilometer im Grunde Recht.
Eine Verkleidung sollte nicht nur sehr leicht und stark sein, sie sollte auch zuverlässig sein. Sehr schlecht für den Ruf einer Trägerrakete, wenn eine Nutzlast durch einen Ausfall der Verkleidung verloren geht.
Ich möchte nur hinzufügen, dass ich aus den Handbüchern der Trägerrakete gelesen habe, dass die Zeit, zu der die Verkleidung abgeworfen wird, so bestimmt wird, dass der freie molekulare aerothermische Fluss unter 1135 W / m ^ 2 bleibt

Die Verkleidungen sind große Strukturen, die auf eine Weise hergestellt werden, die schwer zu automatisieren ist. Die Struktur besteht aus einem Aluminiumwabenkern mit darauf laminierten Innen- und Außenplatten aus Kohlefaser. Kohlefaser ist ein arbeitsintensives Material. Dann ist da noch die Qualitätssicherung, die alles rund um die Rakete teuer macht.

Dachboxen von OTOH sind aus spritzgegossenem Kunststoff, sodass die gesamte Schale in 10 Sekunden vom Kunststoffgranulat zum fertigen Produkt wird. Und sie werden millionenfach hergestellt, sodass es kostengünstig ist, den Prozess zu automatisieren.

Es ist auch möglich, dass sie nicht wollen, dass die negative Publizität dieser Farings auf der Oberfläche des Ozeans schwimmt und entweder Navigationsgefahren oder ein Ziel für Umweltbedenken darstellt. Ich würde vermuten, dass sie leicht genug sind, dass sie nicht verbrennen und wahrscheinlich einfach schwimmen würden, nachdem sie auf das Wasser getroffen sind.

Hmmm .... Aluminiumwaben und Kohlefaser - wow, sie könnten schwimmen! Daran habe ich nie gedacht. Wenn man bedenkt, dass sie "die Größe eines Busses" haben und es zwei davon gibt, und sie wahrscheinlich ziemlich tief im Wasser sitzen würden und visuell (und vielleicht Radar) bis ziemlich nah schwerer zu erkennen sind, könnten sie Kandidaten für eine Art von sein Navigationsgefahr.
Also habe ich das gefragt .
Es scheint, dass es nicht allzu ungewöhnlich ist, diese an Stränden zu finden. collectspace.com/ubb/Forum14/HTML/001305.html
Was macht Verkleidungen des 21. Jahrhunderts so wertvoll, dass sie möglicherweise wiedergewonnen und wiederverwendet werden könnten?
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