Wie richtet sich die erste Stufe des SpaceX Falcon 9 zur Landung aus?

Ironischerweise findet sich die Antwort in seinem eigenen (oder besser gesagt dem von SpaceX) Video.

^{Standbild ab 0:49 des Videos, in dem das Kaltgas-Triebwerk feuert}

Die erste Stufe der Falcon 9 verwendet eine Reihe von Stickstoff -Kaltgas-Triebwerken , um nach der Trennung ihren Flip auszuführen, und Sie können sehen, wie sie im Video wiederholt feuern. Wenn das komprimierte Gas das Triebwerk verlässt, fällt sein Druck sehr schnell ab, es kondensiert und zeigt sich als weiße Hauche, wenn die Triebwerke feuern.

Die Triebwerke sind an der Zwischenstufe oben auf der ersten Stufe montiert, um das höchste Drehmoment zum Ausrichten der Stufe bereitzustellen.

^{Triebwerksgruppe mit rotem Kreis hervorgehoben}

Newtons drittes Gesetz ist eines dieser physikalischen Gesetze, das so offensichtlich ist, dass jeder sein Ergebnis kennt, aber viele Menschen es nicht benennen können. Wenn Sie schon einmal einen CO ₂ -Feuerlöscher benutzt haben, kennen Sie den Kick, wenn der Inhalt freigesetzt wird, diese Kraft kann sogar ein Dreirad oder einen Bürostuhl antreiben. Es ist genau diese Kraft aus der Freisetzung von komprimiertem Gas, die es den Triebwerken ermöglicht, zu arbeiten und die Bühne umzudrehen.

^{OSHA-Verletzung}

Die erste Stufe hat einen Höhepunkt von etwa 100 km (je nach Flugprofil). In dieser Höhe gibt es im Wesentlichen keine Atmosphäre (0,00003 % des Umgebungsdrucks in Bodennähe), sodass aerodynamische Steuerflächen völlig nutzlos sind, um die Bühne schnell umzudrehen. Nach dem Einbrennen (ca. 0:53 im Video) stößt die Bühne jedoch schnell auf genügend Atmosphäre, um die Gitterflossen zur Steuerung zu verwenden.

^{Mit roten Kreisen hervorgehobene Gitterrippen}

Die Gitterflossen funktionieren wie jede andere aerodynamische Steuerfläche; Sie drücken Luft in eine Richtung und der gute alte Newton liefert eine Kraft in die andere Richtung. Für eine praktische Vorführung besorgen Sie sich ein Kinder-Swing-Tennis-Set.

^{Zukünftige Raketenwissenschaftler}

Oft sind die Schläger gut 20-30 mm dick, wenn Sie also einen beim Schwingen anwinkeln, spüren Sie eine Kraft, wenn sich der Schläger durch die Luft bewegt.

Schließlich fügen wir die Hauptmotoren hinzu, während die Bühne den Landebrand durchführt (etwa 1:00 Uhr im Video). Die Bühne wird nun im Wesentlichen zu einem umgekehrten Pendel, das von der/den Zündmaschine/n getragen wird. Das umgekehrte Pendel ist ein Kontrollproblem, das die Menschheit sehr hat . Viel . Gelöst .

(Siehe auch Wie wird eine Rakete während des anfänglichen Teils des Starts mit langsamer Geschwindigkeit stabilisiert? )

^{Bückender Falke}

Während der Landezündung sind alle drei Systeme im Einsatz, die Triebwerke sind kardanisch aufgehängt, die Gitterflossen rotieren und die Triebwerke feuern (in diesem Video nicht sichtbar, aber im CRS-6- Landevideo sehr offensichtlich ).

Es ist eigentlich eine Kombination aus mehreren Systemen:

• Stickstoffgas-Triebwerke zur Lageregelung im Vakuum (man kann sie im Video schießen sehen)
• 4 Gitterflossen (zwei davon im Video sichtbar) zur Lagekontrolle während des atmosphärischen Abstiegs
• Kardanisch aufgehängte Triebwerke zur Lageregelung während des Motorflugs

Referenz: Falcon 9-Benutzerhandbuch