Noķert raķetes ar helikopteru? Jā, tas ir plāns


Spāns Tikai četru gadu laikā atkārtoti izmantojamās raķetes ir pārgājušas no nekad nedarītām uz gandrīz ikdienišķām, vismaz SpaceX. Zilā izcelsme bija pirmā, kas 2015. gadā pēc suborbitāla lidojuma kosmosā nolaida raķešu pastiprinātāju. Nākamajā mēnesī SpaceX nolaida orbītā izgājušās Falcon 9 raķetes pirmā posma pastiprinātāju. Kopš tā laika SpaceX ir nolaidis pastiprinātājus dronu kuģiem okeānā, un šī gada sākumā tas pirmo reizi nolaidās uz visiem trim pastiprinātājiem no savas Falcon Heavy raķetes. Ja kāds cits raķešu izgatavotājs cer sacensties, viņam ir jāizdomā, kā atgūt arī savas raķetes.

Daniels Oberhauss aplūko kosmosa izpēti un enerģijas nākotni WIRED.

Vismaz divi uzņēmumi un viena kosmosa aģentūra izmanto atšķirīgu pieeju: Viņi vēlas ar helikopteriem satvert raķešu pastiprinātājus. Apvienotā palaišanas alianse, kas ir Boeing un Lockheed Martin partnerattiecības, to īsteno jau vairāk nekā desmit gadus. Vācu kosmosa aģentūra izstrādā koncepciju, kas raķešu pastiprinātājam pievienotu spārnus, lai pēc saķeršanas tas varētu slīdēt uz gaisa joslu. Un pagājušajā nedēļā mazais palaišanas pakalpojumu sniedzējs Rocket Lab paziņoja, ka nākamgad sāks izšaut savu elektronu raķeti no gaisa.

Kaut arī raķešu atšķirīgais atgūšana izklausās sarežģīti, tās piekritēji apgalvo, ka tā faktiski ir mazāk sarežģīta un lētāka nekā raķetes vadīšana atpakaļ pie piezemēšanās spilvena. Daudzējādā ziņā tā ir tā pati problēma, ar kuru saskaras futbolists, kurš mēģina noķert mušu bumbiņu beisbolā. Bet šajā gadījumā bumba sver tūkstošiem mārciņu un vairākas reizes pārvietojas ar skaņas ātrumu. Ak jā, un laukam ir vairāk nekā 100 kvadrātjūdzes no atklātā okeāna. Pietiekami viegli.

Izstrādājot Rocket Lab, tā raķete Electron iznīcina savu noslodzi un pēc tam sāk kristies pretī Zemei. Pēc Rocket Lab izpilddirektora Pītera Bekas teiktā, šis ir grūtākais brīdis. Tā kā revakcinācija izkliedē kinētisko enerģiju gaisa pretestības dēļ, tā uzsilda atmosfēru ap to, izveidojot pūslīšu gaisa kabatu. Tajā pašā laikā paaugstināta spiediena apgabals revakcinācijas priekšgalā rada intensīvus triecienviļņus.

Ja pastiprinātājs pārdzīvos šīs dažas sekundes pēc sākotnējās atkārtotas ieiešanas Zemes atmosfērā, tas būs pietiekami palēninājies, lai izvietotu “aero termisko palēninātāju”. Uzņēmuma videoklipā tas izskatās kā liels balons, bet Beks atteicās izskaidrot, kā tas darbojas. vai no kā tas ir izgatavots. Pēc tam atskrien vadāms izpletnis, kurš pastiprinātāju novirza vējā, lai tas efektīvi peldētu gaisā. Nedaudz vairāk kā minūtes laikā šie mehānismi palēnina raķetes darbību no sākotnējā ātruma vairāk nekā 6500 jūdzes stundā līdz mazāk nekā 10 jūdzes stundā. Šajā brīdī ideja ir tāda, ka helikopters varētu nomest āķi un aizķert pastiprinātāju, lai to atgrieztu tuvējā kuģī.

“Mēs šeit nemēģinām ieviest jauninājumus,” saka Beks. "Tas jau iepriekš tika veikts vairākos eksperimentos."

Sešdesmitajos gados NASA izmantoja lidmašīnas, lai uztvertu filmu ruļļus, ko no kosmosa nolaida pirmie spiegu pavadoņi. Koncepcijas piemērošana tik smagam objektam kā raķete izrādījās izaicinoša, jo īpaši tāpēc, ka tādas tehnoloģijas kā karstumizturīgas piepūšamās detaļas vēl nebija vai tās bija pārāk dārgas.

Apvienotās palaišanas aliansē mērķis ir atgūt nevis visu pastiprinātāju, bet tikai raķetes vērtīgos dzinējus, saka Kriss Deels, ULA inženieru viceprezidents. Kad pastiprinātājs atgriežas uz Zemes, tas iznīcinās tā dzinēja moduli, kuru ieslogs karstumizturīgā, piepūšamā konusā. Šī ierīce, kas pazīstama kā hiperskaņas piepūšamais aerodinamiskais palēninātājs jeb HIAD, krasi samazina motora moduļa ātrumu pēc atgriešanās uz Zemes, lai varētu izvietot izpletni un dzinējus aizķert ar helikopteru.

NASA un ULA sadarbojas kopš 2008. gada, lai izstrādātu HIAD tehnoloģiju. Bet Deels saka, ka uzņēmums nekad nav lidojis ierīci. NASA trīs reizes ir demonstrējusi HIAD koncepciju uz mazām suborbitālajām raķetēm, un sākotnējie rezultāti liecina, ka tā darbosies. Deels saka, ka uzņēmums plāno izmantot HIAD tehnoloģiju un helikopteru atkopšanu, lai jau 2024. gadā noķertu no nākamās paaudzes Vulcan Centaur raķetes jaudīgos BE-4 dzinējus.

Līdz šim SpaceX joprojām ir vienīgais raķešu uzņēmums, kas ir veiksmīgi atguvis un pārplūdinājis pastiprinātāju no orbītas raķetes. Ir vērts atzīmēt, ka SpaceX sākotnēji mēģināja atgūt Falcon 9 raķeti ar izpletni, bet galu galā atmeta šos plānus. Pagājušajā gadā Musk teica uzņēmums arī pētīja piepūšamos siltuma vairogus kā iespēju atgūt Falcon 9 raķešu augšējo pakāpi, taču šis plāns tika nodots metāllūžņos koncentrēties uz tās Starship raķetes attīstību.

“Atkārtojamība nav kompromiss – mēs esam ievērojami uzlabojuši mūsu uzlaboto raķešu veiktspēju un efektivitāti kopš brīža, kad mēs sākām atgūt pirmās pakāpes raķešu pastiprinātājus,” saka Džeimss Glēzons, SpaceX komunikāciju direktors.

Lai gan citi raķešu uzņēmumi uzskata, ka dzinēju izkraušana ir pārāk dārga, sarežģīta vai neefektīva, nevar brīnīties, vai SpaceX zina kaut ko, kas viņiem nav. Līdz šim uzņēmums jau 44 reizes ir atguvis pastiprinātājus un 23 komandējumos ir lidojis atgūtos pastiprinātājus. Varbūt šie alternatīvie atkārtotas izmantošanas plāni izrādīsies rentablāki un efektīvāki nekā raķešu izkraušana, taču tie vispirms ir jāparāda.


Vairāk lielisku VADU stāstu