Kako rakete slijeću na Zemlju? Uključena je nevjerojatna tehnologija

Ocean je raketno groblje. Krhotine tisuća spaljenih raketa, satelita i šatlova razbacuju dno oceana. Ponovna upotreba raketa znači manje otpada, manje troškove i mogućnost lakšeg povratka s odredišta.

Vidjeti kako svemirske letjelice slijeću i lako opet uzlijeću nešto smo vidjeli tisuću puta u filmovima. Sada to vidimo i u stvarnom životu. SpaceX je sada uspješno lansirao i spustio više od 50 raketa otkako su počeli pokušavati 2015. godine.

Dakle, kako se rakete mogu spustiti natrag na Zemlju? Ovaj članak će obraditi nevjerojatnu tehnologiju koja stoji iza raketa za višekratnu upotrebu.

Izazovi slijetanja raketa

S slijetačkim raketama postoji nekoliko izazova, čak i kad se mogu samo djelomično ponovno koristiti.

• Gorivo: Da bi pobjegao iz Zemljine atmosfere, raketa mora udariti nevjerojatnih 17 500 milja na sat, inače poznatu kao brzina bijega. Za to je potrebna ogromna količina goriva. Gorivo je obično nevjerojatno skup tekući kisik. Za uspješno slijetanje rakete potrebno je gorivo u rezervi.
instagram viewer
• Toplinska zaštita: Za istinsku ponovnu upotrebu, cijela raketa mora biti opremljena toplinskom zaštitom, obično se ostavlja samo dio koji će pasti natrag na Zemlju. Time se sprječava da se dijelovi rakete oštete ili unište pri ponovnom ulasku u Zemljinu atmosferu. To vrijedi i za rakete usmjerene prema Marsu.
• Oprema za slijetanje: Raketi je također potreban stajni trap. Ovo mora biti što je moguće lakše, a da se pri tome zadrži snaga potrebna za podršku masivne rakete (Falcon 9, jedna od raketa SpaceX -a, teži 550 tona).
• Težina: Što je svemirska letjelica teža, potrebno je više goriva, a ponovni ulazak bit će teži. Prazni spremnici goriva dodaju težinu i težinu raketi, zbog čega se spremnici za gorivo obično ispuštaju i dopuštaju da izgore u atmosferi. Nadalje, toplinska zaštita i stajni trap dodat će značajnu težinu.

Kao što smo spomenuli, SpaceX -u je uspio ovaj nevjerojatan podvig sada mnogo puta. Dakle, koja je nevjerojatna tehnologija iza raketa za višekratnu uporabu?

3D ispis

3D ispis je revolucionira industriju diljem svijeta, ne samo tehnologija iza raketa. Zapravo, neke rakete su sada gotovo u potpunosti 3D ispisane.

Jedna od prednosti 3D ispisa je ta što inženjeri mogu proizvesti manje dijelova ukupno. Tiskani dijelovi mogu biti mnogo složeniji i ne trebaju skupe i jedinstvene proizvodne alate za svaki dio. To smanjuje troškove izrade raketa i povećava učinkovitost proizvodnog procesa.

Spremnici goriva za 3D ispis znači da vam ne trebaju šavovi u metalu - tipična slaba točka koja može uzrokovati probleme u raketama. Druga velika prednost 3D ispisa je mogućnost proizvodnje optičkih dijelova od lakih materijala, čime se smanjuje ukupna težina raketa.

Retropropulzija i navođenje

Da bi raketa sletjela, retrogradni potisak mora biti veći od težine rakete. Također ga je potrebno vektorisati, što znači da je potisak usmjeren i da se može koristiti za stabilizaciju spuštanja rakete.

Da bi retropropulziranje stabiliziralo raketu, potrebno je imati vrlo točne podatke o položaju, nadmorskoj visini i kutu rakete. To zahtijeva visokotehnološke sustave koji pružaju točna mjerenja u stvarnom vremenu s izravnom povratnom vezom do potiskivača. To se naziva sustavi za upravljanje reakcijama (RCS).

Sustavi upravljanja reakcijama

RCS pruža male količine potiska u nekoliko smjerova za kontrolu nadmorske visine i rotacije rakete. Uzmite u obzir činjenicu da rotacija može uključivati ​​kotrljanje, nagib i zakretanje te da će RCS morati sve to spriječiti istovremeno, a istovremeno kontrolirati spuštanje rakete.

RCS koristi nekoliko potisnika postavljenih u optimalnoj konfiguraciji oko rakete. Glavni izazov s potisnicima je osigurati uštedu goriva.

Jedan primjer je SpaceX -ov raketni sustav Merlin. Ovo je paket od 10 zasebnih motora kojima upravlja trostruki redundantni upravljački sustav. Svaki od 10 strojeva ima procesorsku jedinicu, a svaka procesorska jedinica koristi tri računala koja se neprestano nadziru kako bi se drastično smanjila mogućnost pogrešaka.

Merlin motor koristi RP-1 (visoko rafinirani kerozin) i tekući kisik kao pogonsko gorivo. Najnovija verzija motora može prigušiti (kontrolirajući koliko snage troši) do 39% maksimalnog potiska, što je bitno za kontrolu na visokoj razini pri slijetanju rakete.

Mrežna peraja

Rešetke se koriste za navođenje raketa za višekratnu uporabu, poput Falcona 9, na njihov položaj za slijetanje. Rešetke izumljene 50 -ih godina korištene su u nekoliko projektila.

Rešetke imaju izgled gnječilica za krumpir koje vire pod okomitim kutom od rakete. Koriste se jer omogućuju visoku razinu kontrole nad raketnim letom pri hipersoničnim i nadzvučnim brzinama. Nasuprot tome, tradicionalna krila uzrokuju udarne valove i povećavaju otpor pri ovim mnogo većim brzinama.

Budući da rešetkasta peraja omogućuju protok zraka kroz samu peraju, ona ima daleko manji otpor, dok se raketa može rotirati ili stabilizirati okretanjem ili naginjanjem peraje poput krila, ali učinkovitije.

Drugi razlog zbog kojeg se koriste globe je taj što s raketama za višekratnu uporabu tehnički lete unatrag pri slijetanju. To znači da prednji i stražnji kraj rakete moraju biti prilično slični kako bi se mogli kontrolirati u bilo kojem smjeru.

Oprema za slijetanje

Očito će raketi za višekratnu uporabu trebati neka vrsta stajnog trapa. Oni moraju biti dovoljno lagani da ne povećavaju drastično količinu goriva potrebnu za let i ponovni ulazak, ali i dovoljno jaki da izdrže težinu rakete.

Trenutno rakete SpaceX koriste 4 noge za slijetanje koje su tijekom leta presavijene uz tijelo rakete. Oni se tada pre slijetanja presavijaju gravitacijom.

No, Elon Musk je u siječnju 2021. izjavio da će za najveću SpaceX -ovu raketu ikad, Super Heavy booster, imati za cilj "uloviti" raketu pomoću kraka lansirne kule. To će smanjiti težinu rakete jer više neće trebati noge za slijetanje.

Slijetanje u lansirni toranj također znači da raketu neće trebati transportirati za ponovnu upotrebu. Umjesto toga, samo će ga trebati ponovno opremiti i napuniti gorivom gdje se nalazi.

To nije Sve

Rakete su desetljećima uzlijetale i letjele u svemir, ali njihov siguran povratak na Zemlju radi ponovne uporabe zahtijevao je mnoge tehnološke pomake.

Nismo mogli pokriti svu nevjerojatnu tehnologiju koja se koristi u raketama koje mogu sletjeti natrag na Zemlju, ali nadamo se da ste u ovom članku naučili nešto novo! Tehnologija svemirskih letova brzo se širi i uzbudljivo je razmotriti što bi moglo biti moguće za nekoliko kratkih godina.

Kako gledati SpaceX lansiranje uživo

Želite uloviti sljedeći let SpaceX -a u svemir? Ovdje možete pogledati sljedeće lansiranje.

Pročitajte Dalje

O autoru