Посадка falcon-9: взгляд специалиста

Посадка falcon-9: взгляд специалиста

Материал подготовлен популяризатором космоса и науки, известным блогером Виталием Егоровым.

Павел Пушкин — в прошлом помощник начальника проектно-исследовательского центра ФГУП «ГКНПЦ им. М. В. Хруничева», на данный момент — председатель совета директоров ООО «КосмоКурс», частного русского стартапа, что поставил цель создание туристической капсулы и ракеты для борьбы за рынок космического туризма с Virgin Galactic и Blue Origin. Павел Пушкин более 10 лет занимается разработкой ракет, учавствовал в создании ракеты «Ангара», а на данный момент возглавляет работы по созданию собственной суборбитальной космического корабля и ракеты.

направляться начать с того, что ничего неожиданного и необычного в реактивной посадке первой ступени Falcon-9 нет. Это всё в далеком прошлом просчитывалось, среди них и у нас в стране. По теме «Подъём» прорабатывалась мысль создания многоразовых ракет с реактивной посадкой ракетных блоков, а в КБ «Салют» внесли предложение революционную в то время идею не только реактивной посадки, но и формирование обратной петли с возвращением ракетного блока к месту старта.

Так что такие проработки велись в далеком прошлом и у нас в стране и в Соединенных Штатах. Наряду с этим в Соединенных Штатах было создано и испытано большое количество полётных демонстраторов, где самым превосходным был «Дельта-Клиппер», что в воздухе выделывал фактически фигуры высшего пилотажа с последующей правильной реактивной посадкой.

В принципе экспертам, реально занимающимися вопросами многоразовости, в далеком прошлом известны возможности реактивной те потери и схемы посадки массы нужного груза, к каким ведёт использование таковой схемы многоразовости. Единственное, что было не известно, так это цена регламентно-восстановительных работ для осуществления повторных запусков с заданной надёжностью.

Наряду с этим в Соединенных Штатах были ещё неприятности с тем, что, стартуя с восточной части прибрежной полосы, автострада пролегала над водами океана, куда сесть теоретически сложно. Но как мы видим SpaceX пошли на риски и стали пытаться посадить первую ступень на баржу, что технически сложнее посадки на сушу. Самое занимательное, что при старте со стартовой площадки «Восточный» у нас таких неприятностей не будет при любом азимуте пуска — везде одна суша.

В случае если сказать про успешную посадку первой ступени Falcon-9, то тут SpaceX пошли на дополнительные затраты горючего, для возврата ступени к месту старта.

Так о чём нам говорит видео посадки первой ступени Falcon-9? Разумеется, что посадка была успешной и достаточно правильной. Потом всех интересует в каком состоянии ступень приземлилась и возможно ли её повторно применять. Посмотрим фото сразу после посадки:

На фото видно, что ступень стоит ровно, утраты устойчивости либо искривлений оболочки баков не случилось. На первый взгляд всё прекрасно и цело, похоже на обслуживание самолёта между посадками. Правда ступень мало закоптилась. Тут направляться пояснить одну увлекательную вещь. Эта копоть не от того, что ступень, падая, горела в воздухе, а от того, что были включены двигатели для торможения при входе в воздух.

Это торможение делается чтобы снизить тепловые потоки, приходящие на ступень (вероятнее, именно на стены баков). Тепловые потоки зависят от скорости полёта приблизительно пропорционально скорости в кубе. Исходя из этого торможение на 30% даёт понижение тепловых потоков приблизительно втрое. По расчётам приблизительно такое торможение было при спуске многоразовой ступени Falcon-9.

Как раз наряду с этим торможении сажа от трудящихся двигателей закоптила всё около.

Дальше настало утро, и со ступенью начали работату. Самое основное — положить её на транспортный агрегат и отвезти в ангар для предстоящих работ. Тут было Примечательно, что SpaceX будут делать с посадочными опорами. А они, по всей видимости, немного подняли ступень краном и просто отсоединили опоры.

Действительно, это совсем не просто, поскольку верхний узел связи находится достаточно высоко и для его расфиксации требуется проведение высотных работ посредством крана. Кроме этого требуется отсоединить все коммуникации, поставить заглушки. Позже подвесить опору краном и уложить её на транспортёр либо на временное место обслуживания. Чтобы наряду с этим ступень не висела в воздухе, её в начале немного подняли и переставили на технологическую конструкцию.

В теории снятие опор при настоящих многоразовых пусках может не происходить — а также нужно этого не делать, нужно их . Но учитывая, что приземлившаяся ступень тестовая и, вероятнее, больше никуда не полетит, то снятие опор есть оправданным шагом.

На данной фотографии мы видим ступень, уложенную на транспортный агрегат без посадочных опор. В таком виде её завозили в ангар для предстоящих работ.

В ангаре мы видим, что со ступени сняли технологические люки для коммуникаций и осмотра двигателей в хвостовом отсеке. Кидается в глаза линия раздела баков с закопчённым нижним баком, позже конструкция практически белая, а позже снова сверху копоть. Легко на нижней части бака окислителя был иней.

Его, вероятнее, также закоптило сажей, но он потом растаял и сажа стекла вниз, либо иней .

Видно, что сажа на двигателе осела достаточно хорошо и смывать её хватит сложно. В принципе эксперты по двигателям сейчас не смогут дать вразумительный ответ по поводу сажи. При проведении многократных опробований на одном двигателе его от сажи обычно не чистят.

Но при его поставке на ракету и для визуального осмотра всё чистят до блеска обязательно. В итоге посмотрим, что будет делать с сажей на двигателях SpaceX. Панели донного экрана съёмные и смогут очищаться самостоятельно.

Как SpaceX будет создавать чистку хвостового отсека, не весьма ясно, быть может, потребуется снятие двигателей. Наряду с этим требуется достаточно серьёзно относиться к вопросам очистки торцевой поверхности хвостового отсека. В полёте пламя двигателя отлично излучает энергию, и степень черноты поверхности может иметь важное значение для не прогара конструкции.

В случае если взглянуть на хвостовые отсеки блоков РН «Альянс», то возможно заметить блестящие поверхности с торца а также сбоку. Это полированные страницы титана на торце центрального блока и хромированные металлические страницы в остальных местах. Страницы устанавливаются на асбестовую подложку.

Потом мы видим состояние цилиндрической поверхности первой ступени. Видно, что покрытие ступени достаточно серьёзно пострадало от действия температуры, а возможно и сажи. При нагреве используемая на Falcon-9 эмаль начала отходить от основания, частью отлетела и отправилась пузырями.

Кстати, покрытие тут выступает в качестве индикатора. Видно, что был незначительный нагрев, не приведший к трансформации цвета эмали на железных конструкциях. Но быстро кидается в глаза состояние на композитном межступенчатом переходнике. В принципе, по большей части на нём эмаль и начала отходить.

Это связано с тем, что коэффициент теплопроводности композита хуже, чем у металлов, что со своей стороны ведет к перегреву эмали. Такую эмаль нужно восстанавливать. Вероятен как небольшой ремонт, так и полная перекраска.

Люди с самоё острым зрением смогут заметить либо не заметить изменение цвета эмали в коричневатый оттенок на межступенчатом переходнике, что дополнительно может свидетельствовать о перегреве эмали. В проблему восстановления эмали возможно решить радикальным путём — просто не красить ступень, что удачно использовали на РН «Протон». Правда нужны покрытия, каковые надёжно защитят конструкцию от эрозии и коррозии на долгое время в условиях постоянной эксплуатации.

В итоге SpaceX близко приблизились к ответу на вопрос, какие конкретно нас ожидают неприятности при многоразовом применении ракетных блоков первых ступеней ракет. На первый взгляд ступень для многоразового применения пригодна. Неприятность с сажей будет решаться или конструктивно-технологическими мерами по упрощению очистки, или кардинально — заменой керосина на метан. Дальше направляться ответить на вопрос о годности двигателей для многоразового полёта.

По опыту выбранная схема двигателей разрешает обеспечить громадный ресурс конструкции без падения надёжности. По словам Илона Маска они уже отрабатывали двигатель на четырёхкратный ресурс для десятикратного применения, теоретически этого достаточно. Снова же, в качестве значительной неприятности может появиться сажа в двигателе. Но раз SpaceX испытывали двигатель на более чем 40 полётных циклов, то предположительно они знают, что это не неприятность, или что-то утаивают.

Действительно, опробования обычно отличаются от настоящего полёта, и смогут «вылезти» малоизвестные неприятности в двигателях. Ресурс конструкции ступени достаточно тривиально обеспечивается конструктивными ответами; вероятнее, эксперты SpaceX эти ответы знают и, предположительно, в многоразовой версии их применят либо уже используют. Многоразовость приборов и агрегатов обеспечивается способами их автоматической диагностики и заменой при отказа.

Так что будем ожидать дальнейших посадок и огневых испытаний.

Опоздал я закончить обзор, как показалась новая фотография многоразовой ступени Falcon-9. По данным, которыми мы сейчас рассполагаем, ступень сфотографирована при транспортировке на стартовую площадку SLC-40 с целью проведения прожига, что состоится 14 января. Видно, что в SpaceX не стали очищать ступень от сажи. Имеется вывод, что так SpaceX показывают: это как раз та приземлившаяся ступень без замены элементов. Это достаточно логичное объяснение.

Но в случае если присмотреться, то возможно заметить, что ступень мало помыли и сажа сверкает на солнце. Кроме этого имеется возможность, что пробовали очистить двигатели. Видно, что один из двигателей изнутри мало белее остальных. Это может служить свидетельством того, что его желали очистить от сажи, возможно для пробы. В итоге неясно, из-за чего ступень в саже: намерено, решили сэкономить, чистить не нужно в принципе либо попытались и не получилось.

Любой, думаю, выберет для себя самая подходящую версию. А нас ожидают опробования ступени на стенде, где скоро покажется новый количество информации для размышлений.

В завершении направляться подчернуть, что, не имея собственного опыта и собственной возвращаемой первой ступени либо её аналога, мы можем лишь замечать, как обстоят дела с многоразовостью у SpaceX и Blue Origin по фотографиям и видео.

Павел Пушкин

Страница «КосмоКурс» в Вконтакте

Как это было: Первая успешная посадка Falcon 9 компании SpaceX (закулисье!)


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: