Starship выполняет маневры, которые еще никогда не осуществлялись. Это ракета шириной 9 м и высотой 50 м, которая падает с неба горизонтально, затем переворачивается и приземляется вертикально.
Попытки приземления вызвали много вопросов:
Почему они делают этот маневр?
Почему они делают этот маневр так близко к земле?
Будет ли это когда-нибудь достаточно безопасно для людей?
Почему они просто не начнут маневр раньше и не убедятся, что есть достаточно времени, чтобы внести поправки, если что-то пойдет не так?
Допустимы ли получаемые перегрузки?
Следует ли SpaceX просто переключиться на стиль посадки первой ступени Falcon 9?
В этой статье будут рассмотрены различные аспекты, влияющие на маневр приземления Starship:
Различные варианты сочетания двигателей в момент приземления
Предельная скорость
Гравитационное сопротивление
Отношение тяги к весу
Дросселирование двигателя
В предыдущем видео и статье Everyday Astronaut рассмотрел и ответил на вопросы о Starship. «Полное руководство по Starship: Starship vs Falcon 9, что нового и улучшенного?»
Переход Starship от переворота к вертикальному положению
Посадочный маневр Starship — это новый и уникальный стиль посадки ракеты. Starship начинает падать с неба пузом вниз, чтобы максимально сбросить скорость, насколько это физически возможно при свободном падении. На высоте около 500 м он включает два двигателя Raptor, полностью их отклоняет, складывает задние (нижние) закрылки и переворачивается из горизонтального положения в вертикальное, чтобы приземлиться хвостовой частью на свои посадочные опоры.
Когда задние (нижние) закрылки складываются, носовая часть испытывает значительно большее сопротивление по сравнению с хвостовой частью. Это, в сочетании с работающими двигателями Raptor, заставляет хвостовую часть вращаться под носом, переворачивая ракету в вертикальное положение. Когда-нибудь в будущем SpaceX может добавить ускорители горячего газа для помощи во вращении.
В результате того, что Starship запускает двигатели Raptor в горизонтальном положении, они должны выкачивать топливо из специальных баков, называемых головными. Причина этого в том, что двигателям необходимо получать достаточное количество жидкого топлива, но не газообразного. Если продолжать выкачивать жидкий метан (CH4) и жидкий кислород (LOX) из основных баков, двигатели в конечном итоге получат топливо в газообразном состоянии, что может привести к RUD (быстрой незапланированной разборке) двигателей.
Топливо перемещается на дно Starship
Из-за горизонтальной ориентации ракеты топливо перемещается на сторону, противоположную движению Starship. По мере замедления ракеты из-за постоянно уплотняющейся атмосферы топливо перемещается на дно.
Поскольку подводящие трубы от баков к двигателям Raptor расположены в хвостовой части ракеты, во время опускания хвостовой части двигатели получали бы в основном топливо в газообразном состоянии, если бы они пытались накачивать топливо из основных баков. Головные баки расположены в носовой части и между двумя основными баками Starship, они остаются почти заполненными до начала маневра переворота. Дренажные клапаны на головных баках расположены под небольшим углом для облегчения маневра.
При включении двигателей в горизонтальной ориентации создается значительная горизонтальная скорость, которая затем приводит к запланированному переворачиванию ракеты, чтобы нейтрализовать полученную горизонтальную скорость.
Предельная скорость при приземлении ракеты
Одна из целей маневра переворота состоит в том, чтобы максимально снизить скорость без вмешательства двигателей. Другая цель — контролировать пиковую температуру и ориентацию Starship во время схода с орбиты. Как правило, чем ниже конечная скорость ракеты, тем позже она может выполнить посадку, потому что двигателям больше не нужно снижать ??большую скорость.
Предельная скорость Starship
Предельная скорость — это максимальная скорость, которую достигает объект при падении через среду, такую ??как воздух, при которой сила гравитационного притяжения уравновешивается силой сопротивления среды. Предельная скорость изменяется при изменении условий вокруг объекта. Когда давление воздуха увеличивается и атмосфера становится плотнее, предельная скорость уменьшается, потому что объект испытывает большее сопротивление.
Маневр Starship можно сравнить с парашютистом в свободном падении. Когда парашютист падает животом вниз, его тело испытывает максимальное сопротивление воздуха, что означает, что его предельная скорость минимальна. Если бы парашютист падал вниз головой или ногами, у воздуха было бы гораздо меньше поверхности, чтобы замедлять парашютиста.
Так же, Starship имеет возможность изменять свою ориентацию и, следовательно, предельную скорость в зависимости от того, в каком положении находятся закрылки. Закрылки в этом случае напоминают руки и ноги парашютиста. Если закрылки выдвинуты больше, сопротивление Starship увеличится, а если они сложены, сопротивление уменьшится, тем самым увеличивая предельную скорость. Благодаря этому видна четкая разница между спуском первой ступени Falcon 9 и Starship. Первая ступень Falcon 9 имеет гораздо более высокую скорость, чем Starship, когда она спускается через атмосферу, потому что площадь поверхности для увеличения сопротивления меньше (двигателями вниз).
Сравнение Falcon 9 со Starship
Деклан Мерфи из flightclub.io рассчитывает высокоточные симуляции запусков ракет и, в данном случае, профили снижения SpaceX. Flight Club имеет возможность сравнить профиль полета SN8 с миссией Falcon 9 NROL-108. Моделирование показывает, что SN8 падал с максимальной скоростью 150 м/с, а затем, из-за постоянно уплотняющейся атмосферы, замедлился до 90 м/с, его максимальная скорость может быть выше, но непосредственно перед маневром переворота все еще останется достаточно низкой, чтобы выполнить безопасное приземление.
Несмотря на то, что разница в 220 м/с — лишь часть орбитальной скорости, которая составляет 7800 м/с, маневр переворота может оказаться недостаточным. Однако при наблюдении за элементами отношения тяги к весу и количества топлива, необходимого для различных соотношений тяги к весу, каждый метр в секунду имеет значение.
Отношение тяги к весу
Чтобы ракета зависла, она должна создавать такое ??же количество тяги, что и веса, при условии отсутствия атмосферы. Объект массой 1 кг весит на Земле 9,8 Н. Это связано с тем, что сила тяжести Земли составляет 9,8 Н. В этом примере ракета весит 1000 Н (или 1 кН) и создает тягу в 1000 Н в противоположном направлении, что означает, что отношение тяги к весу будет равно 1:1. Итоговое ускорение ракеты в этом случае будет равно нулю, потому что тяга ракеты абсолютно противодействует силе Земли.
Когда ракета развивает тягу 900 Н при массе 1000 Н, отношение тяги к весу понижается до 0,9:1. Каждую секунду, когда ракета имеет такое соотношение тяги к весу, она будет увеличивать свою скорость и ускоряться вниз. Однако, если ракета вернется к отношению тяги к весу 1:1, она не будет парить, а вместо этого будет постоянно снижаться со своей текущей скоростью. Соотношение тяги к весу 1:1 просто означает, что текущая скорость ракеты не меняется, независимо от того, парит она или движется.
Возвращение к зависанию
Чтобы вернуться в режим зависания, ракета должна увеличить отношение тяги к весу до значения большего, чем 1:1, чтобы компенсировать скорость движения вниз. В этом примере ракета увеличит свою тягу до 1100 Н, а когда она достигнет нулевой скорости, она вернется к тяге в 1000 Н.
Возможно и обратное. Если предположить, что атмосферы нет, то если парящая ракета увеличит отношение тяги к весу до 1,5:1, она будет ускоряться вверх. Чтобы вернуться в режим зависания, ракета должна создавать отношение тяги к весу менее 1:1, пока ее скорость снова не станет нулевой, после чего она может вернуться к соотношению тяги к весу 1:1 для поддержания нулевой скорости.
Дросселирование при приземлении
Отношение тяги к весу является основным фактором при дросселировании двигателя во время посадки. Если взять в качестве примера Falcon 9, она имеет слишком большую тягу для зависания даже на одном двигателе при минимальном положении дроссельной заслонки. Для того, чтобы Falcon 9 приземлилась нормально, она начнет зажигать двигатели с 70%-ным положением дроссельной заслонки, поэтому имеется возможность регулировать слишком быстрое или слишком медленное снижение. Используя бортовые компьютеры и другие различные инструменты, Falcon 9 будет стремиться иметь нулевую скорость сразу после того, как достигнет нулевой отметки над уровнем моря, выполняя свой маневр посадки.
Торможение у автомобиля
В этом примере, показанном на изображениях ниже, знак остановки — это земля, а автомобиль — падающая ракета. Автомобиль движется со скоростью 50 км/ч, приближаясь к знаку остановки. Цель состоит в том, чтобы остановить автомобиль прямо у знака «Стоп», не касаясь педали газа и не отпуская тормоза.
Использование тормоза с полным усилием было бы эквивалентно перезапуску двигателя ракеты при 100%-ном положении дроссельной заслонки, в то время как отсутствие приложения силы к тормозам является минимальным положением дроссельной заслонки. Прикладывать силу к акселератору было бы то же самое, что вообще не зажигать двигатель.
Отключение акселератора похоже на зажигание двигателя ракеты, как торможение двигателем в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания или рекуперативного торможения гибридных и электрических транспортных средств. У Tesla есть возможность выбирать величину рекуперативного торможения, которая аналогична различным положениям дроссельной заслонки ракетного двигателя.
Дросселирование у автомобиля
В этом примере, низкая величина рекуперативного торможения будет соответствовать минимальной настройке дроссельной заслонки, в то время как большая величина рекуперативного торможения будет соответствовать высокой настройке дроссельной заслонки. Низкое значение приведет к более раннему отпусканию педали акселератора, тогда как высокое значение приведет к отпусканию педали акселератора позже, потому что автомобиль будет замедляться быстрее.
В этом примере, приложение разной силы к тормозам похоже на дросселирование ракетного двигателя. Если автомобиль начинает торможение раньше, он может оказывать меньшее давление на тормоза, чтобы автомобиль приблизился к знаку остановки. Однако, если автомобиль останавливается перед знаком «Стоп» после полного отпускания тормозов, это то же самое, что ракета, достигающая нулевой скорости над землей и упавшая до конца.
С пониманием отношения тяги к весу и того, как дросселировать двигатель при посадке, легче узнать, как потеря силы тяжести определяет оптимальное соотношение тяги к весу, чтобы максимально использовать оставшееся топливо.
Противодействие силе тяжести при посадке
Противодействие силе тяжести — это когда ракета использует двигатель для борьбы с гравитацией. В этом примере ракета запускается с соотношением тяги к весу 1:1. Каждую секунду двигатель создает столько же тяги, сколько весит ракета, он просто тратит топливо без ускорения.
Для замедления ракеты отношение тяги к весу должно быть выше 1:1. При соотношении тяги к весу 1,1:1 91% топлива, используемого в настоящее время в ракете, борется с гравитацией, а остальные 9% используются для доставки ракеты туда, куда ей нужно.
При соотношении тяги к весу 1,5:1 66% топлива используется для борьбы с гравитацией, а 33% топлива используется для ускорения транспортного средства. Благодаря этому тяга ракеты увеличилась на 36% по сравнению с соотношением тяги к весу 1,1:1, что в пять раз превышает итоговое ускорение. Отношение тяги к весу 1,1:1 приведет к итоговому ускорению 0,1 G, тогда как отношение тяги к весу 1,5:1 приведет к итоговому ускорению 0,5 G.
Выше и выше
При увеличении отношения тяги к весу до 2:1 50% топлива используется для борьбы с гравитацией, а остальные 50% — для ускорения аппарата. В этом случае тяга увеличивается только на 33%, но ракета дает вдвое большее ускорение по сравнению с соотношением тяги к весу 1,5:1.
При соотношении тяги к весу 3:1 только 33% топлива используется для борьбы с гравитацией, а остальные 66% используются для ускорения аппарата. Тяга была увеличена на 50%, а ускорение ракеты увеличилось вдвое. При наличии гравитации потеря топлива на борьбу с ней обязательна.
Если взять в качестве примера Falcon 9 и зажигание её двигателей, то при низком соотношении тяги к весу (1,1:1) ей пришлось бы начать свой посадочный маневр на большей высоте, так как она замедлялась бы с итоговым ускорением всего лишь 0,1 G. Это привело бы к потере большого количества топлива, так как двигателям пришлось бы работать значительно дольше.
Если бы отношение тяги к весу Falcon 9 в этом примере было бы 2:1, у неё было бы итоговое ускорение 1 G, она могла бы начать свое приземление ближе к земле и потратила бы меньше топлива, поскольку двигатель не работал бы так долго.
Переворот Starship на разной высоте
Главная причина, по которой Starship переворачивается так близко к земле, заключается в том, чтобы максимально уменьшить предельную скорость. Таким образом, это уменьшит количество работы по замедлению, которую должны выполнять двигатели, чтобы мягко посадить Starship.
Каждый из трех двигателей Raptor, установленных на днище Starship внутри юбки, может дросселировать от 40% до 100% максимального газа. Это позволяет использовать разные комбинации тяги за счет дросселирования двигателей на разный процент. Один двигатель может создавать тягу от 880 кН до 2200 кН, с двумя двигателями — от 1760 кН до 4400 кН тяги, а со всеми тремя работающими двигателями тяга достигает от 2640 кН до 6600 кН.
Маневр переворота возможно выполнять на разных двигателях и отказоустойчивых комбинациях, дающих одинаковый результат. Если три двигателя работают с минимальным открытием дроссельной заслонки 40%, отношение тяги к весу будет около 2:1. Это больше, чем один Raptor на полной тяге, и это приведет к очень позднему началу посадки, чтобы ракета не начала взлетать, поскольку вертикальная скорость убирается.
Если Starship потеряет один из трех двигателей, два оставшихся двигателя могут дросселировать, чтобы соответствовать выходной тяге всех трех. В сценарии зажигания только одного двигателя маневр может начаться намного раньше, однако достигнутая максимальное отношение тяги к весу будет только 1,6:1. Для этого потребуется значительно больше топлива по сравнению с зажиганием всех трех или даже двух двигателей. С точки зрения непредвиденных обстоятельств, если один работающий двигатель выйдет из строя, не будет достаточно времени, чтобы снова запустить другой.
Различные варианты высоты для маневра
Starship имеет различные варианты начальной высоты для маневра переворота. Самая высокая точка начала маневра находится на высоте 2,5 км с двумя двигателями во время переворота, затем с выключением одного и поддержанием почти минимального положения дроссельной заслонки.
Самая низкая точка, с которой Starship может начать маневр переворота, составляет 300 м, для чего требуется, чтобы все три двигателя Raptor были установлены с максимальным положением дроссельной заслонки. Starship и его пассажиры будут испытывать 4,5 G в этот момент.
Starship может переворачиваться на любой высоте от 2,5 км до 300 м. На высоте 550 м Starship может отключать разное количество двигателей, не имея при этом длительного и неэффективного использования при посадке.
Переворот на большой высоте на 2,5 км потребует на 370 м/с больше delta-v (изменения скорости), чем при запуске с 550 м. Поскольку для выхода на орбиту требуется примерно 7800 м/с, использование 370 м/с при приземлении снижает полезную нагрузку. Выполнение маневра переворота на 2 км выше может означать выведение на орбиту массы полезного груза на 20 т меньше. Это связано с тем, что скорость 370 м/с, необходимая для посадки, не будет использоваться для вывода полезной нагрузки на орбиту.
Экипаж во время маневра
Поскольку конечные планы SpaceX заключаются в отправке людей на Марс, маневр посадки, необходимый для выполнения этой задачи, нужно выполнить как можно скорее. В настоящее время двигатель Raptor все еще находится на начальной стадии разработки, и ему предстоит пройти еще много испытаний. По мере увеличения надежности двигателя повышается и надежность посадочного маневра. Starship должен будет успешно пройти множество испытаний, прежде чем люди получат возможность на нем летать.
Перегрузки
Пиковая перегрузка во время маневра переворота составляет всего 2,5 G, или в 2,5 раза больше силы тяжести Земли. Пассажиры могут почувствовать некоторую дезориентацию во время перехода из горизонтального положения в вертикальное, но нагрузка на их тело будет не выше, чем та, которую они испытывали бы на большинстве американских горок. SpaceX может установить вращающиеся сиденья в будущем, чтобы удерживать перегрузки, воздействующие на тело, только в одном направлении.
Фактически, нос Starship не очень сильно перемещается, несмотря на то, что хвост стремительно переходит из горизонтального положения в вертикальное. По сравнению со Starship, Falcon 9 может достигать пяти G во время посадки.
Заключение
Starship выполняет новый уникальный маневр приземления. Ни одна другая ракета или компания никогда не пытались применить такой сложный метод возвращения ракеты. Влияние и аспекты предельной скорости, гравитационного сопротивления и противодействие силе тяжести позволяют найти оптимальную высоту переворота, чтобы найти компромисс в эффективности и безопасности.
SpaceX пришла к выводу, что оптимальная высота для начала маневра переворота Starship составляет около 550 м. На этой высоте Starship использует наиболее эффективное количество delta-v около 250 м/с, а также имеет возможность безопасно приземлиться в случае неисправности двигателя. Это позволит Starship запуcтить двигатели и использовать оптимальное отношение тяги к весу 1,6:1 для замедления и приземления.
Масса полезной нагрузки, которую Starship может вывести на орбиту, также может определяться высотой, на которой он выполняет свой маневр. Меньше delta-v, используемого при посадке, означает, что больше delta-v может использоваться для вывода объектов и/или людей на орбиту. В конце концов, общая цель SpaceX — использовать Starship, чтобы в конечном итоге доставить людей на Луну, Марс и далее.
unwrecker
Ух. Тема интересная, но уши машинного перевода торчат отовсюду. И не надо использовать термин "дроссельная заслонка" так часто, на ракете её нет.
MPaul
Да и закрылков на ракете тоже нет ввиду полного отсутствия крыла. Кстати интересно насколько пришлось утяжелить аппарат из-за необходимости увеличить прочность конструкции в поперечном направлении…
sshikov
В оригинале flaps. Скорее всего это тормозные щитки.
striver
Нет, это как раз закрылки/крылья.
sshikov
А показать фотку покрупнее можете? При такой конфигурации закрылки (в общепринятом в авиации их смысле) как-то не выглядят осмысленными. Ну и по тексту оригинала смысл в торможении. Закрылки не для торможения — это механизация, увеличивающая кривизну профиля.
striver
sshikov
Ну, в русском закрылки — это вполне четкий термин, они применяются для увеличения кривизны профиля, как правило — чтобы он лучше работал на высоких углах атаки (взлет и посадка, горизонтальные).
Если flaps называют то что на рисунке, то в терминах обычной ракеты это были бы просто аэродинамические рули. Но поскольку эта ракета не совсем обычная, то я бы сказал, что это тупо крыло (поворотное или складное) и/или оперение, по аэродинамической схеме «утка». Скорее всего — не щитки, тут я был не прав, и не закрылки.
striver
Ну, частично — это закрылки, ведь тоже изменяют кривизну профиля. Но также идёт как и крыло. Видели манёвры при полёте и посадке?
sshikov
Я пока не увидел, чтобы изменяли. Возможно надо видео поглядеть, пока не добрался.
Ну и потом, одна и таже часть не может быть одновременно крылом и закрылком, в обычном смысле закрылок — это часть механизации крыла, то есть его подвижная часть, которая выдвигается, отклоняется, и как правило создает щель для перетекания потока с нижней поверхности на верхнюю.
striver
Там есть малый кусок неподвижной части т.н. крыла — далее — предкрылок или закрылок или крыло-утка. Благодаря этой части конструкции изменяется площадь поверхности крыла (сам Старшип в нижней части — можно считать крылом, с помощью которого снижается скорость при горизонтальном полёте). Также изменяется несущая способность, когда движущиеся элементы «открываются» и «закрываются».
sshikov
ну в общем надо поглядеть — по фоткам непонятно.
Chamie
Можете видео-версию статьи посмотреть.
sshikov
Если мы примерно про 9:30 этого ролика, то на мой взгляд, это просто складывающееся крыло. Никаких закрылков в обычном смысле этого слова я тут не увидел.
Chamie
У крыла рабочее направление движения воздуха — вдоль линии крепления к фюзеляжу и с обтеканием обеих сторон. Тут это скорее регулируемый воздушный тормоз.
sshikov
Я с самого начала сказал, что это тормозной щиток. По крайней мере на этом этапе полета.
Chamie
Так я с вами и не спорил, собственно. Просто привёл видео с анимацией, когда вы писали, что по фото непонятно.
sshikov
Так я тоже не спорю, и просто подтвердил, что на тормоз это по назначению похоже больше всего (хотя на других этапах полета возможно работает и как крыло).
Zangasta
В русском языке это стабилизаторы.
В ракетостроении стабилизаторами называются плоскости или решётки, обеспечивающие устойчивость полёта ракет.
striver
Это явно не стабилизаторы.
Zangasta
Специально посмотрел в литературе. Это: Цельноповоротный стабилизатор ракеты.
striver
В каком профиле? При снижении — там идут как крыло, а не стабилизатор.
striver
У ракеты нет, а у Старшипа есть. И они их обзывают flaps.
Chamie
Или elonerons.
acer_acerovich Автор
Я старался :)
freestyler8
Отличная статья, спасибо! Помимо основной темы статьи, "разжеваны" многие фундаментальные вещи, которые интуитивно вроде бы понимаешь, а самостоятельно сформулировать сложновато.
SomaTayron
Зря делали голый перевод — про перегрузки фигня написана. Причем тут абстрактные 2.5g, если решающим для ощущения является не величина, а относительное направление?! Дай 2.5g грудь-спина и почти не ощущается, а дай 2.5 голова-ноги, и легко потеряешь сознание без тренировки. Такие графики надо давать не отдельно в строительной СК корабля или ГэСК, а в паре с ориентацией КА. Достаточно того же Рабиновича почитать (Безопасность космонавта при посадочном ударе спускаемого аппарата о грунт), а еще лучше — работы ИМБП по ортостатической (постуральной) гипотензии и связанных с ней генерализованных судорогах. Ну, или американский MSD MANUALS
sshikov
>про перегрузки фигня написана
А где тут не фигня написана? Терминология мягко говоря подкачала почти везде, скажем «соотношение тяги к весу» называется по русски тяговооруженность, и переводчику явно это слово не знакомо. А «зажигание её двигателей» вас не коробит? Читается либо как откровенно машинный гуглоперевод, либо как текст, который никто никогда не вычитывал, а сразу х*як-х*як, и в продакшн.
SomaTayron
Коробит конечно, просто буквально сейчас ковырялся в нашем НИРе (Облик), так как раз воссоздание эффектов перегрузок )))
SandroSmith
Справедливости ради среднестатистическому читателю, далёкому от темы, слово «тяговооруженность» придётся гуглить.
sshikov
Да, компромисс между «объяснить тему полному чайнику» и не покоробить чувства специалистов достигается не так просто. Но четыре слова вместо него (раз пять минимум по тексту) — ну это тоже не очень… Вполне можно быть ввести термин, объяснив один раз.
Ну и просто, русский текст (иногда следуя такому же оригиналу, иногда сам по себе) местами просто откровенно коряв:
Кто тут больше силы тяжести? Перегрузка? Так она безразмерная, и является отношением двух ускорений — имеющего место и ускорения свободного падения, и больше или меньше силы тяжести она просто быть не может по определению.
striver
Ну, сайт же не для школьников, и то, они могут знать. Сложности не должно быть со словом «тяговооруженность». Гугл легко подсказывает.
SandroSmith
Гугл то подскажет, но зачем нужна такая статья (особенно научпоп), из которой надо лезть в гугл?
sshikov выше правильную идею предложил — вводим 1 раз термин и потом им пользуемся.
striver
В теории — такого разъяснения не должно быть, если это просто перевод. А если адаптивный, то можно вводить такие пояснения. Но даже без них, это просто ТВ.
acer_acerovich Автор
Что Вас смущает в словосочетании «соотношение тяги к весу»? Слово тяговооруженность мне знакомо. Что Вас коробит в словосочетании «зажигание её двигателей»?
sshikov
На мой взгляд — так не пишут. Но я готов согласиться, если вы покажете любую статью, в приличном источнике, где вы видели такие термины. Ну скажем, уровня Новости космонавтики сойдет. Ничего особо неправильного тут нет, просто излишне длинно. Про двигатели пишут просто «включение».
acer_acerovich Автор
Спасибо! Приму к сведению.
agat000
Это новояз такой или нормальный технический термин? Называть «Бабах» разборкой как то совсем уж…
tbl
Сначала разборка с попаданием топлива и окислителя наружу, затем бабах. Так что все честно.
funca
RUD (rapid unscheduled disassembly) это эвфемизм из игрушки про космос. Стал известен широкой аудитории после того как Маск его использовал в твиттере, когда взорвался один из ранних фальконов.
Xobotun
Rapid Unplanned Disassembly — я бы сказал, что это даже спейсиксовский мем. Емнип, при посадке первых фалконов об земную твердь тоже использовался, так что с тех пор вполне могло стать официальным внутренним термином.
striver
Терминология от Маска.
Bedal
Это традиционная шутка у них. Действительно шутка, а не попытка скрыть тяжесть происшествия.
Сам по себе термин появился давно, у испытателей, чуть ли не в 50-е годы. До словарей добрался в 80-е. Сейчас его сплошь и рядом используют SXы, когда что-нибудь взорвалось.
Frenology
Если это и новояз, то достаточно старый новояз.
Gunner Mate G3&2 от 1974 г про меры предосторожости при стрельбе
…
In this case, recoil May be accompanied by a rapid unintentional disassembly of the gun.
dmbreaker
Борис Черток «Ракеты и люди»:
v1000
немного удивляет такое расположение баков. разве они не должны быть ближе к точке вращения?
Xobotun
У них основные баки расположены в низу корпуса, и занимают чуть ли не две трети корабля. А эти — исключительно для посадки, и потому специально сделаны маленькими, чтобы в момент свободного падения топливо не болталось где-то посередине большого бака. И их всё равно приходится каким-то инертным газом донагнетать.
Не уверен, где находится центр масс и точка вращения старшипа, делающего belly flop, но, полагаю, что где-то в верхнем кислородном баке. Или в отсеке полезной нагрузки. Ну, и носовой метановый бачок был сделан для развесовки в том числе, емнип.
Да и как выкачивать — там топливо уже находится в трубопроводе, надо открыть клапаны и позволить давлению газа и турбопомпам делать своё дело.
Я не особо в этом разбираюсь, только кучу видео еженедельно смотрю. :)
teecat
Там проблема, что в невесомости или при отсутствии тяги топливо перемешается с газом (чем там они наддувают?). Переверните трубу и пузырьки газа мгновенно вверх взлетятВ баках двигателей, которые запускаются в невесомости специально например мембраной разделяется газ и жидкость. Именно чтобы не перемешивалось
Ну и открыть клапаны мало — надо давлением прижать жидкость к насосам (для чего наддув и нужен).
sshikov
Зачем? Тут же цель простая — создать перегрузку, чтобы топливо сосредоточилось возле заборного устройства. В точке вращения топливо будет себя вести как раз не слишком предсказуемо.
Chamie
А он и вращается практически вокруг головной части.
mikelavr
На Марсе плотность атмосферы 1% от земной, на Луне атмосферы вообще нет. Этот метод пригоден только для посадки на Землю (или другую планету со сравнимой плотностью атмосферы).
funca
Думаю у них нет цели найти единственное решение на все случаи жизни, скорее — подходящее. Все инженерные задачи решаются в ограничениях. Для посадки на луну, где сила притяжения существенно меньше, придумают что-то другое.
pda0
Вполне себе пригоден. Какая-бы тонкая атмосфера не была — какой-то эффект она даёт. Особенно когда аппарат только входит в атмосферу на космической скорости. Скорее всего один и тот же Starship можно сажать и на Землю и на Марс. С разными профилями посадки, конечно.
dydyman
Старшип спроектирован так, что может погасить об марсианскую атмосферу больше 90% орбитальной скорости. Одна из первых вещей, с которых начали создавать систему — это физическая модель аэродинамической посадки данного пепелаца на Марс. Демонстрацию можно увидеть в ранних презентациях ITS/BFR.
commanderxo
Каждый раз при обсуждении многоразовых ракет кто-то поднимает вопрос «а почему же их не на парашютах спускают?» Теперь у Маска есть изящный ответ — максимально использовать парусность ракеты для гашения скорости атмосферой и лишь в конце чуть-чуть притормозить двигателем.
Пока диванные эксперты предлагали пассивно спускать ракету на гигантском парашюте, Илон отрабатывал системы перезапуска двигателей, ориентации ступени, распределения топлива в баках и решал прочие «скучные технические проблемы». И тут вдруг выясняется, что имеющаяся даром практически пустая жестянка сама по себе неплохой аэродинамический тормоз. Если, конечно, ты реально умеешь ей управлять, а не только теории измышлять.
Darkhon
Вроде бы, он и раньше объяснял, почему не на парашютах — потому что его технология позволяет аккуратно посадить ступень в заданную точку без повреждений. На парашюте посадка не столь предсказуема.
sshikov
Собственно, парашютная система еще и не такая уж легкая под таких размеров аппарат. Ну и потом, уронить тонкостенный бак в лежачем положении — это не очень хорошее решение, ну не рассчитаны тонкостенные конструкции на такие нагрузки. Тоже придется что-то думать.
bugy
https://youtu.be/5seefpjMQJI вот симуляция посадки на Марс от самих спейс икс.
Как это в реальности будет война покажет, но план таков
the_stucky
Большое спасибо, я как раз недавно моделировал вход, и в этом видео есть все, на что в модели были закладки.
И полет с высоким (~ 50 -60 градусов) углом атаки, и использование отрицательной подъемной силы, и знакопеременный маневр по крену, чтобы отклонить подъемную силу, чуть зарыться за счет этого в атмосферу, но не менять баллистический коэффициент. Надо просмотреть внимательнее и попытаться повторить в модели
acer_acerovich Автор
Про Марс Вам уже ответили, а вот на Луну Starship они и не собирались сажать таким образом. Для этого будут использоваться двигатели посередине ракеты, расположенные по кругу.
Tarakanator
По моему тут забыли ключевой момент. Думаю основная экономия топлива не за счёт снижения скорости перед посадкой, а за счёт отсутствия торможения и корректировки траектории двигателем ещё до самой посадки(торможение чтобы двигатели не поломало напором воздуха\трением о атмосферу и корректировка чтобы попасть в зону посадки)
major-general_Kusanagi
Способ такой гашения вертикальной скорости, напомнил, классику:
Buhram
«ускорители горячего газа»
Скорее маневровые двигатели.
sshikov
Ну да. С указанием типа рабочего тела.
Buhram
Вроде в релизе обещается НДМГ, а в версиях для отработки гелий.
sshikov
Мы изначально тут немножко про другое. В переводе, если вы посмотрите, написано «ускорители горячего газа». Хотя на самом деле это двигатели ориентации, ну или маневровые. А то что газ «горячий» — видимо да, как раз НДМГ, а не гелий.
Buhram
Я это и имел ввиду (:
selivanov_pavel
Автор решил скромно опустить упоминание переведённого оригинала: https://everydayastronaut.com/starships-belly-flop-maneuver/
striver
В самом начале ссылка — Original author: Everyday Astronaut. Кстати. Это и есть перевод. С самого начала этого поста было обозначение.
selivanov_pavel
Не вижу ни ссылку, ни плашку "Перевод". Есть подписи "Источник: Everyday Astronaut" под картинками.
striver
selivanov_pavel
А мне почему-то не показывает. Вопросов к автору больше нет, вопросы к парсеру хабра(у меня включена бета).
sshikov
Это скорее хаброглюк. Мобильная версия, например — там тоже нифига не видно.
selivanov_pavel
del
teology
А про землю забыли? Старшип типа земля(США)-земля(С.Корея), например.
UDiy34r3u74tsg34
Тим Дот говорит, что время работы двигателей ограничено дополнительными баками. Почему после перехода в вертикальное положение нельзя использовать основные баки?
sshikov
Основные баки все равно будут полупустыми на момент посадки. Ну вот прикиньте — вы выполнили описанный маневр, развернули аппарат на 90 градусов, остатки топлива в основном баке как-то там переливаются туда-сюда. Переходные процессы занимают какое-то время. Переключаться на основной бак в такой ситуации не сильно лучше, чем пытаться запустить двигатель из него же изначально.
YourMama
Кто-нибудь может объяснить как ракета из голой нержавейки без керамического обвеса как на шаттлах/буране не расплавится при входе в атмосферу?
acer_acerovich Автор
Теплозащита для Starship будет состоять из таких плиток.
Chamie
Плюс изначально планировалось испарительное охлаждение (пока непонятно, будет ли оно в итоге) — ракета должна была «потеть» содержимым баков.
axe_chita
С таким же успехом можно это содержимое баков сжигать в двигателях, теряя скорость и соответственно избегая чрезмерного нагрева конструкции.
Chamie
Вы делали расчёты? Сжигание потребует другой ориентации (двигателями вперёд), которая будет препятствовать аэродинамическому торможению. Которое происходит с постоянной («предельной») скоростью на Max-Q т.ч. притормозить заранее с помощью двигателей тут не очень поможет.
MyshinyjKorol
А есть ли какие-нибудь прикидки/информация по стоимости этих плиток и их обслуживанию? Одна из существенных сходных с шаттлом черт старшипа, а ведь дороговизна плитки во многом «погубила» идею шаттла.
axe_chita
Не цена плитки как таковой, как межполётное обслуживание планера, которое неожиданно оказалось очень дорогим, трудоёмким и длительным.
bork
Мне кажется они испытывают вариант торможения на Марсе, где более разряженная атмосфера и такой маневр можно начинать на гораздо большей высоте.
KimJongUn911
Вообще, не понятно, зачем возвращать Старшит на Землю? Он же вроде собирался на Марс и Луну ...
acer_acerovich Автор
Чтобы потом вернуть людей с Марса или Луны на Землю.
KimJongUn911
А по частям возвращать их не дешевле?
major-general_Kusanagi
По частям, это как?
Двигатели отдельно, баки отдельно, грузовой отсек отдельно, жилой отсек отдельно, люди на парашютиках (как Гагарин) отдельно?
И как всё это потом собрать вместе после посадки на Марс?
ogost
Вообще-то люди целыми нужны. Частями они немного мёртвые.
major-general_Kusanagi
Это нужно чтобы технология к полёту на Марс была бы полностью отработанной, а значит надёжной.
KimJongUn911
Однако, там аоздух другой ...
Ivan22
ну если на марсе уже и коптер запустили, как-нить и старшип справиться
kreizz
Если я все правильно понял, то в момент торможения ракеты двигателями у поверхности земли, при тяге 1:1, что подразумевает то, что сила тяги двигателя уровновешивает силу тяжести Земли, ракета просто статически висит в воздухе. Тогда почему в тот момент, когда сила тяжести равна силе сопротивления атмосферы, ракета не стоит на месте, а продолжает падать и имеет при этом ещё и максимальную скорость?
acer_acerovich Автор
При отношении тяги к весу 1:1 ракета сохраняет набранную к этому моменту скорость, чтобы тормозить нужно большее отношение. В момент, когда сила тяжести равна силе сопротивления атмосферы, у ракеты уже есть некоторая скорость, которую она будет сохранять — это называется предельной скоростью.
kreizz
Да-да. Спасибо за разъяснение, я уже понял в каком моменте я ошибался. Просто в мою сонную голову, на тот момент, не пришли на помощь те крупицы физики, которые там гипотетически должны быть. Самое простое, для меня, объяснение заключается в том, что если бы ракета висела в воздухе, а не падала, то сопротивлению воздуха неоткуда было бы браться. Вот именно этот аспект я и не учел.