Biarkan seratus rudal yang dapat digunakan kembali mekar

Pada 2013, ketika Musk baru saja akan menggunakan kembali tahap pertama, saya membuat posting dengan perhitungan dan perkiraan biaya massal untuk metode pendaratan yang berbeda. Sekarang langkah yang dapat digunakan kembali tidak lagi mengejutkan siapa pun, menarik untuk melihat opsi mana yang terbang dan sedang dikembangkan.


Pendaratan sisi blok Falcon Heavy, foto SpaceX

Mesin

Di pos awal, pasokan bahan bakar minimum yang mungkin dihitung berdasarkan pengereman terakhir pada kecepatan yang dibatasi oleh hambatan udara. Pada kenyataannya, Falcon 9 stage mengerem hingga tiga kali - penyertaan pertama membawanya ke jalur pendaratan, kedua kali mesin dihidupkan untuk mengurangi beban panas dan hanya penyertaan ketiga dibuat langsung untuk pendaratan. Data yang tepat langsung dari SpaceX tidak tersedia bagi kami, tetapi ada simulasi misi dari flightclub.io . Mari kita coba membandingkan.

Perhitungan pada 2013 menghasilkan minimal 2 ton bahan bakar untuk pengereman dari kecepatan jatuh bebas 260 m / s. Dalam pendaratan pertama yang sukses pada 8 April 2016 dalam misi SES-8, simulasi flightclub memberikan kecepatan untuk saat mesin dihidupkan 288 m / s (diperkirakan secara kebetulan, tetapi urutan angkanya seharusnya tidak berbeda), tetapi lebih banyak bahan bakar dihabiskan, 6 ton - dan roket selama tiga tahun semakin berat, dan dalam simulasi diyakini bahwa, hampir 5 ton bahan bakar akan tetap berada di atas panggung.



Tapi ini, secara umum, tidak terlalu penting, karena sebelum dimasukkan pertama dalam langkah-langkah, cadangan sekitar 50 ton, yang lebih dari dua kali berat kering langkah.



Untuk sebuah misi dengan langkah mundur ke lokasi pendaratan di dekat permulaan, persediaan, tentu saja, ternyata besar, tetapi tidak kadang-kadang - pengereman untuk menuju tongkang mengkonsumsi bahan bakar jauh lebih banyak daripada yang mungkin terlihat. Dalam misi peluncuran kembali yang pertama, Orbcomm OG2-2 (Desember 2015), cadangan bahan bakar simulasi klub terbang diperkirakan mencapai 61 ton.



Untuk muatan berat, satu langkah hanya dapat membuat dua start, dan tongkang ditempatkan lebih jauh di sepanjang jalur penerbangan. Misalnya, dalam misi Starlink 3 baru-baru ini, pasokan bahan bakar seharusnya sekitar 24 ton, yang sebanding dengan massa tahap kering (mungkin 26,3 ton).

Parasut

Seperti solusi teknik apa pun, parasut memiliki kelebihan dan kekurangan. Di satu sisi, mereka bagus untuk memperlambat jatuh dan dapat mengurangi kecepatan hingga beberapa meter per detik. Tetapi untuk pendaratan yang sangat lunak, area yang dibutuhkan mulai tumbuh secara tidak rasional - beberapa solusi tambahan diperlukan. Dan dengan pendaratan yang presisi bahkan pada kubah yang dikendalikan ada masalah. SpaceX menangkap fairing kepala dengan kapal, sementara kelembutan pendaratan dipastikan dengan jaring besar, tetapi sejauh ini fairing sering melewatkan target. Booster sisi Space Shuttle mendarat dengan parasut - desain mereka lebih ketat daripada langkah-langkah dengan mesin cair, dan mendarat di air melunakkan pukulan. Penguat samping dari kendaraan peluncuran Energia seharusnya parasut,dan dampak pada permukaan seharusnya dikurangi oleh mesin pendaratan lunak dan bantalan dengan peredam kejut, tetapi dalam praktiknya mereka tidak berhasil memverifikasi konsep ini. Roket suborbital SARGE dari Exos Aerospace kini mendarat dalam parasut, yang, karena bobotnya yang ringan dan kekuatan struktural, dapat bertahan dari benturan di tanah.

Anda dapat mengevaluasi kekakuan pendaratan oleh video dari sisi roket, langkah besar pasti tidak akan tahan.

https://youtu.be/64cWvxnaG0M

Sayap

Langkah bersayap dalam logam belum muncul. Proyek Adeline untuk European Ariane 6 ditutup, meskipun mereka berhasil menguji model skala besar. Atas dasar Baikal Rusia, pekerjaan sedang berlangsung pada proyek Krylo-SV, pada 2017-2018, pekerjaan dilakukan sebagai bagian dari pra-proyek, demonstran teknologi diharapkan tidak lebih awal dari 2021.


"Wing-SV" ukuran penuh dan demonstran yang lebih kecil

Penjemputan udara

Faktanya, intersepsi udara memungkinkan Anda untuk menyadari kelebihan parasut tanpa kerugiannya. Helikopter menangkap panggung turun dengan parasut dan memungkinkan Anda untuk mendaratkannya dengan lembut di tempat yang tepat. Secara teoritis, opsi ini harus membutuhkan minimal massa tambahan pada roket - bahkan tidak diperlukan dukungan pendaratan. Dan sangat menyenangkan bahwa mereka tidak melupakan ide ini dan akan mencoba menerapkannya.

Rocket Lab, awalnya tidak berencana untuk menggunakan kembali tahap pertama, berubah pikiran pada musim gugur 2019. Pada akhir 2019 dan awal 2020, dalam peluncuran nyata, operasi peralatan baru diperiksa, yang memberikan keturunan terkendali dari panggung. Dan minggu lalu, tes yang berhasil mengambil helikopter prototipe terjadi. Upaya untuk menangkap langkah nyata sudah dapat dilakukan pada akhir tahun 2020.



United Launch Alliance sedang mengembangkan konsep untuk membuntuti bagian ekor kendaraan peluncuran Vulcan yang akan datang. Penerbangan pertamanya akan berlangsung tidak lebih awal dari 2021, dan tidak diketahui apakah akan segera dapat digunakan kembali, atau apakah akan diperkenalkan nanti.

Kesimpulan

Penilaian yang diberikan pada 2013 bahwa pendaratan pada mesin akan menjadi salah satu yang paling berat di roket dikonfirmasi. Tetapi ini tidak mengganggu keberhasilan operasi metode ini - saat ini hanya ada sedikit saja yang bersaing dalam kategori bobot yang sama dan berusaha keras untuk mendapatkan muatan maksimum rudal, di mana metode pendaratan massal yang lebih efektif pada pendaratan tahap pertama dapat memberikan keuntungan yang nyata. Semakin banyak sistem dapat digunakan kembali yang berbeda akan diimplementasikan, semakin banyak pertanyaan dapat dijawab oleh pengalaman yang diperoleh. Mungkin pada paruh kedua abad ini akan ada solusi optimal yang akan menjadi standar.