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让一百枚可重复使用的导弹绽放

2013年，当Musk即将重用第一阶段时，我发表了一篇文章，介绍了不同着陆方法的总体成本的计算和估算。现在，可重复使用的步骤不再让任何人感到惊讶，有趣的是看看哪些选项可行并且正在开发中。


侧架着陆猎鹰重型，照片SpaceX

引擎


在最初的阶段中，根据一次最终制动以受空气阻力限制的速度计算出可能的最小燃油供应量。实际上，猎鹰9级刹车最多可刹车3次-第一个夹杂物将其带到着陆路径，第二次打开引擎以减少热负荷，而只有第三个夹杂物直接用于着陆。我们无法获得直接来自SpaceX的确切数据，但是flightclub.io提供了任务模拟。让我们尝试比较。

2013年的计算得出，自由下落速度为260 m / s时，至少需要制动2吨燃油。在2016年4月8日成功执行SES-8任务的首次成功着陆中，flightclub模拟给出了发动机开启288 m / s时的速度（偶然猜测，但是数字的顺序应该没有不同），但是却花费了更多的燃料，6吨-火箭在三年中它变得更重，并且在模拟中，据信结果是，该阶段将剩余近5吨燃料。



但这通常不是特别重要，因为在步骤中首次包含步骤之前，储备量约为50吨，是步骤干重的两倍以上。



对于要在开始时退回到着陆点的任务来说，补给量当然很大，但有时却不大-瞄准驳船的制动所消耗的燃料比看上去要多得多。在首次返航任务Orbcomm OG2-2（2015年12月）中，飞行俱乐部模拟燃油储备估计为61吨。



对于较重的有效载荷，一个台阶只能起两个步，并且将驳船沿飞行路线放置得更远。例如，在最近的Starlink 3任务中，假定燃料供应约为24吨，这与干燥阶段的质量（大概26.3吨）相当。



降落伞


像任何工程解决方案一样，降落伞有其优点和缺点。一方面，它们非常适合减缓跌落，并且可以将速度降低到每秒几米。但是，对于非常软的着陆，所需区域开始不合理地增长-需要一些其他解决方案。即使在受控的球顶上进行精确着陆也存在问题。 SpaceX会抓住飞船的整流罩，而庞大的网罩确保了着陆的柔软性，但到目前为止，整流罩常常无法达到目标。航天飞机的侧面助推器降落在降落伞上，其设计比液体发动机的梯级设计更紧密，而降落在水上则减轻了打击。 Energia运载火箭的侧面助推器应该降落伞，软着陆发动机和带有减震器的轴承原本可以减轻对表面的影响，但实际上，他们没有设法验证这一概念。 Exos Aerospace的SARGE次轨道火箭现在正在跳伞，由于其轻巧的结构强度，它可以承受地面撞击。

您可以通过火箭侧面的视频来评估着陆的刚度，大步绝对不能承受。

https://youtu.be/64cWvxnaG0M


翅膀


金属的翼状台阶尚未出现。欧洲Ariane 6的Adeline项目已关闭，尽管他们设法测试了大型模型。在俄罗斯贝加尔湖的基础上，Krylo-SV项目正在进行中，2017-2018年，该工作已作为前期项目的一部分进行，预计技术演示者不得早于2021年。


全尺寸“ Wing-SV”和较小的演示器

空中接送


实际上，空气拦截可以让您实现降落伞的优点而没有缺点。直升机抓住降落伞下降的舞台，让您将其轻轻降落在正确的位置。从理论上讲，此选项应该在火箭上需要最少的额外质量-甚至不需要着陆支撑。他们没有忘记这个想法并将尝试实现它，这是非常高兴的。

最初不打算重用第一阶段的Rocket Lab在2019年秋天改变了主意。在2019年底和2020年初，在实际发射中，检查了新设备的运行，这提供了舞台的受控下降。上周，成功完成了对原型直升机的测试。 2020年底已经可以尝试迈出真正的一步。



联合发射联盟正在开发一种概念，用于尾随即将来临的Vulcan发射器的尾部。它的第一次飞行将在2021年之前进行，目前尚不清楚它是否将立即可重用，或者是否会在以后引入。



结论


2013年的评估确认，发动机着陆将是火箭上最重的着陆之一。但这并不妨碍该方法的成功运行-如今，在相同重量类别中根本没有竞争对手竞争并努力获得导弹的最大有效载荷，在这种情况下，以质量而言更有效的降落第一阶段的方法可能会带来明显的优势。实施的可重用系统越不同，获得的经验就可以回答更多的问题。也许到本世纪下半叶，将出现成为标准的最佳解决方案。

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