¿Cómo (diablos) funcionarán los futuros propulsores alimentados por presión de Starship de SpaceX en "cualquier g, cualquier actitud"?

En el video Starship Update de SpaceX , de aproximadamente 57 minutos, Tim Dodd, el astronauta cotidiano, pregunta cómo gira la nave espacial desde la orientación de reentrada hasta el aterrizaje (vertical) y Musk explica que en los diseños futuros, la rotación se realizará en el último momento mediante propulsores de gas caliente. (metalox).

Dodd luego continúa preguntando "¿son alimentados a presión?" y la respuesta de Musk incluye:

Botella de CH4 a alta presión, botella de O2 a alta presión, y lo bueno es que no les importa en qué actitud estés. Puedes estar en cualquier actitud, cualquier gravedad, cualquier actitud y seguirá disparando.

La imagen que se muestra en el motor alimentado por presión de Wikipedia parece que si lo volteas, simplemente inyectará presión directamente en el motor. ¿Cómo funcionan los motores o propulsores alimentados a presión en "cualquier actitud de g" y no requieren vacío?

Para obtener más información, consulte la(s) respuesta(s) a ¿Qué es y qué no es la merma en la ciencia espacial?

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Captura de pantalla del video de julio de 2021 de Scott Manley Por qué SpaceX se mudará a nuevos propulsores para simplificar Starship , agudizado y anotado para indicar un propulsor

Captura de pantalla del video de julio de 2021 de Scott Manley "Por qué SpaceX se moverá a nuevos propulsores para simplificar la nave estelar" https://www.youtube.com/watch?v=vKiHCaA7hCY, afilado y anotado para indicar un propulsor

No estoy seguro de que esto sea completamente un duplicado, pero si tuviera que escribir una respuesta, sería la misma respuesta: space.stackexchange.com/questions/38268/…
@OrganicMarble ¿Existen diafragmas que funcionen con oxígeno líquido y metano? ¿Funcionan las estructuras capilares a cualquier g en cualquier actitud para el reingreso y el aterrizaje propulsor de una nave espacial?
Las estructuras capilares trabajaron en todos los ejes/todas las g que experimentó el transbordador.
@OrganicMarble ¡Entonces creo que con esa información adicional puede ser una buena respuesta a esta pregunta! ¿Le gustaría fortalecer esa respuesta con la información del gee de aterrizaje o hacer una respuesta separada aquí?
Pero comprobando dos veces, ¿está seguro de que la tensión superficial fue suficiente para trabajar para cualquier actitud a unos pocos g durante el reingreso, o estaban orientados de tal manera que la dirección de desaceleración estaba en la dirección correcta?
En el espacio no había restricciones sobre la forma en que se podía maniobrar con los jets. Ascenso, por supuesto, la mayor aceleración fue -X, y la entrada, -Z, pero en el espacio podría ser cualquier cosa, por supuesto, en valores mucho más bajos. De todos modos, es de esperar que alguien inteligente de Space X venga y responda esto.
Aunque wikipedia usa el encabezado Methalox Thruster, dice: "En su anuncio del Sistema de Transporte Interplanetario (ITS) en el 67º Congreso Astronáutico Internacional el 27 de septiembre de 2016, Elon Musk indicó que todos los propulsores del sistema de control de reacción para los vehículos ITS: El propulsor ITS, la nave espacial interplanetaria y el buque cisterna ITS operarán desde el suministro de metano gaseoso y oxígeno en cada uno de esos vehículos. Se desarrollarán nuevos propulsores para este propósito". -- Si se utilizan propelentes gaseosos (ineficiencia a granel aceptable), entonces los tanques de presión con vejigas funcionarían.
@aml si los propelentes almacenados son gaseosos, es posible que ni siquiera necesite una vejiga. Tal vez se autopresionen.
Los fuelles @uhoh Al/Li funcionan con LOX y LH2.
@OrganicMarble Creo que responde a esta pregunta solo si se responde lo siguiente. ¿Existen diafragmas que funcionen con oxígeno líquido y metano? O ¿ Funcionan las estructuras capilares a cualquier g en cualquier actitud para el reingreso y el aterrizaje propulsor de una nave espacial? Esta pregunta se refiere específicamente a "cualquier g, cualquier actitud" y hasta que las respuestas aborden esto específicamente, no es un duplicado. Duping requiere que una pregunta sea respondida en otro lugar. Esas respuestas son buenas para "gravedad micro/cero", pero no creo que respondan "cualquier gravedad, ninguna actitud".
@OrganicMarble He enfatizado "los futuros propulsores de SpaceX's Starship" en el título para reflejar mejor el cuerpo de la pregunta.
Me he retractado de la votación cerrada, pero sigo teniendo dudas. Esta pregunta está obteniendo respuestas que se aplicarían a la otra pregunta, al menos hasta ahora.
@OrganicMarble eso no es culpa de la pregunta. Puede rechazar las respuestas dudosas o dejar comentarios sobre ellas que no respondan a mi pregunta, pero cerrar mi pregunta no es la solución correctiva. "Estoy votando para cerrar esta pregunta porque las respuestas hasta ahora se parecen a mi respuesta en otro lugar" no es una razón de cierre válida.
VTC ya que no responde a la satisfacción de OP con la información pública actual
@Hobbes Esa no es una razón cercana en absoluto, tampoco lo es "No lo sé, así que nadie podría saberlo". A veces las preguntas son difíciles y adivinar no es suficiente, pero no podemos simplemente empezar a inventar razones cercanas antideportivas. No puedo dejar un comentario sobre su respuesta ahora, pero quería recordarle que los propulsores también se usan para generar mili-gees para transferencias de combustible, según el video vinculado y también como se describe para el BFR anterior en esta pregunta . por lo que las botellas de gas no son una solución trivial.
Como regla general, un lenguaje como "Botella de CH4 a alta presión, botella de O2 a alta presión" debe interpretarse como "Botella de CH4 gaseoso a alta presión, botella de O2 gaseoso a alta presión", ya que no hay ninguna ventaja en almacenar CH4 u O2 líquido en condiciones de alta presión. presión.

Respuestas (2)

Los propulsores son propulsores gaseosos de metano y oxígeno, proporcionan su propia presión al igual que lo hace el nitrógeno utilizado en los propulsores de gas frío. No hay diafragmas, fuelles o vejigas involucrados. Un propulsor del mismo tamaño dará alrededor de 5 veces el empuje para la misma tasa de flujo de propulsor que los propulsores de nitrógeno con los que comenzarán, por lo que realmente no hay necesidad de involucrar líquidos criogénicos.

Sin líquidos (al menos, ninguno que deba estar involucrado durante la maniobra... algunas calderas pequeñas o inyectores de líquido y calentadores en los tanques mismos serían una forma efectiva de llenar los tanques antes de las maniobras), se elimina el chapoteo. Debido a la menor densidad del gas, tampoco hay problemas con la presión de la columna en líneas de plomería largas (sin importar los otros problemas de llenar dichas líneas con propulsores criogénicos), por lo que el sistema prácticamente no se ve afectado por los movimientos del vehículo.

Creo que está sugiriendo que hay tanques que contienen cada propulsor como gas, y que se pueden recargar / reponer con más gas de vez en cuando desde los tanques principales de propulsor líquido de los cohetes. Eso tiene sentido para mí al menos. ¿Hay alguna manera de respaldar esto citando alguna fuente o referencia, o infiriendo de algunas declaraciones públicas, o simplemente ha descartado todas las demás posibilidades, y así "una vez que haya eliminado lo imposible, lo que quede, por improbable que sea, debe ser eliminado?" la verdad"?

La mayoría de los motores pequeños alimentados a presión tienen algún tipo de dispositivo de expulsión positiva, con mayor frecuencia toma la forma de un diafragma muy flexible, un fuelle o una vejiga de plástico que atrapa la totalidad del propulsor que aún está en el tanque, separándolos completamente de la presurización. gas.

Ha mencionado los fuelles Al/Li en su comentario , ¿funcionaría eso para LOX y LCH4? No puedo estar seguro, pero creo que Musk mencionó que se usaron botellas de gas de oxígeno y metano para presurizar los propulsores líquidos de metano y LOX.
Un diafragma flexible hecho de plástico no sería flexible a la temperatura de LOX. Muchos materiales serían frágiles a esas temperaturas.
@Uwe Los anillos de sello en las válvulas de bola LOX y LH2 utilizadas en el SSME son de plástico. No sé qué tipo de plástico.
La flexibilidad puede haber sido suficiente para los anillos de sello pero no para los diafragmas. Encontrar materiales flexibles para las válvulas LH2 fue un problema muy difícil durante la construcción del cohete Saturno para la misión Apolo. Las válvulas LOX utilizaron más de una década de experiencia con cohetes LOX.
¿Cómo (diablos) funcionarán los futuros propulsores alimentados por presión de Starship de SpaceX en "cualquier g, cualquier actitud"?
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