SpaceX ha anunciado una actualización de su cohete Falcon 9, logrando mayores empujes con, por lo que sé, los mismos motores de cohete (al menos, aparentemente todavía llaman a los motores "Merlin 1D"). Consulte esta pregunta , que no tuvo una respuesta concluyente sobre los cambios de motor. El cambio lleva al Merlin 1D de 147 000 lb de empuje al nivel del mar a 170 000 lb, un aumento del 15,6 %.
Aparentemente, el mayor empuje se debe al cambio al uso de combustible extremadamente frío (queroseno RP-1) y oxígeno. No solo líquido, sino apenas por encima de la temperatura a la que se congelaría. Esto aumenta la densidad de los propulsores, presumiblemente permitiendo que los tanques contengan más masa de combustible y aumentando la tasa de flujo (masa por unidad de tiempo) a través de las turbobombas y las toberas de los cohetes.
Mi pregunta es, ¿por qué solo hacen esto ahora? Un 15% más de empuje con los mismos motores y una mayor capacidad de combustible (aunque también aumenta el peso de lanzamiento) parecen cambios muy deseables. ¿Cuáles son los riesgos de este enfoque que llevaron a que no se utilizara anteriormente?
Algunas conjeturas:
Si bien obviamente espero obtener una imagen lo más completa posible, siéntase libre de publicar respuestas parciales (es decir, algo que sepa que plantea un desafío importante) como respuestas en lugar de comentarios.
Se afirma que los Merlin 1D pudieron ejecutarse en el nivel Falcon 9 1.1 Full Thurst todo el tiempo. Sin embargo, para ponerlos en uso inicial en el Falcon 9 1.1 antes, fueron certificados inicialmente para solo el 85% del máximo de diseño.
Por lo tanto, esta evolución es solo para ejecutarlos en la configuración completa. Si lo entiendo bien, el propulsor y oxidante densificado no es para lograr el empuje adicional sino para aprovecharlo, con estiramientos mínimos del tanque.
Se informa que la primera etapa actual está en los límites de un simple transporte por carretera en el sistema interestatal de EE. UU. Deben poder conducirlo de forma legal y segura desde Hawthorne, CA hasta McGregor, TX, y desde cualquiera de los dos hasta Cape Caneveral, FL. Basándose en esos caminos, detestan estirar mucho más la primera etapa para evitar llegar a esos límites.
Entonces, si aumenta el empuje, aumenta el flujo a través del motor, lo que significa que usa el combustible / oxidante más rápido y pasa por el tanque más rápido, lo que significa que no puede empujar tanto tiempo. Densificar ayuda pero empaqueta más en el mismo lugar de tamaño.
Probablemente haya muchos problemas con el enfriamiento del propulsor, pero al menos uno es que tiene menos tiempo en la plataforma desde que se alimenta hasta que se lanza antes de que el combustible y el oxidante se calienten demasiado para poder obtener el rendimiento necesario del vehículo.
Se necesita un hardware significativamente costoso, bastante cerca del sitio de lanzamiento (por lo tanto, es necesario endurecerlo para sobrevivir a los lanzamientos) para enfriar el combustible y el oxidante. (Hacer funcionar tuberías aisladas es difícil, pero factible, como descubrió la NASA con las líneas LH2 para Saturno V).
Vimos uno de los principales inconvenientes de usar el propulsor condensado esta noche. Primero, el LOX y el RP-1 no se cargan hasta última hora (-10:00) para que se calienten al mínimo. Esto condujo al lavado de esta noche, me imagino. (Supongo que estaban listos para tirar del umbilical y el LOX no estaba completamente cargado). Otro gran inconveniente que estamos viendo es que una vez que el LOX/RP-1 está cargado, si hay alguna retención en el lanzamiento, deben ser descargado y recargado antes de otro intento, lo que lleva demasiado tiempo para la mayoría de las ventanas de inicio. Por eso, cuando hay una parada a -1:40, limpian todo el lanzamiento, que vimos esta noche.
Es interesante que, según la página webcast del lanzamiento de SES-9 en Livestream , eliminaron el lanzamiento de ayer porque los propulsores no estaban lo suficientemente fríos:
Actualización de lanzamiento (25 de febrero de 2016):
El Falcon 9 se mantiene saludable antes de la misión de SpaceX y SES de llevar el satélite SES-9 a la órbita de transferencia geoestacionaria. Por precaución, el equipo optó por retrasar el lanzamiento hoy para garantizar que las temperaturas del oxígeno líquido sean lo más bajas posible en un esfuerzo por maximizar el rendimiento del vehículo. SpaceX ahora tiene como objetivo mañana, jueves 25 de febrero, a las 6:46 p. m. ET para el lanzamiento de SES-9.
Probablemente no sea una preocupación seria en muchos casos, pero a veces los uniformes médicos pueden ser un gran problema para el cronograma y el costo.
Una razón para aumentar la densidad del combustible también puede ser maximizar la aceleración en la primera parte del vuelo. El tiempo que pasa un cohete a baja velocidad es un desperdicio de combustible y empeora la relación entre la carga útil y el peso del cohete. Por ello, los cohetes pesados cuentan con dos o más propulsores adicionales que mejoran la aceleración en la primera fase del vuelo. Mejorar la potencia mediante el uso de combustible densificado ayuda y es más útil al principio, mientras que el cohete es más pesado.
No desea llevar más combustible del que necesita porque eso es solo peso extra.
Sin embargo, aterrizar en tierra requiere combustible adicional (el escenario tiene que volar de regreso) y, por lo tanto, tuvieron que enfriar aún más el combustible para que quepa más dentro del tanque.
En cuanto al empuje, creo que geoffc tiene razón y simplemente están haciendo funcionar el motor en una configuración más alta. Probablemente tuvieron que hacer eso para poder transportar el peso adicional del combustible.
tildalola
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