Nave espacial reutilizable: ¿por qué todavía se quitan los carenados, en lugar de abrir/cerrar?

¿Por qué los cohetes reutilizables (por ejemplo, SpaceX Falcon 9) todavía utilizan carenados desmontables? SpaceX sigue tratando de encontrar una manera de recuperar los carenados de $ 6 millones por razones obvias de ahorro de costos, ¿por qué no simplemente abrirlos, expulsar la carga útil y luego cerrarlos nuevamente a través de un mecanismo de bisagra?

El precedente de la era de los cohetes desechables fue dejarlos caer al océano y perderse: ¿SpaceX/NASA está siendo demasiado conservador al continuar con el enfoque desmontable, o hay una razón de ingeniería fundamental por la que no se puede hacer?

Respuestas (5)

Solo tendría sentido mantener el carenado adjunto si se iba a recuperar el escenario al que estaba conectado. El halcón y el halcón pesado de SpaceX son cohetes de varias etapas, solo la primera etapa es reutilizable. El carenado se desecha una vez que la presión aerodinámica es lo suficientemente baja como para que ya no sea necesario, que es antes de que se alcance la velocidad orbital. Como no va tan rápido el carenado es recuperable, el resto del cohete sigue andando y no es recuperable.

Buen punto, fundamentalmente la segunda etapa no va a volver. Pregunta relacionada entonces: ¿qué le sucede a la segunda etapa del Falcon, que cae al océano? Creo que usa un motor de vacío, por lo que no puede regresar a la tierra de manera segura encendiendo el motor nuevamente.
Es posible que ya se haya discutido en algún momento @ToolUsr, pero si no, es una buena pregunta de seguimiento para hacer.
Tienes razón, respondido aquí
@ToolUsr La recuperación de la segunda etapa es técnicamente mucho más difícil, ya que va aproximadamente 3 veces más rápido, lo que hace que el reingreso sea mucho, mucho más intenso. El problema del motor de aterrizaje es relativamente pequeño en comparación con este.
Es un hueso duro de roer @RussellBorogove, necesita un sistema de protección térmica, recuperación aguas abajo y suficiente combustible para aterrizar el escenario. mucho peso
@GdD y agregar bisagras y motores para abrir y cerrar un carenado reutilizable lo empeora aún más.
Cuando haya suficiente negocio para que valga la pena, tal vez estaría en orden una plataforma de recuperación orbital con tripulación permanente (para recuperar las segundas etapas, etc.). Recoja una carga útil de segundas etapas, carenados, etc. y envíelos de regreso a la Tierra en un transbordador de vez en cuando. Habría muchos detalles por resolver, pero este tipo de plan haría que los cohetes fueran casi 100% reutilizables.
No estoy convencido de eso @whitebeard, estarías construyendo una nave espacial reutilizable masiva con un solo propósito, los costos de hacerlo probablemente superarían cualquier posible ahorro. Suena mucho más simple diseñar una segunda etapa reutilizable que pueda volver a la tierra.
@jwenting resortes para abrir y presión atmosférica para cerrar? Las bisagras en sí no deberían ser demasiado pesadas.
@JohnDvorak que asume el reingreso de tal manera que el flujo de aire no los arrancará, o que el plasma de reingreso no se filtrará y dañará las partes internas.
@whitebeard no hay transbordadores ahora.

Los carenados se separan para evitar llevar su masa innecesaria a la órbita. Esto suele ocurrir durante la quema de la segunda etapa. Consulte esta pregunta para obtener información sobre el momento del lanzamiento del carenado: ¿Qué tan fuerte y "caliente" es el viento en la carga útil después de que el carenado se despliega a ~ 110 km?

Una imagen que muestra la separación del carenado durante la quema de la segunda etapa: ingrese la descripción de la imagen aquíFuente: Esta pregunta: ¿Por qué el propulsor de la primera etapa de SpaceX se impulsa hacia arriba y hacia atrás después de la separación, no solo hacia atrás?

Si no se separa, retiene suficiente masa para que el vehículo no pueda llegar a la órbita.

También ha habido algunas fallas en las que el carenado de la carga útil no se separó correctamente y eso provocó que no se pudiera separar la carga útil o que la carga útil no alcanzara la órbita debido a la masa adicional del carenado.

Fuente

Si un vehículo tuviera suficiente rendimiento adicional para soportar el peso adicional, no existe una razón fundamental por la que los carenados no puedan permanecer adheridos. Pero "ninguna razón fundamental" y "hacer que la ingeniería funcione en el mundo real" no son lo mismo.

De los diagramas de trayectoria de vuelo, parece que los carenados se sueltan después de la separación de la etapa y después de que la segunda etapa se quema, si es cierto, entonces se usa combustible para alcanzar la órbita. Además, la segunda etapa está en microgravedad en ese punto, por lo que presumiblemente el peso adicional no es un gran problema. De lo contrario, como señaló @GdD, la segunda etapa no está regresando de manera segura a pesar de todo, y no puede hacerlo porque tiene un motor de vacío.
@ToolUsr "microgravedad" no tiene nada que ver con eso. Y los carenados generalmente se desechan mucho antes de que se queme la segunda etapa. Los motores de la segunda etapa tienen que acelerar la masa de la segunda etapa. Lo que incluiría el carenado si no se desecha. Editado "peso" para ser "masa".
punto justo, sin embargo, según las fuentes, veo que todavía parece que queman la segunda etapa con los carenados, por lo que es discutible. Y de nuevo, la segunda etapa no va a volver de todos modos, por lo que hay una razón fundamental por la que es desmontable, ya que esa es la única forma de recuperarla.
El carenado protege la carga útil hasta cierto punto y se desecha después de ese punto, vea mi edición. La segunda etapa todavía está ardiendo entonces. Tienes razón acerca de que la segunda etapa no se recuperó, pero SpaceX habló de hacerlo en algún momento. Todavía iban a desechar el carenado.
Sin embargo, creo que es una idea interesante; si la segunda etapa necesitaría un escudo térmico para recuperarse, parece que vale la pena mejorar el que ya está allí (el carenado) en lugar de agregar otro
@Puffin seguro, si puede pagar el rendimiento, es una idea espléndida. Junto con el carenado que se puede abrir y el escudo térmico, agreguemos un brazo robótico, alas, una cabina para la tripulación... no, eso es ciencia ficción.
@OrganicMarble Bueno, ya han desperdiciado una gran cantidad de rendimiento en Falcon Heavy, básicamente usan tres primeras etapas para obtener el rendimiento único de F9 y aún así mantener el hardware.
@puffin Creo que lo que se está perdiendo es que los carenados en realidad no constituyen un escudo térmico de reentrada completo. Y tampoco los lados del tanque del cuerpo.

Además de la penalización masiva de llevar el carenado durante todo el vuelo que menciona Organic Marble, un carenado con bisagras y el mecanismo para abrirlo y cerrarlo sería mucho más costoso, masivo y poco confiable que el resorte simple o los expulsores explosivos que se usan en los cohetes actuales. . No querrás poner el escenario superior completamente en órbita y luego tener las puertas del carenado atascadas.

solo incluye un poco de WD40 y un mazo para convencerlos de que se abran :)
y tal vez un robot que se escurre armando el WD40 y el mazo, maldiciendo: "¡D@mm1t, abren los carenados malditos de papá!" :D
Los explosivos tampoco son tan simples. Lamentablemente solo tengo este video de Scott Manley sobre por qué fallaron los carenados Taurus por defectos de fabricación: youtube.com/watch?v=drSv1biVJZQ

¿Por qué no hacer que simplemente se abran, expulsen la carga útil y luego se vuelvan a cerrar a través de un mecanismo de bisagra?

Porque NADA es NUNCA simple cuando:

  1. acelerando a 17,000 mph,
  2. vibrando como un loco, y
  3. realizando un baile intrincado entre cientos, o incluso miles, de partes móviles.

KISS y sopla lo que se puede volar.

Sospecho que la razón principal es esta:

La prioridad número uno es entregar la carga útil. Todo lo demás está subordinado a este imperativo.

Poner bisagras y puertas en el carenado agrega una capa de complejidad: ¿qué pasa si las puertas no se abren? Has perdido la carga útil. Mucho mejor perder el carenado! ¡Eso es sólo $6 millones!

Entonces intentan recuperar el carenado, pero solo después de que haya hecho su trabajo, y no a riesgo de poner en peligro la misión principal.

Nave espacial reutilizable: ¿por qué todavía se quitan los carenados, en lugar de abrir/cerrar?
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