¿Por qué los aterrizajes de Starship son tan difíciles cuando SpaceX ha aterrizado tantos propulsores?

Según Wikipedia , SpaceX ha aterrizado propulsores con éxito 79 de 90 veces. Sin embargo, Starships parece estar explotando de manera confiable al aterrizar.

¿Qué es tan diferente entre los dos que las Starships son mucho más difíciles de aterrizar? ¿Tiene algo que ver con los múltiples motores? ¿O simplemente que es a mayor escala? Parece que las naves estelares están tratando de lograr algo que ya han hecho con éxito muchas veces.

Están probando muy, muy temprano en el ciclo de vida de madurez del vehículo. Esos impulsores fallaron un montón de veces antes de que comenzaran a funcionar.
@ ChrisB.Behrens Fair, pero (que yo sepa) los propulsores fueron los primeros en aterrizar de esa manera. ¿El conocimiento/experiencia de los propulsores no se transfiere a Starships por alguna razón?
Sí, creo que lo hace al 100%. Pero están lidiando con cosas como el chapoteo del propulsor después de ese giro loco y otras cosas que son particulares del nuevo vehículo y el nuevo perfil de vuelo.
Si les faltara la almohadilla, o estuvieran sobrevolando, o ese tipo de cosas, eso sería un rasguño de cabeza. Pero creo que todos estos problemas con los que se han topado son problemas nuevos.
Hmm, buena decisión, el belly flop y el "relight flip" son diferentes, ¿no es así? Supongo que la idea general parecía lo suficientemente similar como para que me confundiera sobre por qué parecen estar teniendo tantas fallas ahora... pero eso tiene más sentido. Gracias por la aclaración, no dude en hacer que una respuesta!
Los intentos de aterrizaje del Falcon 9 fallaron 6 veces hasta que el 7 tuvo éxito. Los siguientes 2 fallaron nuevamente. (Para ser justos, hay un par de amerizajes en el océano allí, que pueden haber resultado en un aterrizaje o no). Starship ahora ha tenido 5 aterrizajes exitosos en 9 vuelos y solo 3 o 4 fallas (dependiendo de si cuenta La explosión de SN11 como un aterrizaje fallido o no: tenga en cuenta que también hay un par de Falcon 9 que no aterrizaron porque fallaron antes de tener la oportunidad de aterrizar, por ejemplo, CRS-7 y Amos-6).
No olvides que SpaceX también está usando nuevos motores, etc. aquí y ha tenido muchos problemas con ellos...
Creo que este video debería brindarle una perspectiva sobre cómo fue la I + D y las pruebas de Falcon 9.
Punto de vista equivocado. Los primeros 19 Falcon9 no pudieron aterrizar. Starship logró aterrizar (durante unos minutos) en el tercer vuelo que requirió volver a encender el motor. Cuarto intento fallido, quinto exitoso. Eso es MUCHO mejor que el récord de Falcon9, no peor.

Respuestas (2)

Hay unas pocas razones:

La más obvia pero más fácil de superar es que la Starship es nueva. No han tenido tiempo de perfeccionar todo. Por ejemplo, los motores Raptor usan dos turbobombas separadas, una para oxígeno líquido y otra para metano. Esto mejora la eficiencia pero hace que los motores sean mucho más complejos. El Raptor es el primer motor de su tipo en volar, por lo que su historial actual es sorprendentemente bueno considerando todo lo que tiene que hacer.

El problema principal y más difícil es la forma en que aterriza Starship. A diferencia del Falcon 9, que cae primero los motores, el Starship cae de lado para maximizar la resistencia. Si bien esto mejora la eficiencia porque el cohete no va tan rápido y permite un reingreso más seguro, crea el problema de que los motores apuntan hacia los lados. Mientras que un Falcon 9 solo tiene que encender un motor en el momento adecuado, un Starship tiene que encender tres motores, girarlos verticalmente, luego apagar dos y aterrizar. Es mucho más difícil y complicado. Combinado con lo poco probado que está el cohete, es una maravilla que SN10 haya aterrizado sin explotar inmediatamente.

Lo que encuentro realmente sorprendente es que vale la pena dejarlo de lado hasta justo antes de aterrizar. Pasarlo por el fuego de lado tiene sentido (y lo he hecho muchas veces en KSP), pero me sorprende que la diferencia en la velocidad terminal sea suficiente para que valga la pena los juegos que están jugando.
@LorenPechtel No se trata solo de la velocidad de aterrizaje. Mucho más importante es cómo el cohete entra en la atmósfera. Falcon tiene velocidad suborbital y usa motores para reducir la velocidad. La nave entrará en la atmósfera con una velocidad casi orbital y sería muy bueno no usar combustible para reducir la velocidad. Es por eso que desea tener más baldosas resistentes al arrastre y al calor (los motores no soportarían esa cantidad de calor).
Alguien más (confío) hizo estos cálculos, así que verifíqueme dos veces, pero escuché que mover el punto de giro solo un kilómetro más arriba agregaría 4-5 toneladas de propulsor adicional. Se trata de maximizar las capacidades y dejar mucho espacio para cosas como el soporte vital en el presupuesto masivo.
@Saiboogu No se trata solo de mover el punto de inflexión, sino que también está quemando los motores todo el kilómetro adicional hacia abajo. La quemadura de los Raptors altamente cardanizados inicia y termina el flip.
@Volvox Como dije, no tengo ningún problema en traerlo de lado a través del reingreso. Solo estoy cuestionando el valor de esperar hasta el último segundo para el lanzamiento.
@LorenPechtel Vea los dos comentarios directamente arriba de su último comentario. Cuanto más tiempo haya aumentado la resistencia, menos tiempo tendrán los motores quemando combustible para reducir la velocidad. Podrían voltearse tan pronto como el cohete ingrese a la atmósfera y ya no esté 'ardiendo', pero luego tendrían que disparar los cohetes durante mucho más tiempo, lo que significa más combustible, lo que significa menos espacio para alimentos o sistemas de soporte vital. .
@LorenPechtel La compensación de voltear antes no sería muy útil en mi humilde opinión: mientras que un volteo anterior permitiría más tiempo para realizar volteretas/ajustes correctivos, probablemente no quieran que los pasajeros se enfrenten a balancearse de un lado a otro constantemente como esos paseos en los parques temáticos... probablemente se enfermarían... y tendrían menos comodidades a bordo para lidiar con eso debido a que necesitan más combustible.
@dotancohen No creo que la suposición estuviera ardiendo durante todo el kilómetro adicional, solo que la disminución del tiempo en un perfil de alto arrastre produciría una desaceleración aerodinámica menor, por lo que la quema de aterrizaje tendría una velocidad base más alta. No creo que se haya hecho ninguna suposición sobre los costos adicionales de combustible de encender, apagar y volver a encender, simplemente hace que la ecuación sea aún peor.

La experiencia de aterrizar un propulsor para SpaceX es en realidad más relevante directamente para el propulsor Super Heavy, que aún no ha volado. (BN1 se construyó como pionero y luego se desarmó. BN2 está en construcción a partir de abril de 2021).

Falcon 9 aterriza en su primera etapa, que es análoga a Super Heavy. Sin embargo, no aterriza en su etapa superior, que es más similar a Starship.

Los enfoques de aterrizaje son diferentes. Vale la pena señalar que aterrizaron SN10, aunque un Raptor tuvo un desempeño inferior al esperado, lo que provocó un aterrizaje brusco que provocó una explosión después del aterrizaje. Lograrlo tan cerca en su tercer intento demuestra que la experiencia anterior de Falcon 9 resolvió muy claramente una gran cantidad de riesgos.

Los motores son muy diferentes y arrancan de manera diferente. (Empieza: TEA-TEB 'líquido para encendedores' hipergólico para Merlín y encendedores para Raptor). También utiliza un tipo de diseño completamente nuevo con dos turbobombas, lo que agrega complejidad pero aumenta la eficiencia. El motor Raptor es todavía muy joven en su vida de diseño. A partir de abril de 2021, hemos visto números de serie tan altos como 66, lo que significa que han construido una gran cantidad de ellos (para motores de cohetes... En el mundo del automóvil, esto sería 1 hora de producción de una fábrica). Ya ha habido un cambio de revisión importante (como se ve en las fotos del observador de tanques) en la marca SN54 (que está montada en Starship SN15).

El perfil de aterrizaje de los dos vehículos es diferente con Starship, supuestamente reingresando desde velocidades orbitales, necesitando quemar más velocidad, por lo que usa fricción aerodinámica para reducir la velocidad más que una primera etapa de Falcon 9. Aunque si ves un Falcon 9 cuando muestra los números de velocidad/altitud en el elenco en vivo (como en la última misión de NRO, donde no se les permitió mostrar el escenario superior por razones de secreto) es bastante sorprendente la cantidad de velocidad que se pierde. simplemente por fricción aerodinámica. Mi recuerdo era que casi 1500-2000 km/h se perdió solo por la fricción, antes de que la quemadura de aterrizaje eliminara la velocidad final.

Esto significa que se necesita el flip. Esto significa que se necesitan tanques de cabecera para evitar salpicaduras de combustible e ingestión de burbujas.

Eso significa volver a encender un nuevo diseño de motor, mientras que en su lado en lugar de la posición vertical habitual. (Lo cual es interesante ya que usan bancos de prueba horizontales y, a menudo, la preocupación es que el uso vertical puede diferir).

Todas estas cosas son nuevas y se acercaron mucho con los primeros 4 intentos de aterrizaje.

Cada vez que fallan, aprenden algo nuevo, y claramente, dado que los vehículos son lo suficientemente baratos y se están construyendo lo suficientemente rápido, vale la pena probarlos tan pronto como puedan.

AFAIK SN10 no aterrizó correctamente. El empuje del motor fue más bajo de lo que debería, por lo que la velocidad de aterrizaje fue mucho mayor que la requerida para un aterrizaje adecuado. Entonces se estrelló, pero sin explosión (la fuga de combustible fue causada por este choque).
@Volvox Eso es correcto. Envié una edición para esta respuesta que corrige ese error y algunos otros problemas, pero aún no se ha aprobado ni denegado.
@Volvox Cualquier aterrizaje desde el que puedas huir gritando, antes de que el vehículo explote es un buen aterrizaje.
Los tanques de cabecera son necesarios para equilibrar el peso durante el reingreso, no para evitar el derrame de combustible. Aunque es importante que se controle el chapoteo para evitar ingerir burbujas, eso es cierto para ambos tanques.
¿Por qué los aterrizajes de Starship son tan difíciles cuando SpaceX ha aterrizado tantos propulsores?
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