¿Por qué no usamos un sistema de supresión de sonido cuando el cohete aterriza propulsivamente?

La cantidad de energía involucrada en un despegue y aterrizaje será aproximadamente igual a la masa que se mueve, y aproximadamente la misma proporción de energía se convertirá en sonido dado que los mismos motores están involucrados. Subiendo un halcón pesado pesa alrededor de 1400 toneladas, bajando los tramos se han partido y están casi vacíos. No he encontrado cifras autorizadas pero parecen rondar las 30 toneladas.

Incluso teniendo en cuenta diferentes perfiles de aceleración/empuje, es una gran reducción de la energía involucrada, lo que permite aterrizar sin una trinchera de llamas o supresión de sonido. Lo mismo probablemente sea cierto para una Starship vacía, pero aún no hay números reales para precisar eso.

Aterrizar una Starship en la Luna o Marte es una pregunta mucho más interesante, ya que necesitarán aterrizar con una fracción razonable de combustible aún a bordo, incluso si se trata de una gravedad más baja y con una atmósfera local más baja (o casi nula).

No estoy seguro de las matemáticas para determinar cuánto del volumen de escape de una nave estelar de aterrizaje se mantendría como una "atmósfera" propagando energía de ruido durante los tiempos involucrados en un aterrizaje.

Otra versión de la pregunta: tienes que apuntar perfectamente bien .

Otros ya han señalado que el aterrizaje no causa tanto ruido como el lanzamiento.

Sin embargo, si consideramos usar un sistema de supresión de sonido, esto viene junto con una gran cantidad de plomería y otra infraestructura.
Para el lanzamiento, esto no es un problema, ya que la ubicación del lanzamiento está muy bien definida y fija en el espacio. Entonces, construye su sistema de supresión de sonido alrededor del vehículo de lanzamiento.

Sin embargo, para el aterrizaje, puede definir un punto de aterrizaje, pero el lugar donde aterriza el cohete no está en su mano. Dependiendo de la calidad del seguimiento de su ubicación, la guía del vehículo, la interferencia del viento y muchos otros factores, es posible que pierda el punto de aterrizaje objetivo por metros. Buena suerte diseñando un sistema de supresión de sonido que cubra un área amplia, pero que no obstruya el aterrizaje del cohete.

Apunte al punto húmedo, no golpee la tubería.

Crédito de la imagen: Wikipedia

TLDR

Un refuerzo de aterrizaje genera menos del 10 % del ruido del lanzamiento de un cohete. Esto posiblemente se reduzca mucho más en condiciones de vacío cercano (Luna/Marte). Ninguna supresión de sonido podría estar bien con estos niveles de ruido.

Para ampliar la respuesta anterior;

Los motores de un cohete deben crear más fuerza que la fuerza de la gravedad sobre el cohete para que acelere hacia el cielo (al despegar esto aumentaría su velocidad y al aterrizar disminuiría su velocidad).

Por lo tanto, la relación empuje-peso de un cohete es una métrica clave en su desempeño. En el lanzamiento, esta relación era de 1,5 para el Transbordador espacial, mientras que el Saturno V era inferior a 1,2, lo que resultó en un despegue muy lento.

Como los gases de escape del cohete crean tanto el empuje como las ondas de sonido dañinas, el sonido creado por un cohete es aproximadamente proporcional a su peso para cualquier aceleración dada. Asumiendo que la aceleración de un propulsor de aterrizaje o una nave espacial es igual a la de uno que despega, podemos decir que el sonido creado en cualquier escenario es (muy aproximadamente) proporcional al peso del cohete.

Para el Falcon 9, Wikipedia indica que un propulsor completamente vacío pesa 22 toneladas métricas, mientras que una pila completamente cargada pesa más de 549 toneladas métricas. Por lo tanto, solo ~ 4% del sonido de despegue se genera durante el aterrizaje si el propulsor estaba usando su última gota de combustible para aterrizar. Esto está respaldado por los impulsores de aterrizaje que usan solo 1 de 9 motores (presumiblemente reducidos).

El problema aumentaría ligeramente durante un aterrizaje si no hay una trinchera de llamas (el aterrizaje en una superficie plana reflejará más sonido hacia arriba, hacia los motores de los cohetes), pero aún es demasiado poco para requerir una supresión de sonido activa para el Falcon 9.

En cuanto a la supresión de sonido en condiciones de vacío o casi vacío, la respuesta a ¿Un cohete suena más fuerte para los astronautas cuando sale de la atmósfera? indica que el sonido sería un problema mucho menor en la Luna o Marte debido a que los gases de escape pueden fluir lejos del cohete sin la interferencia del aire externo. Los gases de escape de un motor de cohete son mucho menos densos que el aire a nivel del mar y se comprimen rápidamente y se expanden después de salir del cohete (ver https://en.wikipedia.org/wiki/Shock_diamond ). La respuesta anterior indica que las ondas de choque creadas por esto son responsables de la mayor parte del sonido, un problema que no se encuentra en el vacío.

Como han señalado otras respuestas, el ruido necesario es mucho menor para el aterrizaje que para el despegue, pero esto no significa que la cantidad real de ruido sea tan reducida. A medida que la teoría de control mejore y aterrizar en una fracción mayor del empuje disponible se convierta en una opción, creo que veremos que sucede, ya que tiene sentido desde el punto de vista del rendimiento. F9 ya ha comenzado con esta tendencia, habiendo usado 3 motores para aterrizar en lugar de 1 (ver: ¿ Por qué se usaron tres motores para el encendido de aterrizaje de la primera etapa del F9 (BulgariaSat-1)? ).

Creo que las principales razones para no hacerlo son:

• Se requiere precisión de puntería
• Cosas caras para golpear si fallas

Las principales razones para desearlo menos son:

• Es menos probable que alcance frecuencias resonantes.
  • Las altas densidades de potencia del sonido del canal de los cohetes son bastante bajas, lo que es más probable que excite un cohete lleno/pesado que uno ligero y vacío.
• Menos tiempo cerca del suelo (los aterrizajes son más rápidos que los despegues)
  • Menos crítico que el cohete esté protegido en el camino hacia abajo.
  • Ha hecho su trabajo por lo que la pérdida no afecta el resultado del lanzamiento.
  • solo una etapa para ser dañado
  • sin carga útil sensible en la parte superior

Dicho esto, ninguna de las principales razones para no hacerlo son los problemas a largo plazo, 'solo' la ingeniería y la teoría de control, y estos están mejorando rápidamente. Además, ninguna de las razones por las que lo desean menos son razones para no desearlo en absoluto. Quizás empecemos a ver esto pronto.