¿Por qué no utilizar atmósferas alternativas/de baja presión en los carenados durante el lanzamiento?

El diseño de recipientes que funcionan por encima de la presión ambiental es relativamente sencillo, ya que la presión hacia el exterior tiende a ayudar a mantener la estructura en forma (por ejemplo, las latas de refresco resisten mejor el aplastamiento cuando están selladas).

Usando calculadoras de tensión de aro, en teoría, una presión atmosférica necesita algo así como un espesor de pintura de material adicional. Donde esto se vuelve complicado es resistir la presión hacia adentro, ya que ahora cualquier deformación hace que la estructura pase de resistir la compresión pura a resistir la flexión. Por ejemplo, una lata de refresco vacía que soportará a un adulto de pie si no está dañada, pero una ligera abolladura o asimetría en las fuerzas aplicadas hará que colapse bajo una carga mucho más pequeña.

Una guía del CERN da una regla general en la página 7 (sección 3.4) de un espesor de 1/100 del diámetro de la cámara cuando se trabaja con acero. Para un carenado Falcon 9 de 5,2 metros de ancho, esto da un grosor de 5,2 cm. Para la parte cilíndrica del carenado de 6,6 metros de altura, esto da una superficie de 107 metros y un volumen de 5,6 metros cúbicos. El acero pesa 7900 kg por metro cúbico, por lo que la masa total es de 44292 kg, que es más que la masa de la carga útil en órbita para un Falcon 9, y el ejemplo 1/100 proporcionado asume que su cámara está asentada sobre una base en lugar de ser arrojada a través el cielo.

El uso de fibra de carbono mejoraría esto, al igual que el uso de una presión parcial, pero no se pueden encontrar ejemplos sencillos para calcular. Para los carenados existentes no se ha podido encontrar una masa del aislamiento acústico, pero la masa total del carenado es de alrededor de 1900 kg, por lo que incluso si un carenado de vacío correctamente diseñado es 1/20 calculado arriba, sigue siendo más pesado que el carenado actual y no pero resistiendo la carga aerodinámica.

El carenado de carga útil tiene un volumen de alrededor de 100 metros cúbicos, por lo que solo usar helio a presión normal reduciría la masa/elevación adicional en alrededor de 100 kg , aunque esto disminuiría relativamente rápido a medida que el cohete ascendiera y el carenado se desangrara, pero aún 100 kg menos en El lanzamiento por alrededor de $ 400 en helio parece que podría ser útil suponiendo que no causó problemas para la carga útil como se menciona en los comentarios.

En resumen, las cargas útiles voladoras a presión reducida parecen tener una penalización de masa sustancial: podría ser viable si una carga útil requiriera condiciones de baja presión/vacío durante el lanzamiento, pero tendría una penalización de masa no trivial.