¿Por qué se quemó la aleta de rejilla del propulsor CRS-8/SES 10?

Después de un reingreso exitoso al escenario, alrededor de 10 segundos después de apagar el motor , una de las aletas se ilumina en rojo y luego comienza a arder. Mi pregunta es por qué esto se quemaría después de que la etapa ya completada para volver a entrar se quemara para ralentizarlo. Y si esta aleta de rejilla empezó a arder, ¿por qué no lo hicieron las otras?

Aquí hay una foto de la aleta justo cuando comenzó a arder.

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Sé que ya había una pregunta sobre si las aletas de la rejilla son inflamables, pero me pregunto por qué se quemaron cuando lo hicieron y qué impidió que los demás lo hicieran. Leí que SpaceX usa pintura ablativa en sus rejillas, lo que explicaría por qué se está quemando en primer lugar, pero ¿por qué lo haría después de reducir la velocidad para la quema de reingreso?

La quema de reingreso generalmente ocurre alrededor de los 70-40 km de altitud. No pude encontrar datos sobre la velocidad de descenso después de la quema.

@RussellBorogove Esa pregunta solo explica por qué no hay ionización en llamas de la primera etapa y qué tan rápido se está moviendo, simplemente estoy confundido sobre por qué la aleta comenzaría a ablacionarse después de disminuir la velocidad con la quemadura de reentrada.
La quema de reingreso no hace la mayor parte de la desaceleración; hace lo suficiente para que el escenario pueda sobrevivir al reingreso. La resistencia atmosférica durante la reentrada proporciona la mayor parte de la desaceleración.

Respuestas (3)

Según Elon Musk (durante la conferencia de prensa posterior al vuelo) :

Llega un nuevo diseño para Grid Fin. Será la forja de titanio más grande del mundo. El Grid Fin actual es de aluminio y se calienta tanto que prende fuego... lo cual no es bueno para su reutilización.

Después de la quema de reingreso, el escenario sigue volando a gran velocidad (no tengo una cifra exacta, pero al menos es supersónica). Eso significa que hay mucho calentamiento aerodinámico, especialmente en elementos como las aletas de rejilla que no tienen una forma aerodinámica.

De hecho, las aletas de la rejilla están cubiertas de pintura ablativa.

Las 4 aletas de rejilla se controlan de forma independiente para dirigir la trayectoria del escenario. Una aleta girada en un ángulo grande interactúa menos con el aire (presenta una sección transversal más pequeña para la corriente de aire), por lo que experimentaría menos calentamiento. Las aletas también pueden terminar a sotavento del cuerpo del cohete cuando el cohete no apunta exactamente en su dirección de vuelo. Es por eso que puedes obtener 1 aleta de rejilla que está más carbonizada que las demás.

Las aletas de rejilla "superiores" también podrían estar protegidas del flujo supersónico por el cuerpo del cohete.
La captura de pantalla del video dice 17539 km/h ~ 4872 m/s. Creo que eso califica como supersónico.
Pero eso es telemetría de la segunda etapa.
@MichaelKjörling Creo que es seguro decir que si la primera etapa llegara a la atmósfera tan rápido, ya no sería una etapa.
No estoy muy seguro de lo que intenta decir el último párrafo de su respuesta; ¿Puede aclarar cómo el control de las aletas afecta su carga de calor? ¿Es solo que algunos se desviarán mientras que otros no, o es que están usando la elevación del cuerpo en ese punto del descenso y algunas de las aletas están a sotavento del cuerpo del cohete?
Incluso si desechan las aletas e instalan unas nuevas para cada lanzamiento, todavía son devueltas a la tierra; y con suerte el material se está reciclando.
Hay algunos conceptos erróneos aquí sobre las aletas de rejilla. El elemento activo es la pared celular de la cuadrícula individual: es una cuadrícula de (muchas) aletas, no una sola aleta hecha de una cuadrícula. El ángulo de ataque más bajo, la menor resistencia, es perpendicular al flujo: la rotación desde allí aumenta la ocupación, no disminuye. La rejilla delgada pero sabia pone el calentamiento de choque detrás de la rejilla en un flujo altamente supersónico.

Después de la quema de entrada, la primera etapa todavía va bastante rápido: alrededor de 8200 km / h, o Mach 6.6 más o menos. Todavía lo suficientemente rápido como para que la fricción atmosférica y el calentamiento por compresión pasen factura.

La quema de entrada reduce la velocidad del propulsor de 8200 km/h a ~5800 km/h, de mortal a mayormente sobreviviente. La quema de aterrizaje solo reduce la velocidad del propulsor de quizás 900 km / h a cero. Los otros 4900 km/h de desaceleración se hacen por arrastre.

(Todos estos números se extraen de la telemetría del lanzamiento del SES-10 de este video )

Disminuye la velocidad a 70-40 km de altitud antes de que aumente la presión atmosférica. A medida que desciende, la densidad atmosférica aumentará y el calentamiento aumentará si la velocidad no cambia. Ver densidad del aire frente a altitud

¿Por qué se quemó la aleta de rejilla del propulsor CRS-8/SES 10?
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