¿Se puede desacelerar el combustible del Falcon 9 para retrasar la ventana de lanzamiento instantáneo?

El primer intento de lanzamiento de DM-2 se eliminó alrededor de T-17 minutos debido al mal tiempo en la ventana de lanzamiento instantáneo, aunque se predijo que el clima desaparecería tan pronto como T+10. Se explicó en la transmisión en vivo que, aunque la trayectoria se puede ajustar para compensar unos minutos, la ventana de lanzamiento del Falcon 9 es de un solo segundo porque su combustible criogénico no se puede retener una vez que está completamente cargado.

Mi esposa preguntó por qué, cuando se dio cuenta de que un retraso de solo diez minutos habría permitido que el lanzamiento continuara, no se redujo la carga de combustible para completarse una vez que el clima se hubiera despejado.

¿La tecnología simplemente no permite esto, tales procedimientos simplemente no se han planificado, el retraso necesario fue más allá de lo que podría corregirse más tarde, o hay una razón completamente diferente por la que no se hizo?

La ventana de lanzamiento no depende del abastecimiento de combustible, depende de la posición orbital de la ISS.
@Uwe, la trayectoria se puede ajustar para compensar unos minutos
Ajustar la trayectoria puede necesitar más combustible del disponible. Cambiar el plano orbital es especialmente costoso en términos de combustible.
@Adám: 10 minutos no es "unos minutos". La ventana debido a la mecánica orbital es muy corta, solo 5 minutos para el transbordador (con listas de verificación manuales cuidadosamente organizadas para que los humanos puedan realmente golpear esa ventana de manera confiable), y el lanzamiento altamente automatizado del Falcon 9 apunta a un solo punto dentro de él porque no hay razón para complicar las cosas más allá de eso.
En cuanto a los propulsores subenfriados: en algunos de los primeros lanzamientos con propulsores subenfriados, pudieron esperar un buen cuarto de hora más o menos antes de que el LOX se calentara demasiado. Depende del rendimiento necesario, y la NASA puede tener requisitos adicionales para márgenes de rendimiento más amplios o requisitos de temperatura más estrechos para garantizar que los motores funcionen dentro de límites más estrictos.
Esta es una pregunta interesante, pero contiene la premisa de que "la ventana de lanzamiento del Falcon 9 es, sin embargo, de un solo segundo porque su combustible criogénico no se puede retener una vez que está completamente (cargado) ". No creo que la ventana de lanzamiento de 1 segundo sea tal porque "el combustible criogénico no se puede retener". Consulte, por ejemplo, las respuestas a ¿Por qué los tanques LOX subenfriados deberían "llenarse" hasta el último minuto más o menos? Como vehículos de lanzamiento, los F9 no requieren ventanas de lanzamiento instantáneas. Sin embargo, podría haber sido elegido en este caso por razones específicas.
Entonces creo que "¿Por qué DM-2 tenía una ventana de lanzamiento instantáneo?" sería una mejor pregunta.
@Uwe, también mencionaron en la transmisión en vivo que Falcon 9 tiene suficiente rendimiento adicional del motor para manejar un retraso de hasta 5 minutos de cualquier manera, y que la ventana de lanzamiento instantáneo se debe completamente al uso de propulsor densificado.
Se necesita la cita de @Mark; ¿Puedes mencionar un enlace de video específico y una marca de tiempo? ¡Gracias!
@uhoh, el video del lanzamiento de Crew Demo 2 borrado parece haberse evaporado, pero se mencionó después de que se tomó la decisión de borrar, y creo que también se mencionó varias veces durante el período de clima incierto que condujo a la limpieza.

Respuestas (3)

Para un vuelo a la ISS, el Falcon 9 debería lanzarse al plano orbital de la ISS. Cambiar de avión más tarde requiere combustible extra. Hay algunas reservas para la seguridad, pero no para los retrasos en el lanzamiento.

La primera etapa debe ser reutilizada y aterrizar en la barcaza con el combustible restante. Si se realiza una maniobra de cambio de avión, la primera etapa dejaría la trayectoria óptima para un aterrizaje suave en la barcaza. Un retraso en el lanzamiento podría causar la pérdida de la primera etapa al perder la barcaza de aterrizaje.

SpaceX utiliza una metodología diferente para el abastecimiento de combustible, coloquialmente llamada "cargar y listo". La idea es cargar combustible sobreenfriado (para máxima densidad) en el cohete 35 minutos antes del lanzamiento. Es una metodología que tiene sus riesgos.

Actualmente, SpaceX utiliza carga y arranque para sus misiones Dragon de carga y satélite, comenzando el proceso de abastecimiento de combustible solo 35 minutos antes del despegue. La empresa ha adoptado ese enfoque porque utiliza propulsores "sobreenfriados" que son más densos, lo que mejora el rendimiento del vehículo.

Sin embargo, ese enfoque atrajo el escrutinio después de la explosión de un Falcon 9 en septiembre de 2016 en la plataforma de Cabo Cañaveral durante los preparativos para una prueba de fuego estático antes del lanzamiento planificado de la nave espacial Amos-6. Ese accidente, que destruyó el vehículo de lanzamiento y el satélite, se atribuyó a la falla de un recipiente a presión envuelto en material compuesto en un tanque de propulsor de la etapa superior.

Entonces, ¿por qué no pueden esperar? Es porque el combustible se calienta demasiado.

Esto se debe a que se bombea oxígeno líquido al Falcon 9 a una temperatura muy baja: 340 grados Fahrenheit bajo cero. Eso lo mantiene líquido y densifica el combustible, un tipo de queroseno llamado RP-1, que permite a SpaceX meter más en el cohete y exprimir más el rendimiento de la máquina.

Sin embargo, una vez dentro del cohete, el combustible comienza a calentarse, expandirse y evaporarse. Esa pérdida de combustible pone en marcha el reloj de lanzamiento.

“Eso cambia la cantidad de rendimiento que obtienes al poner en órbita, y no queremos reducir esos márgenes”, dijo Insprucker.

Para un satélite, puede bombear el combustible más caliente y agregar nuevo combustible frío. Pero la ISS es un objetivo en movimiento.

Pero [descargar combustible] no es una opción para Demo-2, ya que la ISS vuela sobre la superficie de la Tierra en una trayectoria sinuosa ya gran velocidad.

“En el caso de la Estación Espacial Internacional, dentro de una hora y media, no es ningún lugar donde debamos estar para llegar a la órbita”, dijo Insprucker.

Esto todavía no responde por qué el combustible no se pudo bombear un poco más lento una vez que una demora o fregado es inevitable. De hecho, con un abastecimiento de combustible tan rápido, deberían poder retrasar el inicio del abastecimiento de combustible cuando sea inevitable un retraso o una frenada.
@Adám En realidad sí. Incluso si reduce la velocidad del bombeo, el combustible que ha puesto en los tanques seguirá calentándose . Falcon 9 está diseñado para que el combustible se encuentre en un rango de temperatura muy específico
Cierto, pero debe haber algún margen, especialmente porque la carga útil de LEO es de 22 800 kg, mientras que la Crew Dragon completa es de solo 15 525 kg. (Sí, la inclinación era muy diferente a la nominal, pero este Crew Dragon tampoco parecía muy completo).
Sí, hay un margen, y quieren mantener la mayor cantidad posible de ese margen para los vuelos tripulados. John Insprucker dejó en claro que se trataba de mantener los márgenes de rendimiento: "...eso cambia la cantidad de rendimiento que llevas a la órbita. Y no queremos reducir esos márgenes". ( space.com/spacex-demo-2-astronaut-launch-delay-explained.html )
Para ser un poco más precisos, no es el combustible RP-1 el que hierve. Es el oxidante criogénico LOX el que hierve. El combustible enfriado RP-1 se calentará y expandirá su volumen, los tanques pueden desbordarse.

Una ventana de lanzamiento no instantánea significa que el vehículo tiene que ser reprogramable con respecto a su trayectoria. Hacer que el vehículo sea reprogramable en este sentido es extremadamente costoso y, por lo tanto, es algo que SpaceX ha evitado, al menos en su mayor parte.

Una conjetura aproximada de orden de magnitud: estimo que eliminar la reprogramabilidad necesaria para hacer que los lanzamientos no sean instantáneos le ahorra a SpaceX millones de dólares por vuelo solo en costos de desarrollo de software.
El software de vuelo es increíblemente caro. Cuando se suman todas las horas dedicadas a las personas que crearon directamente el software de vuelo para el transbordador o la ISS, las horas dedicadas a las personas que crearon el software de prueba para ese software de vuelo y las horas dedicadas a las personas que no pueden programar su salida de una bolsa de papel, pero puede idear formas ingeniosas de hacer que el software de vuelo se comporte mal. Los procesos de desarrollo del software de vuelo del Transbordador y de la ISS avanzaron a un ritmo de menos de una línea de código por persona por semana. SpaceX lo hace mejor que eso, tal vez un orden de magnitud mejor que eso.
Pero una mejora de orden de magnitud todavía significa una línea de código por persona por día. El software de vuelo clasificado por humanos es ridículamente caro. El enfoque más barato es no hacerlo. Las ventanas de lanzamiento instantáneo representan una forma de no hacerlo.
-1por ahora. ¿Estás seguro de que SpaceX no ha tenido ventanas de lanzamiento más amplias que las instantáneas y que los Falcon 9 no son "reprogramables" porque serían "extremadamente caros"? Encuentro que estos dos elementos no admitidos son difíciles de creer. Tengo problemas para analizar "ha evitado, al menos en su mayor parte". ¿Última docena? ¿El 90% de todos ellos?
@uhoh: cada línea de código en el software de vuelo clasificado por humanos tiene que pasar por pruebas, verificación, validación y calificación extremadamente rigurosas. El nivel de rigor es una de las diferencias clave entre el software de vuelo de clase 1 y el de clase 2. A partes de la NASA no les gusta cómo SpaceX parece ser un poco arrogante con respecto a cómo SpaceX ha tratado su software de vuelo para los vuelos de carga comercial.
¿ Entonces SpaceX no tiene suficiente dinero para hacer esto? ¿Evitan las ventanas de lanzamiento no instantáneas debido a la falta de fondos?
Hay una pregunta de "¿por qué?" La pregunta parece ser si valdría la pena agregar la capacidad de mantener después de T-35 minutos aproximadamente. Si suponemos que esperar más de unos pocos minutos no es práctico por razones térmicas (el combustible se calienta y/o los motores y la estructura se enfrían), entonces la pregunta es si esa pequeña flexibilidad vale la pena la complejidad en el software y el análisis de seguridad del cohete. . Puedo ver fácilmente que la respuesta es "no",
El software para el ajuste de la trayectoria en tiempo real ya existe, e incluso tiene calificación humana: se usó en el transbordador espacial.
¿Se puede desacelerar el combustible del Falcon 9 para retrasar la ventana de lanzamiento instantáneo?
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