Entiendo que muchos de los problemas con la recuperación de las dos piezas del carenado Falcon 9 tienen que ver con los extraños patrones aerodinámicos del descenso. De ninguna manera es un objeto aerodinámicamente sólido cuando se divide por la mitad y, por lo tanto, está sujeto a condiciones de viento impredecibles .
( Lectura adicional y posiblemente preguntas relacionadas... )
Mi pregunta principal aquí es, ¿podría separarse el carenado y luego volver a conectarse antes de su descenso a la tierra?
Las principales consideraciones que me gustaría abordar son:
Me gustaría ignorar: Colisiones potenciales debido a la reconexión: suponga que la reconexión ocurre mucho después de que el cohete se haya acoplado a la siguiente etapa, y que la(s) correa(s) está(n) diseñada(s) de tal manera que evita la colisión con la carga útil/siguiente etapa.
Me imagino que, si se desechan los carenados y hay una atadura entre los dos objetos con suficiente fuerza para resistir romperse, podría volver a conectarse, ¿hay una brecha en mi pensamiento? ¿Podrían las dos piezas reunirse en una trayectoria suborbital y luego volver a enganchar las abrazaderas para hacer que el carenado sea más aerodinámico y predecible? De esta manera, solo necesitan capturar un solo objeto también, en lugar de 2.
¿Estoy simplificando demasiado esto? Si no lo soy, parece que un carenado con bisagras que se abre y se deshace tangencialmente a la carga útil puede ser suficiente (si es que mantener la forma original es remotamente beneficioso).
... ¿hay una brecha en mi pensamiento?
... supongamos que la reconexión se produce mucho después de que el cohete haya entrado en la siguiente etapa...
Creo que ahí está la brecha.
El carenado de carga útil generalmente se despliega mientras la segunda etapa todavía está disparando. Vea este ejemplo durante el primer vuelo de Falcon Heavy .
...y que la(s) correa(s) esté(n) diseñada(s) de tal manera que evite la colisión con la carga útil/siguiente etapa...
Hay una longitud sustancial de cohete aún acelerando que debe pasar a través del carenado desplegado. Esto no se puede quitar con la mano.
Aquí hay una prueba de carenado SpaceX en una cámara de vacío . Tenga en cuenta las ataduras, presumiblemente solo para esta prueba. El carenado no es mucho más ancho que el propio cohete. La segunda etapa del cohete que sigue disparando debe pasar entre las mitades del carenado. Las correas corren el riesgo de engancharse. Las bisagras corren el riesgo de que el carenado no se separe limpiamente e impacte en la segunda etapa. Cualquiera de los dos pone en riesgo la misión.
¿Con qué fuerza se expulsan los dos carenados uno del otro?
No lo sé, pero sí sé que es neumático y es un empujón bastante ligero para reducir el impacto en la carga útil.
Las dos mitades del carenado se sujetan mediante pestillos mecánicos a lo largo de la costura vertical del carenado. Para desplegar el carenado, un circuito de helio a alta presión libera los pestillos y cuatro empujadores neumáticos facilitan el despliegue de fuerza positiva de las dos mitades. El uso de todos los sistemas de separación neumáticos proporciona un entorno de choque benigno, permite la aceptación y las pruebas previas al vuelo del hardware del sistema de separación real y minimiza los desechos creados durante el evento de separación.
Fuente: Falcon 9 Launch Vehicle Payload User's Guide rev 2 section 2.3
¿Cuál es el peso de cada pieza de carenado?
No lo sé, pero sí sé sus dimensiones y de qué está hecho .
El carenado mide 13,1 metros (43 pies) de alto y 5,2 metros (17 pies) de ancho. Consiste en un núcleo de nido de abeja de aluminio con láminas frontales de fibra de carbono fabricadas en dos semicarcasas.
La guía del usuario de carga útil del vehículo de lanzamiento Falcon 9 dice...
El carenado SpaceX tiene 5,2 m (17,2 pies) de diámetro exterior y 13,2 m (43,5 pies) de altura total. Las estructuras y la dinámica del carenado dan como resultado una envolvente dinámica de carga útil con un diámetro máximo de 4,6 m (15,1 pies) y una altura máxima de 11 m (36,1 pies).
Me imagino que si se desechan los carenados y hay una atadura entre los dos objetos con suficiente fuerza para resistir la rotura, podría volver a conectarse...
Un carenado de carga útil está diseñado para ser lo más ligero posible. Cualquier peso que pueda eliminar del carenado es una carga adicional que puede transportar. También está diseñado para ser lo más confiable posible, si el carenado no se despliega o golpea la carga útil, la misión es un lavado. Hacer que el carenado sea lo más simple posible ayuda tanto con el peso como con la confiabilidad.
Si eso se resolviera, las ataduras mismas agregarían peso. Las ataduras tendrían que volver a enrollarse para requerir un mecanismo de enrollamiento, lo que agrega peso y complejidad. El mecanismo requeriría una fuente de energía independiente que agregaría peso y complejidad. Tendría que realinear de manera confiable los pestillos y cerrarlos de manera segura, lo que agrega peso y complejidad. Si pierde la alineación, corre el riesgo de no poder corregir eso.
Cuando tiras de las correas, ya sea deliberadamente o simplemente porque los carenados se alejan demasiado, en la atmósfera hay una resistencia del aire que los ralentiza. En el vacío casi total, cuando se han separado, no hay nada que les impida chocar entre sí.
Reunirse con ellos de manera segura y confiable sería complicado.
En cambio, SpaceX usa propulsores de control de actitud y un paracaídas orientable. Los propulsores son probablemente de gas frío o monopropulsores por simplicidad y confiabilidad. El propulsor ayuda a mantener la orientación del carenado al volver a entrar. El paracaídas dirigible lo frena y lo mantiene en curso para aterrizar.
El peso y la complejidad son la razón por la que SpaceX no aterriza cohetes con paracaídas . Sin embargo, los usa en el carenado. Presumiblemente, el carenado mucho más ligero requiere un paracaídas mucho más ligero.
SF.
Mármol Orgánico
Schwern
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