Esta pregunta es sobre el encendido final en la secuencia de aterrizaje de las pruebas de regreso a la Tierra de la primera etapa del Falcon 9.
Si entiendo correctamente, generalmente hay mucho más empuje que peso en este punto. Si la maniobra tuviera lugar un poco más arriba, la primera etapa simplemente alcanzaría una velocidad vertical cero e inmediatamente comenzaría a acelerar nuevamente hasta volverse inestable (ver esta respuesta y todos los comentarios asociados) o quedarse sin combustible.
Estoy tratando de comprender los problemas detrás de un aterrizaje abortado y reintento y el equilibrio asociado de empuje y peso para el cual una de las muchas consideraciones es la carga inicial de combustible .
Un aborto y un reintento podrían ser más factibles si se usaran dos o solo un motor una vez que comenzara esta fase. Tres motores podrían enviar el escenario demasiado alto y demasiado rápido. Apagar dos motores y hacer esto con un solo motor mejoraría la posibilidad de que este procedimiento de emergencia pudiera funcionar.
Sin embargo, cualquier discusión adicional sobre eso pertenece a esta pregunta . Aquí, estoy preguntando específicamente: ¿Puede el Falcon 9 aterrizar en la primera etapa quemarse finalmente usando uno, dos y tres motores y cuáles son las compensaciones?
Las siguientes dos citas son de una lista de intentos de aterrizaje de la primera etapa del Falcon 9 : estos dos contienen información sobre la cantidad de motores utilizados, pero no es suficiente para hacer una lista definitiva de la cantidad de motores utilizados en las quemaduras finales de cada aterrizaje. .
Vuelo 24: Continuando con sus experimentos para probar los límites de la envolvente de vuelo, SpaceX optó por un encendido de aterrizaje más corto con tres motores en lugar de los encendidos de un solo motor vistos en intentos anteriores; este enfoque consume menos combustible al dejar el escenario en caída libre el mayor tiempo posible y desacelerar más bruscamente, minimizando así la cantidad de energía gastada para contrarrestar la gravedad.
Vuelo 26: El aterrizaje fracasó en sus momentos finales debido al bajo empuje de uno de los motores de la primera etapa, causado por el agotamiento de su suministro de combustible de oxígeno líquido. Eso provocó que los motores se apagaran antes de tiempo mientras la primera etapa estaba justo encima de la plataforma del dron, lo que provocó una falla en el aterrizaje.
Como observa en la pregunta, para misiones de mayor rendimiento, han probado quemaduras de aterrizaje más agresivas.
El problema es, como también se señaló, que tienen un empuje con el acelerador más bajo, mayor que la masa de la etapa en el aterrizaje. Así que flotar está descartado. Bajar suavemente está fuera.
Por lo tanto, realizan su 'hover slam' (¡Deberían registrar eso!). Eso significa que descienden a la velocidad terminal que eligieron (a través de efectos aerodinámicos) y luego encienden los motores en el menor tiempo posible para alcanzar la altitud 0 a la velocidad 0.
Incluso con un motor que tiene más empuje que su masa en el momento del aterrizaje, aún necesitan eliminar esa velocidad terminal. Cuanto más rápido lo hacen, menos combustible gastan haciéndolo. Cuanto más tardan en frenar, más energía se desperdicia luchando contra la gravedad.
Parece que el primer encendido, para ralentizar el avance y volver a la base (LZ-1 o ASDS) se hace con tres motores, ya que solo tardaron 2 minutos y medio en ponerse al día con 9 motores.
La próxima quemadura está diseñada para guiarlos a través de la atmósfera a medida que las cosas se calientan, y entrar demasiado rápido derretirá el escenario. Finalmente, la tercera quema es realmente aterrizar.
En ese segundo encendido, intentaron tres encendidos del motor por menos tiempo para ahorrar combustible.
Para la quema de aterrizaje, comenzaron con tres quemas de motor, luego se redujeron a una, ya que tres motores es demasiado empuje en el aterrizaje para alcanzar su objetivo.
Como se señaló, la ventaja de hacer un mayor encendido de empuje es que lleva menos tiempo y, por lo tanto, usa menos combustible.
La principal ventaja de una aproximación final más lenta es que le da más tiempo al sistema de guía para corregir la trayectoria del cohete. Cualquier procedimiento de aterrizaje guiado implica un ciclo de estimación de la precisión de la trayectoria actual y la dirección para corregir el error, y cuanto más tiempo se permita para hacer las correcciones, mejor.
SpaceX parece haberse decidido por usar un motor para la última parte del aterrizaje, incluso en aproximaciones con tres motores; por razones de simetría, esto elimina más o menos la posibilidad de un enfoque de dos motores, porque tendría que cambiar de dos motores fuera de borda al motor central en una fracción de segundo, y los tiempos de arranque del motor son ligeramente variables.
Baldrickk
UH oh