¿Por qué el propulsor de la primera etapa de SpaceX se impulsa hacia arriba y hacia atrás después de la separación, no solo hacia atrás?

Perfil de lanzamiento de SpaceX Falcon 9

Al impulsar hacia arriba y hacia atrás después de la separación, ¿no está simplemente poniendo más energía que tendrá que contrarrestar con una desaceleración adicional más adelante?

¿Por qué no simplemente acelerar hacia atrás, lo que usará menos energía y ahorrará combustible?

¿O me estoy perdiendo algo que solo un científico espacial sabría?

El gráfico definitivamente muestra una quemadura hacia arriba (he visto algunas animaciones más antiguas que muestran que las etapas realizan quemadas en una actitud más horizontal, pero tal vez estén desactualizadas). Supongo que necesitan un poco más de velocidad vertical para mantenerse fuera de la atmósfera. - pero esto dependerá en gran medida de la velocidad precisa, la tasa de ascenso y la distancia que tengan que regresar...

Respuestas (2)

Este gráfico se realizó para uno de los primeros intentos de aterrizaje y muestra un escenario inusual: un aterrizaje en el dron donde el barco se coloca mucho más cerca de la costa que en misiones posteriores.

Para un aterrizaje normal de un dron, el escenario realiza dos arranques: reingreso y aterrizaje. Su trayectoria es aproximadamente una parábola y no muestra este pico adicional.

Para este intento, realizaron 3 encendidos: retroceso, reingreso y aterrizaje. La quema de refuerzo tiene que matar toda la velocidad de avance, luego acelerar el cohete en una trayectoria parabólica hacia el lugar de aterrizaje. Hicieron esto para probar la quema de refuerzo sin que el escenario aterrizara en Cabo Cañaveral (que se consideró demasiado arriesgado para los primeros intentos de aterrizaje).

Durante el lanzamiento, el cohete se impulsa a lo largo de toda la trayectoria. En la separación de etapas, la etapa se mueve a 5000 km/h.
Para el vuelo de regreso al lugar de aterrizaje, la trayectoria es una trayectoria balística sin motor. La quema de refuerzo tiene que proporcionar suficiente energía para "lanzar" el escenario hasta el lugar de aterrizaje. Hay 2 formas de hacer esto:

  1. acelerar la etapa a 5000 km/h. Esto requiere mucha energía.
  2. acelera el escenario a una velocidad más baja y proporciona algo de energía llevándolo a una altitud más alta. El ancho de una trayectoria balística está determinado por la velocidad del cohete y su altitud. Esto requiere menos energía.

El gráfico también se puede utilizar para aterrizajes en Cabo Cañaveral.

Seguramente el ancho de la parábola no importa. ¿No podrían simplemente mover la plataforma de aterrizaje y caer más verticalmente?
He revisado mi respuesta. Podían caer más verticalmente, ese es el perfil que usaron en misiones posteriores. Pero ese perfil no es útil para probar la quema de refuerzo.
Parecería que el diagrama que se encuentra aquí: spacex.com/sites/spacex/files/16892430560_f87dff78c0_o_1.jpg es una representación más precisa del escenario habitual, al menos hasta que se sientan felices de aterrizar en tierra.
No creo que tengamos motivos para sospechar que aumentaron en absoluto. En la puesta en escena, el cohete ya tiene un impulso sustancial, incluido un fuerte componente ascendente. Empujando retrógrado a solo el componente horizontal de la trayectoria del propulsor obtendrá los resultados vistos (bucle hacia arriba y alrededor).
No ganas nada aumentando a mayor altitud en lugar de acelerar horizontalmente a mayor velocidad. Impulsar a una mayor altitud es simplemente agregar energía potencial gravitacional al cohete (m * g * h), que no es más barato que agregar energía cinética (1/2 * m * v ^ 2) que vendría de la aceleración horizontal. Mi conjetura, si de hecho se elevan a una mayor altitud y no sobresalen horizontalmente a una mayor velocidad, es que pone la etapa del cohete en un mejor rumbo hacia la plataforma de aterrizaje/nave.

El gráfico no lo deja muy claro, pero en el momento de la separación, el cohete todavía tiene velocidad vertical .

Por lo tanto, solo impulsa hacia atrás, y no hacia arriba, para cancelar la velocidad horizontal. Sin embargo, el cohete subirá hasta que cancele su velocidad vertical antes de bajar.

Entonces ese es un gráfico extremadamente malo.
Si ese es el caso: entonces, de hecho, el texto "empuja el refuerzo hacia arriba y hacia atrás" es totalmente inexacto. Probablemente sea solo una paráfrasis deficiente por parte de alguien que no es técnico o que aporta información técnica, pero en realidad alguien técnico debería haber revisado el gráfico antes de distribuirlo. Descuidado.
PD. Si tiene razón, no es solo la letra pequeña (que ciertamente es difícil de leer en ciertas resoluciones): el gráfico superior del cohete es claramente visible y debería haber sido una bandera roja que hizo que esto se enviara de vuelta para ser editado. Me gustaría pensar que tienes razón, @radex, pero prefiero saber de alguien en SpaceX antes de marcar esto.
De hecho, podría estar equivocado al respecto, eliminaré mi publicación si se confirma. La explicación de Hobbes es razonable para este caso, aunque en el caso general no tendría sentido acelerar hacia arriba (y sin embargo subirá debido a su velocidad vertical).
Eso tendría mucho más sentido. Es necesario impulsar horizontalmente para volver al lugar de aterrizaje. Pero impulsar es un desperdicio, porque no necesita la altitud (tiene suficiente para matar) y porque tendrá que desperdiciar combustible solo para matar esa energía potencial gravitacional adicional a medida que se convierte en energía cinética. Parece mucho más barato y fácil simplemente impulsar hacia atrás horizontalmente.
¿Por qué el propulsor de la primera etapa de SpaceX se impulsa hacia arriba y hacia atrás después de la separación, no solo hacia atrás?
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