А тем временем в большом мире

[pargentum]

Ракета-то у них покороче, чем Фалкон, но колбасит ее при посадке тоже довольно-таки существенно.

Comments

[akimych.livejournal.com]

И скока раз она с таким горелым днищем может взлетать? Или днище-таки одноразовое?

[pargentum.livejournal.com]

Днище только закопченное, как я понял.
Причем копоть появляется уже после касания, на одном из кадров даже видно, как дым идет.

[akimych.livejournal.com]

Да оно там раскалённое ваще, что при взлёте, шо при посадке.

[pargentum.livejournal.com]

Уж не горячее камеры сгорания.
На старте это отсветы от струи и разогретой стартовой площадки, свечение от нагрева так быстро не пропадает. :)
При посадке тоже больше похоже на отсветы, ну и видно, что на земле трава горит и, может, еще какая-то органика.

[vvagr.livejournal.com]

Я вот вообще как-то не задумывался раньше - а для первой ступени вообще нагрев от трения об атмосферу не важен? Вот красочка даже не облупилась. Или всё же красочка специальная?

[ichthuss]

Однако, тяговооружённость тут при посадке явно меньше единицы. И гасимая скорость совсем не та. Так что молодцы, конечно, но хочется увидеть-таки посадку Фалькона. В декабре, говорят, у них может получиться 2 или даже 3 попытки.

[ichthuss]

Нагрев, вроде бы, в основном идёт не от трения, а от адиабатного сжатия воздуха перед аппаратом. Т.е. защищать нужно дно.

[vvagr.livejournal.com]

Ничего про это не знаю :-(

Интересно, на сколько отличаются скорости прохождения плотных слоёв для подпрыгивающей ракеты типа этой, полноценной первой ступени типа Фалькона, и входящего в атмосферу аппарата, сходящего с орбиты?

И, соответственно, температуры?

Судя по симуляции приземления туристической капсулы этого аппарата, температуры таки пренебрежимо малы.

[vvagr.livejournal.com]

Интересно, какая должна быть разница, чтобы приземлять капсулу с туристами без отделения от ракеты.

Понятно, что этого скорее всего не будут пробовать ещё очень долго, ибо отдельно - сильно безопаснее.

[ichthuss]

Падая с высоты 100 км без сопротивления воздуха, тело разгонится до приблизительно 1.4 км/с. Минимальная орбитальная скорость (1-я космическая) - чуть меньше 8 км/с. Вторая космическая (это скорость вхождения в атмосферу аппаратов, вернувшихся из-за пределов земной орбиты или, скажем, с Луны) - ок. 11 км/с. В качестве довольно хорошего приближения на таких скоростях можно считать, что абсолютная температура (в Кельвинах) встречного потока пропорциональна квадрату скорости. Т.е. орбитальный аппарат нагревается приблизительно в 30 раз больше такого баллистического, а лунный модуль - ещё вдвое больше.

[ichthuss]

Разница чего?

[vvagr.livejournal.com]

Но первая-то ступень, которую СпейсХ спасает, ещё не на первой космической отделяется? С какой высоты она падает, больше 100?

[vvagr.livejournal.com]

Потребной тяговооружённости при посадке.

[ichthuss]

Она отделяется где-то на 3 с чем-то км/ч (в данном случае это решающий показатель, а не высота отделения). Но она выполняет тормозной маневр после отделения, так что на какой скорости она входит в плотные слои, я точно не знаю.

[vvagr.livejournal.com]

То есть получается, что ущербом от температуры можно управлять, и от сопротивления воздуха ущерб сильно меньше, чем от неизбежного нагрева сопла при истечении горячего рабочего тела.

[ichthuss]

Теоретически сажать можно на любой тяговооружённости, но вариант "зависнуть над площадкой и аккуратно сесть" возможен только в том случае, если тяговооружённость можно снижать меньше единицы. Инженеры "фалькона" такого счастья лишены, им нужно с лёту определить ракету в нужную точку пространства с нужной скоростью и в нужном положении.

Для оценки, порядки цифр. Тяговооружённость - это отношение тяги к весу аппарата. Для вертикального взлёта она, естественно, должна быть больше единицы. Стартовый вес "фалькона" - больше 500 тонн, посадочный (сухой) вес первой ступени - около 10 т. Таким образом, даже на одном из девяти двигателе, прикрученном на минимум, она не может "зависнуть" над площадкой - тяга двигателя больше её веса, и если она в нужный момент не сядет, она улетит обратно вверх.

[ichthuss]

Ущербом можно управлять, но это дорогое удовольствие: на это тратится топливо, а чтобы поднять это топливо, нужно ещё больше топлива. Встречный воздух может нагреваться изрядно больше, чем истекающие из двигателя газы. Кроме того, сопло - соплом, а днище отдельно, его тоже защищать нужно.

[vvagr.livejournal.com]

Это понятно. Вопрос в том, как соотносятся тяга, сухой и полный вес разгонного блока и вес туристической капсулы. Штука-то маленькая, они могут быть сопоставимы.

[ichthuss]

Не знаю, как на этой ракете, а спейс-эксовский "дракон" (капсула, в перспектиче пилотируемая) весит что-то вроде 7 тонн, кажется (только не помню, это с полным грузом или пустая; грузоподъемность там тонны три). Т.е. если представить гипотетический сценарий "посадка первой ступени фалькона с капсулой", то на это нужно более чем в полтора раза больше топлива, чем на посадку самой ступени. И, в общем, это будет неэффективно, потому что капсула имеет тепловой экран, и её можно гораздо агрессивнее тормозить об атмосферу. А управляемую посадку на двигателях они встраивают прямо в саму капсулу.

[ichthuss]

Т.е., проще говоря, если ракета может поднять капсулу, то может и посадить. Лишь бы хватило топлива и точности системы управления и ориентирования. Однако остается вопрос эффективности.

[pargentum.livejournal.com]

Я гиперзвуковую аэродинамику в школе изучал довольно поверхностно.
Судя по Kerbal Space Program, орбитальный спускаемый аппарат при пологом входе доходит до плотных слоев (~50км, где начинается ощутимое торможение) на скоростях около 6км/сек, и уже довольно-таки горячим.
А при падении с вертикальной суборбитальной траектории я вообще не видел скоростей выше 1.5км/сек.
То есть разница 4 раза по скорости, в 16 раз по удельной кинетической энергии. Совершенно разная физика. Температуры сравнивать сложнее, потому что при орбитальных скоростях очень большие потери на излучение, в основном они и спасают от сгорания. Но, судя по жалобам разработчиков сверхзвуковых самолетов, на скоростях 2.5-3M (то есть 750-1000м/с) нагрев уже довольно существенный.

И, главное, при вертикальном падении с высоты 100 км очень большие перегрузки. При суборбитальных полетах Gemini (а он AFAIK падал не вертикально) перегрузки были в районе 12g.

[pargentum.livejournal.com]

Возможны две проблемы, из-за которых они не хотят сажать капсулу с пассажирами на ракете:
1. Безопасность. Парашют все-таки проще и надежнее. И взрываться нечему, и набок завалиться не так страшно.
2. Перегрузки. У ЖРД тяга регулируется в довольно узких пределах, и двигателей, способных работать на 10% от номинальной тяги, AFAIK, на рынке очень мало. У ракеты без топлива минимально возможный TWR может быть довольно большим.

[pargentum.livejournal.com]

У сопел работающего двигателя есть активное охлаждение (через него прокачивают керосин). При неработающем двигателе его нету. И нагревается не внутренняя часть сопла, а внешняя. В общем, не так все просто.

[pargentum.livejournal.com]

По моему опыту в KSP, пологий вход в атмосферу во многих отношениях выгоднее. Аппарат снижается гораздо медленнее, и - даже при отсутствии подъемной силы - большая часть горизонтальной скорости теряется за счет сопротивления. Поэтому большая доля кинетической и потенциальной энергии теряется в разреженной атмосфере. Максимальные перегрузки и даже нагрев могут оказаться меньше, чем при вертикальном падении.

Кстати, интересный момент: если она отделяется при 3км/с и возвращается в район старта, она, по идее, должна затормозиться и разогнаться до тех же 3км/с в обратном направлении. Ступень, конечно, легкая, но 6км/с для одноступенчатой ракеты - это весьма не хило.

[ichthuss]

Само собой. Я о принципиальной реализуемости.

[ichthuss]

Насколько я понимаю, в схеме с возвратом в исходную точку скорость при разделении будет пониже. На нынешней скорости они сажают только на баржи, а там импульс нужен только на торможение.

Ну и такой момент - скорость-то не горизонтальная. Вертикальную составляющую можно вообще не трогать, погасить горизонтальную и дать обратный импульс меньшей величины, т.к. можно возвращаться не по исходной кривой, а по более, так сказать, долгоиграющей параболе с учётом оставшегося запаса вертикальной скорости.

[pargentum.livejournal.com]

Ну и такой момент - скорость-то не горизонтальная.
При выводе на низкую околоземную орбиту по гравитационной дуге, на скорости 3км/сек ракета должна лететь практически горизонтально. :) Это, кстати, следует из вашего же расчета про 1.4км/сек скорости падения с высоты 100км.

Но за счет подъема выше исходной траектории, действительно, можно существенно сэкономить горизонтальную, да и общую скорость, необходимую для возврата. Кстати, в рекламных мультиках spaceX они, действительно, существенно поднимаются вверх при возврате.