Home-theater-designers
Meri on rakettien hautausmaa. Tuhansien palaneiden rakettien, satelliittien ja sukkuloiden roskat roskittavat merenpohjaa. Rakettien uudelleenkäyttö tarkoittaa vähemmän jätettä, vähemmän kustannuksia ja kykyä palata määränpäästä paljon helpommin.
Olemme nähneet avaruusalusten laskeutuvan ja nousevan helposti uudelleen lentoon tuhansia kertoja elokuvissa. Nyt näemme sen myös tosielämässä. SpaceX on nyt onnistuneesti laukaissut ja laskeutunut yli 50 rakettiin sen jälkeen, kun ne alkoivat kokeilla vuonna 2015.
Joten miten raketit voivat laskeutua takaisin maan päälle? Tämä artikkeli kattaa uskomattoman tekniikan, joka on uudelleenkäytettävien rakettien takana.
Rakettien laskeutumisen haasteet
Unsplash - nimeämistä ei vaadita
Rakettien laskeutumisessa on useita haasteita, vaikka ne olisivat vain osittain uudelleenkäytettäviä.
- Polttoaine : Maan ilmakehästä paetakseen rakettia tarvitaan lyömään uskomaton 17 500 mailia tunnissa, joka tunnetaan myös pakenemisnopeutena. Tämä vaatii valtavan määrän polttoainetta. Polttoaine on yleensä uskomattoman kallista nestemäistä happea. Raketin purkamiseksi onnistuneesti polttoainetta tarvitaan varaan.
- Lämpösuoja : Todellisen uudelleenkäytettävyyden vuoksi koko raketti on varustettava lämpösuojalla, mikä yleensä jää vain sille osalle, joka putoaa takaisin maan päälle. Tämä estää raketin osien vahingoittumisen tai tuhoutumisen, kun ne pääsevät jälleen maapallon ilmakehään. Tämä pätee myös raketteja kohti Marsia .
- Laskuteline : Raketti vaatii myös laskutelineen. Tämä on tehtävä mahdollisimman kevyeksi säilyttäen samalla voimakkuus, joka tarvitaan massiivisen raketin tukemiseen (Falcon 9, yksi SpaceX: n raketeista, painaa 550 tonnia).
- Paino : Mitä raskaampi avaruusalus on, sitä enemmän polttoainetta tarvitaan ja sitä vaikeampi on päästä takaisin paikalle. Tyhjät polttoainesäiliöt lisäävät rakettia vastusta ja painoa, minkä vuoksi polttoainesäiliöt pudotetaan yleensä ja niiden annetaan palaa ilmakehässä. Lisäksi lämpösuoja ja laskuteline lisäävät merkittävästi painoa.
Kuten olemme maininneet, SpaceX on onnistunut tässä uskomattomassa suorituksessa nyt monta kertaa. Mikä on hämmästyttävä tekniikka uudelleenkäytettävien rakettien takana?
3D -tulostus
Unsplash - nimeämistä ei vaadita
3D -tulostus mullistaa teollisuuden eri puolilla maailmaa, ei vähiten rakettien takana olevaa tekniikkaa. Itse asiassa jotkut raketit ovat nyt lähes kokonaan 3D -tulostettuja.
Yksi 3D -tulostuksen eduista on, että insinöörit voivat valmistaa vähemmän osia. Painetut osat voivat olla paljon monimutkaisempia eivätkä tarvitse kalliita ja ainutlaatuisia valmistustyökaluja kullekin osalle. Tämä alentaa rakettien rakentamiskustannuksia ja lisää valmistusprosessin tehokkuutta.
kuinka vanha sinun on oltava käyttääksesi paypalia
3D -tulostuksen polttoainesäiliöt tarkoittavat, että et tarvitse saumoja metallissa - tyypillinen heikko kohta, joka voi aiheuttaa ongelmia raketeissa. Toinen 3D -tulostuksen suuri etu on kyky valmistaa optisia osia kevyistä materiaaleista, mikä vähentää rakettien kokonaispainoa.
Retropropulsio ja ohjaus
Jotta raketti laskeutuu, taaksepäin suuntautuvan työntövoiman on oltava suurempi kuin raketin paino. Se on myös vektoroitava, mikä tarkoittaa, että työntövoima on suunnattu ja sitä voidaan käyttää vakauttamaan raketin laskeutuminen.
Jotta retropropulsio vakauttaisi rakettia, sillä on oltava erittäin tarkat tiedot raketin sijainnista, korkeudesta ja kulmasta. Tämä edellyttää korkean teknologian järjestelmiä, jotka tarjoavat tarkkoja, reaaliaikaisia mittauksia ja suoraa palautetta potkureille. Näitä kutsutaan reaktionhallintajärjestelmiksi (RCS).
Reaktionhallintajärjestelmät
RCS tarjoaa pieniä määriä työntövoimaa useisiin suuntiin raketin korkeuden ja pyörimisen hallitsemiseksi. Ota huomioon se tosiasia, että kierto voi sisältää rullauksen, nousun ja kääntymisen ja että RCS: n on estettävä nämä kaikki samanaikaisesti ja samalla ohjattava myös raketin laskeutumista.
RCS käyttää useita potkureita, jotka on sijoitettu optimaaliseen kokoonpanoon raketin ympärille. Suurin haaste potkureiden kanssa on polttoaineen säästämisen varmistaminen.
Yksi esimerkki on SpaceX: n Merlin -rakettijärjestelmä. Tämä on 10 erillisen moottorin sarja, jota ohjaa kolminkertainen redundanttiohjausjärjestelmä. Jokaisessa 10 moottorissa on prosessointiyksikkö, ja jokainen prosessointiyksikkö käyttää kolmea tietokonetta, jotka seuraavat jatkuvasti toisiaan vähentääkseen virheiden mahdollisuutta.
päivitä Google Play -kauppa androidille
Merlin-moottori käyttää polttoaineena RP-1 (erittäin puhdistettu kerosiini) ja nestemäistä happea. Moottorin uusin versio voi kuristaa (säätää kuinka paljon tehoa se käyttää) jopa 39%: iin sen suurimmasta työntövoimasta, mikä on välttämätöntä korkean tason hallintaan rakettia laskeutettaessa.
Ruudukon evät
VargaA / Wikimedia Commons
Ruudukon eviä käytetään ohjaamaan uudelleenkäytettäviä raketteja, kuten Falcon 9, laskeutumisasentoonsa. 50 -luvulla keksittyjä etureunoja on käytetty useissa ohjuksissa.
Ruudukon evät ovat perunamurskainten ulkonäköä, jotka työntyvät ulos kohtisuorassa kulmassa raketista. Niitä käytetään, koska ne mahdollistavat korkean hallinnan rakettilennoista yli- ja yliäänenopeuksilla. Sitä vastoin perinteiset siivet aiheuttavat iskuja ja lisäävät vastusta näillä paljon suuremmilla nopeuksilla.
Koska ristikon evät sallivat ilmavirran itse evien läpi, sillä on paljon vähemmän vastusta, kun taas rakettia voidaan kiertää tai vakauttaa kiertämällä tai nostamalla evä aivan kuten siipi, mutta tehokkaammin.
Toinen syy ruudukon sakkojen käyttöön on se, että uudelleenkäytettävien rakettien avulla ne lentävät teknisesti taaksepäin laskeutuessaan. Tämä tarkoittaa, että raketin etu- ja takapään on oltava melko samanlaisia, jotta niitä voidaan ohjata kumpaankin suuntaan.
Laskuteline
On selvää, että uudelleenkäytettävä raketti tarvitsee jonkinlaisen laskutelineen. Niiden on oltava riittävän kevyitä, jotta ne eivät lisää jyrkästi lentoa ja paluuta varten tarvittavaa polttoainemäärää, mutta myös riittävän vahvoja pitämään raketin painon.
parhaat sivustot tietokoneen rakentamiseen
Tällä hetkellä SpaceX -raketit käyttävät 4 laskeutumisjalkaa, jotka on taitettu raketin runkoa vasten lennon aikana. Nämä taittuvat sitten painovoimalla ennen laskeutumista.
Mutta Elon Musk totesi tammikuussa 2021, että SpaceX: n kaikkien aikojen suurimman raketin, Super Heavy Boosterin, tavoitteena olisi saada raketti kiinni laukaisutornin varteen. Tämä vähentää raketin painoa, koska se ei enää tarvitse laskeutumisjaloja.
Laskeutuminen laukaisutorniin tarkoittaa myös sitä, että rakettia ei tarvitse kuljettaa uudelleenkäyttöä varten. Sen sijaan se on vain asennettava ja poltettava siellä, missä se on.
Se ei ole kaikki
Raketit ovat nousseet ja lentäneet avaruuteen vuosikymmenien ajan, mutta niiden palauttaminen turvallisesti Maahan uudelleenkäyttöä varten on vaatinut monia teknologisia läpimurtoja.
Emme voineet kattaa kaikkea hämmästyttävää teknologiaa, jota käytetään raketteissa, jotka voivat laskeutua takaisin maan päälle, mutta toivomme, että opit jotain uutta tästä artikkelista! Avaruuslentotekniikka laajenee nopeasti, ja on jännittävää pohtia, mikä saattaa olla mahdollista muutaman lyhyen vuoden kuluttua.
Jaa Jaa Tweet Sähköposti Kuinka katsella SpaceX -lanseerauksia livenäHaluatko saada SpaceX: n seuraavan lennon avaruuteen? Tässä voit katsoa seuraavan julkaisun.
Lue seuraava Liittyvät aiheet- Tekniikka selitetty
- Avaruus
- Matkustaa
- Futurologia
- Tähtitiede
Jake Harfield on freelance -kirjailija, joka sijaitsee Perthissä, Australiassa. Kun hän ei kirjoita, hän on yleensä ulkona pensaassa valokuvaamassa paikallisia villieläimiä. Voit vierailla hänen luonaan osoitteessa www.jakeharfield.com
Lisää Jake Harfieldiltätilaa uutiskirjeemme
Liity uutiskirjeeseemme saadaksesi teknisiä vinkkejä, arvosteluja, ilmaisia e -kirjoja ja ainutlaatuisia tarjouksia!
Klikkaa tästä tilataksesi