Home-theater-designers
Oceán je raketový hřbitov. Trosky z tisíců spálených raket, satelitů a raketoplánů vrhají na dno oceánu. Opětovné použití raket znamená méně odpadu, nižší náklady a mnohem snazší návrat z cíle.
Vidět kosmickou loď přistát a znovu snadno vzlétnout je něco, co jsme viděli tisíckrát ve filmech. Nyní to vidíme i v reálném životě. SpaceX nyní úspěšně zahájilo a vysadilo více než 50 raket, protože se o to v roce 2015 začalo pokoušet.
Jak jsou tedy rakety schopné přistát zpět na Zemi? Tento článek se bude zabývat neuvěřitelnou technologií, která stojí za opakovaně použitelnými raketami.
Výzvy přistání raket
Unsplash - není vyžadováno žádné uvedení zdroje
Přistávací rakety mají několik výzev, i když jsou jen částečně opakovaně použitelné.
- Pohonné hmoty : Aby unikl zemské atmosféře, je zapotřebí rakety zasáhnout neuvěřitelných 17 500 mil za hodinu, jinak známé jako úniková rychlost. To vyžaduje obrovské množství paliva. Palivem je obvykle neuvěřitelně drahý kapalný kyslík. K úspěšnému přistání rakety je potřeba palivo v záloze.
- Tepelná ochrana : Pro skutečnou opětovnou použitelnost musí být celá raketa vybavena tepelnou ochranou, což je něco, co obvykle zbývá jen pro část, která bude padat zpět na Zemi. Tím se zabrání poškození nebo zničení částí rakety při opětovném vstupu do zemské atmosféry. To platí také pro rakety mířily k Marsu .
- Podvozek : Raketa také vyžaduje podvozek. To musí být co nejlehčí a přitom zachovat sílu potřebnou k podpoře masivní rakety (Falcon 9, jedna z raket SpaceX, váží 550 tun).
- Hmotnost : Čím je kosmická loď těžší, tím více paliva je potřeba a těžší návrat bude. Prázdné palivové nádrže zvyšují odpor a hmotnost rakety, což je důvod, proč palivové nádrže obvykle upustí a nechají shořet v atmosféře. Tepelná ochrana a podvozek navíc přidají značnou váhu.
Jak jsme zmínili, SpaceX tento neuvěřitelný počin nyní zvládl mnohokrát. Jaká je tedy úžasná technologie za opakovaně použitelnými raketami?
3D tisk
Unsplash - není vyžadováno žádné uvedení zdroje
3D tisk přináší revoluci v odvětvích po celém světě, v neposlední řadě v technologiích, které stojí za raketami. Ve skutečnosti jsou některé rakety nyní téměř výhradně 3D vytištěny.
Jednou z výhod 3D tisku je, že inženýři mohou celkově vyrábět méně dílů. Tištěné díly mohou být mnohem složitější a nepotřebují drahé a jedinečné výrobní nástroje pro každý díl. To snižuje náklady na stavbu raket a zvyšuje efektivitu výrobního procesu.
Windows xp plná verze ke stažení zdarma
Palivové nádrže pro 3D tisk znamenají, že nepotřebujete švy v kovu - typické slabé místo, které může způsobit problémy v raketách. Další hlavní výhodou 3D tisku je schopnost vyrábět optické části z lehkých materiálů, což snižuje celkovou hmotnost raket.
Retropropulze a vedení
Aby raketa mohla přistát, musí být retrográdní tah větší než hmotnost rakety. Je také třeba vektorovat, což znamená, že tah je směrový a lze jej použít ke stabilizaci sestupu rakety.
Aby retropropulze raketu stabilizovala, potřebuje mít vysoce přesné informace o poloze, nadmořské výšce a úhlu rakety. To vyžaduje high-tech systémy, které poskytují přesné měření v reálném čase s přímou zpětnou vazbou na rakety. Říká se jim reakční řídicí systémy (RCS).
Systémy řízení reakce
RCS poskytuje malé množství tahu v několika směrech pro ovládání výšky a rotace rakety. Vezměte v úvahu skutečnost, že rotace může zahrnovat náklon, stoupání a zatáčení a že RCS bude muset všem těmto současně zabránit a současně řídit sestup rakety.
RCS využívá několik trysek umístěných v optimální konfiguraci kolem rakety. Hlavní výzvou u trysek je zajistit úsporu paliva.
Jedním z příkladů je raketový systém Merlin společnosti SpaceX. Jedná se o sadu 10 samostatných motorů ovládaných trojitým redundantním řídicím systémem. Každý z 10 motorů má procesorovou jednotku a každá procesorová jednotka využívá tři počítače, které se navzájem neustále monitorují, aby se drasticky snížila šance na chyby.
jak najdu všechny své e -mailové účty
Motor Merlin používá jako pohonné hmoty RP-1 (vysoce rafinovaný petrolej) a kapalný kyslík. Nejnovější verze motoru může škrtit (řídit, kolik energie využívá) až na 39% svého maximálního tahu, což je zásadní pro ovládání na vysoké úrovni při přistání rakety.
Mřížkové ploutve
VargaA / Wikimedia Commons
Mřížkové ploutve slouží k navádění opakovaně použitelných raket, jako je Falcon 9, do jejich přistávací polohy. Vynalezeno v 50. letech, mřížkové ploutve byly použity v několika raketách.
Mřížkové ploutve mají vzhled bramborových kaší, které vyčnívají v kolmém úhlu od rakety. Používají se, protože umožňují vysokou úroveň kontroly nad letem rakety nadzvukovou a nadzvukovou rychlostí. Naproti tomu tradiční křídla způsobují rázové vlny a zvyšují odpor při těchto mnohem vyšších rychlostech.
Protože mřížkové ploutve umožňují proudění vzduchu samotným žebrem, má mnohem menší odpor, zatímco raketu lze otáčet nebo stabilizovat otáčením nebo nakláněním ploutve stejně jako křídlo, ale efektivněji.
Dalším důvodem, proč se používají mřížkové pokuty, je to, že s opakovaně použitelnými raketami při přistání technicky letí dozadu. To znamená, že přední a zadní konec rakety musí být dost podobné, aby je bylo možné ovládat v obou směrech.
Podvozek
Opakovaně použitelná raketa bude zjevně potřebovat nějaký podvozek. Ty musí být dostatečně lehké, aby drasticky nezvyšovaly množství paliva potřebné k letu a opětovnému vstupu, ale také dostatečně silné, aby udržely hmotnost rakety.
jak do slova vložit svislou čáru
V současné době rakety SpaceX používají 4 přistávací nohy, které jsou během letu složeny proti tělu rakety. Ty se pak před přistáním rozloží pomocí gravitace.
Elon Musk ale v lednu 2021 uvedl, že u dosud největší rakety SpaceX, super posilovače Super Heavy, by měli za cíl raketu chytit pomocí ramene odpalovací věže. Tím se sníží hmotnost rakety, protože již nebude potřebovat přistávací nohy.
Přistání ve startovací věži také znamená, že raketu nebude nutné přepravovat k opětovnému použití. Místo toho bude muset být obnoveno a doplněno palivo tam, kde je.
To není všechno
Rakety startují a létají do vesmíru po celá desetiletí, ale jejich bezpečný návrat na Zemi k opětovnému použití vyžadoval mnoho technologických průlomů.
Nemohli jsme pokrýt všechny úžasné technologie používané v raketách, které mohou přistát zpět na Zemi, ale doufáme, že jste se v tomto článku dozvěděli něco nového! Technologie vesmírných letů se rychle rozšiřuje a je vzrušující uvažovat o tom, co by mohlo být možné za několik krátkých let.
Podíl Podíl tweet E-mailem Jak sledovat, jak SpaceX spouští živěChcete stihnout další let SpaceX do vesmíru? Zde můžete sledovat další spuštění.
Číst dále Související témata- Technologie vysvětlena
- Prostor
- Cestovat
- Futurologie
- Astronomie
Jake Harfield je nezávislý spisovatel se sídlem v australském Perthu. Když nepíše, obvykle je venku v křoví a fotografuje místní divokou zvěř. Můžete ho navštívit na www.jakeharfield.com
Více od Jakea HarfieldaPřihlaste se k odběru našeho zpravodaje
Připojte se k našemu zpravodaji a získejte technické tipy, recenze, bezplatné elektronické knihy a exkluzivní nabídky!
Kliknutím sem se přihlásíte k odběru