Como salvar a segunda fase do foguete?

O próprio Elon Musk prometeu isso uma vez em uma corrida para o Falcon 9, mas decidiu não se envolver em bobagens ...



Em 2015, a SpaceX conseguiu pela primeira vez na história da astronáutica pousar (sem quebrar) a primeira fase do foguete Falcon 9, que, ao mesmo tempo, completou a tarefa principal - colocar o satélite em uma determinada órbita. Um estágio importante no desenvolvimento da tecnologia espacial tornou-se uma realidade maravilhosa, e então apenas uma rotina, parte da entrega bem organizada de espaçonaves (SC) em um espaço próximo, em órbitas próximas à Terra.





Uma promessa extra da SpaceX - como e por que salvar o segundo estágio?

O público já se esqueceu, mas afinal, a SpaceX, pessoalmente representada por Elon Musk, por algum motivo, em setembro de 2011, anunciou planos ambiciosos para pousar suavemente a segunda fase do Falcon 9. Sim, esta empresa iria aprender a salvar a segunda etapa com o tempo ... Aqui está o link ...





A SpaceX até filmou um vídeo sobre este assunto (eles gastaram dinheiro) - lá o segundo estágio com pernas otimistas entrou na atmosfera com um escudo térmico para frente, um motor para trás, e então freou na própria superfície com este motor. Não é um motor simples, mas um motor a jato Merlin 1D Vacuum com um enorme bico otimizado para vácuo em altitudes de cerca de 100 km ...





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2018 Falcon 9 , , . - SpaceX: https://www.elonx.net/tag/canceled-projects/





( 2017 ) «Can SpaceX reuse a second stage?» - « Space ?» - Everyday Astronaut (« ») : https://youtu.be/4rC2Z5El-8E





, Kerbal Space Program, , … . 3 ( Falcon Heavy) + 1.5 + () ! , ...





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Nova forma de entrega de mercadorias por Ali-Express para regiões remotas da África!  Os destinatários ficam um pouco surpresos com a entrega gratuita de cachimbos de titânio que não encomendaram, mas certamente os encontrarão em casa ...
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, , Everyday Astronaut, 15 : https://youtu.be/4rC2Z5El-8E?t=921 – ULA Vulcan Centaur.





ULA 2015 ( 27.2 ) Vulcan Centaur ( 2021 ) … . , ( ), , - .





(DCSS Centaur V) / ULA Boeing Lockheed Martin, , (Delta Atlas ). «» . ULA Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) - 5.4 , 15-18 , 300 3 (3.14159 * 2.7 * 2.7 = 22.9 *15 = 343 3), 5-9(?) , 4 RL-10-C, . https://www.youtube.com/watch?v=Bu72H3jMpuY





ACES ( ) Integrated Vehicle Fluids (IVF). , / , ( ) , . , «» , , (Autogenous pressurization). , . , ( Titan 1968 , Space Shuttle, SLS). , , .





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2010 , ULA ( Atlas Delta IV Heavy) , «» ( , L1 L2 -). , , , .





Segundo estágio salvo como um "posto de gasolina" com um escudo térmico na forma de uma saia cônica
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«» (Constellation), ( ), . , «» - , NASA - . 2017 ACES , ( Vulcan Centaur ) . , IVF ULA , Vulcan Centaur. , .





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Falcon 9 FT.





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Imagem da segunda fase do Falcon 9 do site SpaceX
Falcon 9 SpaceX

( ACES), 10 , ! Merlin 1D Vacuum + 348 (347) , 5 , .





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5500 + 4000 107.5 , – , , , (dV) 2.5 /. , Falcon 9 .





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Falcon 9 : 12.5 + 5.5 + 4 = 22 , : + 5.5 + 4 = 10 ( , 0.5 ). Merlin 1D Vacuum + 348 (347) dV = 2.5 / :





dV1 = I * g * Ln (22 / 10) = 348 * 9.8 /2 * Ln ( 2.2 ) = 348 * 9.8 *  0.7885 / = 2689.1 / = 2.69 / – ( ).





«» 4.5 4 «» : 12.5 + 4.5 + 4 = 21 , : 4.5 + 4 = 8.5 ( ).





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dV2 = I * g * Ln (21 / 10) = 348 * 9.8 /2 * Ln ( 2.1 ) = 348 * 9.8 * 0.741937 / = 2530.3 / = 2.53 /  - .





dV3 = I * g * Ln (22.5 / 10.5) = 348 * 9.8 /2 * Ln ( 2.143 ) = 348 * 9.8 * 0.7622 / = 2599.4 / = 2.6 /  - ( 2 ).





() 107.5 2 . dVn 4500 2000 ( ) :





dVn = I * g * Ln ( 6500 / 4500 ) = 348 * 9.8 /2 * Ln ( 1.4444 ) = 348 * 9.8 * 0.367694 = 1254 / = 1.25 /





() — dV = 1.6 /. .





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() NASA , Power and Propulsion Element (PPE) 5-9 . 10-14 . 15 L1 L2 8 12 , 3-4 — 2 , ( 2600 ) 25 /, 22.9 (82.4 1.979 ), ( 50 ).





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ULA «» 2-3 ACES . , (- ).





Uma das opções para conectar o ACES de segundo estágio na versão padrão com o ACES modificado na forma de um tanque de combustível ampliado sem motores.
ACES ACES .

6 , Falcon 9, , ( ):





Esquema de montagem de lote de 6 segundos estágios do Falcon 9 em um único cluster para armazenar combustível / água.  Visualização final.
6 Falcon 9 / . .

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3.66 , 2.1 , Falcon 9 — .. 13 . ( ), , / , ( ).





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6 ( 4 8 — ) . , -, .





6 Falcon 9 FT 600-700 3, 600 700 ! , , .





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, , «» -, Mars Base Camp (2017 ) Lockheed Martin.





Water Delivery Vehicle (WDV). 52 42 . http://www.lockheedmartin.com/content/dam/lockheed/data/space/photo/mbc/MBC_Updates_IAC_2017.pdf (. 8-9)





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  1. S-IVB - Saturn V, «» ( ), 1970-73  (Skylab =  ), -, 1973 2249 3 3 .





  2. S-IVB - Saturn V, «» «-20», 1970-73 (Skylab B Advanced Skylab) 1975-76 , 1979 ( International Skylab - «»). - NASA. C 1976  Skylab B Orbital Workshop.





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Neste artigo, examinei o problema de salvar um segundo estágio gasto das posições opostas: salvar não “para baixo”, mas “para cima”. Ressalte-se que na cosmonáutica ainda existem muitos problemas e aspectos de aplicação, como elementos dominados há muito tempo, para os quais um olhar de um ponto de vista inusitado, por vezes absurdo, pode fornecer soluções interessantes e promissoras.





Devemos perceber claramente que a exploração espacial é uma tarefa complexa e passo a passo de construir não apenas infraestrutura na Terra e lançar foguetes de lá, mas também de construir gradualmente a infraestrutura no espaço usando tudo o que está disponível agora ou no futuro.








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