Nem éppen mai hír, de azért térjünk vissza rá (főleg MTom kitartó ösztönzésére). Azt már régóta tudjuk, hogy Elon Musk célja a SpaceX-el nem elsősorban a minél jövedelmezőbb üzlet elérése volt, hanem az űrrepülés megreformálása, hogy az emberiség közelebb jusson a bolygóközi léthez (de tényleg). Ennek része az is, hogy a mai egyszer használatos rakéták, űrhajók helyett újrafelhasználható eszközöket használjunk. Ebben van ráció, csak ugye a space shuttle pont az elképzelés állatorvosi lova volt: nem volt elég biztonságos, viszont túl bonyolult volt, és csak részben újrafelhasználható, ráadásul iszonyú méretű infrastruktúrát kellett fenntartani hozzá. Most képzeljük el, hogy mondjuk egy tengerentúli repülés ára mennyi lenne a mostanihoz képest, ha minden egyes repülés után teljes átnézésen kéne átesnie a gépeknek, és folyton le kéne cserélni rajtuk, mittudomén, mondjuk a szárnyakat. Persze, az űrutazásnak komolyabb fizikai kihívásai vannak, de a cél az tényleg az lenne, hogy minimális ellenőrzés, majd tankolás után ismét rendelkezésre álljon az eszközünk.

 oof9-landing.jpg

 

Azt is tudtuk már, hogy mindig csekkolták, maradt-e valami a felküldött Falconok első fokozatából (nem), illetve a Dragont is gyárilag többször használatosra tervezték. A következő jelet egy, első pillantásra kevésbé a profiljukba illő projekt bejelentése adta. A Grasshopper névre keresztelt jármű egy VTVL (Vertical Take-off, Vertical Landing) rakéta lenne, vagyis olyan, amivel például az NGLLC-ből kinőtt cégek, mint a Masten és Armadillo foglalkoznak. A Grasshopper a Falcon-9 első fokozatából, egy Merlin-1D hajtóműből és leszállótalpakból állna. Hoppá, Falcon-9 első fokozat, akkor gyanakodjunk: nem a szuborbitális bizniszbe akarnak beszállni, hanem a visszatérő rakétafokozat leszállítását készítik elő. Ez már beleillik a képbe.

 


 

Aztán szeptember végén tették fel a fenti videót a netre a teljesen újrafelhasználható Falcon-9 koncepcióról. Igencsak látványos, bár nem feltétlenül teljesen akkurátus mindenhol. Ezt maga Musk is elismerte, ennek oka, hogy bizonyos nehézségekre, amik felett a videó elegánsan átsiklik, vannak ugyan ötleteik, de nem feltétlenül tárnák a nyilvánosság elé őket - például Kína hozzáállását a szellemi tulajdon védelméhez elég jól ismerjük már... A lényeg tehát:

  • Minden elem rakéta-meghajtással fog landolni, méghozzá úgy tűnik, hogy a starthelyen (mármint ugyanazon a bázison).
  • Az első fokozatnak ehhez vissza kell fordulnia. Ez ugye szuborbitális pályán valahova az óceánba érkezne. Ehelyett megfordul, és három hajtóművel visszarepül Floridába. Érdekes, hogy ezt mennyi plusz üzemanyaggal tudják majd megoldani, illetve hogy fog ez a meglehetősen hosszúkás, fura tömegeloszlású izé forgolódni a légkörben. A Blue Origin pl. egy óceáni platformra szállítaná majd le a sajátját.
  • A második fokozat megtesz egy kört, de leszállás közben csinál érdekes dolgokat. A légkörbe visszatéréshez a Merlin hajtóművet használja ugyan, de ezt utána behúzza(!), és a landoláshoz segédhajtóművei lesznek. A vákuumra optimalizált Merlinnek jó nagy fúvókája van, és visszatéréskor be kell csuknia a lábait, nehogy elpárologjanak, azok viszont nem férnének el a fúvókától.

 

f9_2stg_reentry.png

Második fokozat kontrollált visszatérése. Na ilyen még nem volt. (Ugye?)

 

  • A Dragon is rakétákkal száll le, de ezt már tudtuk korábban is. Alighanem azért preferálják a rakéta+szárazföld megoldást az ejtőernyő+óceán helyett, mert így sokkal gyorsabban reciklálhatóak az elemek. Nem kell bajlódni a hazaszállítással, a beázással és az ejtőernyő cseréjével sem. Csak felkapják őket és mehetnek is a hangárba. Ejtőernyő szárazföldön sem olyan előnyös, a szelekre bízza a pontos leszállóhelyet, és még így is szükség lesz valamilyen lassításra földet éréskor. Ettől még tartaléknak ott lehetnek azok az ernyők - és gyanús azért, hogy hogy fog elég nafta beférni a Dragonba a csak rakétás leszálláshoz.
  • Jó kérdés, hogy mennyi plusz üzemanyag kell ezekhez a manőverekhez. Vegyük viszont figyelembe, hogy hamarosan kész a Merlin-1D, ami 10%-al nagyobb tolóerőt produkál, mint a mostani 1C. És már tervezik a staged combustion hajtóművüket, ami még nagyobb teljesítményű lesz a mostani gázgenerátoros Merlineknél. (Utóbbi egyszerűbb konstrukció, de kisebb hatásfokú az elsőnél. A különböző hajtómű működési elvekről itt.) Így már összejöhet annyi plusz hajtóerő, hogy egy kellően felpáncélozott Falcon-9 is elbírja majd a Dragont, és maradhat elég nafta visszafelé is.
  • Az újrafelhasználhatóság azért nem 100%-os. A legdrágább darab, ami elveszik, a "trunk", a nyitott csomagtartó a Dragon popóján, főleg a napelemtáblák miatt. Emellett az interstage, a két fokozat közti összekötő elem (egy henger szénszál kompozitból), valamint a dokkológyűrűt védő kupak a Dragon tetejéről.
  • Figyeljük meg az érkezést az ISS-hez. Van már egy Dragon ott, a Harmony modul egyik CBM (Common Berthing Mechanism) csatlakozó helyén. Ez egy áruszállító űrhajó, és a robotkarral tették oda. Az érkező viszont dokkol, a személyszállító Dragonok ugyanis fel lesznek készítve erre: már csak azért is, hogy vészhelyzet esetén az űrhajósok el tudják vele hagyni az állomást. A Dragon már nem az APAS rendszert fogja használni, hanem egy újabb fejlesztést, az iLIDS/NDS rendszert, amint 2014-ben visznek majd fel egy HTV-vel. (Angolban egyébként az előbbi műveletre a berth (lit. horgonyoz), az utóbbira meg a dock igét használják.)

 

iss_nauka_dragons.png

 

 Két Dragon az ISS-nél. A Harmony-ról lefelé (nadír irány) lógó a teherszállító, a vele egyvonalban (forward irány) a személyszálltó. Van még valami, ami még nincs odafent: a lefelé álló Dragonnal párhuzamosan, az ISS közepéről lefelé lógó orosz a Nauka/MLM, ami a fő orosz kutatómodul lesz. Eredetileg a Zarja másodpéldányának indult, aztán átalakították, és valamikor jövőre viszi fel egy Proton rakéta.

És hogy menni fog-e nekik? Musk így összegezte eddigi rakéta-recikláló erőfeszítéseiket: "We sucked at it. It's super damn hard."  Na, majd meglátjuk. Ha választani kéne hogy mire fogadok, arra hogy a Falcon-9 újrafelhasználhatóvá válik, vagy arra, hogy repülni fog az SLS, jelenleg nem kell sokat gondolkodnom. És per pillanat a SpaceX nélkül az amerikai űrrepülés alig keltené fel bárki érdeklődését. Egy teljesen újrafelhasználható rakéta tervéhez képest például smafu, hogy az ULA az Atlas-V első fokozatának hajtóműveit akarja siklóernyővel és ernyőelkapó helikopterrel újrafelhasználni (pdf). Pláne, hogy eleve az oroszok gyártják nekik...

 

rd180_recovery.png

 

PS: a Muse dalszövegét remélem mindenki figyelte. :) They will not controls us, we will be victorious!

A bejegyzés trackback címe:

https://cydonia.blog.hu/api/trackback/id/tr963356416

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

xstranger 2011.11.06. 14:46:30

Az egyetlen dolognak aminek vissza kell ternie az urbol az a legenyseg. Olyan raketake a jovo amikbol kesobb urallomasokat lehet epiteni, a hajtomuvuk meg resze lehet egy nagyobb egysegnek.

MTom 2011.11.06. 21:56:02

Thx, tetszik az összefoglaló. :)

Pár dolog:
- a Dragon megsemmisülő nepelemei: xstranger véleménye talán megfelelő lehet erre? Elvégre napelemekre mindig szükség van, a visszatérő űrhajóról meg esetleg nélkülözni lehetne...

- első fokozat "visszafordulása": ezt teljesen a rakétahajtóművel megtenni számomra nem tűnik logikusnak, szerintem túl sok naftát kívánna. Mekkora érintőirányú sebessége van már ekkor? Mekkora távolságból kellene "visszajönnie"?
Szvsz a légkörben manőverezéssel sok üzemanyagot lehetne megtakarítani, de ahhoz kéne némi aerodinamikai külsőség... (pl. vezérsík-szerűségek). Egy dezodoros doboz repülési képességei nem túl jók... :)

- Nauka/MLM:
Ahogy olvasom, ez a modul nem csak egy második kutatómodul lesz, hanem az OPSEK leendő első tagja is egyben...
"This module will be separated from the ISS before de-orbit with support modules and become the OPSEK space station, it contains an additional set of life support systems and orientation control, and power provided by its solar arrays will mean the ROS no longer relies on power from the USOS main arrays."

MTom 2011.11.06. 22:35:08

még valami:
- staged combustion:
Egyszer már írtál erről:
cydonia.blog.hu/2011/07/21/eloszor_kelt_eletre_a_j_2x

Az ebben leírtak (J-2X vs. SSME) számomra teljesen logikusak. Ennek ellenére a Merlin mégis a Staged Combustion irányába igyekszik?

GlaP 2011.11.07. 01:56:30

Érdekes ez a visszatérés-koncepció a rakétafokozatokra és érthetőek az érveik is, hogy pl. miért nem szeretik az ejtőernyőt, vízreszállást, stb.

Így a partvonalról belepofázva viszont nekem kézenfekvőnek tűnne egy ahhoz hasonló megoldás, mint ami pl. a Zvezda K-36 katapultülésen található, történetesen a kinyúló stabilizátorokra gondolok, a következők miatt:

- sok szempontból egyszerűbb szerkezet, mint egy ejtőernyő
- stabilizálni lehet vele a zuhanást (ez esetleg egyszerűsíthetné a motorok irányítását)

- Hasraütésszerűen azt mondanám, hogy lehetne a stabilizátoroknak egy olyan optimális méretet találni, ami jóval kisebb, mint egy ejtőernyő, de már hatékonyan lassítaná a járművet, pl. a sűrűbb légkörben 200 km/h alá. Ezáltal lehet, hogy csökkenteni lehetne a motorok használatát és a szükséges üzemanyagmennyiséget is, amit "potyára" kell utaztatni. Ráadásul ez a sebbesség elég nagy lenne ahhoz is, hogy ne jelentkezzenek az ejtőernyő problémái, hogy a szél esetleg jelentősen befolyásolja a földetérés helyét.

- Ennek a szerkezetnek a működését úgy is el tudnám képzelni, hogy a visszatérés megfelelő (alsólégköri) szakaszában a zuhanás irányára merőlegesen fordítaná a rakétát, ezáltal az a saját effektív homlokfelülete miatt is hatékonyan fékeződne, anélkül, hogy ehhez különösen nagy méretű stabilizátorokra lenne szükség. (A földetérés előtt pedig értelemszerűen vissza kellene forgatni, pl. a stabilizátorok visszahúzásával)

- Bónuszként a Dragon kapszulának is el tudnék képzelni valami hasonlót.

kamov 2011.11.07. 19:40:44

@MTom:
- Ha lesz kereslet azokra a napelemekre akkor majd fennthagyják, addig csak felesleges macera.

-Saját becslések alapján: A leváláskor az első fokozat kb. 250-300km-re van a starthelytől kb. 3km/s vízszintes sebességgel távolodik és kb 1 km/s sebességgel emelkedik. 4km/s-al kell visszalökni ami egy kb másfél perces indítás, majd a ballisztikus pálya végén a légköri lassítás után, olyan 300m/s lassítással kell letenni. Amikor végigszámoltam, hogy mennyivel kell ehhez megnövelni az első fokozatot, érdekes mód a Falcon Heavy első fokozata jött ki végeredménynek...

-Igen ez a terv most.Az OPSEK viszont jelenleg egy ködös távoli valami, érdemi pénz nélkül.

- Azért igyekszik a Staged Combustion felé mert kerozinnal tizedannyi alkatrészből és töredékáron megvalósítható (RD-180 10millió$) mint hidrogénnel (SSME 60millió$) és ugyanúgy újrafelhasználhatóan. Újrafelhasználás esetén megéri a drágábban gyártható hajtómű is, ha kicsivel nagyobb teljesítmény nyújt.

MTom 2011.11.07. 20:51:13

@kamov:
"...a Falcon Heavy első fokozata jött ki végeredménynek..."
Azért az nem kevés többlet üzemanyag, bár tényleg érdekes "egybeesés".

Kérdés: Nem lenne ez a többlet üzemanyag kevesebb, ha valamelyest "tudna repülni" (kis szárnyacskák, stb.), és az 1km/s felfelé mutató függ. sebességet a gravitáció segítségével szépen leviszik enyhe sülyedésbe, majd a a szárnyacskák és némi hajtómű-segítséggel egy jó nagy félfordulattal visszareptetni? Utána már "csak" a zuhanást kell a végén leküzdeni.
Vagy a végén a fékezés a fő üzemanyag-zabáló rész, nem a visszafordulás?

"Staged Combustion": ja, időközben magam is észrevettem, hogy pl. az NK33, meg több jófajta orosz hajtómű is ilyen elven működik...

tvk · http://kodzaj.blog.hu 2011.11.08. 15:03:18

Én arra fogadnék, hogy ez a "starthelyre visszaszállunk" koncepciót el fogják vetni és inkább az irányban lévő túlparton fog leszállni a fokozat, valahogy úgy mint a shuttle. Aztán hajóval viszik vissza, és még utazás közben megejtik a szükséges karbantartásokat.

KGyST · http://repules.tumblr.com 2011.11.08. 19:07:48

1. A starthelyre visszaszállást nem feltétlenül a jelenlegi rakétára optimalizált röppályával kell elképzelni, én pl. lehetségesnek tartom egy kvázi függőlegesen repülő első fokozat és egy emiatt "élesen kanyarodó", nagyobb sebességre gyorsuló, így nagyobb tömegű második fokozat kombinációját is.
2. A starthelyre ferdén visszaszállásnál is be lehet vetni piszkos trükköket, pl. a felsőlégkörben "légdeszkázó", vízszintes irányba fordított első fokozattal, stb.

tvk · http://kodzaj.blog.hu 2011.11.09. 09:15:54

Teljesen igazad van, arra nem gondoltam hogy a röppályát is lehet módosítani.

Vaandor 2011.11.13. 14:42:53

"Muse dalszövegét remélem mindenki figyelte. :) "
Na ja, bár nem tudom, jó-e, ha rakétafokozatok röpködése alatt a kontroll hiányáról énekelnek. :-P

Arról nem beszélve, hogy nekem az első szövegrészlet az ISS felbukkanásakor ütötte meg a fülemet: "We should never be afraid to die" 8-O
süti beállítások módosítása