Quando Elon Musk di SpaceX twitta qualcosa di interessante, genera un'ondata di eccitazione. Quindi, quando ha twittato di recente che SpaceX potrebbe lavorare su un modo per recuperare gli stadi più alti dei loro missili, ha scatenato una catena di risposte incuriosite.
SpaceX proverà a riportare indietro lo stadio superiore del razzo dalla velocità orbitale usando un pallone da festa gigante
- Elon Musk (@elonmusk) 15 aprile 2018
SpaceX ha recuperato e riutilizzato i propri livelli inferiori da qualche tempo, e ha ridotto i costi di lancio dei payload nello spazio. Ma questo è il primo suggerimento che potrebbero provare a fare lo stesso con le fasi superiori.
I rispondenti di Twitter volevano sapere esattamente cosa ha in mente SpaceX e quale potrebbe essere un "pallone da festa gigante". Musk non ha ancora elaborato, ma uno dei suoi follower su Twitter aveva qualcosa di interessante da aggiungere.
Quinn Kupec, uno studente della James Clark School of Engineering dell'Università del Maryland, ha twittato a Musk:
Se stai proponendo quello che penso che tu sia, un deceleratore con coefficiente di ingresso balistico ultra basso, allora tu e @SpaceX dovreste venire a vedere cosa abbiamo su @UofMaryland. Ci stiamo lavorando da un po 'e abbiamo appena finito alcuni test pic.twitter.com/nJBvyUnzaK
- Quinn Kupec (@QuinnKupec) 16 aprile 2018
Space Magazine ha contattato Mr. Kupec per vedere se poteva aiutarci a capire a cosa Musk avrebbe potuto arrivare. Ma prima, un po 'di storia.
Un "deceleratore a bassissimo coefficiente di entrata balistica" è un po 'un boccone. Il coefficiente balistico misura la capacità di un veicolo di superare la resistenza dell'aria durante il volo. Un alto coefficiente balistico significa che un veicolo di rientro non perderebbe velocità rapidamente e raggiungerebbe la Terra a velocità elevate. Un deceleratore con coefficiente di ingresso balistico ultra basso perderebbe rapidamente la velocità, il che significa che un veicolo viaggerebbe a basse velocità subsoniche prima di raggiungere il suolo.
Per recuperare un booster di livello superiore, sono desiderabili basse velocità, poiché generano meno calore. Ma secondo Kupec, c'è un altro problema che deve essere superato.
“Cosa succede quando queste cose rallentano alle velocità di atterraggio? Se il baricentro è spostato in modo significativo dietro il baricentro, come nel caso di uno stadio superiore di ritorno, può diventare instabile. Se il baricentro del veicolo di rientro è troppo alto, può capovolgersi, il che ovviamente non è desiderabile. "
Quindi il trucco è abbassare la velocità del veicolo di rientro fino al punto in cui il calore generato dal rientro non sta danneggiando il booster e farlo senza causare l'inversione del veicolo o altrimenti instabile. Questo non è un problema per i ripetitori di scena principali che SpaceX ora recupera regolarmente; hanno i loro razzi retrò per guidare la loro discesa e atterraggio. Ma per i ripetitori della fase superiore, che raggiungono le velocità orbitali, è un ostacolo che deve essere superato.
"La mia ricerca si concentra in particolare su quanto in alto puoi spingere il centro di gravità e mantenere comunque la corretta configurazione di volo", ha affermato Kupec.
Ma che dire del "pallone da festa gigante" di cui Musk ha twittato?
Il muschio potrebbe riferirsi, in termini colorati, a quello che viene chiamato un ballute. La parola è una combinazione delle parole palloncino e paracadute. Sono stati inventati negli anni '50 da Goodyear Aerospace. Possono arrestare la discesa dei veicoli di entrata e fornire stabilità durante la discesa.
"... il pallone dovrebbe avere un diametro di 120 piedi e fatto di un tessuto ad alta temperatura ..." - Professoressa Dave Akin, Università del Maryland
Space Magazine ha contattato la professoressa Dave Akin dell'Università del Maryland per avere un'idea del tweet di Musk. Il professor Akin ha lavorato sui sistemi di rientro da oltre 2 decenni.
In uno scambio di e-mail, il professor Akin ci ha detto: "Ci sono stati dei concetti proposti per distribuire un grande pallone su un cavo che viene rimorchiato dietro di te all'ingresso. Il palloncino riduce il coefficiente balistico, il che significa che deceleri più in alto nell'atmosfera e il carico di calore è inferiore. " Quindi la chiave è pulire la velocità prima di avvicinarti alla Terra, dove l'atmosfera è più spessa e genera più calore.
Ma secondo il professor Akin, questo non sarà necessariamente facile da fare. "Per ottenere i due ordini di riduzione della magnitudo nel coefficiente balistico di cui Elon ha parlato del pallone dovrebbe essere di 120 piedi di diametro e fatto di un tessuto ad alta temperatura, quindi non sarà così facile."
Ma il track record di Musk mostra che non si rifugge da cose che non sono facili.
Recuperare gli stadi dei missili superiori non significa solo ridurre i costi di lancio, ma anche spazzatura spaziale. L'Agenzia spaziale europea stima che ci siano oltre 29.000 pezzi di spazzatura spaziale in orbita attorno alla Terra e che una parte di quella spazzatura sia impiegata per i ripetitori di livello superiore. Ci sono già state alcune collisioni e incidenti, con alcuni satelliti spinti in orbite diverse. Nel 2009, il satellite per comunicazioni Iridium 33 e il defunto satellite per comunicazioni russo Cosmos 2251 si sono scontrati, distruggendo entrambi. Se SpaceX è in grado di sviluppare un modo per recuperare i suoi amplificatori di livello superiore, ciò significa meno spazzatura spaziale e meno potenziali collisioni.
Esiste un chiaro precedente per l'utilizzo dei palloncini per gestire il rientro. Con persone come il professor Akin e Quinn Kupec che ci lavorano, SpaceX non dovrà reinventare la ruota. Ma avranno ancora molto lavoro da fare.
Musk ha twittato un'altra cosa poco dopo il suo tweet sul "pallone da festa gigante":
E poi atterra su una casa gonfiabile
- Elon Musk (@elonmusk) 16 aprile 2018
Nessuna parola su cosa potrebbe significare.
Tweet di "Balloon gigante" di Elon Musk: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
Tweet di Quinn Kupec: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
