लॉन्च वाहन के पहले चरण के लिए सॉफ्ट लैंडिंग सिस्टम

जो लोग प्रौद्योगिकी और अंतरिक्ष यात्रियों में रुचि रखते हैं, वे ग्रासहॉपर मास्क के परीक्षणों में बहुत रुचि के साथ देख रहे हैं, जो कि जैसा कि हम वादा करते हैं, एक पूर्ण-वापसी रिटर्न चरण में विकसित होगा। इस लेख में मैं इस बारे में बात करने की कोशिश करूंगा कि नरम लैंडिंग मीडिया प्रदान करने के लिए अन्य प्रणालियों का मानव जाति द्वारा आविष्कार किया गया था, साथ ही साथ इन प्रणालियों के भारित पूर्णता का अनुमानित मूल्यांकन दिया गया था।

परिचय। यह क्यों आया?

बूस्टर की तुलना में लिक्विड फ्यूल एक सस्ती चीज है। इसलिए, इसके पुन: उपयोग के लिए खर्च किए गए चरण को बचाने का विचार रॉकेट विज्ञान की भोर में हवा में था। हालांकि, कई विचारों और परियोजनाओं के बावजूद, अंतरिक्ष शटल ठोस प्रणोदक केवल पहला धारावाहिक पुन: प्रयोज्य पहला चरण था। यह आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि किसी भी लैंडिंग सिस्टम को अतिरिक्त वजन की आवश्यकता होती है, जो रॉकेट साइंस में बहुत महंगा है।

पुन: प्रयोज्य बाज़

आदर्श प्रणाली पूर्ण पुन: प्रयोज्य है, जैसा कि प्रसिद्ध वीडियो में है । एक नरम लैंडिंग सुनिश्चित करने के लिए, मार्चिंग इंजन का चयन किया गया था, जो कि कुछ असामान्य विशेषताओं के बावजूद, इतिहास में हुआ। फ़ोकटिस्टोव के "डॉन" को इंजनों पर उतरना था, पश्चिम में एक डीसी-एक्स प्रौद्योगिकी प्रदर्शनकारी ने उड़ान भरी। आइए लैंडिंग सिस्टम के विशिष्ट वजन की गणना करने का प्रयास करें:
1. फाल्कन 9 के पहले चरण की गति की गणना करना आवश्यक है, जो मुक्त गिरावट में है, अर्थात आपको किस प्रारंभिक गति से धीमा होना चाहिए? यहाँ वुल्फ्रामएल्फा का उपयोग करके गणना की गई है ।
स्रोत डेटा:
प्रारंभिक ऊंचाई 50 किमी है। आंकड़ा अनुमानित है, इस चर्चा में धारणा से लिया गया है ।
वायु घनत्व - 1.2 किग्रा / मी ^ 3, विकिपीडिया से 20 डिग्री सेल्सियस तापमान के लिए सारणीबद्ध डेटा।
मास - 20 टन। पहले चरण का अनुमानित द्रव्यमान यहाँ से लिया गया है ।
एक लंबे सिलेंडर, सारणी के लिए आकृति ड्रैग गुणांक 0.82 है।
प्रक्षेपण क्षेत्र 42 मीटर ^ 2 है, ज्ञात त्रिज्या से क्षेत्र सूत्र द्वारा प्राप्त किया गया है।
परिणाम: 260 मीटर / सेकंड।
नोट: वास्तविक आंकड़ा थोड़ा अधिक होगा, क्योंकि यह सूत्र प्रारंभिक वेग को शून्य मानता है, और, प्रारंभिक शून्य वेग के लिए "ऊपर से" सन्निकटन के बजाय, इस मामले में यह "नीचे से" सन्निकटन है क्योंकि रॉकेट एक बड़े प्रारंभिक वेग को धीमा कर देगा। ।
2. हम Tsiolkovsky सूत्र के अनुसार 260 मीटर / से शून्य तक ब्रेकिंग के लिए आवश्यक ईंधन आपूर्ति की गणना करते हैं। वुल्फरामअल्फा पर गणना ।
स्रोत डेटा:
विशिष्ट आवेग: 2600 मीटर / सेकंड, मर्लिन 1 सी के लिए डेटा।
परिणाम: ब्रेक लगाने पर 2 टन ईंधन खर्च करना होगा। यह एक कम आदर्श स्कोर है क्योंकि हम गुरुत्वाकर्षण को नियंत्रित नहीं करते हैं और नुकसान को नियंत्रित नहीं करते हैं। यदि हम यहां से गुरुत्वाकर्षण नुकसान का अनुमानित हिस्सा लेते हैं , तो ईंधन की आपूर्ति कम से कम तीन टन तक बढ़ जाएगी, और खाते के नियंत्रण के नुकसान को ध्यान में रखते हुए, यह चार टन से अधिक हो सकता है।
3. लैंडिंग समर्थन का एक बहुत जोड़ें। खुले स्रोतों में, उनके द्रव्यमान को 2 टन में इंगित किया गया है।
निचला रेखा : इस विधि द्वारा लैंडिंग के लिए कम से कम 6 टन को बीस-टन रॉकेट में जोड़ा जाना चाहिए, जो हमें मंच के शुष्क भार को नरम लैंडिंग प्रदान करने के साधनों का लगभग 30% हिस्सा देता है।
पुनश्च इंजनों पर प्रारंभिक स्थान पर लौटने के इरादे के बारे में जानकारी बेहद अजीब लगती है, क्योंकि तब आवश्यक ईंधन की आपूर्ति कई गुना बढ़ जाएगी।

पैराशूट

सिंथेटिक कपड़ों के विकास के साथ, पैराशूट अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी की वापसी के लिए आसान और संभावित रूप से अधिक आकर्षक होते जा रहे हैं। उदाहरण के लिए, पहले से ही एयरबोर्न फोर्सेस में उपयोग किए जाने वाले पीबीएस 950 एयरबोर्न लैंडिंग सिस्टम में 13 टन का पेलोड और 11.6% का एयरबोर्न लैंडिंग क्राफ्ट शेयर है। यही है, बीस टन के रॉकेट के लिए एयर बैग के साथ पैराशूट प्रणाली 2-3 टन में फिट होगी! सबसे अधिक ध्यान देने योग्य माइनस यह है कि सिस्टम बेकाबू है, और लैंडिंग के लिए एक बहिष्करण क्षेत्र आवंटित करना आवश्यक होगा।

रोजालो विंग

1960 के दशक में, नासा ने रोजालो विंग पर शोध किया था जो मिथुन अंतरिक्ष यान के लिए एक नियंत्रित लैंडिंग प्रदान करने और सैटर्न I रॉकेट के पहले चरण को बचाने के लिए उड़ान में तैनात किया गया था। मॉडल 1:12 चरण का टेस्ट वीडियो:

आप कठोर तत्वों के साथ विंग परीक्षण भी देख सकते हैं और कठोर तत्वों के बिना विंग परीक्षण कर सकते हैं ।
केवल संख्या जो मैं यहां खोजने में कामयाब रहा, उनका कहना है कि इस तरह के विंग ने स्टेज मॉडल के वजन का 20% कब्जा कर लिया। सामग्री विज्ञान की प्रगति को देखते हुए, जिसने पैराग्लाइडिंग का उदय किया है, यह आशा है कि कठोर तत्वों के बिना एक निर्देशित विंग मंच के वजन के 10-15% में फिट होगा।

हार्ड विंग

एनर्जिया लॉन्च वाहन के विकास के दौरान, कठोर पंखों के साथ पुन: प्रयोज्य पहले चरणों की परियोजनाएं दिखाई दीं। यह विचार साइक्लोपियन आकार की एक पुन: प्रयोज्य केंद्रीय इकाई के साथ ऊर्जा -2 परियोजना में अपने चरम पर पहुंच गया। और यूएसएसआर के पतन के बाद, एक हल्का बाइकाल परियोजना दिखाई दी। दुर्भाग्य से, यह सीधे अन्य प्रणालियों के साथ तुलना नहीं की जा सकती है, क्योंकि यह एक पूर्ण विमान है जिसमें इंजन और ईंधन की आपूर्ति होती है, जो 400 किमी की वापसी सीमा और लॉन्च स्थल के पास हवाई अड्डे पर उतरना सुनिश्चित करता है। सैद्धांतिक रूप से, यह प्रणाली लाभप्रद है कि त्वरित ब्लॉकों को किसी भी झुकाव के साथ शुरू किया जा सकता है, और वे वापस चले जाएंगे, जो बहिष्करण क्षेत्रों की आवश्यकता को समाप्त कर देना चाहिए। लेकिन, मुझे डर है, पुन: प्रयोज्य सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त वजन का अनुपात यहां सबसे बड़ा होगा। तुलना के लिए, एक ही कुल द्रव्यमान के बारे में , अंगारा यूआरएम में आधा खाली द्रव्यमान है, और एक ही खाली द्रव्यमान होने से, पहला फाल्कन 9 चरण में कुल द्रव्यमान का दोगुना है।

हेलीकॉप्टर पिक

पैराशूट द्वारा चरण को कम करते समय, इस चरण को जमीन पर नहीं गिराया जा सकता है, सदमे अवशोषण प्रणालियों पर अतिरिक्त वजन खर्च कर सकता है, लेकिन एक हेलीकॉप्टर द्वारा पकड़ा जा सकता है, जो तब सही जगह पर एक गारंटी नरम लैंडिंग सुनिश्चित करता है। आप पैराशूट के क्षेत्र को कम करके वजन भी बचा सकते हैं, क्योंकि गिरावट की दर में वृद्धि से सदमे अवशोषण में बाधा नहीं होगी। यही है, लैंडिंग सिस्टम के भार का एक हिस्सा हासिल करना संभव है <10% ! धारावाहिक Mi-26 हेलीकॉप्टर की सबसे अधिक लिफ्टिंग 20 टन उठा सकती है, जो पर्याप्त अंत-टू-एंड है। उत्सुकता से, एक लेख है जो दावा करता है कि 90 के दशक में हेलीकॉप्टर अवरोधन प्रयोग किए गए थे और सफल रहे थे ।

निष्कर्ष

यदि हम सूचीबद्ध सिस्टम को लैंडिंग सपोर्ट सिस्टम के विशिष्ट गुरुत्व के आधार पर सॉर्ट करते हैं, तो पहले स्थान पर एक हेलिकॉप्टर अवरोधन और पैराशूट होंगे, और रॉकेट इंजन पर लैंडिंग अंतिम या प्रायद्वीप होगा। मास्क परियोजना के लिए और भी अधिक ब्याज क्या आकर्षित करता है - वहां क्या परिणाम होगा?

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