Після успішного запуску капсули підтримки, ракета Falcon 9 від SpaceX спробувала приземлитися на баржу в море. Як ви знаєте. посадка не вдалася. Чи варто дивуватися? Можна здивуватися тільки тому, що ракета взагалі виявилася близько до місця посадки. Адже те, що намагається зробити SpaceX, неймовірно складно.
Чому ж цю ракету складно посадити? Для цього нам потрібно поглянути на процес посадки ракети з точки зору фізики. Ми будемо говорити про загальні фізичних принципах, а не технічних деталях посадки ракети.
Висадка на Місяць - це просто
Лунниймодуль «Аполлона-16»
Людство висаджують кілька космічних апаратів на Місяць в ході місій "Аполлон". Є також відома аркадна гра під назвою Lunar Lander. Мета гри - змінювати кут і тягу судна, щоб успішно посадити його на Місяці.
Хоча справжня гра в висадку на Місяць не така вже й проста, вона безумовно легше, ніж посадка SpaceX Falcon 9. У чому різниця? У місячного модуля є ракета знизу, але обертається він за допомогою інших двигунів збоку. У Falcon 9 є ракетний двигун знизу, і він використовується як для руху ракети, так і для її обертання. Тому маневрувати Falcon 9 трохи складніше (крім того, на Місяці гравітаційне поле набагато менше), як пояснює фахівець Wired.
Три маневру для ракети
Ракета Falcon 9 може робити три речі, використовуючи головний двигун:
- Вертикальне прискорення: корисно для уповільнення ракети, щоб вона не «це саме».
- Горизонтальне прискорення: використовується для зміни горизонтальної швидкості ракети. Це корисно для зміни горизонтального положення ракети, щоб вона могла сісти на баржу в океані.
- Кутове прискорення: воно змінює обертальний рух космічного апарату щодо центру маси. Це корисно, якщо ви хочете переконатися, що ракета сідає в вертикальному положенні.
Напевно, потрібен швидкий приклад. Припустимо, ракета Falcon йде на посадку і у неї є деяка горизонтальна швидкість. Для того щоб сповільнитися для безпечної посадки, ракета повинна рухатися в протилежному напрямку. Ось що відбувається.
Щоб прискоритися вправо, ракета змінює кут. Але оскільки ця сила тяги не діє в лінії, яка проходить через центр мас, виникає крутний момент, який змінює обертальний рух корабля. Додайте до цього той факт, що вам завжди потрібно змінювати значення тяги, щоб прискорювати ракету вгору і вниз.
Посадити таку ракету вкрай складно. Ви можете навіть спробувати зробити щось подібне самостійно. Візьміть швабру або довгу палицю і рушайте туди, де ви нікого і нічого не зачепите. Потім спробуйте ходити, балансуючи вертикально встановленої шваброю на руці, просто встановивши на неї один кінець об'єкта. Як перестати рухатися при цьому?
У цьому прикладі дійсно можна зупинити швабру, і вона не впаде. Але у випадку з ракетою, вам потрібно одночасно зупинити її і утримувати вертикально до кінця.
Чому б не використати іншу конструкцію ракети?
Давайте розглянемо кілька ракетних конструкцій. По-перше, у нас є Falcon 9. По-друге, у нас є плоска конструкція, яку буде дуже просто посадити - щось на зразок місячного посадкового модуля.
«Легким модулем» буде набагато простіше управляти. По-перше, він не високий і не тонкий, як Falcon 9. Центр маси розташований ближче до основних двигунів, тому вони не будуть провокувати появу крутного моменту, який потрібно буде змінювати обертальними рухами. Крім того, у нього є кілька двигунів, тому ви можете варіювати тягу, щоб створити нульовий крутний момент, якщо захочете. Крім того, в цій конструкції є бічні двигуни. Ви можете змінити горизонтальне рух «легкого модуля» навіть не розгортаючи космічний апарат. Виглядає краще ракети, так?
Хоча «легкий модуль» легше посадити, він не настільки хороший, як Falcon 9. Falcon 9 Не спроектована для приземлення на баржу в океані (хоча намагається і коли-небудь зробить це). Ні, ракета спроектована, щоб запускати корисний вантаж на орбіту. Це її основна функція, з якою «легкий модуль» не впорається ніяк. Ракети високі і тонкі, тому зустрічають менше опору повітря в міру прискорення через атмосферу. Чим менше площа поперечного перерізу передньої частини ракети, тим нижче опір повітря. Щоб «легкий модуль» запустив корисний вантаж в космос, він повинен мати НАБАГАТО більше палива, щоб компенсувати великий опір повітря. Але з великою кількістю палива знадобиться велика ракета, яка зажадає ще більше палива. При запуску ракети кожен грам має значення.
У будь-якому випадку, думаю, тепер зрозуміло, чому зробити ракету для запуску корисного вантажу на орбіту і благополучній посадки на баржу в земній океані в подальшому досить важко.
Чому посадити ракету так складно? Ілля Хель
Все одно ніхто тут точно не знає, тому можна поміркувати.
Логіка наступна: максимальна вага, що скидається на парашутах 40 т. Маса другого ступеня 5 т, про масу першою не знайшов, але вона більше. Припустимо, що вона вписується в цю масу, хоча сумнівно.
Але у ракети велика швидкість при падінні. Її треба якось гальмувати. Зараз на Союзах доводиться викидати кілька гальмівних парашутів. Ракеті буде потрібно ще більше.
На мій погляд її буде складно загальмувати до прийнятної швидкості. Можна було б використовувати комплексне рішення (спочатку загальмувати двигунами, а потім спускатися на парашуті), але все-таки маса велика для парашута
Ну, тут ще ось, що. Ракета по початку летить майже вгору + ракетні двигуни можуть уповільнити, а з певного моменту випустити паращюти, тоді посадка буде набагато плавніше. До речі не можу зрозуміти, чому така ідея не випробовується, адже у американців дуже добре поширені дитячі гуртки з ракетобудування, в яких дітей ще й вчать садити свої ракети за допомогою паращютов (відправлено з програми Hi-News.ru)
Мені здається від парашута відмовилися ще тому, що Маск збирається відправити людину на Марс. На Марсі атмосфера менш щільна, тому парашут не зможе загальмувати падіння
Ступінь, яка повинна приземлиться в будь-якому випадку залишається на землі, то що відправиться на марс до цього не має відношення (відправлено з програми Hi-News.ru)
На мою єдиний спосіб злетіти з Марса - мати цілу ракету. Паливо теоретично можна провести, а ось ракету не побудуєш. У Маска буде спосіб посадки ракети
Але навіщо ракету то на Марс садити? Нехай собі на орбіті обертається, а на планету - посадковий модуль, як це робили при посадці на Місяць.
Дякую за відповідь.) Ракетників тут не багато, напевно.
Забув вказати, що парашути розкривати в кінці маневру. Але не суть уже.
Хоча можливо у них саме мета така. (Відправлено з iOS додатки Hi-News.ru)
Я б порошют використовував при посадці, але тільки для економії палива щоб потім можна було б стартувати знову. Так можна було б зробити 3 парашута і запас палива на три старти, але для цього потрібні ефективні економічні двигуни. Коротше з такими двигунами палива завжди буде не вистачати. Потрібні інші двигуни та інше паливо або енергія. (Відправлено з iOS додатки Hi-News.ru)