テクノロジーや宇宙飛行に興味のある人は、グラスホッパーマスクのテストに大きな関心を寄せています。 この記事では、ソフトランディングメディアを提供する他のシステムが人類によって発明されたものについて話し、これらのシステムの重み付き完成度のおおよその評価を示します。
はじめに なぜこれを思い付きますか？
液体燃料は、ブースターに比べて安価です。 そのため、使用済みのステージを再利用のために保存するというアイデアは、ロケット科学の夜明けの空中にありました。 しかし、多くのアイデアとプロジェクトにもかかわらず、スペースシャトルの固体推進剤は唯一の連続再利用可能な最初の段階でした。 着陸システムには追加の重量が必要であり、ロケット科学では非常に高価なため、これは驚くことではありません。
再利用可能なハヤブサ
有名なビデオのように、理想的なシステムは完全な再利用性です。 ソフトランディングを確保するために、マーチングエンジンが選択されました。これは、いくつかの異常な機能にもかかわらず、歴史的に行われました。 Feoktistovの「Dawn」はエンジンに着陸することになっており、 DC-Xテクノロジーのデモンストレーターが西に飛びました。 着陸システムの比重を計算してみましょう：
1. Falcon 9の第一段階の速度を計算する必要があります。 どの初期速度で減速する必要がありますか？ これはWolframAlphaを使用した計算です。
ソースデータ：
初期の高さは50 kmです。 この図は、この説明の仮定から得られた近似値です。
空気密度-1.2 kg / m ^ 3、温度20℃のウィキペディアの表形式データ。
質量-20トン。 最初のステップの推定質量は、 ここから取得されます 。
シェイプドラッグ係数は、長い円柱の表形式では0.82です。
投影面積は42 m ^ 2で、 既知の半径から面積公式によって得られます。
結果：260 m / s。
注：この式は初期速度をゼロと見なすため、実際の数値はわずかに高くなります。また、初期ゼロ速度の近似値「上から」の代わりに、ロケットはより大きな初期速度で減速するため「下から」の近似になります。 。
2. Tsiolkovskyの公式に従って、260 m / sからゼロまでのブレーキに必要な燃料供給量を計算します。 WolframAlphaでの計算 。
ソースデータ：
比インパルス：2600 m / s、 Merlin 1Cのデータ。
結果：2トンの燃料をブレーキに費やす必要があります。 重力を考慮せず、損失を考慮しないため、これは低い理想スコアです。 ここから重力損失の推定シェアを取得すると、燃料供給は少なくとも3トンに増加し、制御損失を考慮すると、4トンを超える可能性があります。
3.多くの着陸サポートを追加します。 オープンソースでは、それらの質量は2トンで示されます。
結論 ：この方法で着陸するには、最低20トンのロケットに20トンのロケットを追加する必要があります。これにより、ステージの乾燥重量にソフトランディングを提供する手段の約30％が共有されます。
PS必要な燃料供給量が数倍に増加するため、エンジンのスタート地点に戻る意向に関する情報は非常に奇妙に見えます。
パラシュート
合成繊維の開発により、パラシュートは宇宙技術の復活にとってより簡単になり、より魅力的になる可能性があります。 たとえば、空Air部隊ですでに使用されているPBS-950空borne着陸システムは、13トンのペイロード重量と11.6％の空borne着陸船シェアを持っています。 つまり、20トンのロケット用のエアバッグを備えたパラシュートシステムは、2〜3トンに収まります。 最も顕著なマイナスは、システムが制御不能であり、着陸するために除外ゾーンを割り当てる必要があることです。
ロガロウィング
1960年代、NASAは、ジェミニ宇宙船の制御された着陸を提供し、土星Iロケットの最初のステージを保存するために飛行中に展開されたロガロ翼の研究を行いました。 モデル1:12ステージのテストビデオ：
また、剛体要素を使用した翼テストと剛体要素を使用しない 翼テストも表示できます 。
ここで見つけた数字は、このような翼がステージモデルの重量の20％を占めていたということです。 パラグライダーの台頭につながった材料科学の進歩を考えると、剛性要素のないガイド翼がステージの重量の10〜15％に収まることが期待されます。
ハードウィング
Energiaロケットの開発中に、剛性のある翼を持つ再利用可能な第1段階のプロジェクトが登場しました。 このアイデアは、再利用可能なサイクロピーの大きさの中央ユニットを備えたEnergy-2プロジェクトでピークに達しました。 ソ連崩壊後、より軽いバイカルプロジェクトが登場しました。 残念ながら、他のシステムと直接比較することはできません。これは、400 kmの戻り範囲を確保し、発射場近くの空港に着陸するためのエンジンと燃料供給を備えた本格的な航空機であるためです。 理論的には、システムは加速ブロックを任意の傾斜で開始することができ、それらが戻るため、除外ゾーンの必要性がなくなるという利点があります。 しかし、再利用性を確保するための余分な重量の割合はここで最大になると思います。 比較のために、ほぼ同じ総質量を持つアンガラURMは半分の空質量を持ち、同じ空質量を持つ最初のFalcon 9ステージは2倍の総質量を持ちます。
ヘリコプターピックアップ
パラシュートでステップを下げるとき、このステップは地面に落とすことができず、衝撃吸収システムに余分な重量を費やすことができますが、ヘリコプターで捕まえることができます。 パラシュートの面積を減らすことで重量を節約することもできます。これは、減衰率が増加しても衝撃吸収が妨げられないためです。 つまり、着陸システムの重量の<10％のシェアを達成することが可能です！ シリアルMi-26ヘリコプターの最大リフトは20トンを持ち上げることができ、これは十分なエンドツーエンドです。 奇妙なことに、ヘリコプターの迎撃実験が90年代に行われ、成功したと主張する記事があります。
おわりに
リストされたシステムを着陸支援システムの比重で並べ替えると、まずヘリコプターの迎撃とパラシュートがあり、ロケットエンジンへの着陸が最後または最後から2番目になります。 Maskプロジェクトにさらに関心を引くものは何ですか？そこでの結果はどうなりますか？
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