Musk siger, at SpaceX vil bruge en kæmpe festballon til at bringe en øvre scene tilbage

Når Elon Musk fra SpaceX tweeter noget interessant, det genererer en bølge af spænding. Så da han tweetede for nylig, at SpaceX måske arbejder på en måde at hente de øverste stadier af deres raketter, det satte gang i en kæde af spændende svar.

SpaceX vil forsøge at bringe rakettens øvre trin tilbage fra kredsløbshastigheden ved hjælp af en kæmpe festballon

— Elon Musk (@elonmusk) 15. april, 2018

SpaceX har hentet og genbrugt deres lavere trin i nogen tid nu, og det har sænket omkostningerne ved at sende nyttelast ud i rummet. Men dette er det første hint om, at de kan prøve at gøre det samme med de øverste stadier.

Twitter-respondenter ville vide præcis, hvad SpaceX har i tankerne, og hvad en "gigantisk festballon" kunne være. Musk har ikke uddybet endnu, men en af ​​hans Twitter-følgere havde noget interessant at tilføje.

Quinn Kupec, en studerende ved University of Marylands James Clark School of Engineering tweetede til Musk:

Hvis du foreslår, hvad jeg tror, ​​du er, en ultra lav ballistisk indgangskoefficient decelerator, så skulle du og @SpaceX komme og se, hvad vi har på @UofMaryland . Vi har arbejdet på dette i et stykke tid og har lige afsluttet nogle test pic.twitter.com/nJBvyUnzaK

— Quinn Kupec (@QuinnKupec) 16. april, 2018

Universe Today kontaktede Mr. Kupec for at høre, om han kunne hjælpe os med at forstå, hvad Musk kan have haft fat i. Men først, lidt baggrund.

En "ultra low ballistic entry coefficient decelerator" er lidt af en mundfuld. Den ballistiske koefficient måler, hvor godt et køretøj kan overvinde luftmodstand under flyvning. En høj ballistisk koefficient betyder, at et re-entry køretøj ikke vil miste hastighed hurtigt, og ville nå Jorden med høje hastigheder. En ultralav ballistisk indgangskoefficient-decelerator ville miste hastighed hurtigt, hvilket betyder, at et køretøj ville køre lavt, subsoniske hastigheder, før de når jorden.

For at gendanne en booster på øvre trin, lave hastigheder er ønskelige, da de genererer mindre varme. Men ifølge Kupec, der er et andet problem, der skal overvindes.

"Hvad sker der, når disse ting bremser ned til landingshastigheder? Hvis dit tyngdepunkt er forskudt betydeligt bag dit modstandscentrum, som det ville være tilfældet med en tilbagevendende øvre fase, det kan blive ustabilt. Hvis tyngdepunktet for re-entry køretøjet er for højt, det kan blive omvendt, hvilket åbenbart ikke er ønskeligt."

Så tricket er at sænke hastigheden på re-entry-køretøjet til det punkt, hvor varmen, der genereres ved re-entry, ikke skader boosteren, og at gøre det uden at få køretøjet til at vende eller på anden måde blive ustabilt. Dette er ikke et problem for de vigtigste sceneboostere, som SpaceX nu rutinemæssigt genopretter; de har deres egne retroraketter til at guide deres nedstigning og landing. Men for boostere på øverste trin, som når kredsløbshastigheder, det er en forhindring, der skal overvindes.

"Min forskning er specifikt fokuseret på, hvor højt du kan skubbe tyngdepunktet og stadig bevare den korrekte flyvekonfiguration, " sagde Kupec.

Men hvad med den "gigantiske festballon", som Musk tweetede om?

Musk kunne henvise, i farverige vendinger, til det, man kalder en ballut. Ordet er en kombination af ordene ballon og faldskærm. De blev opfundet i 1950'erne af Goodyear Aerospace. De kan stoppe nedstigningen af ​​indstigningskøretøjer og give stabilitet under nedstigningen.

Universe Today kontaktede professor Dave Akin fra University of Maryland for at få et indblik i Musks tweet. Professor Akin har arbejdet på reentry-systemer i over 2 årtier.

I en e-mail-udveksling, Professor Akin fortalte os, "Der er blevet foreslået koncepter til at placere en stor ballon på et kabel, der trækkes bag dig ved indsejling. Ballonen sænker din ballistiske koefficient, hvilket betyder, at du decelererer højere i atmosfæren, og varmebelastningen er mindre." Så nøglen er at skrubbe din hastighed, før du kommer tættere på Jorden, hvor atmosfæren er tykkere og genererer mere varme.

Men ifølge professor Akin, dette vil ikke nødvendigvis være let at gøre. "For at få de to størrelsesordener i ballistisk koefficient, som Elon har talt om, skal ballonen være 120 fod i diameter, og lavet af et højtemperaturstof, så det bliver ikke så nemt."

Men Musks track record viser, at han ikke viger tilbage for ting, der ikke er lette.

Hentning af øvre raketstadier handler ikke kun om at sænke opsendelsesomkostningerne, det handler også om rumskrammel. Den Europæiske Rumorganisation anslår, at der er over 29, 000 stykker rumskrot, der kredser om Jorden, og noget af det skrammel bliver brugt til at boostere på det øverste stadie. Der har allerede været nogle kollisioner og ulykker, med nogle satellitter, der bliver skubbet ind i forskellige baner. I 2009 Iridium 33 kommunikationssatellitten og den hedengangne ​​russiske Cosmos 2251 kommunikationssatellit kolliderede med hinanden, ødelægger begge dele. Hvis SpaceX kan udvikle en måde at hente sine boostere på øverste trin, det betyder mindre pladsskrammel, og færre potentielle kollisioner.

Der er en klar præcedens for at bruge balloner til at styre genindstigning. Med folk som Professor Akin og Quinn Kupec, der arbejder på det, SpaceX behøver ikke at genopfinde hjulet. Men de vil stadig have meget arbejde at gøre.

Musk tweetede en anden ting kort efter hans "gigantiske festballon" tweet:

Og lander så på et hoppehus

— Elon Musk (@elonmusk) 16. april, 2018

Der er endnu ingen ord om, hvad det kan betyde.