Первый звездолет космического класса SpaceX расправляет крылья перед установкой Raptor

Первый звездолет космического класса SpaceX расправляет крылья перед установкой Raptor

Первый прототип космического корабля SpaceX был замечен в воскресенье, расправив свои «крылья» после успешного завершения криогенных пробных испытаний в конце прошлой недели.

Этот небольшой шаг, хотя и незначительный по сравнению с почти любым другим этапом испытаний, все же служит напоминанием о том, что конечной целью испытательной кампании Ship 20 является запуск Super Heavy на орбитальные высоты и скорости. Если этот запуск пойдет более или менее по плану, Starship впервые попытается выжить при возвращении орбитального класса, подвергнув его воздействию сильной жары и подвергнув многие тысячи плиток теплозащитного экрана самым сложным из них. Десятки вещей могут (и, вероятно, будут) пойти не так, в то время как почти каждая бортовая система должна работать безупречно, чтобы Starship прошел повторный вход в целости и сохранности.

И даже если все это произойдет, как планировалось, без каких-либо серьезных проблем, тем же самым системам все равно потребуется продержаться еще несколько минут, чтобы выполнить маневр свободного падения, повторного запуска двигателя, переворота и приземления, который выполнили только два других прототипа звездолета. Так получилось, что одна из таких важнейших систем — закрылки Starship.

Четыре больших «закрылка» Starship, оснащенные приводами с приводом от двигателей Tesla Model 3 / Y и парой аккумуляторов Model S, способны только на простые колебательные движения. Хотя они могут выглядеть соответствующе, закрылки Starship не являются крыльями и специально разработаны, чтобы не создавать подъемную силу. Вместо этого, в поддержку необычного профиля спуска Starship, они действуют больше как руки и ноги парашютиста (особенно в вингсьюте), позволяя кораблям управлять своим тангажем, ориентацией и креном при свободном падении брюхом на землю. Теоретически это позволяет Starship получить практически все преимущества структурного крыла, подобного тому, что есть на Space Shuttle, но с гораздо меньшим штрафом в массе.

Вместо того, чтобы элегантно замедляться с помощью крыльев, Starship использует свои закрылки для создания максимального сопротивления во время снижения, замедляясь до конечной скорости около 100 м / с (~ 225 миль в час) или меньше. Использование траектории свободного падения и закрылков, не способных создавать подъемную силу, скорее всего, происходит за счет «поперечных характеристик», имея в виду то, как далеко Starship может путешествовать по горизонтали в атмосфере Земли после входа в атмосферу. Тем не менее, значительная кросс-дальность полета практически не имеет значения за пределами паранойи холодной войны, подобной той, которую НАСА позволило НАСА повлиять на конструкцию Шаттла до в конечном итоге катастрофической степени. Вертикальная посадка также исключает необходимость в исключительно длинных и дорогих взлетно-посадочных полосах, подобных тем, которые требовались шаттлу.

Вид в разрезе одной из петель элевона крыла Shuttle и связанных с ними уплотнений. (НАСА)Space Shuttle Endeavour демонстрирует свой тепловой экран (и закрылки) во время орбитальной инспекции в 2007 году (НАСА)

Помимо того, что он позволяет ему перемещаться к небольшой вертикальной посадочной площадке (или массивной башне-ловушке «Мехазилла»), закрылки Starship также важны для управления ориентацией и курсом транспортного средства во время самого входа в атмосферу. Чтобы выполнить эту роль, эти закрылки должны будут иметь возможность срабатывать во всем диапазоне их движения во время входа в атмосферу, поскольку гиперзвуковая атака звездолета на тонкие верхние слои атмосферы создает поток перегретой плазмы, которая больше ничего не хочет, чтобы найти бреши в своем тепловом щите. . Инженерам шаттла пришлось столкнуться с той же проблемой, и в конечном итоге они разработали сложные уплотнения, которые позволили бы срабатывать закрылкам крыла и корпуса во время входа в атмосферу, не допуская попадания перегретой плазмы внутрь и повреждения их хрупких механизмов или конструкции.

Хотя у Starship есть то преимущество, что он полагается на сталь, а не на алюминий, почти во всех своих конструкциях, ему по-прежнему приходится решать те же проблемы защиты чувствительной электроники, исполнительных механизмов, двигателей и многого другого от повторного вторжения, что и его тепловой экран и стальная конструкция предназначена для выживания.

(NASASpaceflight — bocachicagal)При установке закрылки Starship практически находятся на одном уровне с их тепловым экранированием. (NASASpaceflight — bocachicagal)

Наполовину покрытые плиткой теплозащитного экрана, непонятно, как SpaceX планирует изолировать более чувствительные, открытые компоненты исполнительного механизма каждой заслонки, включая двигатели, кабели и сам шарнир. Судя по тому, что видно, закрылки Starship и «аэродинамические поверхности», в которые они вставляются, действительно имеют очень жесткие допуски и могут полагаться на войлочную керамическую вату или одеяло TPS, чтобы закрыть крошечные оставшиеся зазоры. С достаточно маленькими зазорами гиперзвуковой воздушный поток может вести себя так, как будто зазоров нет вообще, предполагая, что это может быть предпочтительным подходом SpaceX к закрытию закрылков звездолета.

Следующим на пути к запуску Starship S20 является переустановка 3-6 двигателей Raptor (в третий раз) перед решающей кампанией статических огневых испытаний, которая может начаться уже в четверг, 7 октября. Вероятно, начиная с 1-3 Raptors, SpaceX проведет неизвестное количество статических огневых испытаний, которые в конечном итоге завершатся первым зажиганием 4, 5 и 6 двигателей на любом прототипе Starship. Если все пойдет хорошо, это испытание также станет первым разом, когда Raptor Vacuum был зажжен на прототипе Starship, а SpaceX впервые зажег несколько вариантов Raptor (в данном случае на уровне моря и вакууме) на одном и том же транспортном средстве. Следите за обновлениями по установке двигателя.

Первый звездолет космического класса SpaceX расправляет крылья перед установкой Raptor