SpaceX včera udělala další drobný krůček na cestě ke znovupoužitelnosti svých raket. Na testovací základnu McGregor v Texasu před pár dny převezla první stupeň rakety Falcon 9, která 6. května vynesla do vesmíru telekomunikační družici JCSat-14. Tento stupeň jako druhý v historii úspěšně přistál na mořské plošině a průchod atmosférou na něm nechal výrazné stopy – na první pohled měl hodně opálenou barvu a poškozená roštová kormidla. První stupeň Falconu byl vztyčen na základně McGregor, aby včera absolvoval plný statický zážeh. Jinými slovy se zažehlo všech devět motorů Merlin, které hořely stejně dlouho, jako kdyby se jednalo o ostrý let na oběžnou dráhu. A jelikož byla u testovacího stanoviště také kamera, můžeme si prohlédnout celý průběh tohoto zkušebního zážehu.
Volba použitého stupně nebyla náhodná. Jak jsme se již zmínili, tento konkrétní exemplář byl ze všech zachráněných prvních stupňů v nejhorším stavu. SpaceX jej proto zcela záměrně vybrala pro testování – jednak už je téměř jisté, že nikdy znovu nepoletí a navíc se nabízí ideální možnost ověřit chování stupně, který prošel nejhoršími podmínkami. Jinými slovy – horší stupeň už asi nebude, takže výsledky naměřené při jeho testech mohou být u zachovalejších exemplářů jen lepší. A pokud tento kus přežije testování, pak to zvládnou i ostatní.
Podle všeho se zdá, že SpaceX mění taktiku v rámci testování zachráněných prvních stupňů. Není se co divit – jedná se o zbrusu nový obor a tak jsou změny plánů zcela logické. Původně se totiž hovořilo o tom, že zachráněný první stupeň podstoupí až deset testovacích zážehů, jejichž délka se bude postupně prodlužovat. Nyní však SpaceX prezentuje zážeh s kompletní délkou. Nevíme, zda stupeň už předtím absolvoval nějaké kratší zážehy, každopádně se jedná o velký krok vpřed.
Kdy přesně se dočkáme prvního letu znovupoužitého prvního stupně zatím nikdo neví. SpaceX sice oznámila, že našla zákazníka pro tento let, ale nevíme, kdy by k němu mohlo dojít. Stále je ale ve hře letošní podzim. Jako první znovupoužitý stupeň by se měl použít ten, který jako první přistál na plošině v moři. O dalších pokrocích Vás budeme rádi informovat.
Zdroje informací:
http://forum.kosmonautix.cz
https://www.nasaspaceflight.com
http://spaceflightnow.com
Zdroje obrázků:
https://scontent-vie1-1.xx.fbcdn.net/…d4d1ae6580b3de6fdb984719d6a0abdc&oe=5817BA76
Jestli dobře chápu, tak se veškerá síla z motorů odváděla do strany, aby nedošlo k vztlaku rakety. Je tomu tak? popř. jak tento mechanismus funguje?
Spíš bych řekl, že měli vyřazeno na neutrál 😀
Raketa je držena na stanovišti držáky. Při ostrém startu tyto držáky umožňují naběhnutí motorů na plný výkon, jejich kontrolu a podle výsledků kontroly abort, případně pokud je vše nominální, držáky se uvolní a raketa může letět. V porovnání s vlastní vahou rakety motory nevyvíjejí zas takovou sílu, takže udržet raketu na zemi není příliš obtížné. Spaliny se odklánějí v první řadě proto aby nedošlo k poškození testovacího stanoviště a samotné rakety, na zdvih rakety nemá odklony příliš velký (pokud vůbec nějaký) vliv. Ostatně při běžném startu se spaliny také odklánějí, ale samozřejmě když raketa okamžitě začne stoupat tak to není tak patrné.
Tak za prvé, raketa pracuje na Newtonově zákoně akce/reakce, takže odvod spalin na to nemá žádný vliv. Ale! má vliv “akustický tlak” který vzniká při práci motorů, viz proudy vody, co lijou pod motory. A hlavně, stupeň držely čtyři bytelná ocel. lana k rampě a pak čtyři subtilní na “kymácení”…
Něco je na tom divně – příliš černého kouře, a tedy špatný poměr paliva a okysličovadla… stačí se podívat na záběry z dřívějších zkoušek.
PS: Neoptimální spalování má také obvykle dopad na snížení výkonu.
mas nekde video kde je stupen tady na tom standu (a ne na tom nad zemi) a kde je videt simulace plne delky letu ?
Tento nový pozemní testovací stand má několik výhod oproti dřívěji používané nadzemní trojnožce od předchozího majitele základny. Za prvé se testovaný stupeň nemusí zdvihat do výšky a je s ním mnohem snadnéjší manipulace. Za druhé, kanál pro odvod spalin je pod úrovní okolního terénu, což výrazně snižuje hlukovou zátěž okolního obyvatelstva a skotu v blízkkosti testovací základny. A za třetí, toto řešení umožňuje další účinné tlumení hluku a vibrací pomocí vodní mlhy, která se do spalinového kanálu pod tlakem vstřikuje.
Tato vodní mlha má ovšem jeden “drobný” nešvar a to že zamezuje dodatečnému spálení paliva ve spalinách pomocí vzdušného kyslíku. Proto tolik sazí. Směšovací poměr ve spalovací komoře mají při testu dozajista správný, ale jakmile produkty hoření opustí výstupní trysku motoru, dostanou se do vodní sprchy v podzemním kanále, nedojde k dohoření paliva se vzdušným kyslíkem a pak to takhle kouří. To je celý problém. Při reálném startu takový efekt nevidíme – raketa během pár sekund opouští startovací stůl a vidíme jasný plamen o délce celé rakety téměř bez kouře.
Tohle zní docela rozumně, ale asi největší podíl bude spíše v ochlazení spalin (což u motorů LH + LOX se prakticky neprojeví), a tedy snížení spalování vně motoru …to mají ekologové anebo biozemědělci určitě radost 😉
PS: Videí z různých testů je několik, ale momentálně jsem si vzpomněl jen na ukázku při vypouštění satelitu – https://www.youtube.com/watch?v=gLNmtUEvI5A#t=720
Ten stupen mel nahore takovej oranzovej dekl a lana. Pokud se nepletu tak pri normalnich testech tam toto neni. Predpokladam ze duvodem je to aby nebyly drzaky zbytecne pretezovany.
Spíš bych to viděl na hmotnostní simulátor druhého stupně. Přece jen, tento test má simulovat ce nejvěrněji reálné podmínky letu, včetně statické záťeže mezistupně horním stupněm a napodobení vlastních (resonančních) frekvencí konstrukce. Mám za to, že oranžový hrnec nahoře plní hlavně funkci simulátoru druhého stupně, i když asi nemá stejnou hmotnost, jako v reálu
Dovolil bych si další z řady laických dotazů. Pokud byl stupeň připoután pouze lany, platí, že namáhání konstrukce je po celou dobu zážehu větší nebo rovno maximálnímu dynamickému namáhání za letu?
Na tom neco je-Pokud ji budou drzet ty patky dole u motoru tak to nebude mit zadny vliv na telo rakety-Ale pokud ji ukotvily za vrsek tak veskera sila motoru tlaci na telo rakety a namaha je minimalne jako za letu-To je taky jen lajckej odhad 😉
Bohous
Díky za reakci, nejsem tu sám. 🙂
Myslim ze ne – MaxQ je podle mne kombinace rychlosti (uz je velka) a hustoty atmosfery (jeste neni ridka).
Todle je maximalne staticke zatizeni a rozhodne neni rovno protoze na zacatku drzi ten stupen dole taky hmotnost paliva. V okamziku kdy je palivo vycerpane ale motory jeste jedou je urcite nejvetsi namahani ale myslim ze bude staticke a z me zkusenosti je staticke a dynamicke namahani pomerne znacne rozdilne.
Díky, na to palivo jsem vůbec nemyslel.
Rozdílné určitě bude, ale pokud se v následující úvaze nepletu to při statickém testu bude horší. Tah motorů je plus minus stejný (při nižším atmosférickém tlaku bude trochu jiný, ale to zanedbáme) a ten se v případě letící rakety rozdělí na gravitační tah, odpor vzduchu, zrychlování hmoty prvního stupně a zrychlování hmoty nad prvním stupněm.
Pokud by raketa letěla kolmo vzhůru (při MaxQ už většinou neletí, ale dejme tomu), tak by gravitační tah byl stejný jako u statického testu. Lana nahrazují horní stupeň včetně odporu vzduchu. Nic se však nespotřebuje na urychlení dolního stupně, protože ten je držen na místě a o tuto sílu bude namáhán více než za letu.
Je však možné, že si pohráli s regulací motorů, aby síly působící na strukturu stupně simulovali co nejvěrněji
Podobně jsem uvažoval já, když jsem psal otázku. “Jen” jsem tupě zapomněl zahrnout váhu paliva v nádržích. Myslím si, že od určité úrovně vyprázdnění nádrží je namáhání konstrukce při testu větší než za letu při MaxQ. Nemůže být ani stejné, protože raketa zrychluje i v okamžiku MaxQ. Vše za předpokladu maximálního tahu motorů a ukotvení pouze lany. Díky za úvahu.
Nevím, jak moc je předpoklad plného tahu motorů správný. Když už je stupeň skoro prázdný, zrychlení už by mohlo být takové, že by mohlo dojít poškození nejen konstrukce rakety, ale i náklad má nějaký pevnostní limit. Bohužel se mi v manuálu nepovedlo dohledat typickou křivku zrychlení jako ji mají třeba v manuálu k Ariane 5. Škoda, že během přenosů nejsou k dispozici detailnější údaje z telemetrie. Aspoň to zrychlení nebo lépe přetížení by se mi líbilo.
Jinak ten manuál v Falconu je typicky po americku schizofrenní. Sice se snaží primárně používat metrický systém s imperiálním v závorkách (někde i bez nich), ale není problém najít místa, kde jsou primární imperiální jednotky nebo dokonce grafy pouze v palcích a psi 🙂
http://www.spacex.com/sites/spacex/files/falcon_9_users_guide_rev_2.0.pdf
To Vojta
Křivka, popisující letová zrychlení je v manuálu zbytečna, jelikož letový profil může být pro každou misi dost jiný. Co v manuálu ale najdete na str 20 je obálka letových násobků (přetížení působící na náklad) v podélném i příčném směru. Z ní lze vyčíst, že pro běžný náklad nad 4000 lb jsou limity: +6/-2 v podélném směru a +2/-2 v příčném směru.
Jistě, na nosič samotný působí ještě další síly, kolem maxQ hlavně aerodynamické, ovšem to zákazníky nemusí zajímat – mauál není kompletním popisem celého nosiče, jen dává platícím zákazníkům ty informace, které potřebují pro své rozhodování při volbě F9 jako nosiče jejich nákladu.
Ad Pospíšil: Jasně, ale pokud to neposkytují v rámci přenosů, tak jsem to hledal tam, když Arianespace nějakou standardizovanou křivku nabízí. Ta sice nevypadá, že by byl hlavní motor přiškrcovaný, ale Ariane 5 má zas boostery, jejichž odhození způsobí významný pokles tahu i zrychlení. Jistě, zrychlení by se dalo odečíst ze změn rychlosti, ale to by z videozáznamu na YouTube byla dost piplačka. Kdybych byl zákazník, tak by mě časový průběh zrychlení mohl zajímat (zejména pro satelit z biologickými experimenty typu Biom), ale máte pravdu, že pro každý letový profil to bude jiné a SpaceX spolu se zákazníkem vyberou nějaký, který bude vyhovovat, po důkladnějším pohovoru a výměně informací, takže v manuálu být nemusí.
Ja si osobne myslim ze dynamicke namahani je vyssi. Raketa stale zrychluje a tudiz na stupen pusobi pretizeni. Tim padem vse co je na rakete pusobi vetsi silou. U statickeho testu je pretizeni vzdy 1. I kdyby zrychlovala tak ze bude pretizeni 2g tak to znamena ze vsechno vazi 2x tolik. To uz je docela slusnej rozdil.
Plus behem dynamickeho namahani uz muzou pusobit na raketu ruzne razove vlny. Zazil jsem flutter na malem modelu letadla a to jsem neletel nejak rychle. Rozkmitalo se kridelko a byl jsem bez prevodu v servu. Na rakete je pomerne dost veci ktere ruzne vycuhuji a behem MaxQ muzou delat ruznou neplechu.
Proste zatizeni na neco co stoji na zemi a na neco co se pohybuje a zaroven zrychluje pri ceste vzduchem je pomerne diametralne odlisne 🙂
to Amper: Rázové vlny mohou poškodit stupeň, přetížení také, ale při případném testování odolnosti konstrukce při zkušebním zážehu je možné pomocí lan testovat jen pevnost konstrukce na vzpěr. Tak byla myšlena i moje otázka, ale teď už vidím, že byla špatně formulována. No, s amatéry je třeba mít trpělivost. 🙂
Docela by mě zajímalo, jestli tak trochu nemají problém s emisemi…? Nebo mají vyjímku? Tohle kdybych si zapálil doma na zahradě, tak mě zastřelej…
V Texasu je hodně volných prostranství, kde se tato sice výrazná, ale jen krátkodobá kvanta spalin snadno rozptýlí.
No, bylo to tak trochu míněno jako vtip, ale přece jen, sice spalují svůj kyslík a ve volném prostoru se snadno rozptýlí – to ale neznamená, že z atmosféry zmizí, navíc se spaliny dostavají do velkých výšek.
Beru to jako útok na svoji osobu. Pan Majer Vám argument privátního kyslíku nevnucoval. 🙂
Jenže oni pálí svůj kyslík. Vy s tím listím na zahradě pálíte ten náš, co patří pracujícímu lidu. 🙂
Staticky nebo dinamicky,palivo nepalivo-Ty spagaty tam maji svuj duvod to mi nikdo neveme! 😉
Osobně si myslím že se moc netestuje struktura rakety, zda vydrží, ale potřebovali vidět jak se budou chovat motory. A to je že nevymontovali bude trochu marketing a ve finále ušetřená práce:)
Normálně je raketa při statickém zážehu držena za nosníky poblíž motorové části a lana nepotřebuje. Vzletem k tomu, že je tam natáhli, tak jak píše pan Boruvka výše, nějaký důvod mít musí. Mohli je využít i k předepnutí a nasimulování zátěže ještě před zážehem. Přece jen, pokud by se zhroutil už při napínání, nedojde k tak závažnému poškození test standu jako, když by byl plný paliva a nastartovaný.
To Vojta-
Dekuju! Jsem rad ze nejsem sam kdo uvazuje timto smerem 🙂
Díky za vysvětlení, bude to tak jak píšete.
Nebo si jen nechtej zbytecne pretezovat drzaky na standu protoze maji v planu mnoho testu 🙂
A ted me napada jeden uplne blbej duvod proc tam jsou ty lana 🙂
V Texasu jsou docela bezna tornada (pokud se nepletu tak sezona je az do srpna) a kdyz se clovek podiva na http://www.homefacts.com/tornadoes/Texas/Mclennan-County/Mcgregor.html tak se obcas nejake urodi i u McGregor.
Pokud vedi ze tam ten stupeň chtej nechat stat dele tak je asi velmi rozumne ho zajistit tak aby jim ho nejaka bourka nepřevrátila. Nejak na tom videu nevidim zadnou vez která by se priklopila a pohlidala stupeň jako když stoji na rampe.
Proti větru bych bral ta lana ukotvená dál od osy stupně. Ta téměř rovnoběžná se stupněm jsou tam aby neuletěl. 🙂