Volamos y nos sentamos con el Falcon 9R

En la noche del lunes, se lanzaría el cohete Falcon 9R (pospuesto por un día), que será especial de tres maneras a la vez. En primer lugar, debe comenzar una nueva versión del vehículo de lanzamiento (v. 1.2) con mayor empuje del motor y una gran cantidad de combustible en la segunda etapa. En segundo lugar, esta misión es la reanudación de los vuelos después de un accidente de verano y un descanso de seis meses. Y en tercer lugar, por primera vez para SpaceX y en toda la historia de la astronáutica, se intentará aterrizar suavemente la primera etapa en el cosmódromo de lanzamiento. Para lograr la última tarea de la primera etapa, será necesario dar la vuelta después de la separación, frenar, apagar la velocidad horizontal, dar la vuelta nuevamente para el frenado final, ir al área de aterrizaje y realizar un aterrizaje suave. AfortunadamenteGracias al maravilloso script para Orbiter, podemos ver este proceso casi como espectadores directos.

Preparación

Para un vuelo virtual con el cohete Falcon, necesitamos:

• Orbitador mismo
• Complemento Falcon 9R
• Suplemento para lanzar OG2

Orden de instalación: primero Orbiter, luego el complemento Falcon 9R, luego el complemento OG2.
El script no requiere ningún piloto y es muy adecuado para explorar el simulador.

Poco de teoría

En el momento de la separación del primer y segundo escalón, el Falcon 9 se encuentra a una altitud de aproximadamente 90 km y se mueve a una velocidad de dos kilómetros por segundo. Para volver al inicio de la primera etapa, es necesario extinguir el componente horizontal de la velocidad y comenzar a acelerar en la dirección opuesta. El perfil de vuelo está bien ilustrado en este diagrama:


la misma foto en tamaño grande

Las áreas anaranjadas del motor están marcadas, después de la separación, los motores de la primera etapa se encenderán tres veces más. Primero, en tres motores, la etapa extinguirá la velocidad horizontal y acelerará hacia el cosmódromo. Luego, también en tres motores, la etapa se ralentizará, cayendo de 90 a 50 km, porque el cohete tiene un área de sección transversal muy pequeña y está mal frenado por el flujo que se aproxima. Además, es más probable que se apunte con mayor precisión al mar cerca del punto de aterrizaje (en caso de falla del motor en la etapa final) en este sitio. Luego, con el tercer arranque de un solo motor, el cohete se moverá de un camino seguro y aterrizará en el sitio principal o en los cuatro sitios de repuesto. Entre los lugares de inicio y aterrizaje hay solo 9 km.



Lo que es curioso, a pesar de que el regreso a la plataforma de lanzamiento nunca se ha utilizado en la historia de la astronáutica, este modo se resolvió para el transbordador espacial. En el caso de un accidente al comienzo del vuelo, se suponía que el transbordador debía cambiar al modo de interrupción RTLS (Regresar al sitio de lanzamiento - regresar al punto de partida). Inmediatamente después de reiniciar los aceleradores de combustible sólido, el transbordador tuvo que girar, apagar la velocidad (en algún momento habría estado "colgando" a velocidad horizontal cero, lo que molestaría mucho a los astronautas, a pesar de comprender la física del proceso), acelerar en la dirección opuesta y aterrizar en el aeródromo Cabo Cañaveral. Este modo nunca se ha utilizado, pero fue completamente diseñado, probado, programado y los astronautas fueron entrenados en él.

Voló!

Volver a Falcon 9. Necesitamos un script de lanzamiento OG2.



Comenzamos



Todo es muy hermoso, pero por la noche el aterrizaje será menos espectacular. Por lo tanto, un pequeño truco. Todos tendrán 01:25 UTC, y ya tenemos mañana. Puede saltar el tiempo hacia adelante acelerando el tiempo en T y devolver la velocidad de tiempo normal en R , pero es mejor hacer algo más elegante: al usar Ctrl-F4, abrimos el editor de script y rebobinamos el tiempo durante 15 horas UTC.



Eso es mucho mejor:



presione el botón V y el cohete saldrá volando. Por F2, cambiamos a la cámara cerca del cohete:



Nos acercamos a la velocidad del sonido. El autor del guión no fue demasiado vago para representar el efecto Prandtl-Gloert detrás del carenado de la cabeza (neblina por condensación de vapor de agua en lugares con presión de aire reducida cerca del avión):



altitud 90 km, velocidad 1.8 km / s. Todavía se desconocen los datos exactos en el diagrama de secuencia de vuelo, pero estos valores aproximados son cercanos a la verdad: nadie canceló la balística y las leyes de la física. Separación de la primera etapa:



al presionar F3 , pasamos a la primera etapa:



se despliega activamente en motores de gasolina con una orientación de freno:



al presionar la tecla F1 , puede cambiar al modo de cabina, donde la automatización funciona con el poder y el principal.



Tenga en cuenta que en una etapa vacía, la reserva de combustible le permite cambiar la velocidad hasta 2,8 km / s. Este combustible podría dispersar todo el cohete, y un cálculo simple usando la fórmula Tsiolkovsky muestra que quedan aproximadamente 30 toneladas de combustible en los tanques. Tal cantidad sería suficiente para dar aproximadamente 500 m / s adicionales a la segunda etapa. Esto es mucho, y un paso único tendría una mayor capacidad de carga. Por desgracia, tal es la tarifa de reutilización.

Mientras tanto, el paso dio la vuelta y comenzó a disminuir la velocidad. Lo que es curioso, debido al componente vertical bastante notable de la velocidad, lo más probable es que el paso realmente disminuya la velocidad, y no como en la imagen de arriba.





Se completa la primera etapa de frenado. Solo quedan 1,5 km / s de combustible. Altitud 180 km, la etapa despliega motores hasta la segunda etapa de frenado.





A una altitud de 50 km, disminuimos la velocidad de 1.6 km / sa 1 km / s. Los volantes aerodinámicos están abiertos y funcionando. La reserva de velocidad característica (delta-V) permanece a 1 km / s.



Otro arranque del motor, que no estaba en el ciclograma, extinguió la velocidad hasta 200 m / s.



La altura es de 2 km, los apoyos de aterrizaje están abiertos.



Arranque final del motor:



Y un ajuste perfecto. Por supuesto, aterrizar en el simulador es más fácil que real. La máquina incluso logró ahorrar 200 m / s. Por cierto, en el caso de un aterrizaje exitoso, esta primera etapa no se reutilizará, sino que se enviará para su estudio en los stands de SpaceX. El camino hacia los pasos reutilizables no es sencillo y directo, por ejemplo, pueden surgir serios problemas con el hollín de la quema de queroseno en el motor y el generador de gas.



Cambiamos a la segunda etapa, y todavía entra en órbita:



al final del lanzamiento, reiniciamos la segunda etapa con el botón J :



y dispersamos maravillosamente los satélites a través del espacio desde el dispensador. En realidad, este proceso ocurrirá con pausas mucho más grandes.



El inicio del lunes se pospuso por un día, lo que significa que puede averiguar con seguridad cómo Orbiter se producirá. ¡Buena suerte al equipo de SpaceX!

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Source: https://habr.com/ru/post/es388267/