Voamos e sentamos com o Falcon 9R

Na segunda-feira à noite, aconteceria o lançamento do foguete Falcon 9R (adiado por um dia), que será especial de três maneiras ao mesmo tempo. Primeiro, uma nova versão do veículo de lançamento (v. 1.2) com aumento da pressão do motor e uma grande quantidade de combustível no segundo estágio deve começar. Em segundo lugar, essa missão é a retomada dos vôos após um acidente de verão e um intervalo de seis meses. E em terceiro lugar, pela primeira vez para a SpaceX e em toda a história da astronáutica, será feita uma tentativa de aterrissagem suave na primeira etapa do cosmódromo de lançamento. Para realizar a última tarefa da primeira etapa, será necessário dar a volta após a separação, frear, extinguir a velocidade horizontal, dar a volta novamente para a frenagem final, ir para a área de pouso e fazer um pouso suave. Felizmentegraças ao maravilhoso script do Orbiter, podemos ver esse processo quase como espectadores diretos.

Preparação

Para um vôo virtual com o foguete Falcon, precisamos:

• Orbiter propriamente dito
• Addon Falcon 9R
• Suplemento para o lançamento do OG2

Ordem de instalação: primeiro Orbiter, depois o complemento Falcon 9R, depois o complemento OG2.
O script não requer pilotagem e é adequado para explorar o simulador.

Pouco de teoria

No momento da separação do primeiro e do segundo degraus, o Falcon 9 está localizado a uma altitude de cerca de 90 km e se move a uma velocidade de dois quilômetros por segundo. Para retornar ao início da primeira etapa, é necessário extinguir o componente horizontal da velocidade e começar a acelerar na direção oposta. O perfil do voo é bem ilustrado por este diagrama:


A mesma foto em tamanho grande

As áreas laranja do motor são marcadas. Após a separação, os motores do primeiro estágio serão ligados mais três vezes. Primeiro, em três motores, o palco extinguirá a velocidade horizontal e acelerará em direção ao cosmódromo. Então, também em três motores, o palco desacelera, caindo de 90 para 50 km, porque o foguete tem uma área de seção transversal muito pequena e é fracamente travado pelo fluxo que se aproxima. Além disso, mirar com mais precisão o mar perto do ponto de aterrissagem (em caso de falha do motor na fase final) provavelmente será realizado neste local. Então, com a terceira partida de apenas um motor, o foguete sairá de um caminho seguro e pousará nos principais ou quatro locais sobressalentes. Entre os locais de partida e desembarque é de apenas 9 km.



O que é curioso, apesar do fato de o retorno à plataforma de lançamento nunca ter sido usado na história da astronáutica, esse modo foi elaborado para o ônibus espacial. No caso de um acidente no início do voo, o ônibus deveria mudar para o modo de cancelamento de RTLS (Return To Launch Site - retornar ao ponto de partida). Imediatamente depois que os aceleradores de combustível sólido foram reiniciados, o ônibus teve que girar, desligar a velocidade (em algum momento estaria "travando" na velocidade horizontal zero, o que incomodaria muito os astronautas, apesar de compreender a física do processo), aceleraria na direção oposta e aterrissaria no campo de pouso. Cabo Canaveral. Esse modo nunca foi usado, mas foi totalmente projetado, testado, programado e os astronautas foram treinados nele.

Voou!

De volta ao Falcon 9. Precisamos de um script de lançamento do OG2.



Começamos



Tudo é muito bonito, mas à noite o pouso será menos espetacular. Portanto, um pouco de trapaça. Todo mundo terá 01:25 UTC, e já temos manhã. Você pode pular o tempo acelerando o tempo em T e retornar a velocidade normal em R , mas é melhor fazer algo mais elegante - usando Ctrl-F4, abrimos o editor de scripts e retrocedemos o tempo por 15 horas UTC.



Isso é muito melhor:



pressione o botão V e o foguete voa. Por F2, mudamos para a câmera perto do foguete:



Estamos nos aproximando da velocidade do som. O autor do roteiro não teve preguiça de descrever o efeito Prandtl-Gloert atrás da carenagem da cabeça (neblina do vapor de água em condensação em locais com pressão de ar reduzida perto da aeronave):



Altitude 90 km, velocidade 1,8 km / s. Os dados exatos no diagrama de sequência de vôo ainda não são conhecidos, mas esses valores aproximados estão próximos da verdade - ninguém cancelou a balística e as leis da física. Separação do primeiro estágio:



Ao pressionar F3 , passamos para o primeiro estágio:



ele é implantado ativamente em motores a gás com orientação de freio:



ao pressionar a tecla F1 , você pode alternar para o modo de cabine, onde a automação trabalha com força e força.



Observe que, em um estágio vazio, a reserva de combustível permite alterar a velocidade em até 2,8 km / s. Esse combustível poderia dispersar todo o foguete, e um cálculo simples usando a fórmula de Tsiolkovsky mostra que cerca de 30 toneladas de combustível permanecem nos tanques. Essa quantidade seria suficiente para dar um adicional de aproximadamente 500 m / s ao segundo estágio. Isso é muito, e uma etapa única teria uma capacidade de carga mais alta. Infelizmente, essa é a taxa de reutilização.

Enquanto isso, o passo deu a volta e começou a desacelerar. O que é curioso, por causa do componente vertical bastante perceptível da velocidade, o passo provavelmente desacelerará o nariz para baixo, e não como na imagem acima.





A primeira etapa da frenagem está concluída. Restam apenas 1,5 km / s de combustível. Altitude 180 km, o estágio desdobra os motores até o segundo estágio da frenagem.





A uma altitude de 50 km, diminuímos de 1,6 km / s para 1 km / s. Volantes aerodinâmicos estão abertos e funcionando. A reserva de velocidade característica (delta-V) permanece em 1 km / s.



Outra partida do motor, que não estava no ciclograma, extinguiu a velocidade de até 200 m / s.



A altura é de 2 km, apoios de pouso abertos.



Partida final do motor:



E um ajuste perfeito. Obviamente, aterrar no simulador é mais fácil do que real. A máquina ainda conseguiu economizar 200 m / s. A propósito, no caso de um pouso bem-sucedido, essa primeira etapa não será reutilizada, mas será enviada para estudo nos estandes da SpaceX. O caminho para etapas reutilizáveis ​​não é simples e fácil, por exemplo, problemas sérios podem surgir com a fuligem da queima de querosene no motor e no gerador de gás.



Mudamos para o segundo estágio - e ele ainda entra em órbita:



no final do lançamento, redefinimos o segundo estágio com o botão J :



E espalhamos belamente os satélites pelo espaço do dispensador. Na realidade, esse processo ocorrerá com pausas muito maiores.



O início da segunda-feira foi adiado por um dia, o que significa que você pode descobrir com segurança o Orbiter como ele será produzido. Bem, boa sorte para a equipe da SpaceX!

Orbiter Simulator Materials por Orbiter Tag .

Source: https://habr.com/ru/post/pt388267/