Como os designers de máscaras derrotaram os engenheiros

67 O Congresso Internacional de Astronáutica trouxe uma sensação - Ilon Musk fez planos para a colonização de Marte. Um belo vídeo, uma excelente apresentação no estilo da Apple, deixou uma dolorosa perplexidade. Sem mergulhar nas fórmulas, é apenas "em seus dedos" que as soluções e características técnicas propostas para os dispositivos são muito estranhas.






Os primeiros quadros já são desconcertantes. A torre de serviço à esquerda está terminada sem problemas e nenhum dispositivo técnico se destaca. Torres de serviço reais no clima quente dos EUA são mais ou menos assim:



você dirá que isso é um pouco e estará certo - de fato, você pode desenhar qualquer torre. O problema é que, em vez de pintar com credibilidade, os artistas da SpaceX decidiram pintar lindamente. A torre de serviço é um dispositivo técnico utilitário. Pode ser bonito, liso e brilhante, mas exigirá dinheiro adicional e não funcionará melhor. Como essas despesas serão combinadas com um bilhete acessível para Marte?



A sonda do século XXI em proporção e o número de vigias se assemelha a foguetes, como foram pintados nos anos 50. Gordon Flash


Rocket. Temos esse personagem não é muito famoso, mas quantos americanos se engasgaram no monitor?

Na realidade, os engenheiros costumavam gastar seu talento na redução de vigias - o vidro laminado (capaz de suportar o vácuo e os micrometeoritos) pesa muito. Aqui, por exemplo, há uma história visual de como eles lutaram com as janelas no módulo lunar americano.


A série From the Earth to the Moon, de onde o vídeo

veio , é altamente recomendável para visualização.E se você se lembrou do módulo Cupola na ISS, ele apareceu apenas dez anos depois que a estação começou a operar, antes que se tratasse de vigias individuais. E nele as vigias são fechadas por persianas.



Além do peso, grandes estruturas de vidro também serão caras. Então diga bilhetes baratos para Marte?



Belas linhas rigorosas de foguetes e torres de serviço. Sem mastros retráteis, como na realidade.



Não, é claro, é tecnicamente possível fazer esse design. Por exemplo, nos cabos Proton, vá para uma área de contato especial entre os motores.



Se desejar, você pode reabastecer os dois estágios a partir do fundo esticando os oleodutos de reabastecimento do segundo estágio até o primeiro, mas por quê?



Quarenta e dois motores de primeiro estágio se tornarão um alvo óbvio de críticas devido a problemas de confiabilidade. Mas, na realidade, a relação entre confiabilidade e número de motores é um pouco mais complicada . Se o foguete tiver um estoque de razão de empuxo e o acidente não levar a danos aos motores vizinhos, poderá ocorrer a perda de um.



Não há sinais de um sistema de resgate no navio. Em princípio, isso é lógico para um vôo de ida para Marte, e para centenas de tripulantes será completamente inadequadamente caro e complicado, mas o desastre no início será muito ofensivo.



Um dos tiros mais estranhos. Em primeiro lugar, retornar ao site de lançamento é uma grande perda de carga útil.. Ninguém se preocupa em se sentar mais ao longo da trajetória e não gastar toneladas preciosas de combustível em retorno. Em segundo lugar, por que sentar em sua própria mesa inicial? A aterrissagem requer precisão praticamente centimétrica, mesmo com unidades de partida ativas, o que é difícil de imaginar para um míssil tão grande. E qualquer acidente grave levará ao fato de que o foguete cairá no lançamento e o desativará. No contexto do recente acidente com a destruição da plataforma de lançamento, essa decisão parece especialmente estranha. Economize tempo no transporte da primeira etapa? Mas economiza em partidas - os contras definitivamente superam.



A idéia de reabastecer em órbita é bastante robusta. A única questão é o que reabastecer. De acordo com a apresentação da SpaceX, os motores Raptor movidos a metano super-resfriado e oxigênio estão no navio. Isso significa que durante o vôo para Marte, os componentes do combustível para pouso serão armazenados nos tanques. E sem o isolamento térmico dos tanques, eles esquentam e evaporam. É por isso que as espaçonaves reais no espaço profundo levam consigo heptil e amil armazenados em forma líquida à temperatura ambiente. E etapas criogênicas vivem em órbita, na melhor das hipóteses, por horas. Sim, os tanques podem ser tecnicamente isolados, mas haverá uma enorme perda de peso e dinheiro. Por exemplo, no Museu RSC Energia existem tanques para o Buran, nos quais o oxigênio líquido pode ser armazenado por semanas.



O tanque real é pequeno e as paredes são grossas. O grande tanque do navio pintado terá uma superfície enorme e o número correspondente de diferentes furos tecnológicos. O isolamento térmico tornará literalmente dourado em peso e valor.



Bonito, mas mesmo aqui os designers derrotaram os engenheiros. Sem uma unidade de virada, os painéis solares exigirão uma virada de proa / popa em direção ao sol do navio, o que é inconveniente e requer consumo de combustível adicional. A propósito, no vídeo, o navio ignora a direção do Sol em geral.



Acontece que arrastamos a proteção térmica reutilizável no estilo de transporte para Marte e a retardamos junto com asas rudimentares. É triste que os projetistas de Mask tenham ignorado as idéias de engenharia bem desenvolvidas sobre como frear na atmosfera de Marte e tenham pintado uma aterrissagem para a densa atmosfera da Terra. É assim que parece um pouso muito mais crível.



O fato é que Marte tem uma atmosfera muito fina e a pressão média na superfície está na região de meio por cento da Terra. É inconveniente usá-lo na frenagem, mas também é impossível ignorá-lo. Você pode tentar você mesmo ( opção um , opção dois ), como é desconfortável.



Má aerodinâmica. A propósito, a velocidade de uma reunião com Marte, mesmo no melhor dos casos, será de 5-6 km / s, ou seja, o navio terá que transportar combustível para alterar a velocidade característica (delta-V) de pelo menos seis quilômetros. De acordo com um esquema simplesprecisamos de 4,2 km / s para voar para Marte e cerca de cinco para desacelerar. A frenagem da maneira como no vídeo permitirá reduzir a velocidade da atmosfera gratuitamente, estimando em seus dedos dois quilômetros, e o restante terá que ser extinto pelos motores, desperdiçando combustível. Uma margem tão grande de velocidade característica para um estágio não é muito comum, mas tecnicamente possível.

O design do navio diz que terá que ser usado como veículo reutilizável entre a Terra e Marte. Além disso, ele terá que decolar de Marte e acelerar para a Terra, usando apenas um passo. A física não proíbe isso, mas a solução parece irracional, o tempo total de operação necessário dos motores será muito grande e o acidente levará à impossibilidade de outras etapas do voo.

Depois de assistir a este vídeo, o navio Hermes da ficção marciana começa a parecer um projeto totalmente desenvolvido - na verdade, ele pode girar painéis solares, ter radiadores de troca de calor, um reator e um motor eficiente, e um número bastante adequado de pessoas na equipe.

Apresentação

Os materiais de apresentação também levantam questões.



Aqui, em princípio, as armadilhas que podem fazer uma comparação com o revestimento são absolutamente incorretas.



Em termos simples, a SpaceX vai construir um enorme caminhão de mineração. Digamos que seja adequado para Marte. Mas para que tarefas em uma órbita próxima à Terra, que só pode ser obtida até o momento, será necessário um foguete com 300/550 toneladas de carga útil? A família Falcon 9 / Heavy pode pelo menos ganhar dinheiro na versão 9 e enviar uma pequena carga para Marte na versão Heavy, por que construir um novo monstro?



Você sabe por que agora as estações interplanetárias voam para Marte por seis meses em vez de 115 dias em média? Tudo é muito simples - quanto mais rápido queremos voar, mais precisamos gastar combustível nisso.



A opção mais econômica está no canto superior esquerdo. Transição Gomanov. Se você quiser mais rápido - pague pelo fato de que, em vez da carga, você terá combustível. E agora a pergunta é: como um voo rápido e caro será combinado com uma passagem acessível para Marte?



Ótimo plano de negócios. Foguetes de máscara reutilizáveis ​​e sua iniciativa - é tudo o que você precisa para ter sucesso. Estima-se que uma missão tripulada "comum" a Marte custe cem bilhões de dólares, e o dinheiro para milhares de navios com colonos só será mascarado pelo Conselho Mundial após a vitória do comunismo em todo o planeta.



Depois de entrar na órbita de Júpiter, ocorrerá o primeiro jogo de xadrez Júpiter-Novo Vasyuki. E a apresentação também falou sobre voos interestelares ...

Sobre sonhos e realidade

A apresentação da Máscara mostrou um projeto monstruoso, polêmico, mal elaborado e causando um grande número de perguntas. Que, no entanto, foi recebido com entusiasmo pelo público e se tornou uma sensação. As últimas notícias são que centenas de pessoas escrevem na SpaceX, querendo voar para Marte, obviamente acreditando na possibilidade e acessibilidade desse voo. Mas esses sonhos são reais? Os pioneiros da astronáutica sonhavam com o espaço, mas seus sonhos eram sustentados por cálculos matemáticos sobre a possibilidade fundamental de vôos, e os primeiros motores que saíam reforçavam a confiança na realidade do sucesso ... Sonhos se tornaram realidade, embora de uma forma diferente - os robôs agora estão trabalhando em Marte, e a astronáutica é um benefício bastante real. Intencionalmente sonhando com um sonho, acreditando que o desejado será alcançado de alguma maneira mágica, apesar da matemática, física e economia chatas - este é o nível do MLM e do filme "Secret".Agora, no mundo pós-moderno, as relações públicas podem ser mais importantes que o trabalho real, mas você ainda não pode prescindir dele. E está longe do fato de que o magnetismo da idéia "Avançar para Marte" aumentará a competitividade da SpaceX no mercado - os entusiastas geralmente têm pouco dinheiro e os empresários sabem como contar isso, e nenhuma beleza de Marte os forçará a comprar assentos no foguete se houver estatísticas de um acidente por dez vôos. Para uma inovação qualitativa no espaço, são necessárias novas tecnologias, que ainda não são visíveis. E o caminho lento e gradual do desenvolvimento espacial parece menos impressionante. Na apresentação, Musk mostrou um sonho lindo, que será extremamente difícil de realizar, mesmo em uma versão truncada. E só podemos esperar que isso não leve a outra decepção no programa espacial.mas ainda é completamente impossível ficar sem ele. E está longe do fato de que o magnetismo da idéia "Avançar para Marte" aumentará a competitividade da SpaceX no mercado - os entusiastas geralmente têm pouco dinheiro e os empresários sabem como contar isso, e nenhuma beleza de Marte os forçará a comprar assentos no foguete se houver estatísticas de um acidente por dez vôos. Para uma inovação qualitativa no espaço, são necessárias novas tecnologias, que ainda não são visíveis. E o caminho lento e gradual do desenvolvimento espacial parece menos impressionante. Na apresentação, Musk mostrou um sonho lindo, que será extremamente difícil de realizar, mesmo em uma versão truncada. E só podemos esperar que isso não leve a outra decepção no programa espacial.mas ainda é completamente impossível ficar sem ele. 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Source: https://habr.com/ru/post/pt398067/