SpaceX Starship Prototipi Neden Patladı.

SpaceX Starship SN8’i Test Etti.

Özel şirket SpaceX, 10 Aralık’ta Ay’a ve Mars’a gitmek için tasarlanan Starship uzay aracının bir prototipi olan SN8’i test etti. Kısa uçuşu, inişten birkaç saniye sonra patladı. Ancak altı buçuk dakikalık uçuşunun neredeyse mükemmeldi. Çığır açan teknoloji oldukça başarılı bir test idi.

Sıradan uzay aracını, yavaşlatmak için atmosferdeki “aerodinamik sürtünmeyi” kullanarak Dünya’ya geri döndü. Saatte 20.000 milden yavaşlamak ısıyı dağıtır, bu yüzden ısı kalkanları taşırlar ve son olarak paraşütlerle kontrol edilir. Gerçek roket motorları güvenli bir iniş yapamazlar.

SpaceX’in kurucusu bunun yerine uzay aracının mümkün olduğunca yeniden kullanmaya çalışıyor. Onu yörüngeye iten ve ayıran bir “güçlendirici” ilk aşamasına sahiptir. Güçlendirici aşaması, güvenli bir şekilde iniş ve yeniden kullanılmak üzere tasarlanmıştır. SpaceX, bunu Falcon roketiyle nasıl yapacağını buldu, ancak bu, sistemin yalnızca üçte ikisi. Starship ile uzay aracını Dünya yörüngesinden daha ileriye itmeye yardımcı olan sistemin üçüncüsü asla fırlatılmaz.

İlk aşama yükselticinin inmesi “kolaydır” çünkü fırlatıldıktan iki dakika sonra fırlatılır ve bu nedenle nispeten düşük bir irtifadan Dünya’ya geri döner asla süper yüksek hızlara ulaşmaz. NASA, “yüksek” hipersonik hızı 10’dan 25’e kadar bir “Mach sayısı” olarak tanımlar. Güçlendirici yalnızca yaklaşık Mach 6’ya ulaşır.

Starship’in kendisi yörüngeden dönerek 25 Mach’a ulaşacak. Bu hızda, yeniden giriş ısısı motorları eritecek. Bu nedenle, enerjinin% 99’unu dağıtan, kargoyu ve iniş için ihtiyacınız olan tüm önemli roketleri koruyan önemli bir ısı kalkanına ihtiyacı var. NASA’nın kısmen yeniden kullanılabilir Uzay Mekiği , aracı bir piste kaydırmak için kullanılan devasa kanatlara sahipti. Ancak kanatlar ağırdır ve potansiyel taşıma kapasitesini azaltırlar. Ayrıca, Mars’ta veya Ay’da çalışmayacaklar çünkü atmosfer ve pist eksikliği var.

Starship’in marifeti, tamamen aşağıya “manavra atması” atmosferin yavaş yavaş yavaşladığı bir tür serbest düşüş. Yere yaklaştığında, kısa bir takla ve iniş yanmasının pede yumuşak bir şekilde dokunması için yeterince yavaş olmalıdır.

Başka hiçbir araç kasıtlı olarak böyle uçmaz. Uçaklar, hava akımını kanatlara bağlı tutarak havanın kalkmasını sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu hava akışını kaybederseniz, gökyüzünden düşersiniz bu, durak denen bir durumdur. Starship atmosfere 90 derecelik bir açıyla girer.

tamamen durduğu anlamına gelir. Bir yaprağın yere çarpması gibi, bu doğası gereği dengesiz bir konfigürasyondur ve aerodinamiğin tahmin edilmesi imkansızdır. Burası aktif kontrolün devreye girdiği yerdir.

Starship’in dört kanadı vardır ve tıpkı bir paraşütçünün serbest düşüşü kontrol etmek için dört kolunu kullanması gibi kullanılır. SN8 test uçuşu ile Space X, bir göbek flopunu kontrol etmenin mümkün olduğunu gösterdi. 12,5 km’den düşüş, SpaceX’e yörüngeden dönüşün son yarısının koşullarını verdi.

SpaceX, bir göbek flopunun aerodinamiğinin nasıl çalıştığını bilmesini sağlayan uçuş verilerini toplayacak. Özellikle, kanatların ne kadar iyi çalıştığını ve Starship’i ne kadar dengeli tutacağını ve hedefe indireceğini bilecek. SpaceX tarafından yayınlanan videolarda kanatların iyi kontrol altında olduğunu görebiliyoruz. Bu SpaceX için harika görünüyor.

Roket denklemi : Tamamen yeniden kullanılabilir olan Starship, geleneksel tek kullanımlık araçlardan çok daha ucuza çalışmalıdır. Ancak tam olarak ne kadar yakıt taşımanız gerektiğine karar vermek zor bir iştir.

Konvansiyonel uçaklar her zaman yedek yakıtla kalkarlar, ancak yanlış hesaplarlarsa her zaman acil iniş yapabilirler. İniş için yeterince yakıtınız olduğundan emin olmak için roketlerin muazzam miktarda yakıtla fırlatılması gerekir. 14 günlük bir kamp gezisine çıkıp, son gününüz için 13 gün su taşımak gibi. SN8 tankının inişe geldiğinde neredeyse tamamen boş olması muhtemeldir.

Yakıt türü söz konusu olduğunda, gazyağı ve hidrojenin (Apollo 11 tarafından kullanıldığı şekliyle) hala en popüler roket yakıtları olması ilginçtir. Fizik ve kimya kanunları elli yılda pek değişmedi. Ancak Starship aslında metanın yakıt olarak kullanılmasına öncülük ediyor. Çalışması daha zor olmasına rağmen, biraz daha fazla itme gücü veriyor. Ve belki daha da önemlisi, SpaceX için nihai hedef olduğu açık olan Mars’ta bol miktarda metan vardır.

Peki SN8 neden düştü? Videoda, inişten hemen önce bazı yeşil ışıkların yanıp söndüğünü görebilirsiniz. Motorlar, karakteristik bir yeşil alevle yanan bakırdan yapılmıştır. SpaceX , son anda yakıt basıncıyla ilgili bir sorun olduğunu, yani roketin yavaşlayamayacağını söylüyor. Ortaya çıkan fazla oksijen, motorları yakmaya başladı. Son birkaç saniye olmasaydı, iniş mükemmel olabilirdi. Mühendisler şimdi SN9 için bu sorunu çözmeye çalışacaklar.

Sürtünme Nedir? Sürtünme, bir uçağın havadaki hareketine karşı koyan aerodinamik kuvvettir. Sürtünme uçağın her parçası (hatta motorlar! ) Tarafından üretilir. Sürtünme nasıl oluşturulur?

Çekiş, mekanik bir kuvvettir. Katı bir cismin bir sıvı (sıvı veya gaz) ile etkileşimi ve teması sonucu oluşur. Sürtünmenin oluşması için katı gövdenin sıvı ile temas halinde olması gerekir. Sıvı yoksa sürükleme yoktur. Sürükleme, hızdaki farktan kaynaklanır katı nesne ve sıvı arasında. Nesne ile sıvı arasında hareket olmalıdır. Hareket yoksa sürükleme de yoktur. Nesnenin statik bir akışkan içinden geçip geçmemesi ya da akışkanın statik katı bir nesneden geçip geçmemesi hiçbir fark etmez.

Sürtünme bir kuvvettir ve bu nedenle hem büyüklüğe hem de yöne sahip bir vektör miktarıdır. Sürtünme, uçağın hareketinin tersi yönde hareket eder. Kaldırma, harekete dik hareket eder. Sürtünmenin büyüklüğünü etkileyen birçok faktör vardır. Faktörlerin çoğu aynı zamanda kaldırmayı da etkiler, ancak uçak sürüklenmesine özgü bazı faktörler vardır.

Sürtünmeyi aerodinamik sürtünme olarak düşünebiliriz ve sürüklenmenin kaynaklarından biri de hava molekülleri ile uçağın katı yüzeyi arasındaki yüzey sürtünmesidir. Deri sürtünmesi bir katı ve bir gaz arasındaki bir etkileşim olduğundan, yüzey sürtünmesinin büyüklüğü hem katı hem de gazın özelliklerine bağlıdır. Katı için, pürüzsüz, cilalı bir yüzey, pürüzlü bir yüzeye göre daha az cilt sürtünmesi üretir. Gaz için büyüklük, havanın viskozitesine ve Reynolds sayısı olarak ifade edilen viskoz kuvvetlerin akışın hareketine göre büyüklüğüne bağlıdır. Katı yüzey boyunca bir sınır tabakası Düşük enerji akışı üretilir ve yüzey sürtünmesinin büyüklüğü sınır tabakasındaki koşullara bağlıdır.

Sürtünmeyi nesnenin akışkan içerisindeki hareketine aerodinamik direnç olarak da düşünebiliriz. Bu sürükleme kaynağı, uçağın şekline bağlıdır ve form sürüklemesi olarak adlandırılır. Hava bir cismin etrafında akarken, yerel hız ve basınç değişir. Basınç, gaz moleküllerinin momentumunun bir ölçüsü olduğundan ve momentumdaki bir değişiklik bir kuvvet ürettiğinden, değişen bir basınç dağılımı vücut üzerinde bir kuvvet oluşturacaktır. Kuvvetin büyüklüğünü belirleyebilirizyerel basınç çarpı tüm vücut etrafındaki yüzey alanını entegre ederek (veya toplayarak).

Harekete zıt olan aerodinamik kuvvetin bileşeni sürüklemedir; harekete dik olan bileşen asansördür. Hem kaldırma hem de sürükleme kuvveti, nesnenin basınç merkezinden geçer. Kaldırma oluşumunun neden olduğu ek bir çekme bileşeni vardır. Aerodinamikçiler bu bileşene indüklenmiş sürükleme adını verdiler.

Aynı zamanda “kaldırma nedeniyle sürüklenme” olarak da adlandırılır çünkü yalnızca sonlu, kaldırılabilir kanatlarda oluşur. İndüklenen sürükleme, kaldırma dağılımının kanatta tek tip olmadığı, ancak kökten uca değiştiği için oluşur. Kaldırma kanadı için, kanadın üst ve alt yüzeyleri arasında basınç farkı vardır. Kanat uçlarının yakınında çok güçlü dönen bir akış oluşturan ve kanat köküne doğru azalan girdaplar kanat uçlarında oluşur. Kanadın yerel hücum açısı, indüklenen akışla artar.kanatta etki eden aerodinamik kuvvete ek bir akış aşağı bakan bileşen verir. Kuvvet, endüklenmiş sürükleme olarak adlandırılır çünkü uç girdaplarının etkisiyle “indüklenmiştir”. İndüklenen sürüklemenin büyüklüğü, kanat tarafından üretilen kaldırma miktarına ve açıklık boyunca kaldırma dağılımına bağlıdır. Uzun, ince (kord şeklinde) kanatlar düşük sürüklemeye sahiptir; Büyük akorlu kısa kanatlar yüksek sürüklemeye sahiptir. Eliptik bir kaldırma dağılımına sahip kanatlar, minimum indüklenen sürüklemeye sahiptir. Modern uçaklar, kanadın indüklenen sürüklenmesini azaltmak için kanatçıklar kullanır.

İki ek sürükleme kaynağı, dalga sürüklemesi ve ram sürüklemesidir. Bir uçak ses hızına yaklaştığında , yüzey boyunca şok dalgaları üretilir. Şok dalgaları, statik basınçta bir değişiklik ve toplam basınç kaybına neden olur. Dalga direnci, şok dalgalarının oluşumu ile ilişkilidir. Dalga sürüklemesinin büyüklüğü, akışın Mach sayısına bağlıdır.

Ram sürtünmesi, uçağın içine serbest akış havası getirildiğinde üretilir. Jet motorları uçağa hava getirir, havayı yakıtla karıştırır, yakıtı yakar, ardından itme kuvveti oluşturmak için yanma sıvılarını tüketir. Temel itme denklemine bakarsak, brüt itme kuvvetinden çıkarılan bir kütle akış çarpı giriş hızı terimi vardır. Bu “negatif itme” terimi, brüt çekmesidir. Uçaktaki soğutma girişleri de brüt sürtünmesinin kaynaklarıdır.