После успешной миссии Crew Dragon работники компании Илона Маска трудятся не покладая рук, готовясь к прыжковым тестам звездолета, а инженеры проводят тестирование тепловой защиты.
https://twitter.com/Cameron_Byers_/status/1107415378043375616
https://twitter.com/elonmusk/status/1107378575924035584
Сегодня в нашем журнале “Всё о Космосе” мы опубликовали ответы Илона Маска пользователям Twitter.
Об этом можно прочитать в статье “Starship. Новости”
Генеральный директор SpaceX Илон Маск сообщил о том, что работники компании в Южном Техасе уже приступили к изготовлению первого прототипа звездолета орбитального класса, в то время как инженеры и техники проводят тестирование теплового экрана.
Будучи собранным из шестиугольных плиток (предположительно) из нержавеющей стали, металлический теплозащитный экран Starship будет одним из наиболее важных аспектов орбитального космического корабля.
Transpirational cooling (Транспирационное охлаждение)
Транспирационное охлаждение — метод теплозащиты при котором внутренняя стенка камеры или её часть (если транспирационное охлаждение применяется на определенном участке) изготавливается из мелкопористого материала с диаметром пор в несколько десятков микрон.
Защитное действие транспирационного охлаждения аналогично завесному. Если используется жидкий охладитель, то он по порам подается с небольшой скоростью на огневую поверхность стенки, создается защитная завеса, плотность теплового потока в стенку снижается. При некотором критическом значении расхода жидкого охладителя температура стенки становится равной температуре кипения жидкости при данном давлении. На режиме критического расхода внутренняя стенка защищается сплошной завесой жидкости. При снижении расхода жидкость частично испаряется, а завеса становится в основном газовой.
Во время прохождения холодного газа или жидкости в пограничном слое входящего потока происходит движение горячего газа назад поверхности стенки, в результате чего скорость теплопередачи уменьшается. Поэтому при транспирационном охлаждении охладителю нужно обладать максимальной удельной теплоемкостью и минимальной молекулярной массой. Предпочтительнее, особенно при использовании в качестве охладителей H2 и NH3, испарять жидкий охладитель у наружной поверхности стенки и вдувать в пограничный слой у внутренней стенки холодный пар. Это обеспечивает большую равномерность охлаждения поверхности.
Количественные соотношения между расходом охладителя и снижением плотности теплового потока зависят от свойств охладителя, материала стенки и параметров газового потока. В общем случае расход охладителя при транспирационном охлаждении в 3 — 5 раз меньше, чем при завесном, что обусловлено небольшими скоростями ввода охладителя и равномерном охлаждением поверхности. Преимущества транспирационного охлаждения увеличиваются при больших температурных перепадах.
Крошечные отверстия (поры) в пластинах теплозащитного экрана в самых горячих частях корпуса звездолета позволят эффективно отводить значительную часть тепла в результате мгновенного испарения жидкости.
Стоит отметить, что в тесте, проведенном сегодня, некоторые участки теплозащитных плиток раскалились до температуры 1650 Кельвинов (2500ºF / 1400ºC). В отличие от абляционной теплозащиты космических кораблей Crew и Cargo Dragon, ожидается, что теплозащитный экран из нержавеющей стали более устойчив к чрезвычайно высоким температурам при скоростных входах 12-14 км / с (~ 31 000 миль в час, Mach 40+).
Маск также подтвердил, что SpaceX решила не создавать новый обтекатель для Starhopper, прототипа Starship. В течение последних нескольких недель специалисты SpaceX собирали то, что первоначально предполагалось как замена обтекателя. Вместо этого дуэт цилиндрических секций из нержавеющей стали, очевидно, является началом создания первого прототипа звездолета орбитального класса. Если две новые стальные секции соединить вместе, то получится конструкция высотой примерно 20-30 метров.
Тот факт, что компания SpaceX начала процесс создания первого орбитального звездолета в конце февраля, может дать инженерам и техникам реальную возможность пройти тестирование Starhopper и сборку Starship в течение следующих 90-100 дней.
Ирина Дорошенко