forum.kosmonautix.cz

Starship bude prý vypadat jako "tekuté stříbro" a nebude potřebovat žádnou pasivní tepelnou ochranu (Pica-X). Spodní část lodi má být chlazená aktivně pomocí kapalného metanu.

Jsem zvědavý jak to bez PICA-X zvládnou.

To se mi nezdá. Jsem zvědavý jak to takto zvládnou. A co vršek lodi, tam bude namáhání při brzdění o atmosféru menší, že nebude nutno nijaké chlazení? Kdyby to bylo zcela i bez slabé vrstvy tepelného štítu.

todtv píše:To se mi nezdá. Jsem zvědavý jak to takto zvládnou. A co vršek lodi, tam bude namáhání při brzdění o atmosféru menší, že nebude nutno nijaké chlazení? Kdyby to bylo zcela i bez slabé vrstvy tepelného štítu.

V tom tweetu to píše: zrcadlový povrch, horní část nepotřebuje nic dalšího, spodní aktivně chlazená tekutým metanem

To je přesně to co jsem myslel

Ocel vydrží hrozně moc, v kombinaci se zrcadlovým povrchem a aktivním chlazením by vlastně nebyl třeba žádný tepelný štít

To se pak nedivím, že jim to vychází líp, jak kompozity

Pokud se jim tohle povede, tak to bude průlom

petrsida píše:Ocel vydrží hrozně moc, v kombinaci se zrcadlovým povrchem a aktivním chlazením by vlastně nebyl třeba žádný tepelný štít

Jj, něco v tomto stylu, right?

Ten termín horní a spodní část lodi je možná trochu zavádějící. Je to myšleno takto:

• Spodní - Windward - návětrná strana - ta strana lodi (cca polovina), která bude přímo narážet do atmosféry - nejde tedy jen o celé nádrže, ale o polovinu nádrží a polovinu nákladové sekce (kde bude muset být aktivní chlazení také umístěno).
• Horní - Leeward - závětrná - opačná strana, která bude "ve stínu" a nebude se zahřívat

MP: yaah, right, a komu by se to nelíbilo, tak není fanoušek scifi

Jenom mě zaráží, že ve scifi filmu to použijí a v reálu to nikdo ani nezkusil

Ketivab: jo, přesně, tak je to lepší

Takže na nábežně straně by měla stačit vyleštěná ocel a aktivní chlazení potrubím/mezipláštěm metanem? Hmm dokud to neuvidím, tak neuvěřím.
1. Bude mě zajímat jak to bude řešeno u náběžných hran apod namáhaným částech konstrukce.
2. Velmi lesklý povrch bude potřebné po čase obnovovat - ale iv oceli řady 300 (které zahrnují široký rozsah podtříd a složení) je např. 18 - 30% Cr a povrch se počase i bez abraze částic větších/menších z atmosféry pokryje určitou vrstvičkou oxidů chromu. Leda by byl povrch upraven, resp. podtřída 300 typu v lesklosti a otěruvzdornosti jako např. každý známe z domova vodovodní baterie, které jsou stále velmi lesklé, a musí být taky pevně za nízkých a vysokých teplot.
3. Odvádění tepla z lesklého rozžhaveného povrchu chlazením metanem obdobně asi jako u trysek raket. motorů - buď chladící meziplášť neho hustá síť potrubí, případně jakoby skládaný dvouplášť s kanálky, a to po snad skoro polovině povrchu lodě. A s tím spojené jak moc toto ohřeje celkově použivaný metan - během této fáze asi nebude spalován v motorech jako při chlazení trysech - pasivní brzdící fáze. Tedy ohřátý metan půjde do nádrže, kde zbytek metanu ohřeje a vzroste jeho tlak.

Pokud se jim toto takto podaří vyřešit a bude to opakovaně fungovat bez tepelného štítu, tak potom kloubouk dolu.

todtv píše:Takže na nábežně straně by měla stačit vyleštěná ocel a aktivní chlazení potrubím/mezipláštěm metanem? Hmm dokud to neuvidím, tak neuvěřím.
1. Bude mě zajímat jak to bude řešeno u náběžných hran apod namáhaným částech konstrukce.
2. Velmi lesklý povrch bude potřebné po čase obnovovat - ale iv oceli řady 300 (které zahrnují široký rozsah podtříd a složení) je např. 18 - 30% Cr a povrch se počase i bez abraze částic větších/menších z atmosféry pokryje určitou vrstvičkou oxidů chromu. Leda by byl povrch upraven, resp. podtřída 300 typu v lesklosti a otěruvzdornosti jako např. každý známe z domova vodovodní baterie, které jsou stále velmi lesklé, a musí být taky pevně za nízkých a vysokých teplot.
3. Odvádění tepla z lesklého rozžhaveného povrchu chlazením metanem obdobně asi jako u trysek raket. motorů - buď chladící meziplášť neho hustá síť potrubí, případně jakoby skládaný dvouplášť s kanálky, a to po snad skoro polovině povrchu lodě. A s tím spojené jak moc toto ohřeje celkově použivaný metan - během této fáze asi nebude spalován v motorech jako při chlazení trysech - pasivní brzdící fáze. Tedy ohřátý metan půjde do nádrže, kde zbytek metanu ohřeje a vzroste jeho tlak.

Pokud se jim toto takto podaří vyřešit a bude to opakovaně fungovat bez tepelného štítu, tak potom kloubouk dolu.

Náběžná hrany by neměly dělat problém, v téhle fázi letu budou schované, respektive připažené k tělu

Metan při chlazení se bude ohřívat, ale to by nemělo dělat problém, nádrže budou skoro prázdné a tlakovat je stejně chtěli ohřátým metanem

Nejvíc namáhány by měl být čumák lodě

Přece jen pracuji v technologické firmě, takže v rámci měření teplot apod, ale na vlnové délce kolem 10 um jsem se zabýval odrazivostí materiálů Např. od vlnové délky cca 600 nm výše je už v odrazivosti nejlepší zlatý povrch (tedy se nedívím krátké informaci, že okna mohou být pokryta/zakryta tenkou vrstvou zlata třeba jen ve fázi brzdění o atmosféru).
U tohoto řešení jde o max efektivnost odrazu tepelného záření šokové vlny při brzdění. Např. pokud má šoková/rázová vlna nad povrchem rakety efektivní teplotu 2000 K, tak jsme s maximem vyzařování kolem 1000 nm (1um) a tam už může být lepší v odrazivosti vyleštěný zlatý povrch - ale není moc abrazivně odolný (prach apod. v atmosférách) proti vyleštěné nerez oceli.
Při takových energiích může být velký rozdíl mezi odrazivostí 99 % oproti 98 % - na povrch působí při 98 %ní odrazivosti 2x větší tepelná radiace než při 99 %ní odrazivosti (2% zbytku tepelné radiace proti 1 %). Proto má např. James Webb teleskop, který bude pracovat v IČ oblasti zlaté zrcadlo. Takže z tohoto hlediska musí i drobet vědět charakteristiku odrazivosti použité nerez oceli dle vlnové délky záření - dimenzování chlazení se pak může značně lišit v 10sítkách % až v násobcích.

Jinak jsem si všiml, že část lidí diskutuje použití brzdění motory před vstupem do atmosféry. Neuvědumují si, že např. zpomalení tělesa o např. 10 km/s v ideálním případě sebere stejné množství paliva jako jeho urychlení o 10 km/s!
Brždění o atmosféru, pokud máte vyřešenou výdrž bržděného tělesa v extrémních podmínkách, vlastně nespotřebuje cenné palivo na snižení rychlosti, ale energie potřebná na snížení rychlosti se NEpřenese na práci raketových morů - na/z energie paliva, ale na vytvoření rázové vlny a její zahřátí a vyzařování tepla z velké části do okolí, čímž se ušetří velké množství paliva srovnatelné s urychlením na původní rychlosti o kolik se tímto těleso zpomalí. Energie o kterou je nutno zpomalit se tak předá energii částic okolní atmosféry + nové vzniklému záření. Stejně jako když zabrzdíte auto, tak se energie pohybu auta předá ohřátým brzdným destičkám, ohřátému vzduchu okolo, rozprášení části meteriálu kolem brzdných destiček a kotoučů do okolí + ohřátí pneumatik a vzduchu v nich a ohřátí povrchu silnice a nikoliv aby jste na to plácali benzín z obrácení tahu motoru na zpomalení. Ale samozřejmě toto musí brzdné destičky, brzdící kotouč, pneumatiky atd. vydržet, takže nemůžete mít na autě obyčejná dřevěná kola s kaučukovou levnou hadicí.
Samozřejmě cenou je vyšší investiční náročnosti - nutná vyšší odolnost rakety za extrémních podmínek.

EDIT: Pro posouzení vhodnosti chlazení metanem. Měrná tepelná kapacita kapalné vody je 4,18 kJ/(kg*K). U kapalného metanu se to dle podmíněk může pohybovat od 2 do 3 kJ/(kg*K). Jeho hustotä je kolem 0,44 kg/l. Takže metan na tom není na chlazení tak úplně špatně. Např. měrná tepelná kapacita železa je 0,45 kJ/(kg*K). Co se týče výparného tepla x chlazení, tak tam jsme o 3 řády výše v MJ/kg, ale jak se při chlazení změní metan na plyn, tak už se zhoršuje přestup tepla stěna+plynná fáze apod. proti stěna + kapalná fáze. Taky objem methanu se vypařením zvýší o 3 řády při stejném tlaku (hustota vypařením při tlaku 1 atmosféry klesne z asi 440 kg/m3 na 0,7 kg/ m3).