VTVL - VTVL

Este artigo é sobre foguetes. Para aeronaves capazes de decolagem e aterrissagem vertical, consulte VTOL .
Um Falcon 9 realizando uma aterrissagem vertical
Aterrissagem DC-XA em 1996

Decolagem vertical, pouso vertical ( VTVL ) é uma forma de decolagem e pouso de foguetes. Várias naves VTVL voaram. O foguete VTVL mais conhecido e comercialmente bem-sucedido é o primeiro estágio do Falcon 9 da SpaceX .

As tecnologias VTVL foram desenvolvidas substancialmente com pequenos foguetes após 2000, em parte devido a competições com prêmios de incentivo como o Lunar Lander Challenge . Pequenos foguetes VTVL bem-sucedidos foram desenvolvidos pela Masten Space Systems , Armadillo Aerospace e outras.

A partir de meados da década de 2010, o VTVL estava em intenso desenvolvimento como uma tecnologia para foguetes reutilizáveis grandes o suficiente para transportar pessoas . Em 2013, a SpaceX demonstrou pouso vertical em um protótipo do Falcon 9 depois de escalar 744 metros no ar. Mais tarde, Blue Origin ( New Shepard ) e SpaceX ( Falcon 9 ), ambos demonstraram recuperação de veículos de lançamento após as operações de retorno ao local de lançamento (RTLS), com o foguete de reforço New Shepard da Blue Origin fazendo o primeiro pouso vertical bem-sucedido em 23 de novembro de 2015 após um voo que atingiu o espaço sideral e o vôo 20 do Falcon 9 da SpaceX marcando o primeiro pouso de um impulsionador orbital comercial cerca de um mês depois, em 22 de dezembro de 2015. A SpaceX também está planejando um foguete totalmente reutilizável chamado Starship .

Os foguetes VTVL não devem ser confundidos com aeronaves que decolam e pousam verticalmente que usam o ar para apoio e propulsão, como helicópteros e jatos de salto que são aeronaves VTOL .

História

  • 1961 Bell Rocket Belt , cinturão de foguete VTVL pessoal demonstrado.
  • Os conceitos de foguetes VTVL foram estudados por Philip Bono da Douglas Aircraft Co. na década de 1960.
  • O Módulo Lunar Apollo era um veículo VTVL de dois estágios dos anos 1960 para pousar e decolar da lua.
  • O Grupo de Ciência e Tecnologia de Defesa da Austrália lança com sucesso o foguete Hoveroc em 2 de maio de 1981 em um teste em Port Wakefield, South Australia. Era capaz de "uma trajetória de vôo controlada dentro de um plano horizontal e terminando, se necessário, em uma descida controlada".
  • A União Soviética fez algum trabalho de desenvolvimento, mas nunca voou, uma cápsula tripulada de pouso vertical chamada Zarya no final dos anos 1980.
  • O McDonnell Douglas DC-X foi um protótipo de veículo de lançamento VTVL que realizou vários voos de teste com sucesso na década de 1990. Em junho de 1996, o veículo estabeleceu um recorde de altitude de 3.140 metros (10.300 pés), antes de fazer um pouso vertical.
  • O Rotary Rocket testou com sucesso um sistema de pouso vertical para seu projeto Roton, baseado em um sistema de helicóptero com ponta de foguete em 1999, mas não conseguiu levantar fundos para construir um veículo completo.
  • 13 de junho de 2005 O veículo de lançamento reutilizável VTVL Suborbital da Blue Origin foi anunciado.
  • 2005 Blue Origin Charon, um veículo de teste com motor a jato, verificou a orientação autônoma e as tecnologias de controle usadas posteriormente nos foguetes VTVL da Blue Origins.
  • 2006, 2007 Blue Origin Goddard, um demonstrador de subescala para o posterior veículo suborbital New Shephard, fez 3 voos bem-sucedidos antes de se aposentar.
  • Durante 2006–2009, o Scorpius / Super Mod da Armadillo Aerospace , o Xombie da Masten Space Systems e os foguetes VTVL da Unreasonable Rocket's Blue Ball competiram no Northrop Grumman / NASA Lunar Lander Challenge . Projetos de VTVL subsequentes, incluindo Masten's Xaero e Armadillo's Stig , visavam a voos de alta velocidade para altitudes suborbitais mais altas.
  • A SpaceX anunciou planos em 2010 para eventualmente instalar um trem de pouso implantável na espaçonave Dragon e usar os propulsores do veículo para realizar um pouso em terra. Foi cancelado em 2017.
  • Em 2010, três naves VTVL foram oferecidas à NASA em resposta à solicitação do veículo de lançamento suborbital reutilizável (sRLV) sob o Programa de Operações de Voo da NASA: o Blue Origin New Shepard , o Masten Xaero e o Armadillo Super Mod .
  • Morpheus é um projeto da NASA de 2010 que desenvolve uma bancada de teste vertical que demonstra novos sistemas de propulsão de propelente verde e tecnologia de pouso autônomo e detecção de perigo.
  • O Mighty Eagle foi um protótipo de módulo de pouso robótico do início de 2010 que estava sendo desenvolvido pela NASA em agosto de 2012.
O primeiro estágio do Falcon 9 pousou em 22 de dezembro de 2015, após impulsionar os satélites comerciais para a órbita terrestre baixa
  • A SpaceX anunciou em setembro de 2011 que tentaria desenvolver a descida motorizada e a recuperação de ambos os estágios do Falcon 9 , com uma cápsula VTVL Dragon também.
  • 2012: O foguete Grasshopper da SpaceX foi um veículo de teste de reforço VTVL de primeiro estágio desenvolvido para validar vários aspectos de engenharia de baixa altitude e baixa velocidade de sua tecnologia de foguete reutilizável de veículos grandes . O veículo de teste fez oito voos de teste com sucesso em 2012–2013. O Grasshopper v1.0 fez seu oitavo e último vôo de teste em 7 de outubro de 2013, voando a uma altitude de 744 metros (2.441 pés) (0,46 milhas) antes de fazer seu oitavo pouso VTVL com sucesso.
  • 2013–2017: DragonFly foi um protótipo de artigo de teste movido a foguete de baixa altitude para uma versão de pouso propulsivo da cápsula espacial SpaceX Dragon . Eles pretendiam posteriormente usar a tecnologia no Dragon 2 , sua cápsula espacial reutilizável de transporte de tripulação de segunda geração , para pousar depois de retornar do espaço, bem como um sistema de aborto de lançamento . O protótipo do DragonFly foi usado para testes de voo propulsivo em baixa altitude em 2014 e 2015. O desenvolvimento, entretanto, foi abandonado em meados de 2017.
  • 2014: O Veículo de Desenvolvimento Reutilizável Falcon 9 da SpaceX era aproximadamente 50 pés mais longo que o Grasshopper e foi construído em seu tanque auxiliar Falcon 9 v1.1 de tamanho real , com pernas de pouso projetadas para vôo e propulsores de nitrogênio gasoso para controlar a atitude de reforço . O F9R Dev1 fez seu primeiro vôo de teste em abril de 2014, a uma altitude de 250 metros (820 pés) antes de fazer um pouso vertical nominal.
  • Em 23 de Novembro, 2015, Blue Origin 's New Shepard foguete fez a primeira bem-sucedido pouso vertical depois de um vôo de teste suborbital uncrewed que alcançou espaço . A Blue Origin está se preparando para levar a equipe para New Shephard em julho de 2021.
  • Em 21 de dezembro de 2015, o primeiro estágio do 20th Falcon 9 da SpaceX fez o primeiro pouso vertical bem-sucedido de um booster de classe orbital após impulsionar 11 satélites comerciais para uma órbita baixa da Terra no vôo 20 do Falcon 9 .
  • Em 8 de abril de 2016, o Falcon 9 da SpaceX fez o primeiro pouso bem-sucedido em sua nave drone do espaçoporto Autônomo como parte da missão de reabastecimento de carga SpaceX CRS-8 para a Estação Espacial Internacional .
  • Desde 2017, DLR , CNES e JAXA estão desenvolvendo um demonstrador de foguete VTVL reutilizável chamado CALLISTO ( Ação Cooperativa que Leva à Inovação do Lançador em Operações de Estágio de Lançamento).
  • Em janeiro de 2018, a empresa espacial privada chinesa LinkSpace testou com sucesso seu foguete orbital experimental reutilizável com uma decolagem vertical e pouso vertical (VTVL).
  • Em 6 de fevereiro de 2018, a SpaceX pousou com sucesso dois de seus boosters de primeiro estágio durante o vôo de demonstração do Falcon Heavy .
  • Em 2018, a ISRO revelou detalhes sobre o veículo de teste ADMIRE para o qual um local de teste e pouso estava sendo desenvolvido. O veículo terá propulsão retro supersônica, pernas de pouso retráteis especiais que funcionarão como aletas de grade direcionáveis ​​e será guiado por sistema de navegação integrado que terá altímetro a laser e receptor NavIC.
  • O teste VTVL de baixa altitude do grande Starhopper de 9 metros (30 pés) de diâmetro , um artigo de teste inicial para a SpaceX Starship , ocorreu no local de lançamento da SpaceX South Texas perto de Brownsville, Texas, em julho e agosto de 2019, com voos até ~ 150 m (490 pés) foram feitos.
  • Em agosto de 2020, a SpaceX começou a testar seus protótipos de nave estelar . SN5, SN6 e SN15 fizeram lançamentos e pousos de VTVL bem-sucedidos, enquanto SN8, SN9, SN10 e SN11 foram destruídos por falha de pouso.
  • Em 20 de julho de 2021, a Blue Origin 's New Shepard foguete fez seu primeiro sucesso pouso vertical após um vôo suborbital tripulado. Quatro passageiros estavam a bordo da missão NS-16 , incluindo Jeff Bezos .

Tecnologia de pouso vertical

A tecnologia necessária para atingir pousos retropropulsivos com sucesso - o pouso vertical ou adição "VL" à tecnologia padrão de decolagem vertical (VT) das primeiras décadas do voo espacial humano - tem várias partes. Primeiro, o empuxo deve ser maior do que o peso, segundo, o empuxo normalmente precisa ser vetorado e requer algum grau de estrangulamento . A orientação deve ser capaz de calcular a posição e altitude do veículo, pequenos desvios da vertical podem causar grandes desvios da posição horizontal do veículo. Os sistemas RCS geralmente são necessários para manter o veículo no ângulo correto. A SpaceX também usa aletas de grade para controle de atitude durante o pouso de seus boosters Falcon 9 .

Também pode ser necessário ser capaz de acionar motores em uma variedade de condições, incluindo potencialmente vácuo , hipersônico , supersônico , transônico e subsônico .

O peso adicional de combustível, tanque maior, pernas de pouso e seus mecanismos de implantação geralmente reduzem o desempenho de um sistema de pouso suave em comparação com veículos descartáveis , todas as outras coisas sendo iguais. O principal benefício da tecnologia é visto no potencial para reduções substanciais nos custos de voos espaciais , como resultado da capacidade de reutilizar foguetes após pousos VTVL bem-sucedidos.

Cultura popular

Foguete de pouso vertical retratado em quadrinhos Rocket Ship X de 1951

O pouso vertical de espaçonaves era o modo predominante de pouso de foguetes previsto na era pré- vôo espacial . Muitos autores de ficção científica , bem como representações na cultura popular, mostraram foguetes pousando verticalmente, normalmente pousando após pousarem nas barbatanas do veículo espacial . Essa visão estava suficientemente arraigada na cultura popular que em 1993, após um vôo de teste bem-sucedido de um foguete protótipo em baixa altitude, um escritor opinou: "O DC-X foi lançado verticalmente, pairou no ar ... A espaçonave parou no meio do ar novamente e, à medida que os motores voltaram a funcionar, começou sua aterrissagem vertical bem-sucedida. Assim como Buck Rogers . " Na década de 2010, os foguetes SpaceX também viram a denominação para esta noção de cultura popular de Buck Rogers em uma "Busca para criar um foguete reutilizável 'Buck Rogers' ".

Veja também

Referências

links externos