Capsula Riutilizzabile [Progetto SARA]

Tu dammi il peso e le dimensioni e io ti dico che lanciatore ti serve e ti preparo il tutto... non mi faccio sfuggire un nuovo contratto di lancio

Qua bisogna mettere giù tutto nero su bianco, non voglio mica spendere troppo, poi con quel che costa la benzina adesso, bisogna essere chiari

La lista delle cose da fare sugli altri progetti è abbastanza breve, quindi mi sonno rimesso a lavorare su SARA.
E' un progetto travagliato che ha subito svariate modifiche nel tempo, ma alla fine è quello che mi ha insegnato più cose, ed è giusto continuare a lavorarci per migliorare sempre di più questo progetto.

Inizialmente SARA non era progettata per eseguire il docking, ma visto che la guerra per ottenere la capsula migliore è ben visibile, ho deciso di apportare questa nuova modifica!

Di seguito la prima immagine della porta Docking che verrà montata su SARA, è basata sulla futura international Low Impact Docking System (iLIDS), in questo modo non rimarrà indietro tecnologicamente da questo punto di vista

Ho anche pensato al nuovo modulo di servizio che verrà sostituito con uno derivato dal 4° stadio del Peregrin.

Ho cancellato l'ultimo post, ciò che ne era uscito non mi piaceva molto ed ho preferito eliminarlo.

Ho però evoluto la capsula ed ora sono arrivato un livello molto buono, di seguito le imagini:





L'unico punto di ingresso è la porta docking, quando la navetta si trova a terra gli esperimenti vengono caricati da li, questo aumenta comunque la robustezza del mezzo.

Sono visibili all'esterno i motori per l'atterraggio; il sistema di atterraggio automatico avrà un paracadute per il rallentamento, poi successivamente si accenderanno i motori per permettere un'atterraggio dolce. Avevo pensato ad un'atterraggio totalmente a motori, ma la potenza richiesta mi è sembrata veramente troppa.

Se mi riesce nei prossimi giorni a Capo Passero si divertiranno a vedere un altro oggetto che rischia di schiantarsi sul paese

Bella!Mi piace il design!

Originale! Quelle 4 sporgenze potrebbero essere la sede di flaps per la manovra in atmosfera!

Dentro le sporgenze ci sono i motori per la decelerazione finale, diciamo che la base dei motori per la sua forma rispetto alla base della capsula (senza scudo) può essere utilizzato come i flap di un aereo.

Sai che mi piace davvero tanto questa capsula? Se ho ben capito serve per portare avanti e indietro carichi ed esperimenti, vero?

Nel tempo è diventata sempre più bella, questa versione ormai è la definitiva, ora sto impazzendo con le animazioni di tutti i pannelli.... non la finirò mai

Si, serve principalmente come laboratorio in orbite superiori a quelle delle stazioni orbitali (l'idea era stata tua Adrew), con l'aggiunta della porta docking ho implementato la possibilità di trasporto cargo alle stazioni, ho in mente anche un modulo aggiuntivo depressurizzato che verrà aggiunto con l'uscita della versione più pesante del Peregrin.

Ecco un aggiornamento al progetto:
Ho finito le animazioni dei pannelli e radiatori, ho inserito i motori ma forse cambierò la texture, ora devo fare l'animazione del paracadute e poi farò i test di rientro.

Ora l'immagine della capsula con i sistemi di supporto attivi.

Bella!!

Ci ho pensato un pò e vorrei chiedere se, a livello di realismo, è possibile includere i motori di spinta orbitale (quelli del modulo di servizio per intenderci) nella capsula. Fisicamente le quattro sporgenze contengono un motore ciascuna, i singoli motori non sarebbero molto potenti ma assieme potrebbero avere una buona spinta per premettergli i cambi di orbita e il rientro.
Ricordo che questa capsula non è manned quindi, nel caso, i livelli di sicurezza sono pi bassi.

Il progetto quindi vedrebbe inclusi nella capsula: i pannelli solari, i radiatori ed ora anche i motori, rendendo di fatto SARA una navetta completa. Il modulo di servizio non sarebbe altro che un contenitore per il carburante e sarebbe l'unica parte della nave che verrebbe persa.
Per il rientro i motori non verrebbero più utilizzati per la decelerazione, si utilizzerà solo il paracadute e nella fase iniziale pensavo di sfruttare lo scudo gonfiabile che ha provato ultimamente la NASA.

Pensate sia fattibile?

Matt44 ha scritto:

... Fisicamente le quattro sporgenze contengono un motore ciascuna, i singoli motori non sarebbero molto potenti ma assieme potrebbero avere una buona spinta per premettergli i cambi di orbita e il rientro.
...
Il modulo di servizio non sarebbe altro che un contenitore per il carburante e sarebbe l'unica parte della nave che verrebbe persa.
...

Domanda: Se hai un MS "sotto" alla capsula, come riesci ad alimentare i motori posti "sopra" al MS stesso?
Seconda domanda, come fai ad evitare che i getti dei motori orbitali interferiscano con il MS stesso? Non son 4 razzetti RCS, ti ricordo, sono dei motori orbitali, che hanno una certa forza propulsiva e una certa quantità di getti.

Non voglio sminuire la tua idea, anzi, è per chiarire a me (e per chiariti a te) l'idea e la sua realizzazione.

Se ho capito bene, il suo progetto prevede tutto integrato nella capsula, senza MS... sbaglio?

Andrew ha scritto:

Se ho capito bene, il suo progetto prevede tutto integrato nella capsula, senza MS... sbaglio?

Prima rispondo ad Andrew che è più facile
Si tutto compreso in un solo mezzo, il MS servirebbe solo come riserva di propellente per la missione.

Pete Conrad ha scritto:

Domanda: Se hai un MS "sotto" alla capsula, come riesci ad alimentare i motori posti "sopra" al MS stesso?
Seconda domanda, come fai ad evitare che i getti dei motori orbitali interferiscano con il MS stesso? Non son 4 razzetti RCS, ti ricordo, sono dei motori orbitali, che hanno una certa forza propulsiva e una certa quantità di getti.

Non voglio sminuire la tua idea, anzi, è per chiarire a me (e per chiariti a te) l'idea e la sua realizzazione.

Domanda lecita, ho postato proprio per chiarire meglio le mie idee, parlando con gente più esperta sicuramente potrei trovare una soluzione.

Prima domanda, l'alimentazione: ci ho pensato anch'io, tra la capsula e l'MS però di solito c'è lo scudo termico. Io ho pensato di sostituire lo scudo standard con quello che sta testando la NASA, lo scudo gonfiabile. Visto che il test è andato a buon fine, si potrebbe pensare di sfruttare quel sistema che limiterebbe il peso e mi leverebbe il problema di un ostacolo. Di conseguenza il collegamento tra i serbatoi e i motori avverrebbe tramite normali condotti di alimentazione.

Seconda domanda, MS arrosto: Ho pensato a due soluzioni, che potrebbero convivere assieme, orientare leggermente vero l'esterno i motori (con un calo di rendimento probabilmente) e orientando le pareti dell'MS verso l'interno (tipo tronco di cono). Per esprimermi meglio ho fatto un disegnino


E' un disegnino esplicativo non contate l'angolo che ho dato ai getti e le dimensioni

Aspetto anche i commenti di Fausto alle mie obiezioni e alle tue risposte per esprimermi, ma ho un ulteriore dubbio che mi è venuto in mente adesso.
La capacità di carico al rientro non è che viene ridotta a causa del peso dei motori che sono nella struttura della capsula? Ok, magari puoi dire che così i motori possono essere riutilizzati, ma, ma, ma ... Non mi convince.

Provo a rispondere io a questo quesito, citando Dragon, che ha tutti i motori (compresi quelli di deorbit e di atterraggio) integrati nella capsula. Sicuramente un mezzo modulare (come può essere il Verrazzano o Antares) ha più volume e capacità perché sposta le attrezzature di servizio nel modulo a perdere. R inoltre, fatto non trascurabile che a me piace, è più modulare perché consente di espandere il veicolo cambiando semplicemente il modulo di servizio senza toccare la capsula, cosa che ad esempio facciamo con Antares nelle due versioni. Però per piccoli mezzi credo che la soluzione integrata sia fattibile. Lascio ora la parola al progettista

Ieri sera in diretta su OLM mi è giunta la risposta di Fausto (ho avuto i miei 15 minuti di gloria ), il risultato finale è molto intrigante e mi porterà a lavorare pesantemente sul progetto. La capsula in se rimarrà pressoché uguale ma avrà delle aggiunte, una delle quali ben visibile, chi non era presente ieri sera sarà sicuramente curioso.

Ecco la novità (riassumo un pò a parole mie):
Basandosi completamente sull'idea di Dragon (da cui effettivamente è tratto l'80% del progetto), è stato proposto da Fausto di eliminare il modulo di servizio in quanto Dragon porta tutto il combustibile a bordo della capsula, quindi solo gli strumenti sono sull'MS. SARA già dalla nascita porta al suo interno gli strumenti che gli servono per il suo sostentamento, quindi fisicamente un modulo di servizio non gli serve se anche il carburante viene trasferito all'interno della capsula.
Quindi la prima proposta è quella di eliminare il modulo di servizio implementando i serbatoi nella capsula.
Quest'idea mi è piaciuta molto, ho controllato meglio i dati riguardanti SARA, lo spazio interno attualmente utilizzabile è di 15 m3, 5 in più di Dragon. Questo mi da la possibilità di implementare serbatoi più grandi senza perdere troppo spazio interno.


Ora viene la seconda parte, qui Fausto mi ha dato una bella idea e come a detto PeteConrad: "Una bella gatta da pelare"...
La proposta è ribaltare l'orientamento di rientro, quindi rientrando in atmosfera con la parte più stretta del tronco di cono. Ovviamente questo comporta l'aggiunta di uno "scudo" sopra la porta docking. Ci sto lavorando per trovare il miglior modo per costruirla, appena avrò trovato il miglior compromesso ve lo mostrerò.


Per chiudere aggiungo un'idea che mi è sorta dalla proposta del ribaltamento della capsula: le mie idee precedenti per evitare che il MS andasse a "fuoco" erano comunque accettabili (orientare i getti dei motori verso l'esterno), questo mi permetterebbe di aggiungere un modulo di servizio per carichi depressurizzati. Ma la proposta è cresciuta nella notte: e se aggiungessi una porta docking posteriore per agganciare un modulo pressurizzato? Questo incrementerebbe il carico utile nella fase di andata delle missioni, nelle missioni cargo gli astronauti potrebbero entrare nella capsula e scaricare tutto il contenuto senza problemi. la dimensioni di questi moduli sarebbe di circa 2,5/2,9 metri di diametro non di più, per stare lontani comunque dai motori. Mi sembra che tutto questo andrebbe in accordo con quello che ha detto Andrew nel post sopra (non posso ignorare il mio maestro ).

Ora comunque lavoro sul cappuccio superiore, intanto vediamo se la seconda idea può essere fattibile.

PS: Fausto se mi sono dimenticato qualcosa aggiungi

Matt44 ha scritto:

questo andrebbe in accordo con quello che ha detto Andrew nel post sopra (non posso ignorare il mio maestro ).

Ma smettila

La tua idea è fattibile, comunque si tenga conto che, come diceva Vittorio, i motori non sono degli RCS, sono più potenti e quindi hanno un bel "plume" di uscita. Inoltre, nel vuoto, tale "plume" si allarga a dismisura, quindi anche inclinandoli un po' verso l'esterno, parte degli scarichi impatteranno sempre contro un modulo che si protenda nella parte posteriore. Io ho avuto lo stesso problema coi motori della mia sonda Galileo II e con il minilander installato tra di essi. Ho risolto con la stessa soluzione che vuoi fare tu (inclinare i motori all'esterno) ma in quel caso sono motori da non più di 900 N e inoltre il minilander non sporge tantissimo all'indietro. Insomma, sarebbe il caso di vedere uno schizzo con le proporzioni reali per capire quanto è fattibile.

Quanto all'altra idea, quella di "ribaltare" la capsula, in pratica se ho ben capito te la vogliono trasformare in una biconica. Questo implica cambiare completamente le proporzioni della capsula perché l'aerodinamica è completamente differente. in pratica dovrebbe diventare una cosa così, più allungata e simile al muso di uno Shuttle (notare i pannelli per il controllo della discesa).





E' un bel lavoraccio!

Matt, non hai dimenticato nulla! Hai esposto quella che è la mia idea perfettamente!
Io continuo ad essere scettico sul modulo di servizio... per me alla fine da più problemi che vantaggi, considerando che lo spazio per il propellente necessario alle manovre in LEO già c'è

Per il rientro io pensavo alla configurazione sfera cono, questa qui:

http://it.wikipedia.org/wiki/Rientro_atmosferico#Sfera-cono

che è già stata implementata su Galileo per l'ingresso nell'atmosfera di Giove e che veniva utilizzata molto negli anni 60 per il rientro di satelliti militari.

Questa qui sotto è l'immagine presa da un progetto chiamato S 550 e scartato nell'ambito del Crew Commercial Development che utilizzava questa configurazione. Naturalmente si trattava di un mezzo abitato ma il concetto non cambia



Tanto per gradire ecco la pagina wikipedia di S 550

http://en.wikipedia.org/wiki/S-550_Space_capsule

Quindi in fondo si tratta di cambiare la forma della capsula ma nemmeno poi così tanto (e nemmeno l'aerodinamica)

Si potrebbe prendere seriamente in considerazione l'idea di posizionare la porta docking sul retro senza nessun cono apribile!

Grazie dei dati che mi avete passato, mi ero dimenticato una cosa, la definizione "biconica" che aveva detto ieri sera Vittorio ma nella massiccia acquisizione di informazioni mi ero perso

Bene dopo queste interessantissime informazioni potrei realmente pensare di modificare pesantemente la capsula attuale.

Vorrei tirare un paio di testate ancora al modulo di servizio, dove forse non mi sono spiegato bene io quando parlo di questo modulo per questa nuova versione di sara, non intendo un modulo per il carburante, ma un vano di carico aggiuntivo che può essere depressurizzato o pressurizzato.

Intanto vedo di lavorare sulle modifiche

Fausto ha scritto:

Per il rientro io pensavo alla configurazione sfera cono, questa qui:

http://it.wikipedia.org/wiki/Rientro_atmosferico#Sfera-cono

che è già stata implementata su Galileo per l'ingresso nell'atmosfera di Giove e che veniva utilizzata molto negli anni 60 per il rientro di satelliti militari.

Ahhh, ok, allora una cosa ancora differente, ho capito cosa dici! Praticamente faresti rientrare la capsula al contrario rispetto al solito.
I problemi che vedo in questa configurazione sono due: primo, la protezione termica avrebbe una superficie maggiore e non sarebbe realizzabile in un singolo "pezzo", quindi meno pratica in ottica realismo. Secondo, non so se questa configurazione consenta rientri non balistici, quindi ho paura delle accelerazioni in gioco. Comunque queste sono mie congetture, perché cominciamo ad andare in un grado di specializzazione che supera la mia competenza.

Andrew ha scritto:

Ahhh, ok, allora una cosa ancora differente, ho capito cosa dici! Praticamente faresti rientrare la capsula al contrario rispetto al solito.
I problemi che vedo in questa configurazione sono due: primo, la protezione termica avrebbe una superficie maggiore e non sarebbe realizzabile in un singolo "pezzo", quindi meno pratica in ottica realismo. Secondo, non so se questa configurazione consenta rientri non balistici, quindi ho paura delle accelerazioni in gioco. Comunque queste sono mie congetture, perché cominciamo ad andare in un grado di specializzazione che supera la mia competenza.

Però io penso che tra la configurazione biconica e sfera - cono sia più pratica la seconda.. anche il MSL Curiosity ce l'aveva, ed era un unico pezzo! E' ottima per questi mezzi di piccola dimensione, non la consiglierei per super capsule tipo Antares, ma per SARA forse potrebbe essere un buon compromesso

Cosa intendi per super capsule? SARA non è di piccole dimensioni, eguaglia Dragon come dimensioni.

Sto comunque riprogettando la capsula, in quando modificare la precedente era troppo complesso

Ho iniziato a dimensionare la nuova capsula.
La struttura centrale non è cambiata molto, dovrebbe essere solo un poco più alta per ospitare i serbatoi che prima avevo posto nel discusso MS che ora è stato eliminato.
I motori non sono ancora stati inseriti, ma la forma sarà uguale alla precedente. Non ho scelto ancora il propellente, avevate parlato di ipergolici, se mi date qualche consiglio sarà ben accettato

Le dimensioni attuali non sono ancora completamente definite, tranne la larghezza che dovrebbe essere di poco inferiore ai 6 metri, come la precedente capsula. L'altezza doveva essere intorno ai 4 metri, ma è un dato vecchio in quanto ho inserito lo scudo per il rientro sulla punta e la zona strumentazione sul retro.

Il peso a qualche giorno fa è calcolato in 4805 Kg a vuoto, più 1720 Kg di carburante stipati in 8 serbatoi, nel calcolo devo inserire lo scudo e la strumentazione e i motori. Dovrò sicuramente rifare questi conti in quanto devo fare ancora un pò di modifiche.

Ho fatto due conti sul carico utile basandomi su Dragon (capsula su cui mi baserò principalmente): alla partenza si parla di 5300 Kg e al rientro 2600 Kg. Il volume interno pressurizzato dovrebbe essere tra gli 8 e i 10 m3.

Per ultimo i pannelli solari: oltre all'energia che serve alla navetta, SARA deve gestire anche l'energia per i carichi scientifici. Di conseguenza i pannelli sono belli grossi, quindi come la precedente capsula sono 4 gruppi di 4 pannelli a doppia faccia, per un totale di 103 m2.

Ora una domanda: come posso calcolare o ipotizzare l'energia che possono accumulare i pannelli?

Per finire due immagini, premetto che lo scudo probabilmente verrà ingrandito nella sua parte più larga.





Nella seconda immagine si vede la struttura posteriore aperta: nella zona posteriore saranno nascosti i pannelli solari che rimarranno coperti all'andata e al ritorno, i quattro sportelli avranno funzioni operative in orbita; 2 saranno fornite di dissipatori di calore (come la precedente versione, uno sicuramente la radio (il superiore) e l'ultimo probabilmente strumenti scientifici. Sul retro oltre ai pannelli ci sarà posto per gli esperimenti che devono stare in zona non pressurizzata, ovviamente lo spazio è ridotto al minimo.

Aggiungo un immagine della parte inferiore, ancora vuota. Si possono notare le prove dei pannelli in costruzione