¿Es posible que una persona privada construya un cohete de combustible líquido, utilizando oxígeno e hidrógeno, y lo envíe al espacio?

¡Los próximos cinco años, la ingeniería asistida por computadora y la impresión 3D junto con los motores de cohetes basados ​​en MEMS y los continuos avances en electrónica, revolucionarán el acceso de los aficionados al cosmos!

LOS HOBBISTAS YA EXISTEN

Robert Watzlavick ha estado construyendo motores de combustible líquido durante la última década. Comenzó con un queroseno / LOX sin refrigerar. Últimamente ha estado trabajando en un motor que entregará 1.100 Newtons (100 kgf) de empuje. Estos usan queroseno y oxígeno líquido como combustible.

KITS DISPONIBLES

Un kit de cohete de combustible líquido, el SS67B-3 está disponible. Está basado en el misil alemán Taifun de la Segunda Guerra Mundial. Este motor tiene un tanque de combustible que contiene tanto el oxidante de peróxido de hidrógeno como el combustible de gasolina. Ambos son lanzados a la cámara de combustión con gas a presión. Aquí hay una reseña de este kit con algunas buenas fotos. Aquí hay otro enlace también.

LAS REFERENCIAS HOBBISTAS ESTÁN FUERA

Hay un libro electrónico disponible Cómo diseñar, construir y probar pequeños motores de cohete de combustible líquido de Leroy J. Krzyck. Este libro fue escrito originalmente en 1967, y nos muestra cómo tornos y molinos de esa época. En los últimos 44 años las cosas han avanzado. Podría reescribirse con actualizaciones. Hay tiempo de sobra para completar una construcción antes del centenario del primer vuelo de Goddard.

HERRAMIENTAS AVANZADAS ESTÁN DISPONIBLES

Aquí hay una compañía que se especializa en impresoras 3D que utilizan materiales aeroespaciales. Servicios que construyen piezas aeroespaciales con impresoras 3D y creación rápida de prototipos de piezas aeroespaciales.

LAS HABILIDADES SE ESTÁN VOLVIENDO MÁS AMPLIA

Aquí hay un fabricante de tanques criogénicos y un fabricante de tanques de hidrógeno líquido. Aquí hay un libro interesante sobre el desarrollo de tanques de hidrógeno automotriz. Otros materiales avanzados también se pueden aplicar a esta tarea. Los microcohetes basados ​​en MEMS también son de interés.

Las fotomascaras produjeron alrededor de $ 45,000 cada una y alrededor de tres giros para obtener los detalles correctos. Básicamente, se crean miles de motores de cohetes a microescala de la misma manera que se fabrican miles de cabezales de impresión de inyección de tinta. Una vez hechos, se pueden vender a los aficionados por unos pocos cientos de dólares cada uno. Con una presión de escape de 4 atmósferas y una tasa de llenado del 50%, una oblea de 300 mm puede producir 1,500 kgf con motores de cohete. 3.000 motores a 500 gramos de fuerza cada uno. Tres cinco pequeños motores para un lanzador del tipo aquí. ¡Costo de $ 15, precio de venta de $ 45, una gran oportunidad de negocios para mí para una persona joven con las habilidades adecuadas!

Ahora, si crees que $ 135,000 es muchísimo dinero, ¡tienes razón! Pero si tiene un póster de un Enzo Ferrari en la pared de su habitación y sueña con comprar un 458 usado algún día, gastará la misma cantidad de dinero en ese automóvil que en este programa. Entonces, con millones de soñadores por ahí que generan miles de ventas cada año, a estos precios, ¡calcula que al menos docenas, si no cientos de personas a medida que envejecen, construirán pequeños motores de cohetes que son muy muy capaces de usar estas técnicas! Ahora considere que, con el tiempo, los precios caerán y el número de personas disponibles aumentará dramáticamente.

Entonces, ahora que piensa en los cabezales de impresión de inyección de tinta que inyectan combustible para cohetes en pequeñas boquillas, ¡piense ahora en una lata de refresco como tanque propulsor!

Una lata de 12 onzas tiene 2.60 pulgadas de diámetro y 4.83 pulgadas de alto. Un cilindro de este tamaño tiene un volumen de 420.2 cc y 12 onzas es de 355 cc. Por lo tanto, aproximadamente el 18% del volumen disponible es absorbido por gas, y presenta características como un fondo de domo invertido y una tapa estrecha.

El área de superficie de un cilindro de este tamaño (66.04 mm de diámetro x 122.68 mm de altura) es 323.04 cm2 y con un peso de 14.6 gramos para una lata de refresco, y una densidad de 2.70 gramos por cc de aluminio, tenemos un grosor de la lata ¡material de 17 micras! Una lata de refresco contiene 60 psi (418 kPa). Puedes comprar láminas estructurales delgadas aquí. Que se puede configurar como se muestra aquí;

FORMA DE METAL DE HOJA FINA

Y unidos juntos suavemente y equilibrados aquí

ÚNASE A LAS PIEZAS DE DEPÓSITO DE HOJAS FINAS Y DE MOTOR

Entonces, podemos ver cómo podemos hacer un tanque de lámina delgada de aluminio, con una tapa esférica invertida en un extremo y una tapa esférica en el otro. 66.04 mm de diámetro y 1,000.00 mm de largo.

El hemisferio en un extremo, resta lo que agrega el hemisferio en el otro, y la nariz de un tanque anida con la cola del otro tanque, por lo que los tanques se pueden agregar linealmente. Los motores y las bombas pueden ubicarse en la cola de cada etapa. Conos de nariz añadidos al mamparo esférico en la cabeza de la etapa superior.

Este sistema debería producir, con las densidades posibles con la combinación LOX / LH2, 7%. No incluye motores, etc. He omitido el aerogel o el aislamiento de espuma de vidrio. Revestimientos cerámicos en el interior, espuma de vidrio en el exterior.

Los motores más pequeños tienen mayor empuje al peso. Los motores basados ​​en MEMS especialmente tendrán un empuje de peso muy alto. El empuje al peso de 1000 a 1 se predice para estos.

El motor RL10 es grande para estos estándares, y tiene un 41: 1 y, a escala media, un motor bien construido debe tener un empuje de 100: 1 al peso. Entonces, con 1,302 gramos de propulsor y 95,6 gramos de peso del tanque, tenemos un empuje de despegue de aproximadamente 2,600 gramos y un presupuesto para sus motores, ¡26 gramos! Un motor de aerosol toroidal es de interés. Con carga útil, orientación, etc., fracción de estructura del 9%.

CONSTRUYENDO UN MOTOR AEROESPIKE

Las tecnologías de telefonía celular proporcionan toda la orientación y el hardware de detección y comunicación para gramos.

Por lo tanto, un cohete LOX / LH2 de dos etapas de 1 metro de largo y 66 mm de diámetro construido a lo largo de estas líneas, el propulsor pesa 1.3 kg y tiene una fracción de estructura del 9%.

ECUACIONES DE SALDO MASIVO DE PRUEBA PARA
DOS ETAPAS PARA ORBITAR LOX / LH2 ROCKET

ESCALA DE HOBBISTAS:

Entonces, tenemos un cohete modelo LOX / LH2 de dos etapas;

Peso de despegue: 1,543.14 gramos
Etapa 1 Propelente: 795.81 gramos LOX, 144.69 gramos LH2, 86.64 gramos Estructura

Etapa 2 Peso total: 517.99 gramos
Etapa 2 Propulsor: 306.23 gramos LOX, 55.68 gramos LH2, 32.57 gramos Estructura

Carga útil: 123.50 gramos

Delta Vee ideal: 4.04 km / seg Etapa 1
Delta Vee ideal: 5.16 km / seg Etapa 2

Delta Vee ideal total: 9.20 km / seg
Arrastre de aire y pérdida de gravedad: 1.29 km / seg.
Delta Vee real: 7.91 km / seg.

¡BUENA SUERTE!

Claro, tomaría una increíble cantidad de tiempo y dinero, y cuando termines, habrías construido algo no tan bueno como lo que están haciendo muchas compañías en este momento.

No es realmente lo que estabas esperando, ¿verdad?

Piensa en esto: los cohetes suben y, gracias a Elon Musk y Jeff Bezos, ahora vuelven listos para su reutilización. Ha hecho. Aburrido.

Ahora piense en esto: ni siquiera piensa en los automóviles, autobuses y camiones que usa para transportarse y transportar sus cosas de un lugar a otro. Ha hecho. Aburrido. Los cohetes se dirigen en esta dirección.

Pero, ¿las cosas que haces y transportas de un lugar a otro? ¡No hay fin de variedad! En el área espacial, estamos hablando, por ejemplo:

  • Satélites de observación de la Tierra
  • Robots de exploración a la Luna, Marte, las lunas de Júpiter, Venus, etc., etc., etc.
  • Barcos mineros dirigidos a los asteroides y / o cometas
  • Colonist envía a donde sea.
  • Satélites de comunicación y navegación para la Tierra y más allá.
  • Tour de barcos.
  • Las cargas científicas incluyen telescopios que abarcan uno o más kilómetros
  • Construcción de hábitats para hoteles orbitales, fábricas, etc.

Mi punto es este: los cohetes parecen geniales, eran geniales. Pero, cuando miras hacia adelante, son tan del siglo pasado.

Usar hidrógeno líquido creo que sería una tarea demasiado desalentadora. Hay muchos problemas con los derechos de hidrógeno, fugas, problemas de aislamiento, etc. Se vuelve más extraño. Incluso hay dos formas diferentes de hidrógeno líquido llamadas ortohidrógeno y parahidrógeno. Cuando orto se convierte espontáneamente en para, genera calor y hierve una gran cantidad de hidrógeno. Intentaría algo como RP-1 en su lugar.

Tom Mueller, el jefe de propulsión de SpaceX, solía pasar su tiempo construyendo motores de cohetes con otros entusiastas y disparándolos en el desierto de Mojave. Sin embargo, nunca llegaron al espacio.

Llegar al espacio es muy desafiante. En este momento, hay compañías privadas que intentan con equipos dedicados de ingenieros que aún no han llegado a la órbita. El cohete Electron de Rocket Lab acaba de llegar al espacio el otro día, pero no pudo alcanzar la órbita, por ejemplo. Supongo que hacerlo solo podría ser posible, pero sería muy, muy difícil.

Su perfil Laurentius Mulba Hvinegarh dice que tiene 13 años y que miré algunas de sus preguntas y respuestas. La siguiente pregunta que hizo, junto con la pregunta actual, me parece inquietante:

Siento que estoy desperdiciando mi vida yendo a la escuela y contribuyendo a nada, ¿qué debo hacer?

Para que cualquiera pueda construir un cohete propulsado por líquidos criogénicos se requiere mucha educación y conocimiento.

Su perfil también dice que está interesado en todo lo relacionado con la ciencia. Eso es genial. Yo también. Pero no puedo imaginar estar interesado en todo lo relacionado con la ciencia y, al mismo tiempo, no reconocer el valor de tener una educación. Veo ir a la escuela como una forma eficiente de obtener una educación. Me encantó ir a la escuela. Me encantó aprender. Yo era una esponja Todavía estoy Sigo aprendiendo cosas nuevas todo el tiempo.

Teniendo en cuenta mis antecedentes y experiencias, soy una persona privada que probablemente podría diseñar un cohete de combustible líquido que pudiera llegar al espacio. Pero nunca intentaría hacer eso. Supongo que no vería eso como una contribución a la sociedad. Sería una empresa peligrosa con muchas trampas. Es muy poco probable que tenga éxito. ¿Y para qué? ¿Decir que lo hice?

Si desea hacer una contribución a la ciencia, permanecer en la escuela, obtener un doctorado, aprender todo lo que pueda y se encontrará con las herramientas para hacer una contribución. Por favor, no explotes intentando descubrir cómo hacer un cohete desde cero.

La investigación y las continuaciones de ScramJet de la serie X-Plane eventualmente se harán cargo del uso del cohete. Los elevadores espaciales los usurparán cuando los nanotubos de carbono se puedan crear en piezas contiguas mucho más largas …

La compilación de conocimiento y las experiencias de otros le permite dar forma (o volver a dar forma) a los caminos que explora. Entonces, sobre ese pensamiento:

Lockheed Skunkworks ‘Ben Rich, hidrógeno líquido de SR-71 (búsqueda general en Google)

Skunk Works: Una memoria personal de mis años en Lockheed Paperback – 1 de febrero de 1996 por Ben R. Rich

^^ a través de los libros de Google (enlaces profundos al hidrógeno líquido) Skunk Works

¿Es posible que una persona privada construya un cohete de combustible líquido, utilizando oxígeno e hidrógeno, y lo envíe al espacio? (¿Es posible que una persona privada construya un cohete de combustible líquido, usando oxígeno e hidrógeno, y lo envíe al espacio?)

¡SI! Pero es costoso, necesitará permiso y deberá averiguar los detalles del lanzamiento.

¿Qué crees exactamente que Bezos y Musk estaban haciendo estos últimos 10 años?

Exactamente (diferentes combustibles, pero la misma idea) como usted propone. Y tuvieron que construir grandes compañías para hacer todas las cosas, hacer todas las pruebas, etc. (Blue origin y Space X).

Incluso los cohetes pequeños necesitan mucha gente (luciérnaga, etc.).

Y LH2 es un gran dolor (criógeno, muchos problemas de seguridad, etc.), ese sería el ÚLTIMO combustible que elegiría. Sugiera metano o propano, o limpie el queroseno.

Sí, si eres una persona privada como Elon Musk con enormes recursos. Nunca podrías hacerlo solo. Necesita un ejército de ingenieros, compradores, personas contratadas, personas de calidad, etc.

Déjame entender esto. Toda la nación alemana, a mediados de la década de 1940, quería construir un cohete militar que apenas podía alcanzar el espacio. Con todo el respaldo técnico y un ejército de ingenieros y tecnólogos talentosos, ni siquiera podían alcanzar la órbita. Sin embargo, ¿crees que sin todas esas ventajas puedes hacerlo? Bueno, Elon Musk lo hizo, ¿por qué no? ¿Eres sudafricano?

Depende de dónde vivas y cuál sea tu definición de espacio. Un cohete que suena puede alcanzar el espacio, pero no orbitar. ¡También manejar LOX y LH2 es un serio peligro de seguridad! Pero técnicamente es posible construir un cohete criogénico que suena. Sin embargo, si es legal … no apostaría por ello.

Probablemente.

Pero hacerlo legalmente costará mucho dinero en todo tipo de cosas, desde construir el cohete hasta obtener el permiso legal apropiado, hasta construir o alquilar la instalación de lanzamiento.

También te sugiero que veas el uso de otras combinaciones de combustible y oxidante. LH2 es un dolor real en la parte posterior para manejar y almacenar.

Eche un vistazo a esta iniciativa Copenhagen Suborbitals: ¡lanzar un ser humano al espacio y disfrutar!

Depende de lo que quieras decir con “privado”. Si te refieres a un chico en su garaje, probablemente no. Demasiadas cosas para construir que requieren demasiado tiempo y demasiada experiencia en demasiados campos.

Si te refieres a un chico privado con ayuda, entonces seguro. Ya lo han hecho Jeff Bezos, Elon Musk, Burt Rutan y probablemente algunos más.

Dependerá de quién eres. Si usted es Paul Allen, quien acaba de construir el avión más grande del mundo, podría hacerlo. Si eres el chico de secundaria de 13 años que hace la pregunta, sin conocimiento ni recursos, probablemente no sea posible.