Itt van, hogy Elon Musk lehet használni rakéta hajtóművek az új Tesla Roadster

a múlt héten, SpaceX és Tesla vezérigazgatója Elon Musk bejelentette merész tervezi, hogy összekapcsolják a technológiák a két legnagyobb vállalat forgalomba rakéta hajtóművek jövőbeli speciális modellek Tesla Roadster. Musk szerint a tolóerő valójában nem fog égni; ehelyett nagynyomású hideg levegőt bocsátanak ki, így a Tesla extra lendületet ad a gyorsulásnak. Ez egy lépés, amely technikailag működhet, de az iparági szakértőket és mérnököket is megzavarja: a hajtóművek nem lesznek túl hatékonyak, és valószínűleg nem lesznek legálisak az utcán.

pontosabban, Musk a SpaceX Falcon 9 rakétájának kulcsfontosságú hardverének beépítéséről beszél — egy tartályról, amelyet kompozit túlcsomagolt nyomástartó edénynek vagy COPV-nek neveznek. Ezek a palackok vékony fémbélésből készülnek, amelyet szénszálakba csomagolnak, és nagyszerű módja annak, hogy sok túlnyomásos levegőt tároljanak nagyon kis helyen. Ők is meglehetősen könnyű, ezért sok rakéta gyártók, mint használja őket, hogy segítsen nyomást a rakéták.

a Falcon 9-en a Copv-k a hajtóanyagtartályokban ülnek, és repülés közben nyomás alatt tartják őket. Ahogy a rakéta felmászik az űrbe, a hajtóanyagok gyorsan kiürülnek a tartályokból, és a Copv-k feladata, hogy ezeket a folyadékokat héliummal helyettesítsék, hogy a tartályok megőrizzék alakjukat. A palackokban lévő sűrített levegőt nem közvetlenül a rakéta meghajtására használják. Egyes autók Copv-ket is használnak: a buszok és teherautók sűrített földgáz tárolására használják őket, a hidrogén üzemanyagcellás autók pedig Copv-ket is használnak. De a tartályok belsejében lévő levegőt üzemanyagként használják az autók belsejében lévő motorok számára.

a Roadsterrel Musknak más ötlete van: tolóerőként akarja használni őket, ahol levegőt fújnak ki az autó hátsó részéből vagy elejéből, hogy segítsék a jármű meghajtását és megállítását. Potenciálisan kifújhatja az oldalakat is, hogy segítsen nagy sebességgel vagy szűk sarkokban fordulni. A haszongépjárművek még soha nem használtak ilyen módon Copv-ket, és az ötlet sok kérdést vet fel a biztonsággal és a hatékonysággal kapcsolatban.

először is, a Tesla Roadster már hihetetlenül gyorsan gyorsul és fékez, és az új Roadster állítólag az egyik leggyorsabb autó a világon, 0-60 1,9 másodperces idővel. Olyan gyors, hogy élénk vita folyik arról, hogy a modern gumiabroncsok valaha is gyorsabban haladhatnak-e. Tehát a Copv – knek sok hideg levegőt kell fújniuk szuper nagy sebességgel, hogy még gyorsabb gyorsulási vagy lassulási időket nyomjanak. Ez sok energiát és néhány meglehetősen nagy tankot igényel, hogy bármilyen észrevehető hatást fejtsen ki a fizika valódi korlátaival szemben. És ha valóban a sebesség befolyásolása a cél, akkor ezek a hajtóművek rendkívül hangosak, hajlamosak a szélsőséges hőmérsékleti változásokra, és esetleg más autókat is veszélybe sodorhatnak az úton. “Ez egy lehetőség? Igen” – mondja Sam Abuelsamid, a Navigant vezető elemzője, az autóipar tanácsadó cége a The Verge-nek. “Ez egy bölcs lehetőség? Egyáltalán nem. Ez a legnevetségesebb dolog, amiről valaha hallottam.”

sok autógyártó azonban megvizsgálta, hogyan lehet sűrített levegőt használni a járművek meghajtásához. 2013-ban például a Peugeot és a Citro ons bejelentette, hogy egy olyan hibrid járművet terveznek építeni, amely túlnyomásos levegőt használ energiaforrásként, bár a fejlesztést felfüggesztették. Ezek a tervek általában úgy működnek, hogy a tartályból ellenőrzött módon szabadítanak fel levegőt a motor turbináinak vagy dugattyúinak meghajtására. A sűrített levegős autókat környezetbarátnak tartják, mivel nem égetnek benzint. De a hátránya, hogy nem szuper hatékonyak.

egyrészt a levegő tömörítése sok energiát igényel. Musk azt állítja, hogy a levegőt egy elektromos szivattyú segítségével pótolják a Copv-kben, amely a Tesla tápegységéből származna. De a szakértők azt állítják, hogy jelentősen lemeríti az akkumulátor feszültsége szükséges vezetni az autót. “Ez biztosan elfogyasztja az akkumulátorban tárolt energiát” – mondja Dave Sullivan, az AutoPacific autóipari tanácsadó cég vezetője és termékelemzője a The Verge-nek. “Az elektromos jármű hatótávolságának tartományszámítása vagy vizsgálati ciklusa nem veszi figyelembe ezt az elképzelést.”

természetesen minden attól függ, hogy Musk mennyire akarja hatékonyan a Copv-ket. A hideg gázhajtók viszonylag alacsony fajlagos impulzussal rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy sokkal több üzemanyagra — vagy ebben az esetben levegőre — van szükségük a megfelelő tolóerő eléréséhez. Ez jót tesz az űrben lévő műholdaknak, amelyek nem igényelnek nagy tolóerőt a vákuumban történő manőverezéshez. De az úton, a légellenállás és a gumiabroncs súrlódása miatt, a hideg gáz nem olyan erős. Tehát a Tesla Copv-knek nagynak és terjedelmesnek kell lenniük ahhoz, hogy elegendő levegőt tároljanak ahhoz, hogy bármilyen jelentős hatást érjenek el. “Úgy tűnik, hogy van egy hajtóműve, amely jelentős mennyiségű energiával fog rendelkezni, elég tisztességes méretre és kapacitásra lesz szükség a tartályban, hogy valódi teljesítményelőnyhöz jusson” – mondja Abuelsamid. (Musk azt mondta, hogy a Copv-k jó darabot vesznek fel az autóból, a négyülésest kétülésessé változtatva.)

a vállalat potenciálisan nagyobb nyomásra tudná feltölteni a Copv-ket, hogy helyet takarítson meg, de a tartályoknak sokkal erősebbnek és nehezebbnek kell lenniük, hogy biztonságosnak tekinthetők az utasok számára. Minél nagyobb nyomást szeretne egy haszongépjárműben, annál szilárdabbnak kell lennie a tartályainak. A Musk által használni kívánt Copv-k a Falcon 9 rakétákhoz igazoltak, amelyek legénységet szállítanak a Nemzetközi Űrállomásra. “Ez messze a legfejlettebb nyomástartó edény, amelyet az emberiség fejlesztett ki” – mondta egy sajtótájékoztatón a SpaceX májusi elindítása előtt. “Ez őrültség.”

az ötlet mégis sok biztonsági kérdést vet fel. Bár döntő fontosságúak az űrrepülés szempontjából, ezek a Copv-k szintén szorongást okoztak a SpaceX számára. 2016 szeptemberében egy COPV miatt a Falcon 9 rakéta felrobbant egy floridai indítópulton, miközben a járművet tesztelésre tankolták. A SpaceX azt állította, hogy a motor tartályában lévő hajtóanyagok és a COPV közötti súrlódás a hibás. A szuper hideg folyékony oxigén, amelyet a SpaceX a Falcon 9-hez használ, rosszul reagált a COPV köré tekert szénszálra.

a SpaceX azóta jelentősen továbbfejlesztette Copv-jeit, és a Teslába helyezett palackokat nem veszi körül kriogén oxigén. Mégis, amikor a levegő gyorsan felszabadul egy nagynyomású palackból, szélsőséges hőmérsékleti változásokat tapasztal. Minél gyorsabban szabadul fel a levegő, annál hidegebb lesz a COPV. Tehát, ha a Tesla gyorsan felrobbantja ezeket az üvegeket, könnyen elérhetik a szuper fagyos hőmérsékletet, ami a Copv-ket törékennyé és szerkezetileg kevésbé stabilvá tenné. A Tesla ezt leküzdheti azáltal, hogy lassabban fújja le a palackokat, de akkor a tolóerőknek nem lesz olyan nagy hatása az autóra.

és attól függően, hogy milyen gyorsan robbant a levegő, a tolóerő veszélyt jelenthet más autókra az úton. Ha a Copv – k jelentős erővel bírnak a Teslára, akkor jelentős erővel bírnak a Teslát körülvevő autókra is. A hideg gázhajtók körülbelül 70 másodperces specifikus impulzust érhetnek el. Ez azt jelenti, hogy a COPV-t elhagyó gáz elérheti valamivel több mint 1500 mérföld per órát. Tehát a levegő képes gyorsan mozgó törmeléket küldeni egy közeli autóra,vagy akár a környező járművekre is.

de még akkor is, ha Tesla kitalálja a megoldásokat ezekre a dolgokra, ott van a zaj, amit figyelembe kell venni. A sok erősen sűrített levegő felszabadítása hangos. Vannak szabályok arról, hogy mennyi elhaladási zajt okozhat egy autó, és kétséges, hogy a tolóerővel felszerelt Tesla megfelel-e ezeknek. “A benzines járművek nem tudnak túl sok zajt kelteni” – mondja Sullivan. “Csak azt tudom elképzelni, hogy ez rendkívül hangos lenne, és nem lenne utcai legális.”Musk azt mondta, hogy az autó nem ajánlott városi környezetben.

tehát a Copv-k hozzáadása a Teslához megvalósítható, bár valószínűleg nem engedélyezik őket a főbb utakon, tekintettel a kockázatokra. Mégis, ez egy csomó bonyolult gép, hogy egy már nagyon gyors autó valamivel gyorsabb legyen.