Hier is hoe Elon Musk rocket thrusters zou kunnen gebruiken op de nieuwe Tesla Roadster

vorige week, SpaceX en Tesla CEO Elon Musk kondigde gedurfde plannen om de technologieën van zijn twee grootste bedrijven te combineren door het plaatsen van rocket thrusters op toekomstige gespecialiseerde modellen van Tesla ‘ S Roadster. De stuwraketten zullen niet echt verbranden, volgens Musk; in plaats daarvan zullen ze onder hoge druk koude lucht verdrijven, waardoor de Tesla een extra boost in acceleratie krijgt. Het is een move De misschien technisch werken, maar het schrikt ook industrie-experts en ingenieurs: de stuwraketten zullen niet erg efficiënt zijn en waarschijnlijk niet op straat legaal zijn.

specifiek heeft Musk het over het inbouwen van een sleutelstuk van SpaceX ‘ Falcon 9 raket — een tank die bekend staat als een composiet drukvat, of een COPV. Deze flessen zijn gemaakt van een dunne metalen voering die is gewikkeld in koolstofvezels, en ze zijn een geweldige manier om veel perslucht op te slaan in een zeer kleine ruimte. Ze zijn ook vrij lichtgewicht, dat is de reden waarom veel raketfabrikanten ze graag gebruiken om hun raketten onder druk te zetten.

op de Falcon 9 zitten de COPV ‘ s in de tanks en houden ze onder druk tijdens de vlucht. Als de raket naar de ruimte klimt, legen de stuwstoffen snel uit de tanks, en het is de taak van de COPVs om die vloeistoffen te vervangen door helium zodat de tanks hun vorm behouden. De perslucht in deze flessen wordt niet gebruikt om de raket direct aan te drijven. Sommige auto ‘s gebruiken COPV’ s, ook: bussen en vrachtwagens gebruiken ze voor het opslaan van gecomprimeerd aardgas, en auto ‘s met waterstof brandstofcellen zijn ook afhankelijk van COPV’ s. Maar de lucht in deze tanks wordt gebruikt als brandstof voor de motoren in deze auto ‘ s.

met de Roadster heeft Musk een ander idee: hij wil ze gebruiken als stuwraketten, waarbij ze lucht uit de achterkant of voorkant van de auto blazen om het voertuig te helpen voortstuwen en stoppen. Het kan mogelijk de zijkanten uitblazen, ook om te helpen bij het draaien bij hoge snelheden of in krappe hoeken. Commerciële auto ‘s hebben nog nooit COPV’ s op deze manier gebruikt, en het idee roept veel vragen op over veiligheid en efficiëntie.

de Tesla Roadster versnelt en remt al ongelooflijk snel, en de nieuwe Roadster is vermoedelijk een van de snelste auto ‘ s ter wereld, met een 0-60 tijd van 1,9 seconden. Het is zo snel dat er een krachtig debat is over de vraag of moderne banden ooit sneller kunnen gaan. Dus de COPV ‘ s zouden veel koude lucht moeten uitblazen bij super hoge snelheden om nog snellere acceleratie-of vertragingstijden te duwen. Dat zal veel kracht en een aantal vrij grote tanks nodig hebben om enig waarneembaar effect te hebben tegen een aantal echte grenzen van de fysica. En als de snelheid echt wordt beïnvloed, zouden deze stuwraketten extreem luid zijn, gevoelig voor extreme temperatuurveranderingen, en mogelijk andere auto ‘ s op de weg in gevaar brengen. “Is het een optie? Ja, ” Sam Abuelsamid, een senior onderzoek analist bij Navigant, een adviesbureau voor de auto-industrie, vertelt de Verge. “Is het een verstandige optie? Absoluut niet. Het is het meest belachelijke dat ik ooit heb gehoord.”

veel autofabrikanten hebben echter gezocht naar manieren om perslucht te gebruiken voor het aandrijven van voertuigen. Zo hebben de Franse autofabrikanten Peugeot en Citroën in 2013 plannen aangekondigd voor de bouw van een hybride voertuig dat gebruik maakt van perslucht als energiebron, hoewel de ontwikkeling is uitgesteld. Deze ontwerpen werken meestal door het vrijgeven van lucht uit een container op een gecontroleerde manier om een motor turbines of zuigers rijden. Perslucht auto ‘ s worden geprezen als milieuvriendelijk, omdat ze geen benzine verbranden. Maar het nadeel is dat ze niet super efficiënt zijn.

lucht comprimeren kost veel energie. Musk beweert dat de lucht zal worden aangevuld in de COPV ‘ s met behulp van een elektrische pomp, die zou trekken uit de power pack van de Tesla. Maar deskundigen beweren dat kan aanzienlijk drain de batterijspanning die nodig is om de auto te rijden. “Het zou zeker vreten aan de energie die is opgeslagen in de batterij,” Dave Sullivan, een manager en product analist bij AutoPacific, een automotive consulting bedrijf, vertelt de Verge. “De bereikberekening of de testcyclus voor het bereik van een elektrisch voertuig houdt geen rekening met dit idee.”

natuurlijk hangt het allemaal af van hoe effectief Musk de COPV ‘ s willen zijn. Cold gas thrusters hebben een relatief lage specifieke impuls, wat betekent dat ze veel meer brandstof — of lucht, in dit geval-nodig hebben om een behoorlijke hoeveelheid stuwkracht te krijgen. Dit maakt ze goed voor satellieten in de ruimte, die niet veel stuwkracht nodig hebben om te manoeuvreren in een vacuüm. Maar op de weg, met luchtweerstand en bandenwrijving, is koud gas niet zo krachtig. Dus de Tesla COPVs zullen groot en omvangrijk moeten zijn om voldoende lucht op te slaan die nodig is om een groot effect te hebben. “Het lijkt erop dat je een stuwraket hebt die een zinvolle hoeveelheid energie zal hebben, er is een behoorlijke hoeveelheid grootte en capaciteit in de tank nodig om een echt prestatievoordeel te hebben,” zegt Abuelsamid. Musk zei dat de COPVs een groot deel van de auto zouden innemen, waardoor de vierzitter een tweezitter zou worden.)

het bedrijf zou de COPV ‘ s kunnen vullen tot een hogere druk om ruimte te besparen, maar de tanks zouden veel sterker en zwaarder moeten zijn om als veilig voor passagiers te worden beschouwd. Hoe meer druk je wilt in een commerciële auto, hoe steviger uw tanks moeten zijn. De COPV ‘ s die Musk wil gebruiken zijn geüpgraded en gecertificeerd voor de Falcon 9 raketten die bemanningen naar het Internationale Ruimtestation zullen vervoeren. “Dit is veruit de meest geavanceerde drukvat ontwikkeld door de mensheid,” zei hij op een persconferentie voor een SpaceX lancering in Mei. “Het is gek.”

toch brengt dit idee veel veiligheidsproblemen met zich mee. Hoewel cruciaal voor de ruimtevaart, zijn deze COPV ‘ s ook een bron van angst voor SpaceX geweest. In September 2016 liet een COPV een Falcon 9-raket ontploffen op een lanceerplatform in Florida, terwijl het voertuig werd getankt voor een test. SpaceX beweerde dat de wrijving tussen de stuwstoffen in de motortank en de COPV de schuld was. De super koude vloeibare zuurstof die SpaceX gebruikt voor zijn Falcon 9 reageerde slecht met de koolstofvezel die rond de COPV was gewikkeld.SpaceX heeft zijn COPV ‘ s sindsdien aanzienlijk geüpgraded, en alle flessen in een Tesla zullen niet omgeven zijn door cryogene zuurstof. Toch, wanneer lucht snel vrijkomt uit een fles onder hoge druk, ervaart het extreme temperatuurveranderingen. Hoe sneller de lucht vrijkomt, hoe kouder de COPV wordt. Dus als de Tesla deze flessen snel gaat opblazen, kunnen ze gemakkelijk Super frigide temperaturen bereiken, wat de COPV ‘ s broos en minder structureel stabiel zou maken. Tesla zou dit kunnen bestrijden door de flessen langzamer naar beneden te blazen, maar dan hebben de stuwraketten niet zo ‘ n grote impact op de auto.

en afhankelijk van de snelheid waarmee de lucht straalt, kunnen de stuwraketten risico ‘s opleveren voor andere auto’ s op de weg. Als de COPV ‘s een belangrijke kracht hebben op de Tesla, hebben ze ook een belangrijke kracht op de auto’ s rondom de Tesla. De stuwraketten kunnen een specifieke impuls van ongeveer 70 seconden krijgen. Dat betekent dat het gas dat de COPV verlaat iets meer dan 1500 mijl per uur kan bereiken. Dus de lucht heeft het potentieel van het verzenden van snel bewegende puin naar een nabijgelegen auto of zelfs duwen op de omliggende voertuigen.

maar zelfs als Tesla oplossingen voor al deze dingen uitzoekt, is er de ruis om te overwegen. Het vrijgeven van veel sterk perslucht is luid. Er zijn regels van kracht over de hoeveelheid passeergeluid die een auto kan hebben, en het is twijfelachtig dat de met stuwraketten uitgeruste Tesla die zal voldoen. “Benzine voertuigen kunnen niet te veel lawaai maken,” zegt Sullivan. “Ik kan me alleen maar voorstellen dat dit extreem luid en niet straat legaal zou zijn.”Musk zei wel dat de auto niet aan te bevelen is voor stedelijke omgevingen.

dus het toevoegen van COPV ‘s aan een Tesla is mogelijk, hoewel ze waarschijnlijk niet zullen worden toegestaan op grote wegen gezien de risico’ s. Toch is het een hele hoop ingewikkelde machines om een toch al zeer snelle auto iets sneller te laten gaan.