Så här kan Elon Musk använda raketpropellrar på den nya Tesla Roadster

förra veckan meddelade SpaceX och Tesla VD Elon Musk djärva planer på att kombinera teknologierna i hans två största företag genom att placera raketpropellrar på framtida specialiserade modeller av Teslas Roadster. Thrustrarna kommer inte faktiskt att förbränna, enligt Musk; istället kommer de att utvisa mycket trycksatt kall luft, vilket ger Tesla en extra ökning av accelerationen. Det är ett drag som tekniskt kan fungera, men det förvirrar också branschexperter och ingenjörer: thrustrarna kommer inte att vara mycket effektiva och kommer förmodligen inte att vara street legal.

specifikt talar Musk om att införliva en viktig hårdvara från SpaceXs Falcon 9 — raket-en tank som kallas ett komposit overwrapped pressure vessel, eller en COPV. Dessa flaskor är gjorda av en tunn metallfodral som är insvept i kolfibrer, och de är ett utmärkt sätt att lagra mycket tryckluft i ett mycket litet utrymme. De är också ganska lätta, varför många rakettillverkare gillar att använda dem för att hjälpa till att pressa sina raketer.

på Falcon 9 sitter Copv: erna inuti drivmedelstankarna och håller dem trycksatta under flygningen. När raketen klättrar till rymden tömmer drivmedlen snabbt från tankarna, och det är COPVs uppgift att ersätta dessa vätskor med helium så att tankarna behåller sin form. Tryckluften inuti dessa flaskor används inte för att driva raketen direkt. Vissa bilar använder också Copv: bussar och lastbilar använder dem för att lagra komprimerad naturgas, och bilar med vätebränsleceller är också beroende av Copv. Men luften inuti dessa tankar används som bränsle för motorerna inuti dessa bilar.

med Roadster har Musk en annan uppfattning: han vill använda dem som thrusters, där de blåser luft ut ur bakänden eller framsidan av bilen för att hjälpa till att driva och stoppa fordonet. Det kan potentiellt blåsa ut sidorna, för att hjälpa till med att vrida i höga hastigheter eller i trånga hörn. Kommersiella bilar har aldrig använt Copv på detta sätt tidigare, och tanken väcker många frågor om säkerhet och effektivitet.

för en, accelererar Tesla Roadster redan och bromsar otroligt snabbt, och den nya Roadster är förmodligen en av de snabbaste bilarna i världen, med en 0-60 tid på 1, 9 sekunder. Det är så snabbt att det finns en kraftig debatt om huruvida några moderna däck någonsin kan gå snabbare. Så COPVs skulle behöva blåsa ut mycket kall luft vid superhöga hastigheter för att driva ännu snabbare acceleration eller retardationstider. Det kommer att kräva mycket kraft och några ganska stora tankar för att ha någon form av märkbar effekt mot några verkliga gränser för fysiken. Och om det verkligen påverkar hastigheten är målet, skulle dessa thrusters vara extremt höga, benägna att extrema temperaturförändringar och eventuellt sätta andra bilar på vägen i fara. “Är det ett alternativ? Ja, ” Sam abuelsamid, en senior forskningsanalytiker på Navigant, ett rådgivande företag för bilindustrin, berättar The Verge. “Är det ett klokt alternativ? Absolut inte. Det är det mest löjliga jag någonsin hört talas om.”

många biltillverkare har tittat på sätt att använda tryckluft för att driva fordon. Till exempel, i 2013, franska biltillverkarna Peugeot och Citro Usbi tillkännagav planer på att bygga ett hybridfordon som använde tryckluft som en energikälla, även om utvecklingen har lagts på is. Dessa konstruktioner fungerar vanligtvis genom att släppa ut luft från en behållare på ett kontrollerat sätt för att driva en Motors turbiner eller kolvar. Tryckluftsbilar hyllas som miljövänliga, eftersom de inte bränner bensin. Men nackdelen är att de inte är supereffektiva.

för en, komprimerar luft tar mycket energi. Musk hävdar att luften kommer att fyllas på i COPVs med en elektrisk pump, som skulle dra från Teslas kraftpaket. Men experter hävdar att avsevärt kan tömma batterispänningen som behövs för att köra bilen. “Det skulle säkert äta bort den energi som lagras i batteriet”, säger Dave Sullivan, en chef och produktanalytiker på AutoPacific, ett fordonskonsultföretag, till Verge. “Intervallberäkningen eller testcykeln för ett elfordons räckvidd tar inte hänsyn till denna uppfattning.”

naturligtvis beror allt på hur effektiv Musk vill att COPVs ska vara. Kalla gaspropellrar har en relativt låg specifik impuls, vilket innebär att de behöver mycket mer bränsle — eller luft, i det här fallet — för att få en anständig mängd dragkraft. Detta gör dem bra för satelliter i rymden, som inte kräver en hel del dragkraft för att manövrera i vakuum. Men på vägen, med luftmotstånd och däckfriktion, är kall gas inte lika kraftfull. Så Tesla COPVs måste vara stora och skrymmande för att lagra tillräckligt med luft som behövs för att ha någon form av stor effekt. “Det verkar som att ha en thruster som kommer att ha en meningsfull mängd energi, det kommer att ta en ganska anständig mängd storlek och kapacitet i tanken för att vara av någon verklig prestationsfördel”, säger Abuelsamid. (Musk sa att COPVs skulle ta upp en bra bit av bilen och vrida fyra sitsen i en tvåsits.)

företaget kan potentiellt fylla COPVs till ett högre tryck för att spara på utrymme, men tankarna skulle behöva vara mycket starkare och tyngre för att anses vara säkra för passagerare. Ju mer tryck du vill ha i en kommersiell bil, desto starkare måste dina tankar vara. De COPVs som Musk vill använda är uppgraderade som är certifierade för Falcon 9-raketerna som kommer att bära besättningar till den internationella rymdstationen. “Detta är överlägset det mest avancerade tryckkärlet som utvecklats av mänskligheten”, sa han på en presskonferens före en SpaceX-lansering i Maj. “Det är nötter.”

ändå tar tanken många säkerhetsfrågor i åtanke. Även om de är avgörande för rymdflygning har dessa Copv också varit en källa till ångest för SpaceX. I September 2016 orsakade en COPV en Falcon 9 raket att explodera på en Florida launchpad medan fordonet drivs för ett test. SpaceX hävdade att friktion mellan drivmedlen i motortanken och COPV var skylden. Det super kalla flytande syret som SpaceX använder för sin Falcon 9 reagerade dåligt med kolfibern som lindades runt COPV.

SpaceX har väsentligt uppgraderat sina COPVs sedan dess, och alla flaskor som sätts i en Tesla kommer inte att omges av kryogent syre. Ändå, när luft frigörs snabbt från en högtrycksflaska, upplever den extrema temperaturförändringar. Ju snabbare luften släpps, desto kallare blir COPV. Så om Tesla kommer att blåsa ner dessa flaskor snabbt, kan de lätt nå super frigid temperaturer, vilket skulle göra COPVs spröda och mindre strukturellt stabila. Tesla kunde bekämpa detta genom att blåsa flaskorna långsammare, men då kommer thrustrarna inte att ha så stor inverkan på bilen.

och beroende på hur snabbt luften sprängs kan thrustrarna utgöra risker för andra bilar på vägen. Om COPVs kommer att ha någon betydande kraft på Tesla, kommer de också att ha en betydande kraft på bilarna som omger Tesla. Kalla gaspropellrar kan komma till en specifik impuls på cirka 70 sekunder. Det betyder att gasen som lämnar COPV kan nå lite mer än 1500 miles per timme. Så luften har potential att skicka snabbt rörliga skräp på en närliggande bil eller till och med trycka på omgivande fordon.

men även om Tesla räknar ut lösningar för alla dessa saker, finns det ljudet att överväga. Att släppa mycket mycket tryckluft är högt. Det finns regler på plats om hur mycket passbuller en bil kan ha, och det är tveksamt att den propeller-utrustade Tesla kommer att möta dem. “Bensinfordon kan inte göra för mycket ljud”, säger Sullivan. “Jag kan bara föreställa mig att detta skulle vara extremt högt och inte vara street legal.”Musk sa att bilen inte rekommenderas för stadsmiljöer.

så att lägga till COPVs till en Tesla är genomförbart, men de kommer förmodligen inte att tillåtas på några större vägar med tanke på riskerna. Ändå är det en hel del komplicerade maskiner för att få en redan mycket snabb bil att gå lite snabbare.