Иголка — в яйце, яйцо — в утке, утка — в зайце, заяц… Ну вы помните все это, правда? В НАСА вряд ли много сотрудников слышало о Кощее Бессмертном, но многоступенчатый принцип работы различных систем там применяют часто. Так вот, агентство успешно запустило целое созвездие спутников системы Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS) с ракеты, которая, в свою очередь, была запущена с самолета.
Для запуска ракеты было принято решение использовать носитель L-1011 Stargazer. Это самолет, который взлетел на высоту в 12 километров. Здесь от него отстыковалась ракета Orbital ATK Pegasus XL. Следующий этап — свободное падение ракеты в течение пяти секунд с последующей активацией основного двигателя, который вынес ракету с несколькими спутниками на орбиту Земли.
Спустя 14 минут после запуска ракета Pegasus отправила «на работу» свой полезный груз. Это произошло на высоте в 508 километров над поверхностью планеты.
Полезный груз — специальная капсула доставки, на которой и размещались спутники. На заданной высоте все они отстыковались от материнского аппарата и начали выполнять функции.
Стоит отметить, что весь этот проект обошелся агентству в $157 миллионов. НАСА, несмотря на огромный бюджет, выделенный специальной комиссией Конгресса, не смогло бы выполнить задачу. Поэтому потребовалась помощь партнеров. Ими стали Мичиганский институт и Юго-Западный исследовательский институт из Сан-Антонио.
Изначально запуск самолета с ракетой, капсулой и спутниками был запланирован на понедельник. Но пришлось пропустить три дня из-за проблемы с гидравлической системой отстыковки ракеты, а также и по более прозаической причине — в понедельник была неподходящая для запуска погода.
Восемь спутников CYGNSS теперь займутся изучением метеорологических и климатических условий ряда регионов нашей планеты. Например, аппараты помогут определять интенсивность ураганов и тропических циклонов с небывалой до настоящего момента точностью. Спутники будут вести наблюдение лишь за зоной, где возникают тропические ураганы, в этом проекте не предусмотрен мониторинг других областей.
На борту каждого спутника CYGNSS установлен Delay Doppler Mapping Instrument (отображение радиолокационных данных с доплеровским сдвигом частоты), который включает в себя многоканальный GPS-приёмник, зенитную антенну низкого усиления и 2 надирные антенны с высоким коэффициентом усиления. Эти инструменты позволяют аппаратам обнаруживать и измерять отраженные от поверхности океанов сигналы GPS спутников. В случае появления урагана радиосигналы смогут дать представление о скорости ветра в этом регионе, а также о конфигурации самого урагана. Система спутников может проводить 32 измерения в секунду, обеспечивая невиданную прежде точность оценки интенсивности ураганов. Прямые сигналы спутники тоже улавливают, и с их помощью определяется точное местоположение аппаратов в космическом пространстве.
Благодаря новой системе специалисты получают возможность анализа развития ураганов, находясь вдали от них. «Мы можем узнать скорость ветра, находясь вне бури благодаря нашим системам», — заявил климатолог Крис Руф (Chris Ruf). Руф — научный руководитель миссии CYGNSS. По его словам, база знаний климатологов об урагане неполная, а спутники помогут устранить этот пробел.
Задача спутников — не только определение силы ветра. Аппараты должны изучать взаимное влияние поверхности океана, термодинамики атмосферной влажности, радиации и конвективной динамики. Это необходимо для определения условий формирования тропических ураганов. Способ, по мнению специалистов, позволит определять в каждом конкретном случае, будет ли ураган набирать силу или нет. Ученые смогут изучить процессы, происходящие рядом с ядром бури, что невозможно при использовании прямого наблюдения. Процессы, происходящие в центре, очень быстро меняются, но именно они играют важнейшую роль в развитии урагана.
Проект стартовал в июне 2012 года. Каждый из микроспутников весит 27,5 килограммов. Спутники равномерно рассредоточены в одной орбитальной плоскости, это позволяет им возвращаться в исходную точку наблюдения каждые 6 часов. Наблюдение за ураганами будет вестись в течение двух сезонов.
CYGNSS — первая завершенная миссия НАСА в рамках программы НАСА Earth Venture. Эта программа включает в себя проекты, которые можно быстро развивать, и стоимость которых не составляет миллиарды долларов. Главная цель программы — изучение текущего состояния нашей планеты, включая атмосферу и гидросферу для того, чтобы человек научился предсказывать возможные изменения, например, климата.
Комментарии (121)
YDR
17.12.2016 09:27+7зато можно и прямо с экватора запускать, и космодром не нужен
pnetmon
17.12.2016 11:44+1До него еще нужно долететь и/или иметь там оборудованную полосу
Eklykti
17.12.2016 13:10+4Носитель — модифицированный авиалайнер, в него вполне можно налить топлива, чтоб хватило до нужной точки.
pnetmon
17.12.2016 18:13+1Вот только они не летают к экватору чтобы запускать.
И очень хочется посмотреть как строящийся гигантский Воздушный старт будет летать к экватору чтобы оттуда запускать.Zenitchik
17.12.2016 20:10+2А какой смысл в экваториальной низкой орбите?
vanxant
18.12.2016 17:09С экватора удобно запускаться на любую орбиту, кроме полярных и ретроградных. Линейная скорость вращения Земли на экваторе максимальна, ускорение свободного падения — минимально (из-за приплюснутой формы планеты на экваторе как-бы гора высотой 21 км)
Zenitchik
18.12.2016 18:00А сколько топлива реально удаётся выиграть?
vanxant
18.12.2016 20:20Обычно не топливе считают (оно копеечное по сравнению со всем остальным), а в массе выводимой нагрузки. И вот с этим получается дофига на самом деле.
Скажем, Союз 2.1б с Байконура выводит на низкую орбиту 6.5 тонн, а с Куру (7 градусов ю.ш.) уже 8.25 т.
vanxant
18.12.2016 17:10Для научных и коммерческих запусков можно договориться с какой-нибудь Индией, Бразилией, Венесуэллой или там Кубой об аренде аэродрома.
unxed
17.12.2016 09:56Очень интересно, сколько тонн такая конструкция может вывести на НОО, и сколько стоит одна тонна.
Sergey0101
18.12.2016 14:36+3Pegasus, в пересчете на килограмм выводимого полезного груза — самая дорогая в мире ракета — примерно в 3-4 раза дороже Space Shuttle и в 15-20 раз дороже российского “Союза-2”.
http://zelenyikot.livejournal.com/49055.html
Celtis
17.12.2016 12:52Интересно, прорабатывали ли в НАСА вариант с B1 в роли носителя. И вывести смог бы на 8000м выше, и разогнать быстрее, да и вообще работа для него привычнее…
Vindicar
17.12.2016 12:59+1Хммм… экономия за счет Эффекта Оберта?
Dum_spiro_spero
17.12.2016 16:25Хм. Интересовался космонавтикой, а не знал про это эффект. Из описания правда не понял, надо разбираться. Век живи, век учись. Спасибо!
TheShock
19.12.2016 07:42Если в двух словах, то когда разгоняется ракета — разгоняется и топливо, которое оно несет и потом будет выброшено, а эта энергия повысит энергию (скорость судна) судна.
Dum_spiro_spero
17.12.2016 14:46+1Я так понимаю, что этот тип запуска решает проблемы инфраструктуры (как написал YDR).
Ракету могут быть вполне типовыми. Самолеты — есть и много. Не нужно никаких специальных космодромов, кабель-мачт, и т.п… В идеальном варианте — мне надо запустить зачем-то спутник, ООО «Рога и копыта» продает мне стандартную ракету (да, увы, китайского производства), нужного размера (S,M, L, XL, ...), я звоню в «Аэрофлот», покупаю билет на одно ракето-место, ставлю свой спутник в ракету и прикрепив ракету на крышу авто отвожу в Шереметьево. Вежливые и аккуратные сотрудники принимают груз и сидя в ресторане с видом на летное поле с чашечкой кофе (да за 300 руб) я наблюдаю за взлётом самолета.
LynXzp
17.12.2016 17:09Стоит отметить, что весь этот проект обошелся агентству в $157 миллионов. НАСА, несмотря на огромный бюджет, выделенный специальной комиссией Конгресса, не смогло бы выполнить задачу. Поэтому потребовалась помощь партнеров.
Наверное не все так просто.
ThunderCat
17.12.2016 16:26+6Ох, не это я хотел прочесть под катом, как и многие здесь, имхо. Думал что автор все же опишет больше процесс таких выводов и профит от этого направления, реально опишет перспективы этого вида запусков, и т.д. В итоге — пара строк о механизме запуска и куча воды про важные спутники, нифига к заголовку не имеющие. И по коментам видно — народ заинтересовался темой, про спутники никто не обсуждает, а тема в заголовке не раскрыта. Шейм он ю! >;[
ThunderCat
17.12.2016 16:31сори, про спутники в заголовке погорячился, но в целом — ну не о спутниках же статья должна была быть!
dfgwer
17.12.2016 19:24Попробую подсчитать в упрощенном случае по формуле Циолковского. Нужно разогнаться до 8 км/с, самолет дает 300м/с, удельный импульс 470. Идеальная одноступенчатая ракета
В первом случае разгоняемся до 8км/с с земли, отношения (масса начальная)/(масса конечная) = 17, то есть до скорости в 8км/с доберется 1/17 массы ракеты.
В втором случае разгоняемся до 7700м/с с дозвукового самолета скоростью 300м/с. Отношения (масса начальная)/(масса конечная) = 16.3, то есть до скорости в 8км/с доберется 1/16.3 массы ракеты.
Третий случай, с сверхзвукового самолета 800м/с. Отношения (масса начальная)/(масса конечная) = 15.3, то есть до скорости в 8км/с доберется 1/15.3 массы ракеты.
Слишком огрубил, выигрыш 17/16.3 = 1.043 на 4.3% больше груза в 2 случае и 17/15.3 = 1.111 на 11.1% больше груза в 3 случае. Надо учесть атмосферные потери.dfgwer
17.12.2016 19:30Удельный импульс неправильно взял, надо было 335 для керосин кислорода, 428 водород кислород, 470 без проверки с вики вытащил со статьи о формуле Циолковского
dfgwer
17.12.2016 19:41Выигрыш атмосферного старта только за счет лучшей начальной скорости оказался очень неполным.
Начальная скорость выше * выше тяга и удельный импульс двигателей за счет низкого давления атмосферы * меньше потери на сопротивление воздуха * слегка меньше потери на гравитацию. Из-за логарифмической природы формулы Циолковского эти выигрыши умножаются
vanxant
18.12.2016 17:13Разогнаться нужно до 9.6 км/с (1.5 уйдет на набор высоты и сопротивление воздуха)
ShabanovYT
18.12.2016 00:49-3Недавно немного поразмышлял на эту тему: предположим мы планируем заменить воздушным стартом первую ступень. У обычного носителя она составляет около 2\3 массы всего носителя. Если ускорение равно 3g, то на поддержание веса носителя в гравитационном поле Земли уйдет 1\4 веса первой ступени. Остальное топливо уйдет на ускорение. В реальности все немного сложнее, ведь ускорять надо еще и массу неотработанного топлива
Получается, что воздушный старт может сэкономить прибл. 1\3 массы первой ступени. Для Союза это будет 70 тонн.
К сожаление усложнение, удорожание и резкое уменьшение надежности пока не дают возможности реализовать воздушный старт.Eklykti
18.12.2016 14:07+1Если ускорение равно 3g
Как правило, у современных средств выведения стартовый TWR около 1.2. Таким образом, около 5/6 тяги уходит на отрыв от стартового стола, и только 1/6 —на ускорение.
ShabanovYT
20.12.2016 02:25-1Манипулирование коэффициентами мне мало понятно. Есть законы природы.
Предположим скорость и ускорение носителя равны нулю. Топливо тратится на компенсацию ускорения 1g. Если ускорение 3g, то тратится в 4 раза больше топлива. Сэкономить можно какой-то процент из 1\4 затраченного топлив за счет высокого коэф. аэродинамического качества крыла… Вроде так. Это конечно без использования кислорода атмосферы.
Проекты воздушного старта с использованием кислорода атмосферы выглядят привлекательно, но только на первый выглядят и если бы была практическая выгода и возможность их реализовать, то они были бы реализованы.
В реальности все непросто.
Вот интересный проект который я придумал как-то: Забить пока на кислород воздуха. В качестве первой ступени — крылья+ баки кислорода и керосина. Двигатель один — реактивный — и он используется с момента старта и во второй ступени. То есть в момент старта тяговооруженность меньше 1, в момент отделения 2 ступени на высоте около 25 километров около 2.
Первая ступень многоразовая, старт возможен с любой точки, нужна взлетная полоса и топливная инфраструктура. Хорошо бы реализовать возврат и посадку первой ступени без использования вспомогательных воздушно реактивных двигателей. Получится проще и дешевле.
itwasntme
18.12.2016 02:16-5удивительно, 76 комментариев разбора выгодно это или нет, оказалось, что таки да, в наса не совсем обезьяны глупые сидят и налоги просиживают, оказывается пару формул все-таки просчитали и решили, что да — выгодней, дополнительная оценка Хабром поддержала НАСА, ребята там наконец успокоились и смогли уснуть.
Следующее собрание пройдет во время запуска Space X, попробуем разобраться, правильно ли они делают, что парятся с плавающей херовиной. Маск хитрый бизнесмен или гениальный изобретатель. Не переключайтесь, лучшие умы Хабра против бестолочей из коммерческого ракетостроения!
eldarmusin
19.12.2016 15:12Каждый раз наблюдаю за любыми запусками как малое детё. Удивляюсь каждой мелочи. Доктор, я нормальный?
saboteur_kiev
А можно узнать чем лучше/хуже оказался запуск с самолета, а не с земли?
Сэкономили? узнали что-то новое? Есть цифры?
sens_boston
Ну, как минимум 11 км плюс порядка 600 mph горизонтальной скорости. Imho, вполне OK.
Интересно, как там у Маска дела? Вроде, собирался попытаться запустить ракету в этом месяце… Пора бы!
unxed
На январь перенесли.
swelf
А самолет поднимать и разгонять не надо разве? хотелось бы оценки экономии, почему и насколько экономичнее разогнать на самолете, чем сразу двигателем с земли.
Rumlin
Вопрос в массе которую необходимо поднять до границы атмосферы. С некоторой массы носитель становится очень монструозным. Не говоря уже о его стоимости, стоимости обслуживания, и что в случае катастрофы его могут больше и не строить.
Bluewolf
Что это на картинке?
Rumlin
источник
Lorien_Elf
… что убедительно доказывает, что Kerbal Space Program был придуман и разработан в СССР! Шах и мат!
Jeditobe
С трудом верю, что это чудо выдержало бы посадку.
dfgwer
А ей не нужно садиться целиком
Eklykti
White Knight Two же как-то выдерживает. Хотя оно в размерах, наверное, всё же поменьше.
unxed
Какая часть чуда? Самолет-носитель или космоплан?
Кстати, вот странно что схема «воздушного старта» вовсю используется, но никто не пробует «воздушный спуск» с «подхватом» спускаемого аппарата (или возвращаемых ступеней, например) самолетом-носителем. Технологически это вряд ли сложнее чем сажать ступень на факеле на морскую платформу в качку.
Jeka_M3
Наша песня хороша, начинай сначала. В комментариях под любым постом про SpaceX эта тема снова и снова поднимается. Не надоело?
pnetmon
Подхват спускаемого аппарата применялся в США при испытаниях Martin X-23 PRIME в 1966-1967 годах
Кажется применялся и после 2000 но неудачно.
Zenitchik
Я что-то слышал про подхват парашютирующего аппарата вертолётом. Вроде как даже получалось. Но парашют для ступени — это тяжелее, чем запас топлива на торможение. А беспарашютную ловить — это за гранью добра и зла.
Rumlin
Gambit
Jeditobe
Естественно, носитель. Там по месту соединения двух самолетов будут колоссальные нагрузки на излом и скручивание все время.
Mikhael1979
Прочнисты и аэродинамики свой хлеб последние 50 лет не зря кушают. В АДТ заранее можно получить все нагрузки, в CAD-ах можно заранее посчитать потребные прочностные характеристики. Потом всё запроектировать, построить и спокойно летать.
0serg
Да фэйк эта картинка. Причем крайне дешевый. В процессе работы мы настолько увлеклись, что в нашей 3D-модели у самолета-носителя получилось на шесть двигателей больше, чем должно было быть — 24 вместо 18:, какие тут к черту CAD?
Mikhael1979
Эта картинка — может и фейк. Но это не отменяет принципиальной возможности постройки аналогичных аппаратов.
Не фейковые картинки, кстати, можно поискать в книжке по нереализованным проектам Мясищева от издательства «Авико Пресс».
Celtis
del.
Celtis
Самолет поднимается опираясь на крыло, а разгоняется турбореактивными двигателями, что на порядки экономичнее, подъема, опираясь на факел.
Zenitchik
В тоже время самолёт в течение гораздо более длительного времени испытывает лобовое сопротивление, и коэффициент лобового сопротивления у него хуже, чем у ракеты. Поэтому неочевидно, что по топливу выходит плюс, а не минус.
Celtis
Ох… даже не знаю, как Вам в таком случае возразить… с чего начать…
Ладно, давайте без аэродинамики вовсе попробуем: если ракеты по топливу выгоднее, почему для перемещений на большие расстояния используются невыгодные самолеты? Ведь авиакомпании — сугубо коммерческие предприятия.
Zenitchik
Тут ответ простой. Преимущества ракеты появляются только если требуется достичь очень большой скорости. На малых скоростях она проигрывает самолёту, а на большие — нет платёжеспособного спроса (см. Конкорд).
novice2001
Т.е. на малых скоростях аэродинамическое сопротивление ракеты выше? Или по какой причине по вашему мнению ракета проигрывает самолету на малых скоростях?
Zenitchik
Нет, на малых скоростях ракетный двигатель малоэффективен. У ракетного самолёта были те же проблемы.
novice2001
И в чем же именно проявляется «неэффективность» ракетного двигателя на малых скоростях?
Zenitchik
В малом КПД по сравнению с другими типами двигателей. КПД (если измерять в СО связанной с точкой старта) растёт по мере приближения скорости полёта к скорости истечения струи.
0serg
Любой реактивный двигатель создает тягу за счет придания скорости некоторой массе «рабочего тела». На этот разгон расходуется энергия. Тяга пропорциональна произведению массы разогнанного на скорость разгона, а энергия пропорциональна произведению массы разогнанного на квадрат скорости разгона. Поэтому энергетически выгоднее набирать тягу за счет роста массы рабочего тела и снижения скорости его истечения. У ракетных двигателей количество рабочего тела сильно ограничено и для создания тяги его скорость приходится делать большой. Обычные же авиационные двигатели берут рабочее тело в основном из атмосферы и потому легко оптимизируются на намного меньшие и потому более выгодные энергетически скорости. По этой причине, кстати, «плазменных двигателей» которые так любят фантасты скорее всего не будет никогда — при большем удельном импульсе КПД у них еще хуже и требует совершенно нереалистичных источников питания и не менее нереалистичных систем охлаждения.
Ракетные движки зато хорошо себя проявляют на больших скоростях. Конечная скорость рабочего тела = скорость ракеты — скорость истечения. Лишняя энергия затрачивается именно на эту конечную скорость, а по мере роста скорости ракеты она уменьшается и при скорости ракеты равной скорости истечения рабочего тела приходит к нулю — вся энергия уходит на разгон ракеты. Мало того, энергия на разгон ракеты может браться как из химической энергии топлива так и — что совершенно неочевидно :) — из кинетической энергии топлива (килограмм горючего разогнанного до 8 км/c несет в себе гораздо больше второго чем первого). Со скорости порядка 2 км/сек этот фактор начинает у ракетного двигателя доминировать, тогда как у авиационного где 90% рабочего тела достается из окружающей среды и такой энергии в себе не несет он проявляется куда меньше.
Дальше все упирается в коэффициенты аэродинамического сопротивления и массу двигателя и топливных баков которые порождают кучу дополнительных эффектов поверх этих общих рассуждений.
vanxant
Самолет выигрывает, потому что берет окислитель (кислород) и рабочее тело (азот) из атмосферы.
Космическим ракетам приходится тащить все с собой.
Крылатые ракеты с прямоточными двигателями эффективнее самолетов на сверх- и гиперзвуковых скоростях.
novice2001
Я это знаю, я пытаюсь у товарища Zenitchik выяснить его точку зрения.
А вообще вы лихо разделили воздух на окислитель и рабочее тело. Или вы считаете, что кислород и продукты сгорания не являются рабочим телом?
vanxant
Я считаю, что атмосферный азот не является окислителем, но составляет примерно 2/3 по массе.
Кстати товарищ Зенитчик вполне грамотно заметил про низкий кпд ракетных двигателей с постоянной скоростью истечения.
Zenitchik
А на дозвуке — двухконтурный ВРД эффективнее, чем одноконтурный. Потому что у всех типов реактивных двигателей общие трудности с КПД на малых скоростях.
А на ещё бОльших скоростях — ракеты с ракетными, а не прямоточными двигателями начинают выигрывать даже в атмосфере, за счёт независимости двигателя от степени сжатия набегающего потока воздуха.
leshabirukov
На малых скоростях нужны крылья, чтобы компенсировать ускорение свободного падения. На больших скоростях вылезает квадрат из формулы E=0.5mv^2.
novice2001
Вы всегда так загадочно изъясняетесь?
leshabirukov
Не люблю многословия, но ок.
Считаем энергетику полёта бескрылой ракеты. Пока не достигнута первая космическая скорость, чтобы противостоять силе тяжести не имея опоры ракета использует реактивную тягу. То есть, чтобы просто оставаться на месте надо жечь топливо, и много.
Поэтому ракете надо двигаться как можно быстрее. Пусть мы хотим пролететь 6000 км за полчаса; тогда средняя скорость должна быть ~10 Мах. Но это значит, что кинетическая энергия будет больше в 100 раз, а чтобы эту энергию получить надо сжечь топливо. Так менее загадочно?
leshabirukov
… энергия будет больше в 100 раз… по сравнению с лайнерами, которые обычно летают со скоростью несколько меньше 1 Мах.
saboteur_kiev
«почему для перемещений на большие расстояния используются невыгодные самолеты? Ведь авиакомпании — сугубо коммерческие предприятия. „
Наверное по тем причинам, что
1. Ракеты обычно не сажают, жалкие остатки от того, что было ракетой, если там есть живые космонавты, сажают на парашюте. Для пассажирского транспорта это неприемлимо.
2. Даже гиперзвуковые самолеты не прижились в пассажирском транспорте вообще. Потому что пассажир не готов ни к перегрузкам ни к переходу на сверхзвук. А вы говорите про ракеты, с ее ускорениями.
3. Самолет не может полететь в космос. Ему нужна атмосфера под крыло, и кислород из воздуха для работы движка. Ракета все несет с собой, это лишний вес, зато может в космос.
RiseOfDeath
Зато у самолета бесплатный окислитель, который он берет буквально из воздуха и который не надо везти с собой.
river-fall
Посмотрите дальность истребителей с вертикальным взлетом и с обычным.
Як-38 тратил примерно 2/3 запаса топлива только на взлёт.
Ну и вики:
Zenitchik
Обоснуйте, почему выводы сделанные для СВВП должны быть справедливы для РН?
Nepherhotep
Экономия в том, что самолет не является замкнутой системой — импульс он берет из окружающего воздуха. Ракета же получает импульс только от сгорающего топлива, которое также нужно разгонять, от чего объем необходимого топлива растет экспонционально от характеристической скорости ЛА.
choupa
Дп, конечно берёт импульс из набегающего воздуха… вот только отрицательный.
(Стоит быть аккуратнее в формулировках.)
Nepherhotep
Господам минусующим читать следующий комментарий
Zenitchik
Это не отменяет того, что импульс воздуха — отрицательный. Как Вам уже сказали, нужно аккуратнее формулировать.
Nepherhotep
Если это было бы так, то винтовые самолеты даже не сдвинулись бы с места.
Zenitchik
Где логика? Винт получает импульс за счёт ОТБРАСЫВАЕМОГО воздуха, и этот импульс превосходит по абсолютной величине отрицательный импульс получаемый им от НАБЕГАЮЩЕГО воздуха.
Чем больше скорость относительно воздуха, тем труднее этого добиться.
Поэтому сперва исчезают винты, потом уменьшается степень двухконтурности, потом потроха двигателя начинают упрощаться в сторону уменьшения объёма работы с набегающим воздухом, и в конце концов, происходит полный отказ от использования атмосферы.
Nepherhotep
> Винт получает импульс за счёт ОТБРАСЫВАЕМОГО воздуха, и этот импульс превосходит по абсолютной величине отрицательный импульс получаемый им от НАБЕГАЮЩЕГО воздуха.
Правильно, и это противоречит вашим же словам:
> > Это не отменяет того, что импульс воздуха — отрицательный. Как Вам уже сказали, нужно аккуратнее формулировать.
Так что давайте-ка сами по-аккуратнее с формулировками.
Zenitchik
>Правильно, и это противоречит вашим же словам:
Импульс воздуха отрицательный в системе координат самолёта.
Двигатель получает от воздуха отрицательный импульс, а потом использует воздух, чтобы получить положительный. Куда уж аккуратнее?
Nepherhotep
Т.е. совокупный импульс все-таки положительный (по крайней мере для случая, когда самолет ускоряется)? ;)
Zenitchik
Ну да. Но приобретён он не за счёт импульса воздуха (он этому даже мешает), а за счёт работы двигателя. Скажем, окислитель в баках имеет нулевой импульс, и оказывается эффективнее в том числе поэтому.
Nepherhotep
А вот тут вы и неправы — импульс самолет получает как раз за счет окружающего воздуха, хотя и при помощи двигателя. В общем, считайте как хотите, надоело спорить о физике уровня 7-го класса.
Zenitchik
Да, я неправ. Воздух имеет отрицательный импульс, но двигатель передаёт ему дополнительный отрицательный импульс, за счёт чего сам получает положительный. Трудности на больших скоростях есть, но они не связаны со знаком импульса.
Jamato
Самолёт многоразовый.
ncix
2% высоты и ~4% скорости? И сколько расходов на эксплуатацию самолета и RnD всего проекта? И это при том, что такие проекты изначально ограничены грузоподъемостью самолетов.
Единственная ниша для таких систем — запуск микро- и нано-спутников. Впрочем, с современной миниатюризацией, ниша совсем не маленькая.
sens_boston
Почему 2%? Как минимум, 10%, притом самой плотной.
А затраты на эксплуатацию самолета, думаю, не выше, чем на строительство и эксплуатацию космодрома (а, скорее всего, существенно ниже). Плюс (правда, не уверен, что это было использовано, но ничто не мешает использовать) выведение по наименее энергетически затратной траектории.
Как мне кажется, очень перспективное направление.
FloppyFormator
10% это если с истребителя выводить на НОО, а у тяжёлого транспортника потолок намного ниже 20 км, и целевая орбита вдвое выше.
sens_boston
А при чем здесь 200 км? Написано ведь: ракета стартовала с 12 км, граница космоса — 100 (линия Кармана), но разряженные слои начинаются намного ниже, уже на высоте 50 км плотность воздуха в 1000 раз меньше, чем на уровне моря.
saboteur_kiev
«Ну, как минимум 11 км плюс порядка 600 mph горизонтальной скорости. Imho, вполне OK.»
Я не могу навскидку оценить что дешевле — ракета с нуля, или ракета с самолета-носителя, которому самому нужно немало обслуживания, плюс его посадка, плюс пилоты, плюс взлетная полоса, а не полигон для вертикального запуска…
Как можно выяснить экономию в деньгах?
vanxant
Зато минус космодром (аэродромов много, можно выбрать удобный для запуска на конкретную орбиту).
Затея однозначно имеет смысл, если у вас (в смысле, у вояк вашей страны) уже есть тяжелый бомбардировщик и баллистическая ракета, которую он умеет запускать.
lubezniy
Не просто минус космодром, а плюс возможность запускать почти из любой точки в нейтральном воздушном пространстве, выбирая наивыгоднейшую с точки зрения расхода «космического» топлива для доставки аппарата на нужную орбиту.
novice2001
Самолет — давным-давно массовый вид транспорта. Аэропортов — сотни. Самолетов — тысячи. Они — многоразовые. Причем очень многоразовые — ресурс самолета — десятки тысяч часов налета и взлетов-посадок. И межполетное обслуживание несколько часов по сравнению с несколькоразовыми ракетами того же Маска, у которых между пусками проходят месяцы.
Так что чисто по горючему может разница даже в минус, но, с учетом того, что не нужен окислитель, не нужны одноразовые (или несколькоразовые) двигатели, не нужны отдельные стартовые комплексы и т.п., итоговая разница для легких грузов должна быть в пользу воздушного старта.
Rumlin
В некотором роде это старая идея. Конструкторы с самого начала думали о том чтобы добраться на крыльях или воздушных шарах до границы атмосферы, и оттуда стартовать ракетой. И периодически к этй идее возвращаются. Но оказалось запускать сразу с земли технически проще, чем с самолета.
sergku1213
Опять химию прогуливали в школе? Неучи. Дело в том что ракета несет с собой и горючее и окислитель. Если мы вообразим ракету использующую на сегодня (и практически вообще) самую перспективную пару водород +керосин, то при теплоте сгорания водорода около 120МДж/кг(такая цифра потому что охлаждение смеси в дюзах до температуры конденсации паров воды представляется технически нереализуемым). то мы получим что по уравнению реакции на 1 кг водорода надо везти на ракете 8 кг кислорода. Итого 9 кг. Делим 120 на 8+1. Получаем что ракета из 1кг топлива может получить максимум 13,3 МДж. Для пары керосин+ кислород(приближенно его формулу можно считать (СН2)n, отсюда и считаем потребное количество кислорода), теплоту сгорания около 43МДж/кг, получится 9,7 МДж/кг для смеси горючее+окислитель. При этом теплота сгорания сухих берёзовых дров 15МДж/кг. Но кислород из воздуха. Самолет берёт окислитель из воздуха — это дикая экономия расходов на подъём, некоторый разгон и главное — пробитие почти всего слоя атмосферы. Учтите, что двигатель реактивный поэтому эффективность его работы при давлении 1 атмосфера и 0,1 атмосферы существенно различается. Это тоже большая экономия.
unxed
водород+кислород, а не водород+керосин, вы имели в виду?
sergku1213
Для пары водород+кислород =13,3МДж/кг, для пары керосин+кислород =9,7МДж/кг. Таки керосин чаще применяют в космонавтике. Если не считать нелетающих Энергий, Шаттлов и Сатурнов 5.
Eklykti
Есть ещё летающая Delta IV, и недавно взлетевшая китайская ракета с водородным центральным блоком и керосиновыми бустерами.
sergku1213
О-о-о перечитал. Да, самая перспективная из разумных пар это водород +кислород, да Вы правы. Есть ещё в наших условиях безумная, но более энергетически выгодная пара фтор+водород, хотя вряд ли разница будет очень велика.
Eklykti
****а экологии
vanxant
открою страшную тайну: есть еще самый эффективный коктейль из испытанных фтор-литий-водород и самый эффективный в теории кислород-бериллий-водород
noanswer
остаточные знани из детского увлечения ракетостроением: есть ещё бор (почти не токсичный и почти как алюминий дешовый, в отличии от берилия) в качестве возможного компонента ракетного топлива, но оксид бора, продукт горения, вязкая сопля при рабочих температурах будет портить геометрию сопел, а фторид бора хотя и газ но будет портить экологию, да и фтор слишком активный и вероятнее всего будт проблемы конструирования системы подачи окислителя в камру схорания.
Zenitchik
Токсичность — для разгонных блоков не страшно. А на счёт конструирования… На форуме авиабазы читал впечатления от этого проекта. Человек писал, что кто работал над этой задачей, наверно, может теперь разработать всё что угодно.
Eklykti
Самолёт берёт ещё и большую часть рабочего тела из воздуха, так как энергия сгорания топлива идёт на раскручивание турбины, а не на непосредственно создание реактивной тяги.
ncix
1. Ваши расчеты конечно верны, только стоимость топлива и окислителя в ракетах едва ли составляет даже 2% от всего запуска. Экономия на спичках.
2. В плотных слоях атмосферы скорость ракеты еще относительно невелика, поэтому аэродинмические расходы в общем «бюджете» запуска также невелики. Кроме того аэродинамика ракеты по-определению лучше чем у самолета.
sergku1213
Я не про стоимость говорил, а про удельный импульс. Энергию, другими словами. А тут разница драматическая — в 4-9 раз. Самолет несёт на себе только горючее, потому у него очень высокая энергоёмкость. Ракета все несет с собой. При этом если мы оптимизируем сопло для работы в вакууме оно будет иметь значительно меньшую эффективность, при атмосферном давлении. Посмотрите на запуски того жк Фалькона, как меняется факел по мере подъёма.
vasimv
Там где-то выигрыш раза в два по топливу в ракете. То есть она меньше гораздо может быть, легче. И, как следствие — топлива нужно еще меньше. :)
Xandrmoro
Дело не в стоимости топлива, а в его весе и экспоненциальном росте этого самого веса.
Drako_Staarn
Ну точных цифр явно нет, однако в целом суть концепции «Воздушный старт» более-менее описана тут — Воздушный старт
lozga
В характеристической скорости экономится примерно 12%. Решение подходит только для небольших спутников. Более подробно можете посмотреть тут.