От переводчика: Думал сделать перевод "продолжения" поста про SLS - SLS: what now?, но в процессе понял, что Кейси там слишком увлекается политикой, who is who в НАСА и какие у них отношения с президентом и Конгрессом - в общем, всякие специфичные для американских госагентств штуки, не особо интересные хабравчанам. Но там есть одна очень интересная мысль, так что приведу тут: фрагмент про "Старшип".
Например, сегодня (4 марта 2021 года - прим.пер.) SpaceX успешно приземлила прототип "Старшипа" в Техасе. У SpaceX есть талант и ресурсы, позволяющие им шаг за шагом расширять возможности космических полетов; они продолжают транслировать свои весьма четкие намерения, и ведут себя так, как будто действительно намерены добиться успеха.
Я поспрашивал коллег, но так и не смог найти какую-либо комиссию на любом уровне и в любом центре НАСА, которая бы изучала последствия ввода "Старшипа" в эксплуатацию. На данный момент нет 100% уверенности, что у SpaceX все получится, но стоило бы как-то подстраховаться, а то большинство публичных заявлений высшего руководства, официально вынужденного петь осанну "SLS", кажется, существуют в какой-то отдельной вселенной, где даже "Фэлкон-9" еще ни разу не приземлялась.
Должно быть не слишком трудно найти голодного ученого, у которого рекой потечет слюна при одной только мысли об отправке 100-тонной станции, скажем, к Сатурну. Положительные аспекты довольно очевидны. Но что насчет обратной стороны? Что НАСА делать с командами, содержание которых обходится в несколько миллиардов долларов в год, и чья основная специализация - в создании ракет и космических станций, вся архитектурная философия которых находится под угрозой уже при сегодняшней стоимости запусков, не говоря уже о потенциальном улучшении на порядок?
Марсоход "Персеверанс" стоил нам $2.4 млрд - это несколько тысяч зарплат за почти десять лет. Тысячи людей работали над этим ровером, потому что посадка на Марс невероятно сложна, и масса компонентов должна быть выверена с точностью до десятых долей грамма на системе весом в тонну. Все это тщательно собрано вручную из микросхем, печатных плат, титановых трубок, двигателей, камер и других внушительных компонентов, часто специальной приемки. И тут вдруг "Старшип" может привезти 100 таких за один полет, и что теперь? Что НАСА делать с командой, которая может спроектировать один сверхлегкий марсоход за десять лет и миллиард долларов, если спрос подскочил в тысячу раз, а маржинальная стоимость настолько же упала? Построить конвейер? Придумать, как собирать их командой из десяти человек? Строить по одному каждые пару недель?
Короче говоря, в мире, где вялотекущий провал "SLS" оправдывается и/или игнорируется, в то время как "Старшип" на полных парах идет к перевороту в индустрии, НАСА надо бы очень тщательно подумать о своем месте относительно пилотируемых полетов, которые, возможно, будут происходить и без участия агентства.
От переводчика: И вот тут как раз НАСА, построенное по лекалам 60-ых, с горизонтами планирования в несколько десятилетий, оказывается практически в ситуации сингулярности: ландшафт может измениться до неузнаваемости за какие-то 5-10 лет. "Фэлкон-9" впервые успешно приземлилась в 2015, всего 6 лет назад, а сегодня посадки - обыденность (по крайней мере, у SpaceX), и меня больше удивляет, когда ракета (ну надо же!) промахивается мимо болтающейся на волнах баржи. И вот для оценки масштабов этой сингулярности, хотелось бы привести другой пост Кейси, с расчетами лунной миссии при наличии регулярно летающего "Старшипа" с дозаправкой на орбите.
В этом посте мы рассмотрим, как "Старшип" можно использовать для перевозки людей и грузов на Луну и с Луны в разных ситуациях. Он продолжает предыдущие статьи о "Старшипе" и "Артемис" и "Старшипе" как бездефицитном космическом транспорте. Грубо говоря, к концу поста читатель должен получить хорошее представление о доступных переменных и выгодности для различных транспортных сценариев, использующих "Старшип".
Сразу стоит отметить, что "Старшип" находится в особой лиге среди лунных посадочных модулей. В рамках программы HLS спецификация НАСА требовала способности доставить не менее 9 тонн, а в идеале - 12 тонн на поверхность Луны. "Старшип" в своей самой базовой конфигурации может доставить более 200 тонн. Кто-то тут явно выделяется из толпы.
Но настоящая сила "Старшипа" не в огромной грузоподъемности, а в дешевизне эксплуатации. Смысл везти 200 тонн однократно, если мы можем слетать несколько десятков раз - причем, дешевле, чем стоимость других кандидатов?
"Старшип" обладает огромной грузоподъемностью, но заправляя топливо и окислитель в промежуточных точках маршрута, можно сократить затраты топлива на перевозку топлива - это тот же принцип, что лежит в основе многоступенчатости. То есть, за счет возросшей сложности организации процесса переброски топлива в дальний космос можно перевезти больше груза на одну единицу топлива. Стоит ли это делать? Давайте посчитаем.
В моем анализе используются числа, согласующиеся со статьей в Википедии за март 2021 года: баки на 240 тонн метана и 960 тонн кислорода, сухая масса 120 тонн, грузоподъемность 100 тонн на НОО, удельный импульс в вакууме 380 с, тяга 12000 кН, объем грузового отсека 1100 м3. Когда вариации этих цифр дают дополнительную информацию, я буду корректировать эти параметры; Δv вычислим из закона сохранения орбитальной энергии.
Выжимка
В этом посте я анализирую четыре различных профиля миссий:
Полет фиксированной полезной нагрузки (ПН) (например, герметичного и обитаемого отсека экипажа) с низкой околоземной орбиты (НОО) на поверхность Луны и обратно на НОО.
Доставка груза на поверхность Луны с возвращением корабля на НОО пустым.
Полет пустого "Старшипа" на поверхность Луны и возвращение на НОО с как можно большим количеством груза (например, лунного реголита).
Доставка груза на поверхность Луны без возвращения "Старшипа" ("мусорный" сценарий).
Для этих четырех профилей я анализирую пять постепенно усложняющихся схем заправки топливом/окислителем:
Заправка танкером на НОО.
Заправка танкером на НОО и геопереходной орбите (ГПО).
Заправка танкером на НОО, ГПО и на низкой лунной орбите (НЛО).
Транспортировка топлива между НОО, ГПО и НЛО с помощью буксира на ионной тяге с электричеством от солнечных панелей - "ионный буксир", ИБ.
Использование кислорода, добытого на Луне, для заправки кислородного бака (это 80% по весу топливной пары "Старшипа") - "лунный кислород", ЛК.
Для этих 19 (ЛК не имеет смысла для полетов "в один конец") сценариев я рассчитываю массу груза, перевозимую одним грузовым кораблем; количество необходимых вспомогательных запусков и соотношение "масса/запуск" как результирующий показатель качества. Результаты представлены в таблице ниже.
Заправка |
Возвращение экипажа |
Груз на Луну |
Груз с Луны |
Груз в один конец |
НОО |
25, 13, 1.9 |
57.5, 13, 4.4 |
43.5, 11, 3.35 |
216, 13, 16.5 |
ГПО |
200, 31, 6.5 |
539, 38, 14.2 |
326, 27, 12.1 |
753, 41, 18.4 |
НЛО |
670, 69, 9.7 |
1733, 96, 18.1 |
1092, 51, 21.4 |
1924, 101, 19.04 |
ИБ |
670, 33, 20.3 |
1733, 59, 29.4 |
1092, 17, 64.2 |
1924, 62, 31.0 быстро |
ЛК |
1742, 63, 27.6 |
2263, 72, 31.4 |
2299, 11.5, 200 |
- |
ПН (тонн), число запусков, ПН/запуск
Впрочем, как интегральный показатель качества, "масса/запуск" может оказаться обманчивой для разработчика миссий. Например, даже несмотря на то, что ИБ примерно вдвое увеличивает "массу/запуск" при полете в один конец, эта цифра не учитывает затраты на поддержание этой сложной инфраструктуры и строительство нового корабля. Вообще, похоже, что благодаря героическим работникам Бока-Чика и "Старшипы", и запуски в целом будут минимальной статьей расходов всей миссии.
Да, и нужно еще отметить, что 200 тонн почти любого груза займут больший объем, чем доступен у "Старшипа", разве что если мы туда зальем половину олимпийского бассейна вместе с парой китов.
Заправки на НОО более чем достаточно для запусков в один конец и полетов с экипажем. Для сравнения: "Шаттл" мог доставить 25 тонн на НОО, а полностью заправленный "Старшип" сможет доставить 25 тонн с НОО на поверхность Луны и обратно на НОО, и все это без дозаправки. Если очень необходимо доставить 300 астронавтов за один полет, будет достаточно небольшой дозаправки на подлете к ГПО.
Самый простой случай: заправка на НОО
В этом сценарии корабль летит на НОО, где он быстро дозаправляется 12 полностью многоразовыми танкерами - в общей сложности получаем 13 запусков. Затем он летит на Луну, прилуняется, делает там свои дела, затем возвращается на Землю, где приземляется возле стартовой площадки. В то время как альтернативные заявки на Artemis HLS требуют трех ступеней только для того, чтобы добраться от лунной орбитальной станции Lunar Gateway до поверхности Луны и обратно, "Старшип" может банально слетать с НОО на поверхность Луны и обратно на Землю.
Требуемая Δv составляет 2,44 (ГПО) + 0,68 (перелет к Луне) + 0,82 (НЛО) + 1,72 (поверхность Луны) + 1,72 (НЛО) + 0,82 (перелет к Земле) + 0,1 (посадка на Землю) = 8,3 км/с.
В таком сценарии "Старшип" сможет доставить полезную нагрузку в 25 т, это выходит 1,9 т/запуск. Сюда входят средства жизнеобеспечения, скафандры, люди, пища, роверы и т.д. Всякий груз, израсходованный в процессе миссии или брошенный на Луне (например, еду или роверы), на обратном пути можно заменить реголитом. Для сравнения: "Шаттл" мог доставить 25 тонн на НОО; "Старшип" сможет доставить такой груз на Луну и обратно.
Если требуется только доставка в одну сторону, "Старшип" сможет доставить 57,5 т груза, зарезервировав 124 т топлива на обратный рейс - получаем 4,4 т/запуск.
Если груз должен быть доставлен только с Луны (например, много-много реголита), то корабль может вернуть 43,5 тонны груза на Землю и потребует всего 11 рейсов танкеров, поскольку "Старшип" запускается без ПН и сохранит часть топлива при запуске. Выходит 3,35 т/запуск.
Если "Старшип" остается на Луне (например, для перестройки в жилой модуль), он сможет привезти с собой 216 тонн груза, плюс сколько-то экономии на "крылышках" - в итоге, 14,2 тонны за запуск. Это почти в 4 раза больше, чем для многоразового корабля, но нужно учесть стоимость постройки нового корабля.
Допустим, строительство одного "Старшипа" стоит $5 млн, и запуск еще $5 млн (в комментариях у Кейси посчитали, что себестоимость нынешних прототипов в Бока-Чика где-то между 5-15 млн; у реальных кораблей будет побольше всякой машинерии, но с другой стороны - сработает эффект масштаба и конвейерной сборки - прим. пер.), тогда стоимость доставки 216 тонн на Луну составляет $70 млн, включая запуски танкеров, или $324 тыс за тонну. Стоимость доставки "многоразовых" 57,5 тонн - $65 млн только за запуски (без учета стоимости корабля) или $1,13 млн за тонну. Получаем неслабую такую мотивацию "замусорить" поверхность Луны "Старшипами", и эта мотивация сохраняется, даже если повышать стоимость строительства корабля, пока она не превысит $180 млн - но мне эта цифра кажется слишком высокой.
Конечно, конструкция "Старшипа" должна предусматривать возврат людей и реголита на Землю, но похоже, что возврат корабля в любых других сценариях не особо оправдан.
Давайте посчитаем заправку на НОО и ГПО
Можем ли мы использовать многоступенчатость для увеличения грузоподъемности на запуск? Наиболее очевидный шаг - пополнение запасов топлива как на НОО, и на ГПО.
Полностью заправленный "Старшип" на ГПО потребует Δv = 0,68 (к Луне) + 0,82 (НЛО) + 1,72 (поверхность Луны) + 1,72 (НЛО) + 0,82 (к Земле) + 0,1 (посадка на Землю) = 5,86 км/с.
Так мы можем перевезти 194 тонны груза туда и обратно; правда, аэродинамическое торможение в плотных слоях атмосферы и посадка на Землю с 194 тоннами груза несколько выходят за рамки планируемых возможностей "Старшипа". В таком случае "Старшип" прилетит к Земле, выйдет на НОО (преимущественно торможением об атмосферу), и будет ждать там разгрузки и заправки для следующего полета. Если отбросить Δv для приземления, можно увеличить общую ПН до 204,7 т. Груз с Луны в этом случае может быть возвращен на Землю танкерами.
Грузовой рейс в одну сторону с возвратом корабля - 539 тонн, полет пустого корабля для доставки лунного груза на Землю - 326 тонн (на НОО), а "Старшип", отправленный на Луну в один конец, может доставить туда аж 753 тонны с ГПО. Благодаря низкой лунной гравитации, у корабля будет достаточно тяги для прилунения даже с такими весьма тяжелыми грузами.
Однако тут вступают в игру другие ограничения. Общий объем грузового отсека "Старшипа" составляет "всего" 1100 м3, и с ПН в 750 тонн мы уже приближаемся к плотности воды. Кстати, поэтому же и добыча лунной воды не то чтобы очень интересна.
Кроме того, надо бы подумать о том, как для начала доставить эти грузы на ГПО. ПН для "простого" сценария в 200 т может быть запущена двумя "Старшипами" на НОО, плюс еще 12 запусков для дозаправки. После перелета на ГПО у него останется 470 тонн топлива из первоначальных 1200 тонн, так что потребуется еще 730 тонн топлива для полной дозаправки. Полностью загруженный танкер прибудет в ГПО с НОО с остатком в 566 т топлива, а если в танкере 814 т топлива на НОО, то на ГПО он прибудет с 365 т, и нам потребуются лишь два таких танкера. Вместе нам потребуется 17 запусков. В общей сложности имеем 31 запуск для транспортировки 200 тонн на Луну и обратно, или 6,5 тонны на запуск (в сравнении с 1,9 тонны с заправкой только на НОО).
Аналогичные расчеты показывают, что ПН 539 тонн с возвратом пустого корабля потребует 6 запусков для груза, 12 запусков танкеров для заправки корабля и 20 запусков танкеров для отправки двух танкеров на ГПО - в общей сложности 38 запусков. Получаем 14,2 т/запуск против 4,4 т/запуск для заправки только на НОО.
Грузовик с 326 тонн реголита прибудет на ГПО с пустым баком, и ему потребуется 634 тонны топлива или 15 танкеров, в итоге 27 запусков. Итог - 12,1 т/запуск против с 3,35 т/запуск с НОО.
Наконец, ПН 753 тонн при полете в один конец. 8 грузовых рейсов, 12 танкеров для доставки "Старшипа" на ГПО, плюс 21 танкерный рейс для доставки туда же двух почти полных танкеров, всего 41 рейс. Выходит 18,4 т/запуск против 14,2 т/запуск при заправке на ГПО с возвратом корабля и 16,5 т/запуск "одноразовом" полете с НОО. Интересно, что в случае утилизации, похоже, что общая выгода от заправки на ГПО невелика, и в принципе это логично, учитывая Δv "Старшипа" и относительно небольшое расстояние от ГПО до поверхности Луны.
До сих пор мы не особо вникали в особенности возврата ПН более 100 т с НОО на Землю, но в реальности "Старшип" не рассчитан на аэродинамическое торможение с нагрузкой более 100 тонн; с другой стороны, не предвидится дефицита танкеров, возвращающихся пустыми на Землю, так что они могли бы спускать груз с НОО.
Дозаправка на НОО, ГПО и низкой лунной орбите (НЛО)
Идея тут в том, что нет резона везти горючее с НЛО на поверхность Луны только для того, чтобы поднимать его обратно через пару недель, когда придет время возвращаться домой. На этом этапе отдельные расчеты для каждого перелета становятся немного обременительными, поэтому вместо этого я буду использовать "передаточные числа", которые учитывают, сколько топлива необходимо для транспортировки другого топлива.
Например, полностью заправленный топливом танкер на НОО прибудет на ГПО с 565,5 т топлива, получаем коэффициент 0,47. Полный танкер на ГПО привезет на НЛО 762,4 тонны топлива, коэффициент 0,64. С учетом этих двух соотношений, тонна топлива на НЛО "стоит" 3,34 тонны на НОО. Фактически, мы можем разделить Δv между НОО и НЛО с на два последовательных перелета с характеристической скоростью 1,97 км/с, каждый из которых имеет коэффициент 0,55, таким образом уменьшив количество необходимого на НОО топлива всего до 3,329 т: колоссальное улучшение на целых 0,34%!!
При заправке на НЛО самый длинный "скачок" Δv проходит от НЛО до поверхности Луны и обратно, по 1,72 км/с в каждую сторону. Полностью заправленный "Старшип" на НЛО может доставить 670 тонн с НЛО на Луну и обратно на НЛО, 1733 тонны на Луну с возвращением пустого корабля, 1092 тонны с Луны на НОО и 1924 тонны, если бросить корабль на поверхности.
Для 670 т груза требуется 7 пусков, для дозаправки - 12 пусков. 957 т дополнительного топлива на ГПО потребует 21 запуск танкеров на НОО, в то время как на НЛО 660 т дополнительного топлива требует 1400 т на ГПО или 2204 т на НОО, т.е. 22 дополнительных пуска танкеров. После возврата на НЛО нам необходимо еще 195 т топлива, чтобы вернуться к Земле, что потребует 7 запусков танкеров через ГПО. Всего требуется 69 запусков, или 9,7 т/запуск, по сравнению с 6,5 т/запуск с заправкой на ГПО и всего 1,9 тонны без дозаправки.
Для 1733 т груза в одну сторону понадобится 18 пусков грузовиков и 24 пуска танкеров на НОО. Груз при этом доставляется на ГПО частями, при этом один "Старшип" (перевозящий 1177 тонн) прибывает без запаса топлива, передает груз и возвращается на НОО, а другой (перевозящий 556 тонн) прибывает с остатком в 298 тонн топлива. Дальше 19 танкеров его дозаправляют, он летит на НЛО с 188 тоннами топлива. Плюс еще 34 танкера, и он может спустить груз на Луну и вернуться на НЛО, где ему будет нужно всего 29,6 тонны топлива для возврата на НОО (это еще один танкер). Всего 96 полетов и 18,1 т/запуск по сравнению с 14,2 т/запуск (с дозаправкой на ГПО) и 4,4 т/запуск без дозаправки после НОО.
Для доставки 1092 т реголита понадобится 11 запусков танкеров (главный грузовик взлетает без груза и экономит танкер с горючим) на НОО, 15 танкеров на ГПО, 15 танкеров на НЛО, и еще 10 после возвращения на НЛО с грузом, в сумме 51 полет, или 21,4 т/запуск, против 12,1 т с заправкой на ГПО и 3,35 т с НОО.
Наконец, в случае "мусорного" корабля мы везем 1924 тонны груза - это 20 пусков грузовиков и 24 танкера на НОО. Два грузовых корабля достигают ГПО, на одном из них остается 206 тонн топлива и для дозаправки требуется 21 дополнительный танкер. Корабль прибывает на НЛО со 124 тоннами топлива, требуя еще 1076 тонн для полной заправки - это 36 дополнительных танкеров. В общей сложности - 101 запуск и 19,04 тонны за запуск, по сравнению с 18,4 тонны для заправки на ГПО и 16,5 тонны на НОО.
Повторюсь, итоговая цифра тут ненамного отличается, хотя стоит отметить, что с заправкой на ГПО и НЛО "масса/запуск" полностью многоразового корабля, наконец, превышает таковую у "мусорного" корабля с одной дозаправкой на НОО. Стоит ли оно огромного увеличения сложности процесса - оставим на усмотрение читателя.
Транспортировка топлива на электрической тяге (ионный буксир, ИБ)
Этот сценарий в основном идентичен предыдущему, разве что топливо перевозится с НОО на ГПО и НЛО с помощью электрической энергии от солнечных панелей ионным буксиром (ИБ). Этот процесс занимает много времени, но зато потребляет очень мало топлива, поэтому если существует постоянный и предсказуемый спрос на топливо на ГПО и НЛО, то (не учитывая необходимость синхронизации орбит) соответствующие "передаточные числа" для этих промежуточных орбит могут быть улучшены почти до 1. В отличие от предыдущих сценариев, тут есть мотивация заправлять ровно столько топлива, чтобы добраться до следующего "топливного склада", что еще немного снижает необходимое количество топлива.
Для перевозки 670 т груза нам нужно 7 запусков, а для заправки 731 т топлива, чтобы добраться до ГПО - еще 8. На ГПО 392 т дополнительного топлива требует 4 танкеров на НОО, плюс еще 12 танкеров для доставки 1200 т топлива на НЛО. По возвращении на НЛО нам понадобится еще 195 т топлива, чтобы вернуться в сферу гравитации Земли; то есть, еще 2 танкера + ИБ. В общей сложности получаем 33 запуска, или 20,3 т/запуск, против 9,7 т/запуск с заправкой на ГПО и НЛО, 6,5 т/запуск с заправкой только на ГПО и всего 1,9 тонны с заправкой на НОО.
Сценарий с 1733 т груза на Луну - 18 грузовиков и 19 танкеров. Груз прибывает на ГПО по частям, при этом один "Старшип" передает ПН и возвращается на НОО, а другой продолжает полет: 9 танкеров, дозаправка, отправка на НЛО. Там еще 12 танкеров, посадка на Луну, возврат на НЛО, дозаправка еще 29,6 т топлива для возврата на НОО (т.е. еще один танкер). В сумме, 59 полетов или 29,4 т/запуск против 18,1 т/запуск с заправкой на ГПО и НЛО, 14,2 т/запуск с заправкой только на ГПО и 4,4 т/запуск с НОО.
Если мы хотим привезти 1092 тонны реголита - запускаем пустой корабль на ГПО, и нам нужен всего один танкер, чтобы добраться до НЛО. На НЛО - заправляем топливо из 12 танкеров, прилуняемся, загружаем груз и возвращаемся на НЛО. Там нам нужно 299 тонн топлива (3 танкера) для возврата на НОО, итого - 17 рейсов, или 64,2 тонны на запуск, по сравнению с 21,4 тонны с заправкой на ГПО и НЛО, 12,1 тонны с заправкой на ГПО и 3,35 тонны с единственной дозаправкой на НОО.
Наконец, в "мусорном" сценарии доставка 1924 тонны груза потребует 20 запусков грузовиков и 20 запусков танкеров на НОО. Два грузовых "Старшипа" отправляются на ГПО и перегружают ПН, дальше пустой возвращается на Землю. Полному - нужно еще 10 танкеров. Он прибывает на НЛО и заправляется от еще 12 танкеров. Итого: 62 запуска или 31,0 т/запуск против с 19,04 т при заправке на ГПО и НЛО, 18,4 т при заправке только на ГПО и 16,5 т при заправке одноразового корабля на НОО.
Очевидно, если наш груз не портится со временем, мы можем доставить те же 1924 тонны на Луну посредством 20 грузовых запусков, плюс 12 танкеров с последующим длительным транзитом ИБ на НЛО, после чего просто прилуняемся на химических двигателях. Для этого потребуется всего 32 запуска или 60,1 т/запуск, что уже довольно близко к грузоподъемности Старшипа (100 тонн на НОО), а также не требует дозаправки ни на ГПО, ни на НЛО.
Лунный кислород (ЛК)
В далеком будущем может стать возможным (и даже рентабельным) производство жидкого кислорода прямо на Луне из лунных ресурсов, скорее всего, в процессе обработки лунных пород. Учитывая, что 80% веса топливной пары "Старшипа" составляет кислород, можно попробовать выжать еще большую грузоподъемность.
С заправкой кислородом на лунной поверхности "Старшип" с полными баками на НЛО может доставить 1742 тонны ПН на Луну и обратно, 2263 тонны в одну сторону с НЛО на поверхность или привезти 2299 тонн с поверхности обратно на LLO (тут главным ограничивающим фактором становится емкость метанового бака). ЛК не имеет смысла для сценария "мусорного" полета в один конец, разве что если допустить, что лунный кислород дешевле доставить на НЛО, чем земной - но это очень вряд ли.
Все эти массы находятся в пределах возможностей "Старшипа" по тяге при посадке и/или взлете с Луны, но несколько выходят за пределы объема его грузового отсека в 1100 м3. Трудно представить себе такое количество, но 2299 тонн даже весьма плотного реголита заполнили бы отсек почти на 3/4. С такой массой даже аэродинамическое торможение на НОО может оказаться слишком сложным (подробности тут зависят от баллистики корабля и характеристик теплозащитной плитки). Надо понимать, что, как часто бывает с примерными расчетами, частенько они выходят далеко за пределы разумного!
1742 т ПН "туда и обратно" потребуют 18 грузовых рейсов, 19 дозаправок на НОО, 9 танкеров на ГПО и 12 на НЛО. После возвращения на НЛО "Старшипу" понадобится еще 5 дозаправок, в сумме 63 рейса. То есть, 27,6 т/запуск по сравнению с 20,3 т с ИБ, 9,7 т с дозаправкой на ГПО и НЛО, 6,5 т - только на ГПО и всего 1,9 т с НОО.
Доставка 2263 тонн груза на Луну с возвратом корабля - 23 грузовика на НОО, 24 дозаправщика на НОО, 12 на ГПО, 12 на НЛО и еще 1 на обратном пути, всего 72 запуска. Получаем 31,4 т/запуск против 29,4 т с ИБ, 18,1 т с дозаправкой на ГПО и НЛО, 14,2 т - только на ГПО и 4,4 т без дозаправок после НОО.
Для доставки 2299 т лунных пород на Землю понадобится 1 танкер на ГПО, плюс 4,5 танкера на НЛО (2,5 с метаном + 2 обычной смеси), и еще 6 на обратном пути, в общей сложности 11,5 запусков. Получаем 200 т/запуск в сравнении с 64,2 т с ИБ, 21,4 т с заправкой на ГПО и НЛО, 12,1 т - только на ГПО и 3,35 т - только на НОО.
Забавно, но получается, что ЛК имеет смысл только для сценария доставки большого количества лунного груза на Землю. Если, например, на Луне будет обнаружен какой-нибудь оксид очень редкого металла, при переработке руды автоматически будет производиться достаточно кислорода, чтобы доставить груз на Землю. Если взять стоимость полета в $10 млн, получим транспортные расходы на доставку с Луны в $50 тыс за тонну.
Это примерно в нынешнем диапазоне стоимости неодима, празеодима и прочих редкоземельных металлов, для которых 2299 т очищенной руды "одним куском" радикально изменили бы весь рынок. Для того, чтобы все наше мероприятие было прибыльным, обработка и транспортировка с Луны в сумме должны быть дешевле, чем добыча на Земле - а это вряд ли, так как на Земле и породы богаче, и воздух для дыхания в изобилии.
С другой стороны, 2299 тонн реголита достаточно, чтобы выдать по 150 граммов каждому ученику каждой средней школы в США - это больше, чем кусок, который президент хранит в Овальном кабинете. И всего за 0,016% годового бюджета США на образование - отличное предложение, надо брать!
Дополнительные рассуждения
Хотя вельми прельстиво представлять себе флот буксиров с ионными двигателями и солнечными панелями, постоянно курсирующих между огромными топливными складами на НОО, ГПО и НЛО, но цифры говорят сами за себя. Для перевозки грузов на Луну выгоднее всего бросить "Старшип" на Луне или, еще лучше, использовать его как часть лунной базы. Имея 2200 кубометров герметичного объема (грузовой отсек + баки), каждый корабль оказывается примерно в 4 раза больше, чем внутренний объем всей МКС.
Если мы перевозим колонистов и хотим получить ПН сильно выше "стандартных" 25 т, надо либо улучшать соотношение массы корабля к топливу и удельный импульс, либо заправляться на более высокой энергетической орбите между НОО и ГПО. При разумных ограничениях массы ПН (до 200 т) практически нет выгоды от дозаправки на НЛО, использования ИБ в окололунном пространстве или ЛК на поверхности. Хотя ИБ может увеличить общую производительность для не-скоропортящихся грузов, стоит задаться вопросом, какие еще ограничения могут повлиять на целесообразность такого сценария.
Например, в космической индустрии обычно грузы весьма дороги, и стоимость "зависших" в пути грузов вполне может оказаться выше, чем себестоимость дополнительных запусков с Земли. Если стартовые площадки не справляются с нагрузкой - постройте больше площадок. Если не хватает "Старшипов" - постройте еще одну палаточную фабрику на пляже в Бока-Чика. Вот суть Starship, проиллюстрированная расчетами в этом посте: стартовая масса больше не является ограничением.
Как могла бы выглядеть миссия "Artemis 2024" со "Старшипом"?
За один полет на Луну корабль перевозит (туда и обратно) 25 тонн груза, этого более чем достаточно для обеспечения работы экипажа из 10 человек в течение нескольких недель. И еще каждому по лунному роверу на сдачу. Добавим сюда возможность начать обустройство огромной лунной станции внутри одноразового "Старшипа", и внезапно программа "Artemis" оказывается не только вполне доступна по цене, но и дает некоторое захватывающее научно-фантастическое видение того, как должна будет выглядеть и развиваться лунная база.
Никакой там синхронизации со сложной гало-орбитой "Lunar Gateway", никаких привязок запусков к временным окнам, никакого планирования на декады вперед невероятно дорогой инфраструктуры в дальнем космосе. Просто корабль, созданный для решения конкретной задачи, без компромиссов. Архитектура, позволяющая развернуть большую лунную базу с бюджетом, сопоставимым с новой (или типа того) антарктической станцией NSF. Имея бюджет в $1 млрд в год, НАСА могло бы запускать такую миссию (с небольшими вариациями) каждые 90 дней - огромный шаг вперед в сравнению с нынешним доступом в космос посредством МКС.
От переводчика: да, да, предвижу комментарии вида "Аркадий, какого фига ты тут пишешь, какие к черту 100 пусков танкеров подряд??", но черт возьми, а вдруг? Пусть не завтра, а через 5, 10, даже 15 лет - все одно: в момент появления полностью многоразовой дешевой системы, не требующей сложного обслуживания между запусками, все нынешние космические программы моментально оказываются устаревшими. Какой смысл долго разрабатывать дорогую платформу для спутников или станций на дорогих "космических" компонентах? За те же деньги можно сделать и запустить 100 станций на компонентах потребительского класса с многократным дублированием, и фиг с ним, что вес больше.
Есть еще открытый вопрос со вторым ключевым компонентом - орбитальной дозаправкой. По ней вроде бы даже экспериментов еще не проводилось, и не факт, что ее получится реализовать как планирует Маск - посредством микрогравитации, но в любом случае, это гораздо более простая задача, чем "быстрая многоразовость".
В общем, не устаю повторять: в очень интересное время мы живем.
Комментарии (122)
smrl
06.10.2021 16:43+4Купился на упоминание научных миссий к Сатурну и безумной цену аппаратов, сделанных в НАСА, и сначала читал - а потом пролистывал. Так и не понял, зачем ему флот кораблей, курсирующих между Землей и Луной. Ну вот чтобы что?
50 лет назад американцы закончили свою пилотируемую лунную программу не потому, что исчерпали возможности - а потому, что исчерпали разумные цели для следующих полетов. Флаг поставили, камней привезли мешками и центнерами. Что еще там делать человеку?
Когда 50 лет назад американские военные фантазировали про лунную базу, у них хоты бы было заблуждение, что база пригодится для войны. Но им объяснили, что для войны будет бесполезна, и про лунную базу все успешно забыли.
Что изменилось сейчас? Такое ощущение, что начало статьи писал один человек, вполне вменяемый, а заканчивал другой, карапуз с завидущими глазами - "можно летать корованами!"
Skigh
06.10.2021 17:06+7Что еще там делать человеку?
Строить и обслуживать гигантские телескопы. Добывать воду, алюминий и пр. для дешевого строительства в космосе. Построить рейлган для вывода добытого в космос в промышленных масштабах. Отработать технологии строительства и жизнеобеспечения для Марса, спутников Юпитера и т.д.
drWhy
06.10.2021 17:22+3Главное — не перегнать в луц всю доступную воду, пока не найдётся способ доставки ледяных астероидов.
iliasam
06.10.2021 17:30И как лунный телескоп будет переносить гигантские ежемесячные колебания температур?
Skigh
06.10.2021 17:36+2Например, можно построить его в глубокой яме, куда солнце редко заглядывает, и прикрывать зонтиком, когда оно всё же заглянет.
kometakot
06.10.2021 17:47Закрываться временным кожухом.
smrl
07.10.2021 19:53+1Но зачем - все это в целм?
Сейчас астрономы левой ногой через правое ухо извращаются, как сделать большой телескоп так, чтобы он как-то работал при земной силе тяжести. Из-за удешевленрия вывода в космос у вас появляется возможность сделать огромный телескоп в невесомости. Там его легко собрать в единую мегаломанскую конструкцию, потом с ним будет легко работать - разворачивать, поддерживать одну и ту же температуру, - при этом вся эта конструкция может быть в разы проще и дешевле, чем на земле.
Но вместо этого вы предлагаете делать телескоп в другом месте с силой тяжести. Чтобы снова героически преодолевать трудности. В том числе и такие, с какими еще не сталкивались ни на земле, ни на орбите. В чем смысл?
Skigh
07.10.2021 22:14Действительно БОЛЬШОЙ телескоп может оказаться проще построить на Луне, потому что:
1) Можно использовать местный рельеф и материалы в качестве основы конструкции, вместо того, чтобы поднимать их с Земли в космос.
2) Для обслуживания наверняка пригодятся люди, а им легче обеспечить сносные условия на Луне, где есть гравитация, стройматериалы, вода.
qixiz
08.10.2021 12:01Дополню хорошую идею - сделать огромный оптический телескоп прямо из корпуса старшипа
23gv3
06.10.2021 21:28+1В атмосфере Луны масса - по меркам космоса - пыли, которая будет создавать проблемы в оптике. Но куда большее зло это пыль, оседающая на точной поверхности зеркала - а это повышенное рассеяние света, падение проницания etc. Так что видятся только большие радиотелескопы
kometakot
07.10.2021 08:38+2Пыль там удерживается в взвешенном состоянии электростатикой, с места на место ветром не переносится, для предотвращения оседания на зеркалах достаточно той же электростатики. А висящая пыль это хоть и неприятно, но гораздо лучше бурлящей оптической каши воздуха.
ilvar Автор
06.10.2021 17:12+5Давайте я по очереди. Очевидно, что для США "Артемис" - такой же по сути "флаговтык", что и "Аполлон", где на первом месте политические цели - прежде всего, демонстрация технологического превосходства перед Китаем. Отсюда - астрономические стоимость программы (все равно экономически она глубоко убыточна) и ее сроки (полетим ли через год, три или десять - не столь важно, лишь бы вперед китайцев).
Плюс, ущербность нынешнего космического рынка, которой автор касается в процитированном вначале посте про "SLS", уже сейчас заметна на примере "Фэлкон-9": несмотря на то, что Спейсы отжали приличную часть мирового рынка коммерческих запусков, этот рынок все еще слишком мал для той частоты пусков, которую способен обеспечить "Ф-9".
Со "Старшипом" ситуация другая, он моментально снижает стоимость вывода на несколько порядков, параллельно обеспечивая огромную частоту пусков. И тут встает логичный вопрос: ок, и что на ней возить? Сейчас Спейсы забивают расписание "Старлинками", но и их в грузовой отсек "Старшипа" влезет столько, что за 5-10 пусков можно вывести всю группировку, и еще немного запасных. Насколько я понимаю, основной расчет тут на достаточно быстрое формирование нового рынка, гораздо большего по объему и гораздо более активного.
Какие конкретно отрасли будут заметны на этом рынке - я не знаю. Туризм? Производство в вакууме и микрогравитации? Зондирование поверхности в реальном времени?
Так же и с Луной. Как минимум - "Старшип" может урезать затраты на "Артемис" на порядок, одновременно ускорив достижение целей программы. А дальше - перевалочная база для межпланетных миссий, производство, да что угодно. Вон, давеча миллиардеры на орбиту катались просто по приколу.
З.Ы. И кстати, из цифр следует, что большой флот и сложная логистика в общем-то не нужны, проще тупо заливать баки под завязку на НОО и пулять на Луну в один конец.
striver
07.10.2021 10:44Сейчас Спейсы забивают расписание "Старлинками", но и их в грузовой отсек "Старшипа" влезет столько, что за 5-10 пусков можно вывести всю группировку, и еще немного запасных.
Ну, не совсем так. Полётов там будет куда больше. 2-й версии спутники должны быть больше, а Старшип должен выводить уже на целевую орбиту, а это всё вместе - снижает количество самих спутников. Ещё нужно понимать, что на 100т на НОО могут выйти не сразу. Даже 100т... я округлю до 0,5т каждый спутник и то, что его нужно выше выводить, это 200 - высота и разные наклонения (возможно) - очень грубо 150. У них план на 30 тыс. Заявку давно оформили. 30к/150 = 200 пусков Старшипа. То есть даже 200 спутников, то это 150 пусков. И это нужно вывести до 2027-го или 28-го. А далее обновлять группировку, ибо план на 5 лет работы. Грубо - за 5 лет 150 пусков, то есть 30 в год, а на 6-й год, для поддержания группировки - всё те же 30. Да, там может быть меньше, ну 20. 5-10 пусков и вся группировка - это очень мало.
Насколько я понимаю, основной расчет тут на достаточно быстрое формирование нового рынка, гораздо большего по объему и гораздо более активного.
Главный расчёт Спейсов не на рынок пусков, а рынок интернета, там на порядок больше может быть у них оборот. А по пути - можно и запускать.
ilvar Автор
07.10.2021 17:50+1F9 сейчас выводит по 60 спутников за раз, у него грузоподъемность 15 тонн на НОО, т.е. Старшип с 100 тонн может вывести в ~6 раз больше, даже с поправками на, возможно, чуть большую массу второй версии - 300-350 спутников за запуск и 100 пусков на всю группировку, да. Если взять за ориентир нынешнюю частоту пусков Ф9 в 20-25 в год, в сумме получаем 4-5 лет на вывод всей группировки, как раз к 2027.
Подозреваю, правда, что за дефицитом сторонних нагрузок по 100 тонн, они будут тупо перекинут на Старшип контракты на коммерческие спутники по 5-10-20 тонн, а "свободное место" будут забивать Старлинками, да и каденс у него должен быть в итоге сильно выше, чему Ф9
striver
07.10.2021 18:21+1F9 сейчас выводит по 60 спутников за раз, у него грузоподъемность 15 тонн на НОО, т.е. Старшип с 100 тонн может вывести в ~6 раз больше, даже с поправками на, возможно, чуть большую массу второй версии - 300-350 спутников за запуск и 100 пусков на всю группировку, да.
Спейсы сказали, что делают 2.0, для Старшипа, он будет мощнее, я предполагаю, что при этом масса тоже будет больше, поэтому указал 500, а не 260 кг как сейчас. И это уже не 6 раз больше. Также речь шла про прямой вывод на целевую орбиту. Западный пуск вместил только 51 спутник, ибо энергетика другая.
Если взять за ориентир нынешнюю частоту пусков Ф9 в 20-25 в год, в сумме получаем 4-5 лет на вывод всей группировки, как раз к 2027.
30 тыс. нужно вывести. Даже по 60 за 1 раз, то это 500 пусков, то есть по 100 в год. Я не пойму ориентир Фалконов.
Подозреваю, правда, что за дефицитом сторонних нагрузок по 100 тонн, они будут тупо перекинут на Старшип контракты на коммерческие спутники по 5-10-20 тонн,
Такова цель - отказ от Фалконов и переход на Старшипы. Маск об этом сказал на презентации в 18-м году, когда они уменьшили диаметр до 9м, ибо чтобы Старшип мог себя хоть как-то оплачивать.
ilvar Автор
07.10.2021 18:45Вряд ли масса будет вдвое больше. Старшипы старшипами, но много небольших спутников выгоднее и для процесса развертывания, и для отказоустойчивости.
50-60 за раз это у Флакона, Старшип по определению выводит в разы больше, даже если озвученных характеристик Спейсы достигнут не сразу. И если Ф9 летает 25 раз в год с достаточно сложным межполетным обслуживанием, то Старшип должен, по идее, летать заметно чаще.
Да, очевидно, что держать в строю Ф9 им нужно только до момента сертификации Старшипа для пилотируемых полетов.
smrl
07.10.2021 19:00Понятно, что Маску хочется что-то возить. Но из начала статьи я думал, что автор будет развивать то, с чего он начинал: cейчас НАСА попало в некую ловушку положительной (для стоимости) обратной связи: если пуски дорогие, то спутник разумно делать не делевше стоимости пуска, но при такой цене спутника и к запуску теперь еще более высокие требования, а тогда и к спутнику тоже еще более высокие... и выходят миссии милиардной цены и, что еще хуже, десятилетий разработки.
Теперь же, если Старшипы будут летать как обещано, и стоимость вывода 100 тонн на НОО будет в несколько десятков миллионов долларов, можно будет делать научные миссии на порядок дешевле, и на порядок же быстрее. С обратной логикой: не надо высчитывать каждый грамм, и пусть будет риск технических несовершенств и ошибок, но все равно лучше сделать за три года телескоп за 100 млн и запустить, а если что-то не так, пошлем такую же недорогую ремонтную миссию, ну или сделаем новый, в сумме будет полмиллиарда, - чем по 20 лет ждать, когда будет идеальный спутник за 3 млдр, с которым все равно что-то пойдет не так, потому что уже поколения разработчиков сменяются.
При таком подходе новые гигантские телескопы, возможно, будет дешевле делать космическими, чем на земле - потому что тут гравитация мешает делать большие зеркала и потом поворачивать их, а в невесомости с этим идеально, не говоря уже про отмену всех костылей по борьбе с атмосферой. Но вместо этого - все опять свелось к этой несчастной "Артемиде", которую давно уже пора просто закопать, не дает хода действительно интересным астрономическим проектам. А если уж кому-то так нужны кадры, когда первая черная женщина-трансгендер ступает на луну и передает привет Грете Тунберг - то ведь для этих кадров достаточно полета, ну двух. Сделали пару этих бессмысленных медийно-политических доставок, и забыли про них, как про страшный сон. Лунная база для этого не нужна.
DucemBarr
06.10.2021 17:12+2Согласен, коммерческая составляющая Луны под большим вопросом, причем уже давно. Первый раз высадиться - мировое достижение, а потом уже начали деньги считать.
ilvar Автор
06.10.2021 17:13В том и фокус, что со "Старшипом" стоимость падает на несколько порядков.
VIPDC
07.10.2021 06:54+1Да в перспективе за 100 000$ можно было бы слетать на луну. А с нашей (в мире имеется ввиду) религиозностью, можно и лунные кладбища делать - Японцы что то такое планировали. При разумной стоимости сразу найдется множество применений. Сколько сейчас "трешовых" телеканалов, футбольных клубов, и т.д., как то они существуют.
Wizard_of_light
07.10.2021 11:53лунные кладбища
Криохранилища же. Которые не прокиснут, если управляющая компания вылетит в трубу.
ilvar Автор
07.10.2021 17:54А еще за 100 тыс можно устроить на такое хранилище НАСТОЯЩИЙ ПИРАТСКИЙ РЕЙД, уиии!
Wizard_of_light
08.10.2021 09:14+2Ну, там брать-то особо нечего будет, если только черепа для бога черепов :)
striver
07.10.2021 10:46Да, стоимость упадёт, только до текущего уровня цен НОО Земли. А там и так слабое шевеление. Миллиардеры летают как туристы... не более. Пока что крайне слабая активность.
ilvar Автор
07.10.2021 18:06Сейчас на НОО летает Ф9, это 15 тонн за $60 млн, по $4 млн за тонну. Если взять цифру для Старшипа в $5 млн за пуск, то в самом простом сценарии имеем 2 тонны за запуск, т.е. уже $2.5 млн за тонну, но уже на Луну и обратно, при общем весе ПН в 25 тонн.
Если у нас на Луне подготовлена некоторая инфраструктура (жилые помещения, кислород на месте неспешно производится, все такое), то в 25 тонн можно немало народу упаковать. Не по 100 тыс с человека, конечно, но в целом доступно для миллионов жителей Земли.
striver
07.10.2021 18:24Сейчас на НОО летает Ф9, это 15 тонн за $60 млн, по $4 млн за тонну.
Отлично, если на Луне не будет людей, то и грузы какие запускать? Я говорю про человеческую деятельность на орбите. А там цены - 50 млн за 1 место.
Если взять цифру для Старшипа в $5 млн за пуск, то в самом простом сценарии имеем 2 тонны за запуск, т.е. уже $2.5 млн за тонну, но уже на Луну и обратно, при общем весе ПН в 25 тонн.
Старшип без дозаправки не может доставить на поверхность Луны ничего. 5 млн - это очень оптимистично и это может быть при полном возврате ступеней и не в 1-й год.
ilvar Автор
07.10.2021 18:41+250 млн за место - потому, что нет ни рынка, ни конвейера. Если пуски становятся дегшевле на порядок, и Старшип доказывает свою надежность, то и эта цифра упадет минимум на порядок.
Цифра в 2 тонны на запуск - из расчетов в посте, она учитывает все необходимые запуски танкеров. Учитывая, что "первый год" вполне может быть и 2022 - я согласен и на 2, 5 или даже 10-ый год.
striver
07.10.2021 18:51Для снижения цены за счёт объема - нужны эти объемы, они пока очень слабые. НАСА даёт 2 слота для туристов в год. С вводом в строй модулей от Аксиом что-то должно изменится. Но, если это делать в рамках Драконов/Фалконов, то я бы не рассчитывал дешевле 25-30 млн за место.
Когда Старшипы будут возить людей и возвращать на Землю - мне сложно сказать. Если взять Илонтайм, то минимум лет 5, а то и все 10. Я не знаю, как Маэдзава согласиться на полёт на Старшипе да ещё и с реактивной посадкой... в 24-м году, как сейчас они там планируют.
ilvar Автор
07.10.2021 20:035 (ок, строго говоря - 6) лет назад первый бустер ф9 успешно сел, и Хоппи (который Starhopper) "моложе" 2 лет, так что даже с учетом "elon time" - скорее 5, чем 10.
victor_1212
06.10.2021 18:43+1>Такое ощущение, что начало статьи писал один человек, вполне вменяемый, а заканчивал другой
Casey Handmer, автор оригинала, интересный человек, типа вундеркинд не вполне нашедший себя в жизни, соответственно больше стремится показать себя и свои идеи, в противовес дуракам которые типа окружают со всех сторон, умеренная разновидность фоменко, так что ваше ощущение вероятно не обманывает :)
ps
как обычно imho
ilvar Автор
06.10.2021 19:17+1Начало - тоже из поста Кейси взято.
victor_1212
06.10.2021 19:46+1много чего у него на сайте есть, заносит его иногда, вероятно без внимания публики трудно ему, хочет мир спасти от чего-нибудь, быть умным это типа как вести спортивную машину, крепко руль держать надо
ilvar Автор
06.10.2021 19:49+1Это да. Разносторонняя личность (в разных смыслах).
victor_1212
06.10.2021 20:36+2еще одна разносторонняя личность - это Mr. McDonald, здесь цикл переводов его статей был по истории интернета вчастности (вероятно помните), просто мороз по коже оригиналы читать (переводы даже не пробовал), дело в том что когда он писал свои тезисы phd, под это дело доступ к архивам получил, но судя по написанному и сам добавил немало, особенно в части интерпретации деталей, те части которые слегка знаю из независимых источников произвели впечатление, но итоговые тезисы таки стоит почитать на его сайте (по-моему они здесь не переводились) , но советую пристегнуться :)
здесь
https://technicshistory.files.wordpress.com/2016/11/cfm_7-11-11.pdf
Tarakanator
07.10.2021 09:16+1Изменилась стоимость вывода полезной нагрузки и возможности автоматики.
В итоге для одного и того-же результата нужно пулять меньшую веса и по меньшей цене.
это как с антарктидой. В первый раз пошли ради рекорда... а сейчас есть научные базы.
striver
07.10.2021 10:45Что еще там делать человеку?
Наука. НОО освоили, далее хотят Луну. То есть, снизить затратны на МКС и аналоги и перекинуть эти деньги на Луну. Вполне достижимо.
Valerij56
17.10.2021 11:53Ну, не понял, и не понял. А вот сумрачный японский гений сразу всё понял, и заказал туристический облёт Луны.
Так что вас просят не беспокоиться, а сэр Ричард после возвращения из своего суборбитального полёта уже высказал свой интерес к бизнесу лунной гостиницы.
javax
06.10.2021 16:50+6По моему цена в 5 млн за Старшип несколько оптимистичная.
Ну т.е. всё это будет круто и выгодно даже если цена будет в 20 раз больше, но сразу относишься осторожнее к другим оценкам автора.Какие 5 млн? Сколько тогда Раптор должен стоить? А Супер Хэви? А междуполетное обслуживание?
ilvar Автор
06.10.2021 17:19+2Раптор сейчас стоит $1млн, Маск говорил, что они планируют около $250 тыс при массовом производстве. На "Старшипе" (который вторая ступень) таких 6, т.е. полтора миллиона. Бустер в любом случае многоразовый, и да - берется допущение, что межполетное обслуживание практически не стоит ни денег, ни времени. Понятно, что до этого если и дойдет, то не сразу.
VIPDC
07.10.2021 07:02При отладке технологий и повышения количества, стоимость производства в пределе стремится к стоимости энергозатрат на производство и материалов. Конечно до уровня рентабельности полиэтиленового пакета далеко, но за счёт низкой базы в данном вопросе возможны существенные прорывы до определённой степени.
striver
07.10.2021 10:49100-1000 полётов на технике. Это кратное снижение стоимости пусков. Так должно работать. Но получится ли - вопрос хороший. Даже если Старшип будет стоять 500 млн за 1 шт., делим на 100 полётов - 5 млн + обслуживание и заправка. Но если 100 млн и 1000 полётов? - это 100 тыс. + заправка и обслуживание.
javax
07.10.2021 10:55Не забывайте, что Шаттл, например, облажался именно на цене и продолжительности обслуживания.
striver
07.10.2021 11:29+3Да, это так, планы были по 30 пусков в год, каждый. Но... у Маска Додд спрашивал, для сравнения со Старшип, на что тот ответил, что Шаттлы не могли постоянно серьезно дорабатываться ибо летели каждый раз люди, и полёт был очень дорогой, чтобы просто так запустить и угробить хоть 1 экземпляр. У них же - дешево в разработке и могут запускать грузы с новыми доработками. Да, по началу будет дорого, но как только будут возвращать ступени - ценник можно будет очень хорошо снижать в разы. Главные проблемы Шаттла - полный разбор, снятие движков и новая установка плиток. Ещё нужно не забывать, что это был первый опыт таких систем, очень многое не знали. Сейчас же, Маск и ко, знают куда больше, чем 50 лет назад. Да и материалы и технологии другие. По порядку. Движки - пару месяцев назад Спейсы установили 29 движков на Суперхеви за 16-17 часов или около того. То есть, в случае замены и съема, у них есть уже ответ. Да, плитки у них... проблемы с ними... но там в палатках готовят уже роботов, которые их будут устанавливать. Это одна из самых сложных частей. Послеполётная эксплуатация - у Спейсов уже есть более 5 лет опыта с Фалконами. Уже более половины пусков было на б/у ступенях. До блока 5 Ф9 летала не более 2х раз. Они выкатили блок 5, которые уже отлетали 10 раз, 2 бустера, в ближайшие месяцы планируют в 11-й раз запустить. Да, 2-я ступень идёт в расход, поэтому для Старшипа это будет новым вызовом в плане планки. Но, да, тут ещё Старшип нужно хоть раз на орбиту вывести и попробовать вернуть, а потому уже о чём-то конкретном говорить. Однако же, они могут угробить с десяток или 2 вторых ступеней без особых финансовых потерь при выводе ПН. Да, 1-я ступень уже в начале должна возвращаться, и чем раньше - тем лучше. 30 Рапторов - это ну. минимум 30 млн, если не более, ибо точно сложно сказать, сколько они сейчас стоят. Думаю, что ближе к 2-3 + другое оборудование. Там под 100 млн в себестоимости должна стоять 1-я ступень. Да, это, для таких систем, копейки, но бабло где-то нужно брать.
Думаю, что первые 5-10 пусков Старшипа могут сказать о многом. Это в случае если они состоятся.
ilvar Автор
07.10.2021 18:15Я читал слухи о себестоимости пуска Ф9 от 15 до 30 млн по разным оценкам, и, насколько я понимаю, продают они их по-прежнему по 50-60 млн, т.е. с каждого пуска около 30 млн дохода. С другой стороны, сейчас у них много пусков - "бесплатные" Старлинки.
По идее, Старшип должен быть заметно дешевле и в постройке, за счет стали, и в использовании (Мерлины надо промывать от сажи регулярно, это сейчас главный ограничитель каденса). Я слышал цифру в $1 млн за Раптор сейчас и $250 тыс при массовом производстве, т.е. "нижняя граница" стоимости Старшипа - $6 млн + СуперХэви $33 млн. Выходит, что да, Старшип потерять еще терпимо, а вот бустер - ооооочень нежелательно.
drWhy
06.10.2021 17:17+2"«Старшип» может банально слетать с НОО на поверхность Луны и обратно на Землю.
Требуемая Δv 8,3 км/с… В таком сценарии «Старшип» сможет доставить полезную нагрузку в 25 т. Для сравнения: «Шаттл» мог доставить 25 тонн на НОО; «Старшип» сможет доставить такой груз на Луну и обратно."
Да, но шаттлу для доставки с Земли на НОО нужны были те же 8 км/с, выходит, окажись заправленный шаттл на НОО, он тоже смог бы доставить 25 т на Луну и обратно?
zloddey
06.10.2021 18:03+2Представил шаттлы, взлетающие на орбиту только для того, чтобы доставить туда сигару ТТУ, огромный внешний бак, тонны топлива, а затем ещё орбитальный монтаж этого добра... Красиво, блин!
ilvar Автор
06.10.2021 18:38+1У "Шаттла" были "почти две" ступени (ТТУ + расходный бак + орбитер), а у "Старшипа" после выхода на орбиту - одна.
striver
07.10.2021 10:50+2Да, проблема в дешевой заправке. Система Спейс-Шаттл не была рассчитана на заправку.
tzlom
06.10.2021 17:21При наличии ИБ тащить кучу топлива на лунную орбиту смысла нет - нужно цеплять груз к ИБ и медленно тащить его назад к Земле. Тогда старшипы используются только для переброски людей, припасов и оборудования которое не может пережить медленное путешествие на луну. Ну и если не очень торопимся то в принципе можно тормозить на пол-пути к луне и заправляться от ИБ, это тоже съэкономит топливо, но риск выше.
ilvar Автор
06.10.2021 18:41Про это тоже упоминается: может вполне оказаться, что даже при наличии "бесплатного" ИБ окажется выгоднее по-быстрому забросить грузы химией, вернуться и полететь на следующую миссию.
Arxitektor
06.10.2021 17:58Интересно имея Старшип за несколько запуском можно закинуть в низкую орбиту большой и мощный буксир который и будет тягать необходимое топливо ? между заправочными гейтами на НОО, ГПО, НЛО ? Нужны заправки с топливом хотя бы на НОО, ГПО, НЛО а топливо с НОО дальше тащить уже буксиром а не гонять танке пусть и дольше. Эх пгирнать бы вожный астероид на НОО... Мечты ).
ilvar Автор
06.10.2021 18:45Такая схема тоже рассматривается. Штука в том, что при наличии "быстрой многоразовости" может оказаться выгоднее быстренько доставить грузы на метане, нежели строить эти орбитальные АЗС и логистику буксировки между орбитами. Т.е ИБ будут иметь смысл только при наличии более-менее стабильного грузопотока по одному и тому же маршруту.
Sensimilla
06.10.2021 20:51+1Вопрос чайника: кто знает, объясните, зачем надо было возиться со стальным корпусом, если его все равно необходимо покрывать термозащитной плиткой? Вроде говорили, что сталь хотя и тяжелая, но за то у нее теплостойкость супер-пупер...
roswell
06.10.2021 21:40+1Рискну предположить, что плитки применяются исходя из соображения, что даже жаропрочная сталь (Вики подсказывает: при строительстве Starship используется марка AISI 304, выдерживающая [кратковременный] нагрев до 900 °C) вряд ли сможет сохранить прочностные качества при манёврах в атмосфере, и особенно при спуске, когда температура окружающей аппарат плазмы достигает нескольких тысяч градусов Цельсия.
ilvar Автор
06.10.2021 21:59+1Сталь намного дешевле и проще обрабатывать. ЕМНИП, сначала была речь про охлаждение испарением топлива, потом, видимо, выяснилось, что этого недостаточно, и нужна еще керамика - но керамики нужно меньше, чем для того же алюминия.
Я не удивлюсь, если по окончании тестов они сменят марку стали или еще чего-нибудь. Agile, так его.
sshikov
11.10.2021 21:13+1Скорее всего все еще проще. Плитка просто недостаточно прочная. Или скажем хрупкая. Т.е. сталь обеспечивает прочность (и приличную жаропрочность), плитка же нагрузку не несет вообще. А так конечно диапазон рабочих температур у стали больше, чем у алюминия.
SelenIT3
07.10.2021 00:38+1Под супертеплостойкостью имели в виду, что сталь держит прочность в огромном диапазоне темератур — от минус двухсот градусов у жидкого кислорода в баках до плюс нескольких сотен. Но тысячи, до которых нагревается что-либо при входе в атмосферу с первой космической, в любом случае вне этого диапазона, и какая-то теплозащита всё равно нужна. Для нее рассматривали разные варианты, но плитка оказалась дешевле и надежнее.
Tarakanator
07.10.2021 09:20я так понял с точки зрения безопасности. чтобы в случае минимальных дефектов теплозащитного покрытия корпус выдержал. Но выбор стали был сделан не по конкретно этой причине, а по совокупности причин.
striver
07.10.2021 10:53+1Стальной корпус - очень дешевый. Не жалко даже десяток взорвать на тестах. Но, какая бы не была сталь, она не держит температуры входа в атмосферу.
ihouser
06.10.2021 21:20Есть еще открытый вопрос со вторым ключевым компонентом - орбитальной дозаправкой.
Зачем возится с дозаправкой? Просто закидываем НОО полные баки и состыковываем с кораблем. Пустые можно оставлять на Луне.
Тут главное двигатели на Землю возвращать. Для них меньше теплозащиты понадобится, ПН можно будет увеличить.
На счет окупаемости. Маск может продавать "мечту вставить флаг" всем желающим. Китай рыдать будет если Индия, Япония, Корея и Тайвань окажутся там первыми.
ilvar Автор
06.10.2021 22:40А Индия - если Пакистан, ага.
С "состыковкой" не все гладко: неплохо бы, чтобы у болтающегося на орбите бака были какие-нибудь движки, хотя бы RCS, чтобы он не сильно болтался в процессе стыковки. А у возвращаемого на Землю "Старшипа" - какие-нибудь баки, чтобы он смог сесть. Ииии... оказывается, что проще в качестве бака использовать старшип. Опять же, унификация.
ihouser
06.10.2021 23:00Строгая унификация выгодна в начале. Потом появляются всякие производные.
А насчет бак закрепить, так его все равно при перекачке закреплять придется. Если не перекачивать, то закрепил, краник открыл и все, "поехали".
Чтобы спускать же бак, это его не только дорогими плитками покрывать но и укрепить как следует надо. А это доп. вес для которого требуется доп. горючее для которого нужен бак по больше.
ilvar Автор
06.10.2021 23:04Не только закрепить при перекачке, но и для начала "закрепить" при стыковке, чтобы не вышло, как у Нолана в "Интерстелларе".
У нас уже есть Старшип, который этот бак выводит - с корпусом, плитками, ногами, крыльями
и хвостом.ihouser
06.10.2021 23:21По моему, стыковка бака не сложнее чем стыковка и перекачка топлива. Плюсы: избавляемся о побочных эффектов от перекачки; экономим время (ниже коммент про скоропортящееся топливо); экономим выводимый вес. А еще, пустые баки можно как нибудь использовать на Луне.
ilvar Автор
06.10.2021 23:40Стыковка с управляемым кораблем намного проще, чем с неуправляемым "баком".
ihouser
06.10.2021 23:47Это несложная задача для инженеров. "Лифтер" с нужными движками, можно отстыковать после "передачи" бака.
ilvar Автор
07.10.2021 00:05+1И куда его девать?
Ваше предложение имеет тот же недостаток, что "полу-многоразовые" схемы ступеней с возвратом движков на парашюте: система сильно усложняется (и вероятность отказа растет), а выгоды практически нет.
У Старшипа 1200 тонн топливной пары в баках, а полезная нагрузка - 100 тонн, т.е. чтобы вместо дозаправки "пристыковаться" к готовому баку на НОО - этот бак надо туда как-то вывести. Старшип его не поднимет, т.е. нам нужна ракета еще больше (куда больше-то??)
А с другой стороны - у нас есть флот кораблей (а это массовое производство, унификация пусковой инфраструктуры, обслуживания, топливной и возвратной логистики и т.п.), которые с небольшими доработками могут перевозить людей, грузы или топливо, и мы их тасуем, как нам нужно в каждый конкретный момент времени. Вот и выходит, что запускать 12 танкеров с орбитальной перекачкой может оказаться и проще, и дешевле.
khajiit
07.10.2021 11:45И это не считая того, что перекачка все равно нужна: невыработанный остаток в отдельных случаях будет весьма большим, для иных же не нужен полный бак.
nehrung
06.10.2021 22:14В статье есть упоминание про скоропортящийся груз, но автор (да и комментирующие тоже) как-то подзабыл про скоропортящееся топливо. Напомню, что до Луны лететь несколько суток, а топливо (впервые в межпланетных миссиях) — криогенное. Либо часть его выпарится за этот срок через дренажи, либо на борт придётся брать систему охлаждения, которая съест часть полезной грузоподъёмности и потребует много бортовой энергии для своей работы. И то, и другое — изрядные потери. Ещё больше эти потери в сценарии с электротягой, поскольку время полёта там ещё больше на 1...2 порядка. Чую, эти потери будут настолько большими, что с электротягой придётся «завязывать». Да и в остальных сценариях будет нужна солидная коррекция описанных расчётов. Так что не всё так приятно. Хотя всё равно приятнее, чем у оппонентов.
ilvar Автор
06.10.2021 22:43+1И возвращаемся к "оптимальному" сценарию: поднимаемся на НОО, оперативно дозаправляемся под горловину, как можно быстрее (сиречь, без остановок) летим на Луну и бросаем там корабль на радость местным мародерам. Профит!
Everm
07.10.2021 00:55+2Согласно контракту с НАСА по программе HLS лунный посадочный модуль (Starship) должен иметь возможность находиться в ожидании до 90 дней на лунной орбите.
Notable strengths of the Starship HLS design include a 100 day loiter capability in lunar orbit, exceeding NASA’s goal of a 90 day loiter period.
https://www.nasaspaceflight.com/2021/04/nasa-starship-first-landings-on-ramp/
Так что даже если с буксиром все сложно. Не уверен, что такой вообще будет в ближайшее время. Сам Starship имеет хороший запас во времени по потерям топлива.
nehrung
07.10.2021 10:27Сам Starship имеет хороший запас во времени по потерям топлива.
Откуда это известно? Те сведения о конструкции Старшипа, которыми я располагаю, говорят об обратном. Между топливом и космическим пространством всего лишь 3 мм стали, достаточно хорошо проводящей тепло, и даже экранно-вакуумной изоляции нет (в текущем варианте конструкции). Да даже если и была бы - она не панацея, и лишь ослабляет внешний нагрев, не прекращая его совсем.
Нет, похоже, что удел Старшипа - короткие челночные рейсы до НОО, амил-гептил возить, для специально построенных дальних кораблей. Но уж для этих челночных рейсов Старшип идеален. Ну и ещё можно, как тут уже подсказано, отправлять Старшипы в один конец, без возврата.
Everm
07.10.2021 11:40Если вам недостаточно ссылки на nasaspaceflight, то вот ссылка на документ НАСА.
https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/option-a-source-selection-statement-final.pdf
In particular, SpaceX’s quiescent lunar orbit operations capability will allow it to loiter for 100 days prior to rendezvous with the crew vehicle. This capability exceeds NASA’s stated goal period of 90 days, which allows for additional flexibility for crew launch in the event unexpected circumstances arise that could delay the commencement of Artemis missions.
nehrung
07.10.2021 21:22Одних заявленных желаний недостаточно. Вы покажите мне, какие элементы конструкции Старшипа обеспечивают их исполнение. Пока ничего такого не заметно.
Ещё раз повторяю, лететь в более-менее дальний космос на криогенном топливе собрались в первый раз. Почтеннейшей публике этот факт бросается в глаза, а авторы проекта отмалчиваются.striver
07.10.2021 21:42+1Центавр 5 обещают держать полгода на орбите. И да, тоже криотопливо.
Pavel-Well
08.10.2021 22:08+1Кроме Centaur V при объединении двух компаний Boeing и Lockheed Martin в United Launch Alliance (и объединении наработок двух их ракет Delta и Atlas) возникла идея о разработке новой "долгоживущей" второй ступени. Она получила название Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) и в ней задумано применение технологии Integrated Vehicle Fluids (IVF).
Суть технологии в том, чтобы лучше изолировать тонкими отражающими пленками/фольгой баки ступени с жидким криогенным топливом и окислителем, добавить снаружи (сбоку от основных двигателей) небольшие легкие двигатели внутреннего сгорания, работающий на парах водорода и кислорода. Такие двигатели нужны для выработки электроэнергии, «умного» расхода лишних паров топлива, для обеспечения импульсов ориентации в поперечном направлении, а также для поддержания давления в баках при помощи системы автогенераторного наддува (Autogenous pressurization).
Описал планы для применения этой ступени в своей статье тут: Как спасти вторую ступень?
striver
09.10.2021 09:45Она получила название Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) и в ней задумано применение технологии Integrated Vehicle Fluids (IVF).
Не кроме, а вместо ACES будет Центавр 5, ибо отказались.
Pavel-Well
10.10.2021 22:25Жаль, если совсем отказались. Остается надеяться, что наработки ещё пригодятся.
ilvar Автор
07.10.2021 22:58Вроде же у них header tanks были, по крайней мере, для "посадочного" топлива? Это если куда-нибудь на Марс; на Луну должно хватить отражающего корпуса + керамической плитки + "правильной" ориентации корабля. Возможно, будут еще использовать солнечные панели в качестве экрана.
Tarakanator
07.10.2021 09:23В космосе вакуум. топливо получается не таким-уж скоропортящимся, если мы летим всего-то до луны. и имеем много топлива. В случае ИБ у нас явно есть источник энергии, значит можно даже охлаждать топливо.
nehrung
07.10.2021 10:41+2В космосе вакуум.
Вы ещё про космический холод вспомнили бы. Да, в тени холод, а на солнечной стороне совсем наоборот. Вакуум сам по себе ни от чего не спасает, нагрев (как и охлаждение) происходит ЭМ-излучением.
В случае ИБ у нас явно есть источник энергии, значит можно даже охлаждать топливо.
Знали бы вы, сколько энергии жрут эти охлаждалки и насколько невелик их тепловой КПД... Чтобы держать в криогене под тысячу тонн топлива, солнечных батарей потребуются квадратные километры. Нет, если уж так хочется летать на криогенном топливе, лучше дождаться появления космических ядерных электростанций достаточной мощности.
Wizard_of_light
07.10.2021 12:27+3Теплоемкость тысячи тонн метана ~ 2 ГДж/K. Предположив, что стенка бака имеет площадь 500 квадратных метров, имеет идеальную теплопроводность и поглощает, скажем, 10% падающего излучения, получим мощность нагрева прямым солнечным излучением 1366*500*0,1= 68,3 кВт. То есть топливо будет нагреваться на 1 градус за ~ 8,1 часа, точка плавления метана - 90,7 К, критическая температура - 190,6 К, то есть даже без охлаждения наш бак способен продержаться ~800 часов. ИМХО, для лунных рейсов вполне хватит, тем более термоизоляцию можно и получше сделать, а на орбите сбрасывать тепло во время захода в тень планеты.
nehrung
07.10.2021 21:17Wizard_of_light, в вашем расчёте, насколько я понял, неявно подразумевается потеря всех 100% топлива. Это подход, противоположный подходу автора статьи, в расчётах которого процент потерь — ноль. В действительности надо прикинуть, какую долю топлива можно потерять без ущерба для выполнения миссии. По моей прикидке, эта доля — единицы процентов, таков типичный аварийный запас, который ракета способна возить зазря (он известен из требований к точности заправки современных ракет, порядка 1...2%). Если допустить, что это так и есть в случае Старшипа, то ваши 800 часов (т.е. около 33 суток) уменьшаются до срока, сравнимого со сроком полёта к Луне. Так что по-видимому, старшиповцам придётся досконально изучить вопрос потерь на испарение за срок полёта, и заправлять с изрядным компенсационным запасом.
Что касается термоизоляции, то это, как и в случае с бортовой охлаждалкой, приводит к потерям в грузоподъёмности, т.е. хвост вытащили — нос увяз. Ну, а замечание про тень Земли — это вообще не про полёт к Луне.
Osnovjansky
07.10.2021 23:03+1там ошибка в использовании критической температуры.
для метана:критическое давление: 4,58 МПа; критическая температура: −82,4 °С
Максимальная допустимая температура — температура кипения при максимальном давлении, которое может выдерживать бак. Вряд-ли бак выдержит почти 46 атмосфер.
По сути, запас температуры определен, в основном, тем насколько можем позволить себе переохладить метан глубже точки кипения. При атмосферном давлении можем переохладить на 21 градус без перехода в твердое состояние. Уже это даст порядка 160 часов, что немало.
Это с одной стороны.
С другой — поток тепла завышен на порядки. В нескольких местах читал, что планируют разворачивать двигателями к Солнцу. Теплоизолировать только «дно» бака — заметно проще (останется поток тепла через конструкции)nehrung
08.10.2021 19:17+1Вряд-ли бак выдержит почти 46 атмосфер.
Где-то видел упоминание, что давление наддува в баках Старшипа — около 6 атмосфер (образуется оно газификацией исходного криогенного топлива, исходя из него и рассчитывалась толщина стенок).
И вспомнил где — это там, где Маск отказался иметь на борту «горячие» рулевые движки и предпочёл для экономии веса и простоты конструкции банально стравливать давление наддува через клапаны с нужной стороны. Утверждалось, что давления 6 атмосфер достаточно для создания требуемого рулевого момента, а нужный для этого избыток топлива невелик.Pavel-Well
08.10.2021 22:12Можно ещё технологию Integrated Vehicle Fluids (IVF) применить.
В этом видео объясняется, что это за идея.
Osnovjansky
08.10.2021 23:03+3около 6 атмосфер
Для внутренних баков с топливом для возвращения — легко поверю.Для основного бака — не вполне.Пришлось поверить ))
В Википедии про Старшип пишут, что баки SN7… SN7.2 делали из стали AISI 304L. Для сталей AISI 304/304L удалось нагуглить, что в диапазоне температур -161… — 196 гр.Ц, предел упругой деформации (по деформации 0.2%) в диапазоне 220..400 МПа (в разных источниках попадались несколько разные числа). Там, правда, есть ещё графики, которые не понятно как интерпретировать. Возможно, что при длительной криогенной работе, предел упругой деформации будет в разы выше, тогда 6 атм. возможны и для основного бака. Судя по результатам испытаний SN7.2, так и есть.
Калькулятор прочности трубы от давления насчитывает для трубы диаметром 9 м с толщиной стенки 3 мм из материала прочностью 400 МПа, что уже при 3 атм. она порвётся.Сильно подозреваю, что запланированный наддув давления в основных баках — плюс одна-две атмосферы от наружного.
Нашел описание тестирования SN7.2:Musk has previously said that that 6 bar was the bare minimum necessary for orbital flight, translating to 7.5-8.5 bar to achieve an industry-standard safety margin of 25-40%
Тогда получается, что увеличение прочности при низких температурах компенсирует большую плотность стали чем у алюминиевых сплавов. Возможно, даже полностью.
Bronx
08.10.2021 00:51+1Вдобавок к сказанному учтите, что в невесомости топливо плавает в баке и жидкая фаза контактирует со стенками бака лишь частично (особенно если смачиваемость стенок плохая, или если там ледяная шуга). Плюс, металлические стенки бака в тени излучают тепло так же легко, как поглощают, а половина старшипа покрыто термоплиткой.
Wizard_of_light
08.10.2021 09:09Не, там подразумевается перегрев топлива до критической температуры без потерь. Но как указали ниже, расчёт в целом основан на неверном представлении ситуации - с одной стороны, метан до критической точки перегреть не выйдет, бак лопнет раньше, но с другой стороны никто не будет поворачивать "Старшип" к Солнцу незащищённым боком и ждать пока бак взорвётся.
BigBeaver
09.10.2021 00:29С другой стороны, если он твйрдый, то надо (для начала) брать теплоту плавления вместо теплоемкости. А это лишний порядок.
trubachoff
07.10.2021 16:57Что за х.. автор городит, что за х.. переводчик добавил? Нахрена нам полная простыня текста, когда можно было бы свернуть перевод до нескольких абзацев. Для практики перевода технических текстов?
Почему никто не задался вопросом: какого хрена сейчас полеты на Луну так редки, хотя на другие планеты солнечной системы периодически что то отправляют?
Все дело в том, что снарядить полет к Марсу будет на порядок дешевле, чем на Луну. Если кратко, то основными проблемами будут слабая гравитация и отсутствие атмосферы, а также гравитационное влияние системы Земля - Луна.
И второе: многие выросли на романтическом представлении о космосе, которое создали писатели фантасты в 40х - 70х годах. Но космос слишком огромен и пуст, а живые организмы не приспособлены для длительного пребывания в космосе. Не надо путать фантазии с реальностью, а прагматическая реальность говорит о том, что даже развитые цивилизации не могут освоить космические пространства.
Wizard_of_light
07.10.2021 17:33+1Почему никто не задался вопросом: какого хрена сейчас полеты на Луну так редки
Потому что они сейчас уже не так редки. С 2000 года по настоящее время было 15 миссий к Луне, если я не ошибся в подсчётах - не меньше чем к Марсу за то же время, например. И это при том, что Луну в 60-е-70-е уже изучили достаточно плотно.
Everm
07.10.2021 17:48Дополню ссылками на список миссий к Луне и Марсу. Там даже таблички с количеством миссий появились.
striver
07.10.2021 18:25а прагматическая реальность говорит о том, что даже развитые цивилизации не могут освоить космические пространства.
С многими цивилизациями знакомы?
MaximRV
08.10.2021 17:13+1Ну на земле многие существа довольно разумны. Проявляют интеллект так сказать. И вороны, и дельфины, и собаки, и слоны и т.п. воронам вообще понятие нуля знакомо оказывается, и сородичей они поминают, когда те гибнут.
Надо уточнить понятие цивилизация.
ilvar Автор
07.10.2021 18:57+1Простыня за тем, что она даёт полнее ощутить масштабы ветки будущего, в которой Старшип вышел в серию и достиг основных озвученных для него целей.
По ссылкам, которые привел коллега @Everm ниже, видно, что с 2010 по 2020 на Луну отправлено 11 миссий против 6 на Марс, так что - чаще, просто эти миссии реже освещаются непрофильными СМИ (видимо, из-за меньшего "фактора захватывающести").
Возможно, к Марсу долететь и проще, но пилотируемые полеты на Луну в этом десятилетии хотя бы как-то планируются, а вот на Марс - совсем нет, даже Маск осторожничает.
А по поводу развитый цивилизаций - мы как бы до сих пор не знаем ни одну цивилизацию хотя бы первого уровня по Кардашёву, и нам не обязательно "осваивать космос", достаточно колонизировать хотя бы соседнюю планету, и это сейчас задача инженерная и экономическая, фундаментальных препятствий для неё нет, а приспособленность - дело наживное, дедушка Чарльз не даст соврать.
johnfound
07.10.2021 16:58+2Почему-то все рассматривают космическую промышленность только в свете экспорта на Земле. И логично, выходит что невыгодно. Или выгодно, но только если добываются некие очень ценные ресурсы
Только дело в том, что космическая промышленность, чтобы добывать редкие и ценные ресурсы, впервые должна быть самодостаточной.
То есть, на первое время (долго!), все добытое космической промышленности, на 100% будет потребляться этой самой промышленности. И только потом, когда там будут автономные поселения, работающая энергетика, пищевая промышленность, заводы, люди, можно говорить об экспорте на Земле.
Но надо же как-то начинать. Все и сразу невозможно получить в принципе.
ilvar Автор
07.10.2021 19:01Я бы сказал, автор скорее пытался впихнуть хоть какую-то задачу в сценарий доставки груза с Луны. Понятно, что на практике материалы с Луны нужно там же (на поверхности или хотя бы НЛО) и использовать.
Вроде как антиутопичную идею "импортировать кислород с Луны, потому что свой кончился" уже даже фантасты не рассматривают, слишком уж ерунда выходит.
johnfound
09.10.2021 00:17Я бы сказал, автор скорее пытался впихнуть хоть какую-то задачу в сценарий доставки груза с Луны.
Притом, что важнейшая задача, это чтобы люди там жили, рождались и умирали. Все остальное получится само собой.
ilvar Автор
09.10.2021 00:37На Луне? Не уверен, на орбите тогда уж жить полезнее (не надо тратить дельту на взлет, долбаной пыли нет, все такое) или сразу на Марсе. Но - время покажет.
johnfound
09.10.2021 12:59На Луне? Не уверен...
Хоть где! Совершенно неважно на Луне, на Марсе, на орбите или в пояс астероидов. Важно чтобы не на Земле. А конкретно где, это уже инженерная проблема, которая решается в рабочем порядке.
steadyI
07.10.2021 20:04Давайте вспомним.
Компьютер Аполлона по мощности был как современный калькулятор. Но он не смотря на очень ограниченные ресурсы позволил попасть в толщину листа бумаги расположенного на другом конце футбольного поля.(попасть под нужным углом в атмосферу земли стартовав с орбиты луны)
Но с увеличением мощности компов у программистов упала культура программирования при ограниченных ресурсах.
А не произойдет ли аналогичная ситуация с запусками, на решение простых вопросов на орбите, потребуются неоправданно избыточных ресурсов?ilvar Автор
07.10.2021 20:10+3В процессе TEI у Аполлона были все же коррекции, так что компьютер там не то чтобы чудесный. Можно сколько угодно скучать по good old days, но если бы сейчас у нас было железо (и требования к софту) а-ля 60-ые - та же "быстрая многоразовость" была бы в принципе невозможна, аэродинамическую + реактивную посадку в атмосфере те машины бы не потянули никак.
Valerij56
17.10.2021 11:43+2Меня радует регулярное появление на Хабре серьёзных статей на еосмическую тематику в последнее время. Этот перевод - одна из таких статей.
Полноценный ответ в коротком комментарии не поместится, но вот несколько замечаний. Первое - Старшип в том виде, в котором он рассматривается в статье, на Луну летать не будет. Лунный пилотируемый лендер, заказанный НАСА, предназначен исключительно для полёта с ОЛО (окололунной орбиты, в статье обозначается НЛО) на поверхность Луны и обратно.
Причины:
При попытке сесть на Луну с топливом для взлёта, обычный Старшип с большой вероятностью потерпит катастрофу. Представьте, что наделают сотни тонн топлива в баках диаметром девять метров при маневриовании при посадке, например. Да, вес в шесть раз меньше, но масса-то та же.
Лунный лендер должен иметь опоры, но не обязан иметь аэродинамические поверхности для управления процессом посадки на Землю.
А ещё - если в космосе сохранение запаса криогенного топлива большой проблемы не создаёт, то на поверхности Луны проблемы встают в полный рост.
Я рассчитываю в ближайшее время написать несколько статей по мотивам опубликованных намХабре статей.
ilvar Автор
17.10.2021 22:54+1В заявке для Артемиды - да, но сдается мне, что если (когда?) у нас будет летающий Старшип с минимальным межполетным обслуживанием и орбитальной дозаправкой - всю Артемиду (SLS + Orion + Gateway) нафиг закроют, потому что, ну, делать вид, что в этом гигантском летающем шредере для денег есть какой-то смысл - будет совсем невозможно.
А дальше - если расчеты в статье верны, то большинство кораблей полетят в один конец (200+ тонн за раз против 25!) - хотя да, с них можно снять всю аэродинамику, но при посадке маневрирование будет намного менее энергично, чем на Земле, потому что посадка целиком реактивная, и не нужно возиться с belly flop.
С криогенным топливом в долгосрочных пилотируемых миссиях вопрос интересный, но при наличии 200-тонных грузовиков - ИМХО, решаемый.
MarinaToshina
А что там с озоновым слоем тогда будет? Типо, 300 запусков шаттла должны его полностью уничтожить и всё такое?
ilvar Автор
К счастью, за прошедшие 40 лет мы выяснили две важных вещи: во-первых, ущерб озоновому слою от "Шаттлов" был, эээ, несколько преувеличен, а во-вторых, основной вклад в это дело вносили ТТУ, выбрасывавшие огромное количество сажи.
У "Старшипа", по идее, химический состав выхлопа сильно проще: углекислый газ да вода - не столько за ради экологии, сколько для решения проблемы загрязнения движков сажей на "Фэлконах". СО2 нынче тоже не в почете, но метан тут в принципе не самое плохое топливо, да и даже при такой дикой частоте запусков выбросы СО2 будут составлять доли процентов от, например, авиации (которая, в свою очередь, далеко не основной источник парниковых газов в мире).
BigBeaver
Метан же можно возобновляемый использовать)
no1D
Представляю картину — Билл Гейтс, будучи крупнейшим частным землевладельцем в США, поставляет Илону Маску пердёж своих коров для запуска ракет в космос.
striver
Вполне рабочая схема, почему бы и нет?
BigBeaver
Я про биореактор подумал сначала, но собирать пердеж газоразделителем было бы очень экологично. Почему бы и нет.