Ещё на заре космонавтики человечество мечтало о простом и дешёвом доступе к орбите на космических самолётах. Под космическим самолётом я подразумеваю крылатый аппарат горизонтально взлёта и посадки, без воздушных стартов, вертикальных посадок и т.п. Причина проста — космолёты по умолчанию многоразовые и в теории требуют недорогого, по сравнению с ракетами, обслуживания. Также весомым аргументом в их пользу является наличие гигантских взлётно-посадочных полос по всему миру, в то время как для ракет нужно строить инфраструктуру с нуля. Но как только конструкторы пытались спроектировать космолёт на практике у них сразу же возникало множество трудноразрешимых проблем, сильно затрудняющих выполнение задачи.
И большой, и лёгкий, и прочный
Проблемы космолёта заключались в его одноступенчатой природе и противоречивых требованиях к самолёту и ракете, что приводило к следующим решениям:
- Нужно было использовать водородное топливо как самое высокоэнергетическое. Но у водорода есть множество недостатков, главный из которых крайне низкая плотность, приводящая к огромным и, соответственно, тяжелым топливным бакам, создающим большое сопротивление в плотных слоях атмосферы. Также из-за низкой температуры кипения жидкого водорода бакам необходима теплоизоляция, что ещё больше их утяжеляет. Плюс двигатели на водороде имеют меньшую тягу, чем керосиновые, что опять же добавляет вес.
- Конструкция должна быть максимально легкая, но в тоже время должна пережить повторный вход с орбитальной скорости, что требует или массивной теплозащиты или экзотических материалов. Но эти материалы (например сотовый инконель и алюминид титана) оказывались очень капризны в сравнении с алюминием и сталью, и привели к закрытию нескольких перспективных проектов.
- Требование горизонтального взлёта создавало множество проблем так как шасси должно выдерживать огромный вес полностью заправленного космолёта, а тормоза должны иметь возможность остановить эту махину при неполадках, что приводило к огромной паразитной массе, совершенно ненужной в полете на орбиту. Крылья также становились бесполезны в космосе, а если попытаться использовать их как дополнительные топливные баки то конструкцию придётся серьёзно усилить, что опять же означало лишнюю массу.
Эти три главные проблемы приводили к выводу о невозможности создания космолёта в сколько-нибудь обозримом будущем. Но есть ли доступное с нынешними технологиями решение?
Rockwell Star-raker должен был выводить 100 тонн на НОО при полной многоразовости, т.е. это вариант BFR 1970-ых!
Чтобы подняться выше, нужно подрезать крылья
Есть, и очень простое, по-сути тоже самое давно используют ракеты — двухступенчатость. Но как сделать космолёт двухступенчатым и сохранить полную многоразовость? Здесь нам помогут два очень старых проекта 50-ых годов, один из которых не имеет прямого отношения к космонавтике, а второй имеет самое непосредственное и даже испытывает ренессанс. Это сбрасываемые консоли крыла и вертолётный подхват.
Ранний концепт сверхзвукового бомбардировщика XB-70 Valkyrie
Идея сбрасываемых консолей крыла была впервые предложена в 1955 году при разработке сверхзвукового бомбардировщика XB-70 Valkyrie для достижения межконтинентального радиуса действия. Впоследствии улучшения в аэродинамике привели к отказу от этой идеи, но для нашего гипотетического космолёта она подходит идеально. Сбрасываемую консоль можно сделать топливным баком для керосина, как это делается во всех современных самолётах, а в обтекатель по центру поместить тяговитый керосиновый ракетный двигатель, тем самым снизив размер и массу заполненного водородом и кислородом фюзеляжа. Также она будет содержать массивную стойку шасси (и тормозные колодки) для поддержки собственного веса на взлётной полосе. После того как керосиновые двигатели выполнят свою роль первой ступени, большая часть консолей отделяется от фюзеляжа, ведь для посадки почти пустого космолёта не нужна большая площадь крыла и тяжелое шасси.
Обтекатель Falcon Heavy возвращается на Землю с гиперзвуковой скоростью
Но как вернуть консоли на землю? Не сгорят ли они при входе в атмосферу? Не сгорят и уцелеют они по той же причине, по которой термостойкий лист бумаги может пережить вход в атмосферу Земли с орбитальной скорости — пустое крыло имеет высокое аэродинамическое качество и соответственно более медленно и плавно тормозит. Таким образом им не нужна теплозащита и не нужно тащить её на орбиту и обратно.
Но как осуществить плавную посадку на поверхность? Здесь существует два варианта — в первом можно попытаться посадить консоли крыла на полосу по самолётному, но тогда придется добавлять много дополнительного оборудования да и аэродрома по пути может не быть. Во втором же случае использовать другую идею из 1950-ых (креативное было десятилетие!) — вертолётный подхват.
Концепция возвращение на Землю первой ступени РН Электрон с помощью вертолёта
Недостаток у этого подхода ровно один — плохая масштабируемость, вертолет может захватить груз весом примерно в половину от своей максимальной грузоподъёмности. То есть при использовании самого большого вертолёта Ми-26 вес пустой консоли вместе с двигателем и шасси не должен превышать 10 тонн, что кажется вполне осуществимо для космолёта взлётной массой не более 1000 тонн. Вертолётов понадобится две штуки, так как консолей тоже две, но это потребует относительно небольших расходов.
Таким образом, используя эти простые и отработанные решения, можно без всяких футуристичных технологий и невероятных двигателей осуществить давнюю мечту человечества — рутинный доступ к космическому пространству.
P.S. Данная статья не пытается критиковать другие подходы, такие как BFR-Starship, а предлагает разумную альтернативу именно для маршрута Земля-НОО, потому что на Луну и Марс естественно лучше садиться вертикально. Буду рад услышать ваше мнение в комментариях!
Комментарии (282)
IvUs
18.08.2019 15:04Крылья имеют смысл только на высотах до 15-20км, а первая ступень шаттла отделялась на высоте 45км, в это время скорость ракеты выше 2 км/сек (т.е. около 7200 км/час)
вы не сможете дотянуться до этих параметров взлетая горизонтально, на крыльях. Поэтому дальнейшие рассуждения не имеют смысла.Incidence
18.08.2019 15:09вы не сможете дотянуться до этих параметров взлетая горизонтально, на крыльях.
а как же всякие там SRB и скрамджеты?IvUs
18.08.2019 15:29«Скрамджеты» на ГПРВД не могут сами взлетать горизонтально, их нужно каким-то образом разгонять ~до 5 махов. Соответственно вся идея «экономичного горизонтального взлета» херится.
lokiby
19.08.2019 10:54А электомагнитной катапультой длинной в 3-5км нельзя разогнать? Понятно что жрать такая катапульта будет много, но можно использовать тот же гидроаккумулятор для постепенного накопления энергии
n0isy
19.08.2019 14:461. сколько это гигаджоулей?
Нет накопителя такого. Сейчас электрокатапульта на авианосце едва запускает истребитель. Внутри него огромные суперконденсаторы.
2. Какое будет ускорение при старте? (блинолюди это прикольно)
trapwalker
21.08.2019 18:58Ну а зачем людей поднимать именно этим способом? Пусть грузы туда летят с такими ускорениями, а лучше материалы для 3d-печати на орбите и топливо, пока его не научатся в космосе добывать с астероидов.
Igor_O
19.08.2019 17:28Гораздо интереснее, почему не сделают пусть даже паровую катапульту для подъема РН на высоту стартовых конструкций с тем же ускорением?
У РН Союз на набор высоты типа 30 метров уходит порядка 6 секунд. При расходе топлива и окислителя порядка полутора тонн в секунду. С одной стороны, вроде бы мелочь, с другой стороны — на 9-10 тонн больше топлива на вывод на орбиту полезной нагрузки…alexeykuzmin0
19.08.2019 18:26Потому что это усложнит конструкцию, но почти не добавит эффективности. По сути, вы предлагаете сэкономить пару метров в секунду изменения скорости, при том, что для выхода на орбиту надо 9-10 км/с.
Отдельный минус — более опасное зажигание. Обычно двигатели нижней ступени зажигаются и выходят на рабочий режим еще на стартовом столе, что позволяет убедиться в том, что все в порядке. Например, пять запусков Шаттла в свое время были прерваны между зажиганием двигателей и отрывом от стола: STS-41-D, STS-51-F, STS-51, STS-55 и STS-68.
PS: Однако, подобная схема имеет смысл в тех случаях, когда, напротив, хочется зажигать двигатели как можно позже для как можно меньшего повреждения стартового комплекса. В частности, минометный старт нередко используется на подводных лодках и других мобильных пусковых установках.Igor_O
19.08.2019 19:48Вообще-то, при старте мы можем таким образом обеспечить 3G (которые на каком-то этапе разгона развивает ракета), что означает уже не пару метров в секунду, а 30-60 метров в секунду. Мелочь, но, кроме того, есть экономия десятков тонн топлива, которые расходуются на то, чтобы всю эту полностью заправленную болванку разогнать до первых 60 м/с.
Обычно двигатели нижней ступени зажигаются и выходят на рабочий режим еще на стартовом столе, что позволяет убедиться в том, что все в порядке.
Ничто не мешает нам запустить двигатели «как обычно», убедиться, что все хорошо, а потом «долбануть» катапультой — это нам сократит прохождение первых 40 метров высоты с 6-8 секунд до 2-3 секунд. 5 секунд «не так уж много» (с), но для Союза, например, это — 7.5 тонн топлива и окислителя!0serg
19.08.2019 20:32+17.5 тонн топлива и окислителя
Это увеличит полезную нагрузку всего на ~2%. В килограммах вообще неудобно считать, удобнее смотреть на изменение скорости (delta-v), а оно, как Вам уже заметили, составит пару десятков м/с из 9 тысяч потребных.Igor_O
20.08.2019 00:56как Вам уже заметили, составит пару десятков м/с из 9 тысяч потребных.
Эээ…
По сути, вы предлагаете сэкономить пару метров в секунду изменения скорости, при том, что...
Ну как бы разница на порядок уже. И обратите внимание. Союз свою высоту (около 30 с мелочью метров) на взлете проходит порядка 6-8 секунд, плюс еще перед, собственно, стартом около 2 секунд работы двигателей на полной мощности, плюс еще секунд 4-5 не на полной мощности после зажигания.
Если использовать «катапульту» после запуска двигателей и первые, скажем, 40 метров пройти с ускорением 3G — на выходе мы получим скорость почти на порядок большую, чем при чисто ракетном старте.
Но даже 2% для РН серии Союз — это что-то около 50 кг. По примерно 30000 долларов за кг на орбиту.
vedenin1980
20.08.2019 01:09на взлете проходит порядка 6-8 секунд, плюс еще перед, собственно, стартом около 2 секунд работы двигателей на полной мощности, плюс еще секунд 4-5 не на полной мощности после зажигания.
Эээ, а как у вас так магически двигатели прогрелись и вышли на полную мощность, если вы их не включали до этого? А если включали сразу, то в чем экономия?
Если использовать «катапульту» после запуска двигателей
… то если с двигателями будут проблемы (например, они не дадут полной мощности) вы узнаете об этом на высоте сотню метров, когда будет уже поздно.
Двигатели выходят на рабочий режим не очень быстро, синхронизировать двигатели так, чтобы они заработали на полную мощность сразу после окончания работы вашей катапульты — большой риск. Малейшее опоздание и ракета начнет падать и заваливаться в сторону и полетит куда угодно, но не вверх.
В целом, ради экономии на спичках, вы сильно увеличиваете вероятность отказа и потери ракеты в принципе.
0serg
20.08.2019 08:55+1Но даже 2% для РН серии Союз — это что-то около 50 кг. По примерно 30000 долларов за кг на орбиту.
Проблема в том что РН практически никогда не летают с предельной загрузкой. Эти 2% — чисто теоретическая возможность взять дополнительные 50 кг.
По примерно 30000 долларов за кг на орбиту.
Это чистые эмоции (ах, целых 600 тысяч долларов!). Сравнивать надо с рисками. И вопрос там звучит так: стоит ли ради выигрыша 2% который даже реализовать будет трудно рисковать всей ракетой?Igor_O
20.08.2019 11:39Это чистые эмоции
Тут как обычно, есть способ просто быстро и дешево все проверить. Берем ракетомодельный кружок. Строим десять одинаковых ракет. Строим катапульту. Запускаем пять штук с катапультой, пять штук без катапульты. Сравниваем результаты. Если наблюдается что-то превышающее погрешность измерения — строим 100 одинаковых ракет и запускаем с разной массой нагрузки и/или с разным количеством топлива. По результатам уже можно будет делать вывод, есть ли заметная экономия от использования катапульты.
Стоимость опытов и экспериментов — около 10 тыс. рублей за тестовую ракету с допоборудованием и стартовым столом. Ракеты, кстати, есть многоразовые. Катапульту можно собрать из всякого хлама, который есть примерно у любого любителя пилить-паять-клеить.
vedenin1980
Эээ, а как у вас так магически двигатели прогрелись и вышли на полную мощность, если вы их не включали до этого? А если включали сразу, то в чем экономия?
Двигатели включаем и выводим на режим, для начала, штатным образом. Экономия в том, что РН Союз свою высоту после отрыва от стартового стола набирает что-то типа 6-8 секунд. Это высота порядка 40 метров. Если мы строим 40-метровую катапульту и разгоняем РН от момента отрыва от стартового стола с включенными и вышедшими на режим двигателями с ускорением 3G, которое ракета на некоторых этапах подъема развивает, то мы проскочим эти 40 метров за полторы секунды и на выходе будем иметь скорость больше 40 м/с. Сэкономив пусть 6 секунд топлива на взлете. Эти шесть секунд — это 9 тонн горючего и окислителя, которые не будут израсходованы на этапе, когда ракета максимально тяжелая и имеет минимальное ускорение.
По хорошему, конечно, нужно консультироваться у военных. У них подобные катапульты давно и успешно используются при пусках баллистических ракет с подводных лодок. Там еще и двигатель включается после выхода ракеты из шахты.
Но, военные нам, естественно, ничего не расскажут…
Но, например, ракета «Днепр» из шахты выходит, явно, за счет «пневматики», а потом уже отстреливается «поршень» и запускаются двигатели. Т.е. для полноценного запуска с катапультой — пол шага.
Что интересно, американский Minuteman — запускает двигатели в шахте и поднимается на них… Выглядит красиво — из шахты струя огня, из которой «материализуется» ракета…vedenin1980
20.08.2019 13:29Сэкономив пусть 6 секунд топлива на взлете. Эти шесть секунд — это 9 тонн горючего и окислителя, которые не будут израсходованы на этапе,
Если космодром затащить на гору — сэконимтся больше. Если затащить на гору на экваторе — еще больше. Но никто не стоит космодромов на горах, потому что надежность и упрощение обслуживания важнее небольшого увеличения грузоподъемности.
Те мифические 600 тысяч долларов (мифические потому, что нужно найти еще желающих купить этот вес), никак не окупят разработку и эксплатацию катапульты (космическая техника очень дорогая в разработке даже если есть аналог, там счет будет идти на десятки и сотни миллионов, если не миллиардров).
vedenin1980
20.08.2019 14:04Берем ракетомодельный кружок. Строим десять одинаковых ракет. Строим катапульту. Запускаем пять штук с катапультой, пять штук без катапульты. Сравниваем результаты
Если бы все было так просто, то СССР и США эксперементировали бы в ракетомодельных кружках, а не отправляли в космос реальные ракеты. Физика ракеты в тысячу тонн кардинально отличается от ракеты в один кг.
dzok
20.08.2019 17:35Справедливости ради стоит заметить, что сначала почти 20 лет экспериментировали именно на моделях и в «кружках». Научных правда. Немцы тоже.
vedenin1980
20.08.2019 17:51Но это не отменяет того факта, что поведение, аэродинамика и физика мелких ракет или самолетов совсем на такая же, как у больших.
GDragon
20.08.2019 19:15Весь прикол в том энергия зависит от скорости не линейно а квадратично, поэтому смысла экономить начальную «дешёвую» скорость — нет. Вот если бы был способ «дёшево» подпнуть ракету на околокосмических скоростях — поверьте, за него бы ухватились.
0serg
21.08.2019 00:31+1В случае с ракетным (и реактивным в принципе) двигателем энергия тратится на разгон реактивной массы до определенной скорости. Ракетный двигатель, грубо говоря, разгоняет каждую секунду тонну массы до 2 км/с. Мощность его при этом постоянна и не зависит от скорости ракеты.
Понимаете в чем проблема: когда говорят «кинетическая энергия есть квадрат скорости» то встает вполне закономерный вопрос: а в какой, собственно, системе отсчета? В ньютоновском формализме все инерциальные системы отсчета эквивалентны, а вот скорость будет весьма разной :). Скажем в инерциальной системе отсчета движущейся с конечной скоростью спутника, ракета начинает разгон с большой скорости а по мере разгона замедляется пока ее скорость не сравняется с нулем :).
Правильный расчет на самом деле дает одинаковый ответ в любой системе отсчета, но он немного сложнее наивного «квадрата скорости». Когда ракетный двигатель берет 1 тонну реактивной массы изначально движущейся вместе с ракетой, то эта тонна-то ведь тоже обладает кинетической энергией. Была у этой тонны скорость v, стала v-dv где dv — изменение скорости приданное двигателем. Разность энергий даст (m/2)*((v-dv)^2-v^2) = m*dv^2/2 — (m*dv)*v. А (m*dv) — это, собственно, сила создаваемая двигателем (точнее импульс); (m*dv)*v = работа этой силы над ракетой. Соответственно энергия системы «ракета + выброшенное топливо» изменится на m*dv^2/2 — (m*dv)*v + (m*dv)*v = m*dv^2/2 независимо от выбора системы отсчета. Что и логично — источником этого изменения является химическая энергия топлива а закон сохранения общей энергии никто не отменял. Независимо от того в какой системе отсчета Вы будете рассматривать стартующую ракету, (кинетическая + тепловая + потенциальная) энергия системы «ракета + сгоревшее топливо» изменится на одну и ту же величину — запас химической энергии содержавшейся в ракетном топливе. Вопрос будет только в том как в выбранной системе отсчета эта энергия распределится между спутником и продуктами сгорания топлива. В приводившемся уже примере с системой отсчета связанной с конечной скоростью спутника, к примеру, вся кинетическая энергия ракеты на старте к концу разгона перейдет в кинетическую энергию выброшенного рабочего тела (которая в этой системе будет намного больше чем в системе отсчета где скорость в момент пуска была нулевой).
Короче это я все к чему: бессмысленно рассуждать о «дешевой начальной скорости». Если все считать аккуратно то окажется что добавка 20 м/c скорости в начале разгона приведет к тому что в конце разгона ракета будет лететь на 20 м/с быстрее. Просто в силу того что разгон ракеты выглядит совершенно одинаково что в «неподвижной» системе отсчета, что в системе отсчета изначально двигавшейся со скоростью 20 м/c, в которой ракета была «неподвижна» т.к. тоже двигалась с такой же скоростью. Т.е. совершенно неважно где подталкивать — в конце разгона или в начале. Поэтому собственно в космонавтике и оперируют широко такой величиной как «дельта-в» — изменением скорости.arheops
22.08.2019 03:37Вроде ж не одинаково. А наоборот, чем больше скорость ракеты, тем меньше топлива уходит на delta-V.
0serg
22.08.2019 09:59Нет. delta-v зависит только от массы, но он не зависит от скорости (что как я уже написал напрямую связано с тем что от выбора инерциальной системы отсчета ничего не меняется).
Там есть эффект Оберта но он немного в другом: если Вы добавите dV в перицентре орбиты то в апоцентре скорость вырастет больше чем на dV. Вот тут как раз «играет» квадратичная зависимость энергии от скорости. Соответственно добавлять dV в перицентре выгоднее чем в апоцентре. По этой причине в частности разгон («подъем орбиты») многих КА идет в несколько этапов — для экономии его проводят в момент прохода КА в окрестности перигея который получается слишком коротким чтобы успеть за один проход набрать нужную dV. Но в любом случае там дело не в скорости а в гравитационном потенциале. Рабочее тело выброшенное в перицентре имеет меньшую потенциальную энергию в этом поле чем то же тело выброшенное в апоцентре и вот именно разница в этой энергии и передается КА.
alexeykuzmin0
20.08.2019 14:21Ничто не мешает нам запустить двигатели «как обычно», убедиться, что все хорошо, а потом «долбануть» катапультой
Мне кажется, проще подавать топливо в первые пару секунд полета. Насколько я понимаю, это иногда делается
EmDrive Автор
18.08.2019 15:18Крылья имеют смысл на высотах ниже 100 км (линия Кармана), все зависит от скорости самолёта. Некоторые гиперзвуковые концепты должны были аж на 70 км крейсировать.
pal666
18.08.2019 23:47линия кармана не имеет никакого отношения к высоте, на которой имеют смысл крылья
Rsa97
19.08.2019 00:08Линия Кармана — это высота, на которой скорость, необходимая для создания достаточной аэродинамической подъёмной силы [крыльев], становится выше первой космической.
pal666
19.08.2019 00:46только при первой космической нужна нулевая подъемная сила. попробуйте теперь помирить эти два утверждения
Rsa97
19.08.2019 00:54Именно. Поэтому на линии Кармана крылья теряют смысл.
pal666
19.08.2019 01:06подумайте еще раз. на первой космической скорости подъемная сила окажется слишком большой (надо ноль, а крылья что-то дают(видимо то, что нужно какому-то другому аппарату, который в этот момент стоит) ), т.е. для получения достаточной подъемной силы скорость надо снижать. упс, у нас уже не первая космическая скорость, т.е. мы все еще не ракета и в крыльях все еще есть смысл
Rsa97
19.08.2019 01:11Пока аппарат ниже линии Кармана он может лететь со скоростью ниже первой космической для данной высоты, используя аэродинамическую подъёмную силу.
На линии Кармана и выше при скорости ниже первой космической аэродинамической подъёмной силы недостаточно, а при первой космической или выше крылья теряют смысл.pal666
20.08.2019 06:36недостаточно для какого-то другого, стоящего на месте аппарата, а не для обсуждаемого, летящего почти на первой космической скорости. когда скорость стремится к первой космической, достаточная подъемная сила стремится к нулю. т.е. для осмысленности заявления надо было бы заявлять «на 100 км подъемная сила от крыльев равна нулю». заявлено же что-то совсем другое. и гораздо более сложное. ну и мы по факту знаем, что она не равна нулю
x67
19.08.2019 02:58Вы выдумываете проблемы. Сброс крыльев может быть ниже линии Кармана. Точно также, как и не нужна нулевая подъемная сила на ней, так как целью являются более высокие орбиты, а положительная подъемная сила никак этому не мешает. Другое дело, что она снижает эффективность системы в целом, но это всего лишь классическая проблема многопараметрической оптимизации. Ну и не стоит забывать, что наличие положительной подъемной силы еще не значит, что ее нужно использовать — может эффективнее тратить топливо на разгон. Поэтому линия Кармана — всего лишь условная граница гипотетического сознательного использования крыльев, слишком серьезно к ней относитесь.
lokiby
19.08.2019 10:56Линия Кармана — 100км, а Шаттлы начинали аэродинамические маневры на 120-122км.
sost
19.08.2019 13:48Аэродинамические эффекты не исчезают выше линии Кармана. Просто их становится не достаточно для поддержания высоты на скорости меньше первой космической.
Так то спутник GOCE аэродинамически стабилизировался на высоте ~300 км.
tlv
19.08.2019 12:12Крылья имеют смысл только на высотах до 15-20км
Lockheed U-2 взлетал на рабочую высоту 21км сам.
МиГ-25 взлетал на рекордную высоту 37км тоже сам.IvUs
19.08.2019 12:19Подняться на рекордную высоту в 37 км и подняться на высоту 37км, имея на этой высоте скорость порядка 2 км/сек — это две большие разницы.
Rsa97
19.08.2019 12:21Уместнее, наверное, вспомнить SR-71 Blackbird, с предельной высотой полёта 29км.
Всё-таки, Миг-25 на такой высоте не мог выполнять горизонтальный полёт, его практический потолок — 23км.
А крылья работают и на бо?льших высотах, только требуют бо?льших скоростей полёта.
JamboJet
19.08.2019 14:59Как я помню из мемуаров «Skunk Works», как раз SR-71 взлетал почти пустым и сочась топливом из всех щелей, потом дозаправлялся в воздухе, разогревался в полёте, и только тогда уже входил в рабочий режим.
Rsa97
19.08.2019 15:04Да, это расплата за очень высокий нагрев при той высокой скорости, которая нужна, чтобы аэродинамически удержаться на очень большой высоте.
0serg
19.08.2019 15:39SR-71 подтекал до прогрева из-за отсутствия подходящих для баков высокотемпературных герметиков, да, но не настолько сильно чтобы вытекло сколь-либо заметное количество топлива (это создавало больше проблему с вечными лужами топлива на земле, чем собственно с полетом). Но он мог взлетать (но не садиться) полностью заправленным. Просто это было нецелесообразно — частично заправленным ему взлетать было проще и безопаснее.
argamidon
18.08.2019 15:25Skylon ( ru.wikipedia.org/wiki/Skylon) уже изобретен. Только не реализован. Пока не реализован.
IvUs
18.08.2019 15:43Там все дело в
волшебных пузырькахмногорежимном двигателе, который до сих пор не существует. Весь вопрос в том, будет ли достигнута эта многорежимность и какой ценой.
speakingfish
18.08.2019 20:56+2Напротив, двигатель Sabre весьма прост — он всего лишь двухрежимный. И конечно же он гораздо проще двигателя SR-71:
GM-2
19.08.2019 11:03Кинематически прост. А вот холодильник для добычи ЖК из атмосферы — весьма хитрая штука с кучей проблем, которые вроде как решили, но летных испытаний все еще не провели.
Umpiro
18.08.2019 15:36ведь для посадки почти пустого космолёта не нужна большая площадь крыла
Для горизонтальной посадки действительно не нужна?Keynessian
18.08.2019 21:00Если есть несущий корпус, то можно вообще без крыльев.
Umpiro
19.08.2019 14:43Ну, все-таки вики говорит, что крыло — необходимая часть, иначе это уже не самолет.)
dzok
20.08.2019 00:01В данном случае корпус выполняет роль крыла. Была куча проектов на эту тему начиная от немецких летающих крыльев конца второй мировой, продолжая экранопланами и экранолетами (привет экип), а так же аппаратами на фото выше и несомненно еще будет не меньшая куча в будущем, когда припрет.
GiperBober
18.08.2019 15:43От сбрасываемых консолей отказались в пользу изменяемой стреловидности крыла — в первую очередь как раз для сверхзвуковых самолётов. Потому как один аспект автор поста осветил слабовато — если сбросить консоли, необходимые для взлёта, то как потом самому космолёту садиться? Тут роль играет скорость, а не масса аппарата. А с маленькими крыльями того, этого… тяжеловато добиться маленькой посадочной скорости. UPD. Хотя, коэффициент планирования это преобразование силы притяжения в горизонтальную скорость, так что если масса космолёта будет снижаться хотя бы на две трети, то мысль об отстреливаемых консолях может быть здравой.
Кстати, у меня вдруг возникла ещё более бредовая идея — решить проблему доставки грузов на орбиту, спуска грузов с орбиты и поддержки орбитальной группировки при помощи переходных «грузовиков» — нечто сверх/гиперзвуковое, взлетает по-самолётному, и имеет в верхней части широкие люки/механизмы для передачи грузов орбитальным «грузчикам». Смысл идеи — грузовоз взлетает, поднимается на высоту 80-100км, развивает скорость, ну чисто для примера, 4-5км/с, в это время с вышележащей орбиты спускается и стыкуется с этим космический «грузчик» — некий челнок, не предназначенный для атмосферы, во время стыковки перебрасываются грузы/топливо, расстыковка, космоплан летит обратно на аэродром, «грузчик» тащит ништяки на спутники/станции и т.д.EmDrive Автор
18.08.2019 15:57Читал про похожую идею, только там груз подхватывала тросовая система, получающая энергию за счёт возвращающихся с Луны кораблей(!), но к сожалению ссылку найти не могу.
site6893
18.08.2019 21:43-14..5км/сек, а на орбите 7..8км/сек… разница 2..4км/сек
сколько там будет милисекунд на переброску грузов через люки??)
user_man
19.08.2019 13:43А не проще обычный самолёт, ну может сверхзвуковой, обеспечивающий взлёт и посадку, а над ним — ракета с микро-крыльями. После взлёта самолёт выводит ракету в разряжённые слои и запускает под каким-то приличным углом (как в давно известных проектах воздушного старта), а при посадке ракета некоторое время обеспечивает с помощью микро-крыльев скорость (плюс выводится в точку стыковки), соответствующую скорости самолёта-носителя, который и подхватывает ракету вместо вертолёта, предлагаемого в статье. Затем обычная самолётная посадка, ну а вместо топлива при посадке ракету можно загрузить, понятное дело, золотом и прочими алмазами с так распространённых в космосе астероидов с самоцветами :)
Incidence
19.08.2019 13:50Нет, не проще. Сейчас даже дозаправка топливом в воздухе — это весьма опасная процедура, иногда приводящая к потерям техники и лётного состава. А вы предлагаете фактически падающую (!) ракету ловить (!) самолётом (!!). Там пару метров туда-сюда отклонение или на пару метров в секунду больше скорость и всё — катастрофа. Посмотрите как Маск сейчас сажает свои ступени на баржу и представьте самолёт на её месте, где точность позиционирования потребуется на порядок выше.
user_man
19.08.2019 14:03>> А вы предлагаете фактически падающую (!) ракету ловить
Я предлагаю ловить летящую ракету, а не падающую. И да, самолёты для вывода и для спуска могут быть разными, потому что возвращаемая масса во много раз меньше выводимой. В пределе можно возвращать только самое ценное — двигатели, плюс ещё какое-то дорогое оборудование, что уместится в компактный спускаемый аппарат с, возможно, немного выдвигаемыми крыльями для поддержания планирования в течении минут пяти. Ну а электроника выведет аппарат точно на возвращающий самолёт. Собственно стыковка так же возможна без жёсткого соприкосновения, а по используемому для дозаправки «методу шланга», то есть ракета притягивается в «гездо» тросом, ошибка в наведении которого может быть метров 10 продольная и метров 5 поперечная.
В общем — никаких катастроф при элементарном обдумывании.
DreamingKitten
19.08.2019 14:10Для летящего самолёта разницы между падающей и летящей ракетами практически нет.
Ну а электроника выведет аппарат точно на возвращающий самолёт
И таки ещё раз советую обратить внимание на уже летающие Фалконы, которые на сегодня являются пиком человеческих технологий возвращения элементов КА. Для которых даже сегодня промахнуться по барже на десяток другой метров или тупо грохнуться при касании — раз плюнуть.
Вы не дрон сажаете, а огромную тяжёлую негабаритную дуру, в которой просто неизбежно придётся искать компромисс между её первичной функцией и превращением в полноценный самолёт, способный на такие маневровые выкрутасы. Да и не на землю, а на движущийся на высокой скорости самолёт, причём в заведомо неизвестных условиях по турбулентности и т.п.
Собственно стыковка так же возможна без жёсткого соприкосновения, а по используемому для дозаправки «методу шланга», то есть ракета притягивается в «гездо» тросом
А кто трос выпускает — ракета или самолёт?user_man
19.08.2019 15:05>> И таки ещё раз советую обратить внимание на уже летающие Фалконы
Обратил. Вот список различий:
1) Фалкон должен попасть в точку, а ракета должна попасть в туннель многокилометровой длины и с километр ширины. Точнее — это воронка, где на входе диаметр километров 10, а на выходе — метров 5.
2) Фалкон не имеет возможности корректировать поведение после сближение с точкой, а ракета (и самолёт тоже) могут смещаться на километры.
3) последний десяток метров фалкон вообще падает без каких-либо шансов на реакцию, а ракета может совершить несколько попыток стыковки с многократным удалением и сближением.
4) Ну и турбулентность — для попадания в точку фалкону нужно гарантировать компенсацию ветровой нагрузки в самых плотных слоях, плюс изменение аэродинамики из-за раздвигания ног (из-за неё он и взрывался), а ракете нет нужды в стиле камикадзе садиться с первого раза, она легко дождётся результатов зондирования атмосферы лидарами и подойдёт в самый спокойный момент, без значимых турбулентностей.
В целом на стороне ракеты — огромное резервное время. Просто бесконечно большое в сравнении с миллисекундами фалкона.
А трос будет выпускать тот, для кого это выгоднее. Сверху ракете вроде проще (ибо сила тяжести), но прицельные приспособления и механизмы притягивания — лишний вес. Надо считать.DreamingKitten
19.08.2019 15:12Это, извините, какая-то ненаучная фантастика… Вы фактически предлагаете создать гибрид между ракетой-носителем и автоматическим самолётом-дроном. В результате чего обычно не получается полноценно ни то ни другое, не говоря уже о том, что все эти манёвры сегодня не доступны даже для лучших и специализированных самолётных дронов. ИМХО, пока сама по себе стыковка самолётов в воздухе не будет отработана на настоящих самолётах, не будет того набора технологий, которые можно было бы попытаться перенести на предлагаемый гибрид. То есть это дело далекого будущего, если вообще.
vedenin1980
19.08.2019 15:38стыковка самолётов в воздухе не будет отработана на настоящих самолёт
Стыковка это частный случай дозаправки в воздухе (после того как самолеты соединились шлангом считай стыковка уже произошла). Она штатно применяется уже лет 70.
Ракета, кстати, маневренее самолета (это следует хотя бы из-за применения ракеты для поражения тех же самолетов). Главное чтобы максимальная скорость самолета была выше минимальной скорости ракеты.
А кто трос выпускает — ракета или самолёт?
По аналогии с заправщиком — самолет, выпускает трос с сильным электромагнитом, на ракете свой электромагнит, который заставляет трос попасть в гнездо, а дальше уже дело техники.
Процесс заправки происходит следующим образом. Танкер разматывает шланг, и конус под напором воздуха расправляется из сложенного положения в свою рабочую конфигурацию. Оба воздушных судна сближаются друг с другом, причем танкер-заправщик летит прямо, с постоянной скоростью и неизменной высотой, а заправляемое воздушное судно занимает позицию сзади и немного снизу от заправляющего танкера. Уравняв скорости и высоту, пилот заправляемого воздушного судна маневрирует так, чтобы попасть заправочной штангой в неуправляемый конус. Соединение штанги и конуса производится электромагнитным замком.
0serg
19.08.2019 15:44Ракета, кстати, маневренее самолета (это следует хотя бы из-за применения ракеты для поражения тех же самолетов)
Во-первых маневренность есть функция скорости; на низкой скорости самолет практически всегда будет маневреннее. Во-вторых для поражения самолета ракете не обязательно быть маневреннее. Маневренность лишь уменьшает промах при активном маневрировании скоростной цели (т.е. уже довольно специфическом сценарии) да и были прецеденты когда на ракету просто грузили 200-кг БЧ чтобы промах в пару сотен метров не особо сказывался на вероятности поражения цели.vedenin1980
19.08.2019 16:10Во-первых маневренность есть функция скорости; на низкой скорости самолет практически всегда будет маневреннее.
Маневренность это скорость изменения высоты, направления и скорости, то есть это функция, в-первую, очередь от ускорения (вертикального, углового и горизонтального). Ракета в силу отсутвия крыльев и возможности переносить большее перегрузки, чем человек — практически всегда маневренее самолета. И ровно все наоборот, чем выше скорость — тем выше маневренность.
Во-вторых для поражения самолета ракете не обязательно быть маневреннее. Маневренность лишь уменьшает промах при активном маневрировании скоростной цели (т.е. уже довольно специфическом сценарии) да и были прецеденты когда на ракету просто грузили 200-кг БЧ чтобы промах в пару сотен метров не особо сказывался на вероятности поражения цели.
Нет, бесмысленно увеличивать вес боевой части, ракеты воздух-воздух против истребителей просто являются осколочными. А вот против штурмовиков и стратегических бомбардирощиков ракеты вполне фугасно-кумулятивные и поэтому они таки врезаются в самолеты.
Но суть не в этом, а в том простом факте, что если самолет может выполнить заправку в воздухе, то ракета тоже сможет (если ее минимальная скорость не будет слишком высока и хватит запаса топлива, конечно). Выйти в нужную точку около неманеврирующей цели (плюс-минус метр, это вполне достаточно для электромагнита) и держать там скорость это вполне простая задача в разы легче того, что решают современные ракеты.0serg
19.08.2019 16:44Ракета в силу отсутвия крыльев и возможности переносить большее перегрузки, чем человек — практически всегда маневренее самолета
Крылья — это ровно тот девайс который создает силу, заставляющую ракету маневрировать. Сейчас правда появляется новое поколение ракет где для терминального маневра используются пороховые ракетные двигатели работающие перпендикулярно оси ракеты. Но in general малый размер крыльев == плохая маневренность
чем выше скорость — тем выше маневренность
Имелось в виду что на низкой скорости маневренность ракеты низкая. На высокой — да, даже маленькие крылья способны создавать большую силу. Но тут опять же как оценивать «маневренность». Чем выше скорость — тем (квадратично!) выше и сила необходимая для следования по траектории определенной кривизны. Практически всегда ракета даже близко не в состоянии повторить траекторию ЛА. Но к счастью (вопреки наивным представлениям о том как летают ракеты) этого и не требуется делать.
Нет, бесмысленно увеличивать вес боевой части, ракеты воздух-воздух против истребителей просто являются осколочными
Сегодня — чаще стержневыми. Впрочем это подвид.
А вот против штурмовиков и стратегических бомбардирощиков ракеты вполне фугасно-кумулятивные и поэтому они таки врезаются в самолеты.
Фугасные или кумулятивные? Это две разных вещи. Впрочем в авиационных ракетах ни то ни другое не используется. Там только осколочные БЧ и все они расчитаны на то чтобы работать «на промахе». В тяжелых ракетах способных утащить указанные мною десятки и сотни килограмм взрывчатки — в том числе при большом промахе, хотя при удачном стечении обстоятельств (маломаневренная цель) они могут достичь и прямого попадания.
Но суть не в этом, а в том простом факте, что если самолет может выполнить заправку в воздухе, то ракета тоже сможет
Для этого нужны достаточно большие крылья. У ракет зачастую скорость сваливания сверхзвуковая — на дозвуке им подъемной силы не хватает для горизонтального полета
DreamingKitten
19.08.2019 16:17Стыковка это частный случай дозаправки в воздухе (после того как самолеты соединились шлангом считай стыковка уже произошла)
Нет. Просто нет. Это вообще разные технологии. Вам же нужна жёсткая фиксация? Ну допустим зацепили вы ракету тросом, подтянули насколько можно, чтобы она не билась по плоскостям, а дальше-то что?
Ракета, кстати, маневренее самолета
Специализированная противосамолётная — да (и то не факт, иначе противоракетные манёвры не были бы эффективными до сих пор). Но не ракета-носитель. У них разные концепции применения и разные конструкции.
а дальше уже дело техники.
Нет, вот как раз дальше-то и начинается самое интересное, существующих аналогов которому на сегодня нет от слова вообще.vedenin1980
19.08.2019 16:29Вам же нужна жёсткая фиксация? Ну допустим зацепили вы ракету тросом, подтянули насколько можно, чтобы она не билась по плоскостям, а дальше-то что?
Выкидываем второй трос с электромагнитом, который цепляет ее у «хвоста», получаем две точки опоры (тросы защелкиваются более надежными замками). В этом положении ракета неподвижна
относительно самолета. Дальше подтягиваем ее на метр под плоскость самолета и опускаем зажимы с двух сторон (обычная кран-балка), которые сходятся и жестко фиксируют сбоков ее в нужном положении (уж захватить неподвижную ракету под самолетом несложно). Дальше уже по-необходимости, либо просто повестить под крыло, либо убрать в грузовой трюм.
Да почитайте, проект «Гоблин» и проект «Tom-Tom», хотя бы.
Специализированная противосамолётная — да (и то не факт, иначе противоракетные манёвры не были бы эффективными до сих пор). Но не ракета-носитель. У них разные концепции применения и разные конструкции.
Специализированная противосамолётная — тупая как пробка, там ничего кроме двигателя, блока наведения и жестко зашитого алгоритма нет (ну ладно, еще боевая часть). У ракеты-носителя по любому есть возможность маневрировать тягой и она умнее, поэтому при желании ничего не стоит повторить все, что умеет противосамолетная.
начинается самое интересное, существующих аналогов которому на сегодня нет от слова вообще.
Эээ, да море же аналогов было еще с первой мировой войны: Воздушные авианосцы. Самолеты прекрасно умеют стыковаться, как с дирижаблями, так как и с бомбардировщиками. Есть свои проблемы, из-за которых схема с дозаправкой оптимальнее, но в случае с ракетой-носителем риск ее потери в одном случае из сотни не так критичен, как с пилотируемыми самолетами.
Bronx
19.08.2019 20:32Вначале надо научиться делать жёсткую тросовую связка хотя бы на вертолётах. Потом можно браться за ракеты.
vedenin1980
20.08.2019 00:40Вначале надо научиться делать жёсткую тросовую связка хотя бы на вертолётах. Потом можно браться за ракеты.
Еще раз, стыковку двух самолетов (или самолета/дирижабль) делали давным давно.
1932 год — первая стыковка дирижабля и самолета,
1931 год — первый полет проекта «Звено» с стыковой истребителей в полете, потом «Звено -СПБ» (составной пикирующий бомбардировщик) многократно использовался во 2 мировой,Bronx
20.08.2019 01:24Есть большая разница — ловить маневренные куски фанеры, летящие со скоростью 100 км/ч, имеющие аэродинамическое качество около 5-10 и способность зайти на второй круг хоть 50 раз за полёт, или ловить утюг на около- или сверхзвуковой скорости, с аэродинамическим качеством 0.5, без шансов на второй заход и без права на ошибку.
vedenin1980
20.08.2019 01:53ловить маневренные куски фанеры, летящие со скоростью 100 км/ч, имеющие аэродинамическое качество около 5-10
Опыт стыковки реактивных самолетов тоже имеется.
способность зайти на второй круг хоть 50 раз за полёт
Ну и кто мешает ракете зайти на второй круг? Это же вопрос только оставшегося топлива. У Маска ракета на корабль садиться, на это явно нужно больше топлива.
на около- или сверхзвуковой скорости
Кто мешает развернуться и с помощью двигателя сбросить скорость до обычной скорости реактивного самолета? Так-то мы видим ракеты у Маска, которые вообще до нуля сбрасывают горизонтальную скорость и садяться на землю.
аэродинамическим качеством 0.5
Аэродинамическое качество влияет на скорость планирования без двигателя и затраты топлива на полет, при наличие достаточного кол-ва топлива это не важно, шатлы вполне себе садились на аэродромы с аэродинамическим качеством 1.
P.S. Я не говорю, что из всех способов многоразовости этот оптимальный, но он вполне реалистичный, подобные вещи в авиации вполне уже делали.Bronx
20.08.2019 03:14Скорость полёта зависит от удельной нагрузки на крыло (отношение веса аппарата к несущей площади). Если у спускаемого аппарата нет развитых крыльев (а их нет), то у него две судьбы — либо лететь медленно по горизонтали, но быстро по вертикали, либо наоборот держать высоту, но при этом лететь очень-очень быстро вперёд, чтобы набрать нужную подъёмную силу. Или заменить подъёмную силу тягой двигателей, т.е. по сути повторить Фалкон. Ну или исхитриться так ювелирно скоординировать полёт двух аппаратов, чтобы поймать спускаемый аппарат точно в верхней точке выполняемой им полу-баллистической "горки", где скорость минимальна. Во всех случаях ловить такой аппарат весьма проблематично — "ловец" должен быть не только весьма грузоподъёмным, но ещё и высокоскоростным и маневренным, свойства противоречивые. Ну может тонну так поймать можно, но если там под сотню тонн летит? Имхо, проще дать такому аппарату опуститься самому.
Я же не спорю, что ловить принципиально невозможно. Более-менее разумные схемы с ловлей в воздухе на самом деле есть — например, Rocket Lab хочет ловить ступень, спускающуюся на парашюте, вертолётом с тросом. Но там скорость погашена парашютом. Можно ли этот способ масштабировать, например, до размеров и массы Шаттла? Сомневаюсь.
user_man
20.08.2019 12:56>> Это, извините, какая-то ненаучная фантастика
То есть у вас кончились аргументы против?
>> Вы фактически предлагаете создать гибрид между ракетой-носителем и автоматическим самолётом-дроном. В результате чего обычно не получается полноценно ни то ни другое
Зачем вы сочиняете за меня, что я предлагаю? А потом заявляете, что из предложенного вами сочинения «обычно» ничего не получается. Но «обычно», означает, что кто-то уже такое делал. Интересно — кто же это на трос ловил ракеты?
>> все эти манёвры сегодня не доступны даже для лучших и специализированных самолётных дронов
С чего вы это взяли? Дроны не умеют лететь горизонтально? Вы правда в это верите?
Завязывайте с такими безосновательными возражениям.DreamingKitten
21.08.2019 17:12То есть у вас кончились аргументы против?
Не кончились. Просто их настолько много, что нет смысла даже начинать рассматривать подобное прожектёрство всерьёз.
Зачем вы сочиняете за меня, что я предлагаю?
Потому, что вы именно это и предлагаете.
А потом заявляете, что из предложенного вами сочинения «обычно» ничего не получается. Но «обычно», означает, что кто-то уже такое делал. Интересно — кто же это на трос ловил ракеты?
Я имел в виду то что любая попытка инженерными методами скрестить принципиально разные технологии приводит к тому, что результат оказывается хуже каждой из технологий в отдельности. Посмотрите, например, на попытки скрестить автомобиль с лекгомоторным самолётом. Нет, это, конечно, делается и такие гибриды даже летают — но ни один из таких прожектов не идёт дальше курьёза и, тем более — в серию. Потому, что в результате получается и неудобный автомобиль и убогий самолёт.
Ракеты на трос, может, никто и не ловил. Но ракета, которая, гипотетически, будет способна на такие фокусы — уже не совсем ракета, потому что потребуется настолько серьёзные изменения в конструкцию, что это тупо перестанет быть ракетой-носителем.
С чего вы это взяли? Дроны не умеют лететь горизонтально? Вы правда в это верите?
Дроны не умеют стыковаться с ЛА в воздухе в автоматическом режиме. Тем более — переделанные из ракеты, что резко снизит их манёвровые возможности.
Можете назвать это инженерной интуицией, как хотите. Убеждать вас в чём-то мне уже будет не интересно.
alexeykuzmin0
19.08.2019 16:30если масса космолёта будет снижаться хотя бы на две трети
Типичная сухая масса ракеты — 4-10% от взлетной массы. Даже предполагая идеальный удельный импульс для водородных двигателей в 470 секунд, одноступенчатая ракета не может иметь менее 88% топлива. Так что масса космолета будет уменьшаться как минимум в восемь раз.развивает скорость, ну чисто для примера, 4-5км/с
А остальные 3-4 км/с откуда берутся? Если «грузчик» в момент стыковки двигается сильно быстрее, то (ну по модулю того, что вы такую стыковку не сделаете) он сильно замедлится в момент стыковки. Нет разницы, ускорять его обратно или выводить груз на нормальную орбиту.
Dorogonov_DA
18.08.2019 15:51+1шасси должно выдерживать огромный вес полностью заправленного космолёта, а тормоза должны иметь возможность остановить эту махину при неполадках
Почему не использовать для горизонтального старта некое подобие железнодорожной платформы, оснащённой собственными ускортелями и тормозами? Получится гибрид сбрасываемого шасси и бустера, а если добавить некоторый угол подъёма, то получм ещё и трамплин.
Всё равно космоплан с горизонтальным взлётом привязан к инфраструктуре и длнным ВПП космопорта, а используя «железнодорожный» бустер-шасси мы экономим и существенную массу топлива на старте, и массу корабля, потому-что не надо везти с собой массивное шасси, а можно ограничиться лёгким посадочным, и можем выиграть некоторое количество вертикальной скорости на трамплине.EmDrive Автор
18.08.2019 16:00Идея не новая, её ещё для Boeing RASV в 70-е предлагали, так и не нашёл причин почему не взлетела, вроде какие-то непредвиденные трудности при проектировании платформы.
IvUs
18.08.2019 16:02железнодорожный бустер-шасси в пределе своего развития — это вертикальный старт.
Dorogonov_DA
18.08.2019 16:18+1Автор статьи хочет хоть как-то использовать крылья не только на посадке, но и на взлёте. В итоге у нас из комплекса крылья/шасси получается классический уткозаяц, в предельных своих вариациях представляющий или вертикальный старт с тем или иным видом возврата или невозврата ускорителя, или огромные крылья, способные поднять шасси, способное нести космолёт на старте.
dragonnur
19.08.2019 06:44Нет. Горизонтальный старт с крылом пользует аэродинамическое качество, а вертикальный — тягу двигателей
DesertFlow
18.08.2019 15:56В порядке бреда — можно использовать цепочку самолетов-буксировщиков. Первый работает на обычном ТРД и тянет за собой на тросе ещё два. Второй работает на прямоточном двигателе и включается после отстыковки первого. Третий — это собственно космическая ступень, включается после отстыковки прямоточного. И садится своими силами, так как лёгкий и маленький.
EmDrive Автор
18.08.2019 16:09А может идея не такая уж бредовая — в конце концов во Второй мировой тягали планеры массой до 35 тонн и это на поршневых самолётах! Единственный очевидный минус — нужно разработать сразу 3 различных аппарата заместо одного.
Icelander
18.08.2019 16:14Цитата: «Не сгорят и уцелеют они по той же причине, по которой лист бумаги может пережить вход в атмосферу Земли с орбитальной скорости».
А лист бумаги точно уцелеет? Из-за его лёгкости скорость торможения может оказаться выше, чем у металлической конструкции, и шансов сгореть из-за перегрева тоже больше.
Это если неподвижный лист бумаги просто сбросить с горы, то шансов уцелеть больше.EmDrive Автор
18.08.2019 16:31Все дело в высоком аэродинамическом качестве листа бумаги (низкая масса на высокую площадь поверхности). Впрочем быстрое гугление показало, что это вероятно миф, нужна специальная термостойкая бумага обработанная кремнием, так что скорее всего обычная бумага не выживет.
nickname21
18.08.2019 18:25Аэродинамическое качество от массы не зависит. Только от геометрии, скорости, плотности. Вычисляется как отношение коэффициентов подъемной силы к коэфф. сопротивления. А они как раз зависят от всех этих вещей, + угол атаки (под каким углом на тело набегает поток), но это можно отнести всё равно к геометрии.
EmDrive Автор
18.08.2019 19:28Ок ошибся, надо было написать «материал с низкой плотностью и высокой площадью поверхности».
nickname21
18.08.2019 20:36плотность материала тут ни при чем. Плотность атмосферы — это я забыл указать чего. От массы не зависит качество. Лишь геометрия влияет на качество. Механические характеристики материала (и его внутренняя геометрия также) влияют на его деформируемость во время обтекания, но это уже задачи аэроупругости.
Пример: если сделать абсолютно одинаковые формы тел из свинца и пластика, то при обтекании на них будут действовать абсолютно одинаковые аэродинамические силы. Хотя они разные массой. Масса будет влиять на динамику полета. Качество же — это, грубо говоря, под каким углом будет действовать аэродинамическая равнодействующая сила (суммарная сила). Аэродинамическую силу разделяют на силу сопротивления и подъемную. Вот их отношение и есть качество, можно сказать это тангенс угла
Sergey_Kovalenko
18.08.2019 16:33Да, здесь прямого следствия нет, но автор все же прав. Л. Керролл советовал в подобного рода рассуждениях переходить к пределам. Возьмем бесконечно неплотный лист бумаги входящий в атмосферу с первой космической скоростью. На нагрев влияет число ватов, приходящихся на квадратный метр листа. Удельная мощность нагрева тем меньше, чем ниже плотность атмосферы (лист все равно бомбардируется молекулами с первой космической скоростью). Легкий лист успеет затормозится в самых неплотных слоях и значит — не сгорит.
Icelander
18.08.2019 17:12Но, с другой стороны, вся энергия войдёт в очень маленькую массу. Одно дело — 10 Ватт, попавших на килограмм массы, а другое — те же 10 Ватт, попавшие на грамм массы лёгкого листа! По любому «горячо».
Sergey_Kovalenko
18.08.2019 18:02Оно не войдет, а излучится в ик диапазоне. Поскольку удельная ( на квадратный метр) мощность нагрева бесконечно мала, то превышение температуры излучения над равновесной температурой для орбиты Земли (примерно 0 градусов Цельсия) будет бесконечно малым.
arheops
18.08.2019 23:25Да, но вам нужно, чтоб этот процесс был бесконечно долгим, что невозможно в связи с конечностью атмосферы.
Sergey_Kovalenko
19.08.2019 00:19Ваше утверждение ошибочно: площадь листа бесконечно велика, поэтому за бесконечно малое время оно успевает излучить конечную порцию тепла при при любой конечной разности температур. Второй предел брать нельзя так просто. Пределы в математике не всегда коммутируют.
arheops
19.08.2019 00:21Да, но атмосфера конечна, потому эта энергия приложится к конечной площади листа.
А если и атмосфера бесконечна, то у вас будет бесконечная энергия и та же ситуация.Sergey_Kovalenko
19.08.2019 00:49За бесконечно малое время такой лист пройдет бесконечно малое расстояние, излучит всю свою кинетическую энергию и остановится с температурой +5 градусов Цельсия — быть бесконечной атмосфере не нужно.
arheops
19.08.2019 00:55Неа, он же имеет бесконечно малую толщину, тоесть и плотность.
Потому он раскалится до температуры звезды.
А если серйозно — считать надо.Sergey_Kovalenko
19.08.2019 19:30Посыл не понял, почему излучательная способность зависит от толщины «пленки»?
arheops
19.08.2019 19:31От толщины зависит теплоемкость.
А вы сами сказали бесконечно малое время, тоесть теплоемкость важнее излучения.Sergey_Kovalenko
19.08.2019 23:00Почему? Я лишь утверждал, что бесконечно большой поверхности при конечном превосходстве ее температуры над температурой среды достаточно бесконечно малого времени, чтобы излучить равную ее кинетической энергии конечную порцию тепла.
arheops
22.08.2019 03:43Ем? Чтото вы странное говорите. Ну вот есть у вас бесконечная черная поверхность, поглощающая солнечные лучи.
Она что, не будет греться? Будет.
Бесконечная поверхность получает бесконечную энергию при торможении. И вообще говоря предел нагрева от этой энергии будет такой же, как и конечной достаточно большой(ну метров от 20).
А у вас она имеет малую плотность. Да, это сократит время нагрева. Но и сократит ее теплоемкость на метр площади. Она может не успеть все отдать до полного испарения.
Смотрите расчеты для солнечного паруса запускаемого лазером, в начале года обсуждали.
Incidence
18.08.2019 16:53Вход КА в атмосферу принято делать в очень узком диапазоне углов атаки — буквально между «отпружиниванием обратно» и «слишком быстрым нагревом». Лист бумаги, гипотетически, этим не ограничен, и может пропрыгать верхние слои как камешек по воде пока не сбросит скорость до безопасной.
Кстати, я вот даже не знаю, почему КА не занимаются таким тоже, т.е. почему не тормозят об верхние слои достаточно долго, чтобы потом можно было зайти без опасных для жизни фейерверков с плазмой.Icelander
18.08.2019 17:07Мне кажется, «долгое торможение» просто не получается на физическом уровне. Набегающие молекулы в верхних слоях имеют маленькую суммарную массу (недостаточную, чтобы «удержать» КА на высокой траектории), но при этом огромную энергию (которая пропорциональна квадрату скорости). В результате — огромный разогрев, но маленькая подъёмная сила, действующая на КА. А далее — дальнейший «провал» КА вниз, где атмосфера плотнее и нагрев ещё выше.
nickname21
18.08.2019 18:33Схема Зенгера. Полез в интернет, что то мало чего можно найти, на английском не пробовал. Но когда мы учились, этот способ нам преподавали, и я даже помню моделировал динамику — аппарат действительно прыгал как камушек в атмосфере, делал пол витка или даже несколько витков вокруг Земли, не помню
nehrung
18.08.2019 20:23я вот даже не знаю, почему КА не занимаются таким тоже, т.е. почему не тормозят об верхние слои достаточно долго, чтобы потом можно было зайти без опасных для жизни фейерверков с плазмой.
Ну, во-первых, таки занимаются они этим. Во-вторых, этим занимались конкретно корабли Аполлон. Вот эскиз допустимых вариантов входа, среди которых есть и двухнырковая схема:
<img
arc=«sites.wrk.ru/cache/sites/e/p/epizodsspace.narod.ru/bibl/raketostr3/640x/43-16.jpg» alt=«image»/>
А вот профиль снижения конкретно Аполлона-11:
<img
arc=«sites.wrk.ru/cache/sites/e/p/epizodsspace.narod.ru/bibl/raketostr3/640x/43-17.jpg» alt=«image»/>
Как видно критическим фактором является вовсе не плазменный фейерверк, а столь же опасная для жизни перегрузка.
Кстати, в процессе поиска этих картинок нашлось утверждение какого-то конспиролога, который на похожей картинке демонстрировал, что перегрузка при прямой (не 2-нырковой) схеме превысит 10g и пилоты с высокой вероятностью не доживут до посадки. Далее, он утверждал, что при 2-нырковой схеме промах при приземлении будет не километры (как при прямой), а тысячи километров. Пилоты садились точно под телекамеры и были на вид совсем свеженькие — поэтому (утверждал этот товарищ) никакого посещения Луны не было.
arheops
18.08.2019 23:28Пока проблема с управлением. Возникает плазма, которая делает отскок нелинейным.
Есть эксперементальные гиперзвуковые планеры, но пока вроде не решили проблему.
VT100
20.08.2019 22:14Пишут, Зонд-6 дважды «плюхался»: keldysh.ru/papers/2008/source/article/Chten_08.pdf
alexeykuzmin0
19.08.2019 16:37А лист бумаги точно уцелеет?
Это не сильное преувеличение. После разрушения «Колумбии» находили не так уж и обгоревшие листы бумаги из кабины. И судя по статьям на тему «ultra low ballistic coefficient reentry», максимальная температура тем ниже, чем ниже баллистический коэффициент
Goodwinnew
18.08.2019 16:58Если мы тащим крылья на орбиту — мы тащим лишний груз. Как показал опыт шатлов — многоразовость носителя по деньгам не перекрывает необходимость запускать лишний вес (крылья, причем регулярно). Отсюда Илон Маск:
— возвращаемая первая ступень
— у грузового драгона нет системы автостыковки, ибо лишний вес (стыковка через манипулятор МКС)
— возвращаемый обтекатель
— и пр.
Или воздушный старт:
— 1я ступень самолет до уровня 15 км (и возвращаемость и возможность использовать кислород для горения в атмосферы — не надо на 1-й этап тащить с собой окислитель)
— 2я ступень чисто ракетная
Да, в теории идеален космоплан — взлетел и сел на аэродроме. Принципиально мешают две вещи:
— упаковка топлива в объеме (нужно больше, чем есть сейчас — иначе тащим лишний вес и объем в виде баков и сопутствующих систем)
— и двигатель с более высоким импульсом, чем есть сейчас — иначе формула Циалковского мешает выйти в космос на одной ступениKeynessian
18.08.2019 20:16У Шатлов проблема — то, что их проектировали с возможностью выхода на полярную орбиту.
Без этой возможности — было бы существенно дешевле.
pal666
19.08.2019 00:03Как показал опыт шатлов — многоразовость носителя по деньгам не перекрывает необходимость запускать лишний вес
запускать повторно шаттл было дешевле, чем строить еще один. а дорогой он был из-за неуемного аппетита при разработке требований. многоразовость тоже чего-то добавила, но без нее запуск был бы еще дороже
vanxant
19.08.2019 15:47И как там у Маска с возвратом второй ступени? Это процентов 20-30 стоимости пуска для грузов и больше половины для пилотируемых.
Отвечу: никак, многоразовая вторая ступень это только аэродинамическая форма, крылья, хвосты, вот это все.pal666
20.08.2019 06:25-1я и не сомневался, что вы не знаете, как опустить вторую ступень. а несколько лет назад не знали, как посадить первую. к счастью, вы и ракет не строите, так что от этого никто не пострадает. маску на опускание второй ступени нужен новый двигатель, потому что старый двигатель был разработан с упором на простоту разработки, а не на многоразовость второй ступени. им и на такой еле денег хватило. были какие-то поползновения с разработкой нового двигателя для второй ступени фалкона по заказу ввс, но я не знаю, чем это закончилось. своими же силами маск разрабатывает целую новую ракету, у которой вторая ступень будет многоразовой и даже единственной ступенью. т.е. вынаходитесьздесь.жпг
alexeykuzmin0
20.08.2019 14:28Так там же двигатель на первой и второй ступенях один и тот же, только сопло отличается. А большую скорость, я так понимаю, можно погасить тепловым щитом — на рендерах планируемой посадки второй ступени примерно так оно и выглядит
pal666
20.08.2019 20:49один, потому что один разработать в два раза дешевле, чем два
alexeykuzmin0
21.08.2019 13:12Да, именно поэтому. Мне кажется недостаточно обоснованной фраза
на опускание второй ступени нужен новый двигатель, потому что старый двигатель был разработан с упором на простоту разработки, а не на многоразовость второй ступени
Первая ступень с тем же двигателем вполне садится.
razielvamp
18.08.2019 18:02Прочитав данный материал, вспомнил, что читал недавно интересную статью на вики про SR-71
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Lockheed_SR-71_Blackbird
По сути этот самолет как раз должен был набирать большие скорость и высоту, что и пытается предположить автор данной статьи.
Несмотря на то, что SR-71 был не способен выполнить то, что от космолета хочет автор, там очень много компромисов и конструктивных особенностей — мелочей, которые, без их решения делают любое дальнейшее теоретизирование не очень продуктивным.EmDrive Автор
18.08.2019 20:12Именно по причине сложности сверхзвуковых/гиперзвуковых воздушных реактивных двигателей и огромного нагрева планера при длительном полёте на подобных скоростях я и использовал в своём концепте исключительно ракетные двигатели.
Marwin
18.08.2019 18:13Насколько я понял из недавней серии статей про пружины, мы уже очень близки к пределу оптимальности использования любого химического топлива. И как ни извращайся, максимум, что нам светит — это вот эти самые многоразовые ракеты Маска. Ну плюс — минус… Любые другие варианты КА значительно менее эффективно используют запас энергии в топливе (либо пусть и эффективно, но за счет доп. обвеса, разных типов движка, что в сумме сводит на нет эти преимущества) и уже не могут позволить в себе в приемлемых, удобных размерах выходить на орбиту.
Так что как минимум ждём мини термоядерные реакторы… там бюджета энергии на килограмм топлива явно побольше — с этим по-любому можно что-то придумать и тратить энергию более расточительно в угоду небольшому размеру КА.
Porohovnik
18.08.2019 19:11А что если использовать для запуска беспилотных кораблей гаус пушку?
Для орбитальной станции:
Суть в том:
Запускаем с помощью гаус пушки одноступенчатый аппарат на орбиту или за её пределы
Сам аппарат должен будет иметь на борту не много топлива для коррекции орбиты и направления и целей стыковки.
Всё упирается лишь в окупаемость гаус пушки и энергии для неё
Разумно будет использовать для подачи энергии отдельную ГЭС или АЭС.
Основная проблема — окупаймость постройки гаус пушки.Она будет реантабильна лишь при каждо дневных запусках, а это в свою очередь требует довольно крупного проекта, например город на луне или орбитальный город.
Но без конкретных цифр сложно вообще говорить об этом..
EmDrive Автор
18.08.2019 19:38Снаряд с начальной скоростью 8 км/с мгновенно испарится в толстых слоях атмосферы. Можно конечно покрыть его тяжелой абляционной защитой, но будет ли такой снаряд совместим с гаусс пушкой? И какой силы будет ударная волна при выстреле? Возможно такое орудие придётся сооружать где-нибудь на Эвересте со всеми вытекающими проблемами.
Rsa97
18.08.2019 19:40+1На Земле такая пушка вообще нереальна. Если взять безопасное ускорение при разгоне как 1.5g, то для набора 8км/с понадобится путь более 2000км. При 3g — более 1000км.
nickname21
18.08.2019 23:59Я тоже недавно думал над такой штукой и прикидывал. Да действительно получилось 1000 км и в высоту тогда чего мелочится — 100 км :) А сделать не на материке а плавучую платформу в Тихом океане, чтобы запускать в любом направлении. И в принципе если постараться, то конструкция вполне реальна, но кто решится на такое, и где денег брать?
pal666
19.08.2019 00:28При 3g — более 1000км.
космонавтов тренируют и дают противоперегрузочные костюмы, так что они легко выдержат больше. или можно ограничиться доставкой неприхотливых грузов. так что основная сложность это как построить ее высоко и прикрыть плазменным окном
melodictsk
19.08.2019 12:17Гонщики формулы 1 ездят с перегрузками до 6ж и ездят они по полтора-два часа, само собой эта перегрузка не постоянна, но им еще и рулить надо в этот момент.
Для груза и 20 и 30ж не проблема.Rsa97
19.08.2019 12:25Грузы — они тоже разные бывают.
Но, собственно, зависимость линейная. 30g потребуют 100км для разгона, если хотите сделать выброс на высоте 80км, то трасса будет практически вертикальная.
vedenin1980
19.08.2019 12:34ездят с перегрузками до 6ж
Во-первых, понятие до — сильно растяжимо, они может на один раз на долю секунды за весь заезд едут с такой перегрузкой (а может и не каждый заезд), а в среднем они не превышают те же 3g.
Во-вторых, нам читали лекцию про перегрузки военных летчиков, вот кратковременные динамические перегрузки в течении долей секунд это совсем не тоже самое что постоянная статическая перегрузка в одном направлении в течении, скажем, минуты. Если первые легко можно выдержать и до 10g, то вторые даже 2-3g уже опасны (прилив/недостаток крови и все такое).
vesper-bot
19.08.2019 10:24Ближайший осуществимый проект такого рода — петля Лофстрома, но она рассчитана на работу на 60км, в первую очередь из-за плотности атмосферы, а такая пушка выше 12км тупо подняться не может. В четвертой части "Пружин" их в комментах разбирали.
dragonnur
20.08.2019 17:31Извините, а о каких пружинах речь?
Alex023
18.08.2019 19:31https://youtu.be/hYU3-bqZ7CI
А что вы видите на видео? Неужели нельзя на высоту 39 километров подняться вообще без тяги какого либо двигателя? А начиная с 39 километров, где совершенно нет атмосферы (можете посмотреть как костюм даже не шевелится от обдува до высоты 116000 футов, 35 километров) использовать ракетную тягу. Таким образом можно практически избежать использования двигательных установок, ориентированных на плотные слои атмосферы. Зачем они нужны в принципе, чтобы из вертолетом подхватывать.Rsa97
18.08.2019 19:42+2Проблема выхода в космос — не атмосфера, а необходимая горизонтальная скорость. Если вы подняли аэростат на 40км, то для орбиты ему всё равно придётся набрать горизонтально 8км/с.
EmDrive Автор
18.08.2019 19:46Эта идея тоже не новая, испанский стартап Zero 2 infinity как раз пытается её осуществить со своей ракетой Bloostar. Но минусы такого подхода очевидны — для ракеты главное скорость, а не высота, так что выгода незначительна, плюс огромные проблемы с масштабированием — представьте размер гелиевого шара способного поднять 1000-тонную ракету в стратосферу.
Alex023
18.08.2019 19:52-1Вообще в 1000-тонной ракете 990 тонн сейчас топлива. И большая его часть тратится именно на плотные слои атмосферы. Посмотрите тайминги и высоты внимательно, на преодоление чего тратится в основном топливо
youtu.be/65RHFWw7icc?t=1905
Собственно на высоте 66 километров первая ступень вообще отстреливается. Т.е. к этой высоте она фактически пуста от топливаvassabi
18.08.2019 19:58+1А вы обратили внимание — с какой скоростью она в это время летит?
Alex023
18.08.2019 20:08Обратил 6700 км/час на 66 километрах из необходимых орбитальных 27000 км/час.
И уже 2515 км/час на 105 км высоты. Заметили что скорость падает после отстрела первой ступени, и весьма существенно падает в 3 раза !!!
youtu.be/65RHFWw7icc?t=2128
P.S. Сам понял, написал чушь. Это они так скорость и высоту самой первой ступени пишут
Но все равно топлива можно сэкономить море на плотных слоях, до 40 километров. И конструктив ракетоплана уже не требуется двухступенчатый если старт ракетных двигателей начинать на высоте стратосферы.
EmDrive Автор
18.08.2019 20:04Для выхода на низкую околоземную орбиту нужно иметь запас характеристической скорости в 9,4 км/с, из которых 7,4 км/с идут собственно на разгон (400 м/с добираются за счёт вращения Земли), а оставшиеся 2 км/с гравитационные, аэродинамические потери, потери на управление и противодавление. Даже если с помощью воздушного старта (оптимистично) убрать 1 км/с потерь, это всё ещё будут колоссальные 8,4 км/с, но теперь с гораздо возросшей сложностью и стоимостью. Так стоит ли этот 1 км/с того?
Rsa97
18.08.2019 20:32Гравитационные потери составляют львиную долю. Например, для Зенит-2SLB:
Гравитационные — 1280м/с, на управление — 145м/с, аэродинамические — 130м/с, на противодавление — 60м/с.Alex023
18.08.2019 20:51Т.е. 1615 м/с или 5814 км/час. Без малого, скорость отделения первой ступени 6700 км/час, происходящей на высоте 66 километров. ЧТД.
Вторая ступень, дающая оставшиеся 21000 км/час скорости — это не десятки тонн топлива первой ступени, это не хваленый термин Max-Q (максимального динамического сопротивления) приходящийся до тех самых 30 км высоты.
Т.е. все эти проявления атмосферы легко преодолеваются стратостатом, пассивным образом без сжигания дикого количества топлива. И без сложных конструктивных решений ракетоплана, которые традиционно обсуждаются: двойные крылья, обратная стреловидность и.т.д. Все эти проявления о движении в атмосфере, не замечали?Rsa97
18.08.2019 21:03+1От старта с высоты 40км гравитационные потери никуда не денутся. Они возникают из необходимости удерживать на весу массу ракеты во время разгона. Потери на управление снизятся, но крайне незначительно.
Уйдёт значительная часть аэродинамических потерь и потерь на противодавление, то есть можно сэкономить ~150-170м/с, что не компенсирует сложности схемы запуска с аэростата.0serg
19.08.2019 10:03В гравитационные потери входят затраты энергии на набор высоты, конкретно в данном расчете — примерно 500 м/с из гравитационных потерь это потери на набор высоты 400 км. Если стартовать с 30 км то где-то 37 м/с за счет этого удастся на гравитационных потерях сэкономить
site6893
18.08.2019 21:53как вам правильно подсказывают: вы бы в начале на скорость посмотрели и прикинули при массе второй ступени с КА (изменение массы первой в процессе и конечную ее массу тоже стоит учесть), сколько ей нужно енергии чтобы достичь такой скорости, прежде чем смотреть на высоту.
Beyondtheclouds
19.08.2019 00:53>Посмотрите тайминги и высоты внимательно, на преодоление чего тратится в основном топливо
На разгон оно тратится а не на преодоление.
Выход на орбиту это про горизонтальную скорость, высота это наименьшая из проблем.
axe_chita
19.08.2019 15:17Американцы в второй половине 50-х, начале 60-х проводили эксперименты по запуску ракет с высотного аэростата в программе «Фарсайд». Больших успехов в её реализации не достигли.
EmDrive Автор
18.08.2019 19:46Предлагаемый вариант космической системы не является единственно правильным и я рад услышать альтернативные предложения, многие из которых могут оказаться лучше.
Dr_Faksov
19.08.2019 06:20Очень сильные сомнения вызывает возможность словить парашют вертолётом, особенно тяжёлым. Поток от винтов очень силён и направлен вниз, как раз туда где полотнище. Как парашют при этом будет кидать… И не только кидать. Попав в сильный нисходящий поток от винтов парашют может сильно ускорится по направлению к земле. Будет игра в догоняйки.
Плюс к этому динамическое присоединение большой массы на гибкой тяге… Вертолет сам по себе неустойчив, а тут такое. У вертолёта летит только винт, всё остальное болтается, подвешенное к винту тем или иным способом. И система эта очень чуствительна к положению центра тяжести.
Кстати, при транспортировке груза на внешней подвеске отцеп — один из самых опасных моментов (именно в связи с моментальным изменение цетра тяжести системы груз — вертолёт). А вы зацеп предлагаете.
EmDrive Автор
19.08.2019 19:09Это уже неоднократно делали — вот статья en.wikipedia.org/wiki/Mid-air_retrieval (можете использовать гугл перевод, он сейчас вполне неплох).
Dr_Faksov
21.08.2019 04:43Отстал от жизни. Хотя в статье на Вики вертолёт упоминается только 2 раза. Всё остальное — самолёты. И на фото — лёгкий вертолёт, пилотируемый каскадёром, цепляет мелкий груз. А тут надо будет ловить груз в тонны весом.
Во втором предложении статьи прямо написано, что это рискованная технология применяется только тогда, когда нет выбора.
Mesklin
19.08.2019 09:08А зачем ловить на парашюте отстыкованные консоли? Сделать их так, чтобы они и сами могли летать, после отстыковки. Приделать турбореактивный двигатель и возвращать прямо на аэродром.
SandroSmith
19.08.2019 12:28Статью не читай @ комменты пиши.
можно попытаться посадить консоли крыла на полосу по самолётному, но тогда придется добавлять много дополнительного оборудования да и аэродрома по пути может не быт
Mesklin
20.08.2019 00:26А все равно аэродром для вертолета нужен. Да и масса дополнительного оборудования при парашютной посадке, как бы не тяжелее будет, чем маломощный турбореактивный двигатель и топливо для него.
dzok
20.08.2019 17:40Парашютная посадка = жесткий удар о землю. Повторно использовать мало что останется.
Keynessian
20.08.2019 17:47Поэтому БМД после десантирования на парашюте списывают?
dzok
20.08.2019 19:04БМД десантируют на платформе. Обычно с ДМП. И поинтересуйтесь жесткостью подвески у УАЗиков, они тоже авиадесантные. К слову, сколько миллиметров броневого сплава у корпуса ракеты и какова жесткость подвески у неё?
alexeykuzmin0
20.08.2019 18:33Можно использовать маленькие легкие РДТТ для мягкой посадки
dzok
20.08.2019 19:11ДМП могут помочь, хотя это лишняя взлетная масса. В итоге типичный аэрокосмический компромисс)
poznawatel
19.08.2019 12:29Подниматься с нулевой отметки лучше, используя электроэнергию с наземного источника или сети. Легче всего это реализовать с помощью привязного аэростата.
Баки нужно делать по Цандеру — чтобы они тоже использовались в качестве топлива.
В результате спускать придётся только двигатель и прочую мелочёвку, маленькую, жаростойкую и не тяжёлую.
Bedal
18.08.2019 21:34+1пустое крыло имеет высокое аэродинамическое качество и соответственно более медленно и плавно тормозит. Таким образом им не нужна теплозащита и не нужно тащить её на орбиту и обратно.
Это неверно, как ни странно. Скорость на входе велика, её нужно сбросить. Высокое аэродинамическое качество приведёт к тому, что аппарат будет долго скользить на высоте порядка 80км и долго же — греться.
Так что высокое аэродинамическое качество не в любом случае выгодно.arheops
18.08.2019 23:45Если бы он мог скользить всегда на +- одинаковой высоте — это все, что нужно.
Греется он в любом случае. Чем дольше процесс, тем проще нагрев сбросить.
А сумма нагрева собственно не меняется, mv2.
Проблема в том, что он НЕ может скользить долго, недостаточно стабильный процесс.pal666
19.08.2019 00:08А сумма нагрева собственно не меняется, mv2.
а воздух греется и разгоняется за счет чего?arheops
19.08.2019 00:15Какой воздух?
Отдельные атомы газа сталкиваются на скорости в 8км/с с вашим листом, в результате чего отскакивают на скорости на 8км/с больше, что и является нагревом.
Лист отскакивает обратно, но он тяжелее атома.pal666
19.08.2019 00:49забортный воздух. вы описали нагрев его атомов, но этот нагрев никуда сбрасывать не надо — он уже сброшен
Bedal
19.08.2019 07:39нет, конечно. Сбрасывать тепло — некуда, потому как раз зону максимального нагрева, а это и есть ~80км, нужно проходить побыстрее. Просто по времени — быстрее. Дело в том, что на этой высоте главный источник тепла — температура торможения. А плотность газа, уносящего тепло, слишком мала.
Ниже уже появляется то, о чём Вы пишете: тепло уносится вместе с набегающим довольно холодным воздухом. Но эту критическую высоту нужно или проходить быстрее, тормозя предельно сильно, или нужно отскакивать блинчиком на охлаждение и повторный вход в атмосферу уже с меньшей скоростью. Во втором случае уже аэродинамическое качество очень даже поможет — но вариант этот экзотический, не массового применения.
И ещё: аэродинамическое качество на гиперзвуке — совсем не то же самое, что дозвуковое, так что крылья там ну совершенно не нужны. К примеру, у шаттлов аэродинамическое качество на гиперзвуке — 1 (один). И намного больше просто нельзя в этой зоне.
2 pal666: не так. Температура торможения штука хитрая, хотя и простая. Унос тепла невелик, потому что нагрев идет не так, как при полёте сквозь что-то горячее. Заданная скоростью полёта температура образуется именно в контакте потока с поверхностью, нагревается сама поверхность. Наибольшая потеря тепла там — излучением (или абляцией).
site6893
18.08.2019 21:38+3Таким образом, используя эти простые и отработанные решения, можно без всяких футуристичных технологий и невероятных двигателей осуществить давнюю мечту человечества — рутинный доступ к космическому пространству.
… автору невдомек, что это описанное и есть те самые футуристические технологии которые никто так и не смог воплотить в железе.EmDrive Автор
18.08.2019 21:42Футуристические технологии это гиперзвуковые двигатели, ядерные двигатели, графеновые композиты и т.д. В данном проекте ничего подобного и близко нет.
site6893
18.08.2019 22:03+1да ладно, а вот эти заявления в коментариях
все эти проявления атмосферы легко преодолеваются стратостатом
это разве не футуристичные технологии? или это тролинг? или ребята реально считают что комплекс проблем с которыми прийдется столкнутся при необходимости поднять в стратосферу ракету в сотни тонн массой будет минимальным?Alex023
18.08.2019 22:36-1Какие сотни тонн? Вы бы хоть напряглись и посмотрели на полезные нагрузки вывозимые к МКС, да спутники. Все это смело укладывается в 10 тонн. Для интереса ru.wikipedia.org/wiki/Tesla_Roadster_Илона_Маска (1300 кг).
ru.wikipedia.org/wiki/Starlink (227 кг x 60 шт = 13620 кг).
Посмотрите на другие полезные нагрузки. Где вы разглядели СОТНИ ТОНН?
Тролить никого даже не думал. Все вполне серьезно.Rsa97
18.08.2019 23:06+1И что вы будете делать с 13 тоннами старлинков на стратостате? Вам же надо разогнать их до первой космической. Возьмите формулу Циолковского и посчитайте массу всей ракеты.
Beyondtheclouds
19.08.2019 00:57у меня есть предположение что человек думает что выход на орбиту это типа поднялся на сто километров — и там невесомость все дела, красота :)
Alex023
19.08.2019 06:36А мне кажется, что вы не различаете вертикальный разгон в атмосфере, и горизонтальный в стратосфере, для масс именно СОТНИ ТОНН с земли и ДЕСЯТОК ТОНН в стратосфере.
И кстати, нашел еще комментарий: habr.com/ru/post/464079/#comment_20521787
c видео www.youtube.com/watch?v=c_bkY7-9c8s
Сравнил с несгорающим в 15000 градусов цельсия, не ломающемся на сверхзвуке 1200 км/час, Баумгартнером youtu.be/hYU3-bqZ7CI
И задался вопросом, а нафига при посадке нагреваться и ломаться? Если конструктора преодолевают эти проблемы посадки, наверное это нужно зачем то преодолевать?Rsa97
19.08.2019 07:33Ну, раз вы не в состоянии посчитать самостоятельно:
V = I · ln(M1 / M2)
M1 = eV/I · M2
V = 9000м/с (орбитальная скорость + гравитационные потери)
I = 3285м/c (керосин-кислород)
M2 = 15000кг (масса груза, носителя и двигателей)
M1 = e9200/3285 · 15000 = 232241кг
Так что поднимать на стратостате вам придётся ~235 тонн, из которых 220 тонн — топливо.
Обратите внимание, формула Циолковского не содержит высоты, давления атмосферы или ещё каких-либо внешних параметров. Она отвечает только на вопрос «сколько топлива надо сжечь, чтобы разогнать заданную массу до заданной скорости при заданном двигателе».Alex023
19.08.2019 10:14Простая задачка: вы можете толкать автомобиль по ровной, горизонтальной дороге? А поднять на такую же высоту, что толкали?
Направление силы по касательной к окружности (сфере) и по её радиусу ведь не одно и то же в условиях с гравитацией?Rsa97
19.08.2019 11:18А теперь уберите из-под автомобиля дорогу, на которую он опирается, и продолжайте толкать его горизонтально. Как падает? Куда падает? Ах он сам в воздухе не висит, его держать надо? И энергию на это удержание тратить?..
Или вы считаете, что подняли груз на 40км, отцепили от стратостата, и он так и висит на этих 40км без опоры?
phaggi
18.08.2019 22:08+2На орбиту надо добираться на трамвае. Построить эстакаду километров 80 высотой на экваторе — и разгонять по ней тележку на рельсах. Перед вершиной груз отделять, принимать попутный груз с орбиты и тормозить электродвигателями, возвращая энергию через рельсы в накопители.
Ну красота же!
А летать на орбиту на ведрах с крыльями…nickname21
19.08.2019 00:13+2зачем же на рельсах? — На магнитной подушке, в трубе вакуумной, плавучие 1000 километровые платформы (из композитных трехслойных панелек, супер фрактальной конструкции) в Тихом океане, с ядерными реакторами на борту — от это красота!
А сбоку лыжники загораютRsa97
19.08.2019 00:44+3А потом происходит сбой и космический холод врывается через трубу, замораживая Тихий океан :)
juray
19.08.2019 13:05Какой-такой «космический холод»? Вакуум тепло не проводит, сброс тепла в нём работает только за счет излучения.
vedenin1980
19.08.2019 14:33Это скорее всего, просто шутка/сарказм про «космический холод в квазинаучных фильмов». До сих помню фразу в одном типо научном фильме «при смене магнитных полюсов, магнитное поле исчезнет, из космоса спуститься космический холод и мы все замерзнем»
HellKaim
18.08.2019 22:39Я рискну.
Основная проблема ради которой делаются попытки возвращаемости (их, на самом деле 2): 1. Возврат габаритного груза с орбиты который самостоятельно вернуться не может 2) удешевление запуска за свет переисподбзования конструкций.
И если с 1 ничего не поделать, то второе можно попытаться решить снижением требований по чистоте/испытаниям. Не секрет, что огромная стоимость ракетной техники для полетов на НОО прячется в требованиях к надежности. Я не большой специалист в вопросе, но думается там можно кое-где сэкономить. Это, все равно, приведет к необходимости разработки других ЛА, так как дизайн шатла показал все возможные последствия, но такие проекты были.
ЗЫ. Возвращать можно и в "бочке" — выводим небольшой корабль типа Союз и большую бочку. В бочку помещаем что нам нужно, снабжаем ее обтекаиелем, тормозным движком и парашютом и сталкиваем ее в атмосферу тем же Союзом. Союз садится по своей схеме, бочка тормозит и в последнем этапе опускается на парашюте.
Cast_iron
18.08.2019 23:18А бочку вы чем на орбиту выводить будете, если в неё помещаются габаритные конструкции? И в чём экономия, если для спуска условной ракеты, вам надо ещё после запустить Союз и бочку?
HellKaim
19.08.2019 07:00Вес. Тот же Союз можно в этой самой бочке вытолкнуть.
На то она и бочка, что там внутри ничего нет (почти): не будете же вы выкидывать баки из ступени ради помещения на их место спутника?Osnovjansky
19.08.2019 13:36На то она и бочка, что там внутри ничего нет (почти)
Носовой обтекатель = эта ваша бочка. Посмотрите на его цену.
На самом деле, там ещё добавятся парашюты или крылья и система мягкой посадки в каком-нибудь виде.
Это если вы не металлолом с орбиты собираете — но тогда и бочка не нужнаHellKaim
19.08.2019 18:03Я бы с радостью купил ракету по частям в интернет магазине, но, увы — пока не продают /sarcasm
В носовом обтекателе, как раз — нифига нет. Он отбрасывается при достижении заданной орбиты. Плюс он при входе должен испаряться, так что парашюты явно будут сзади, или под ним, так как он… отбрасывается после отработки входа.Osnovjansky
19.08.2019 19:09На мой взгляд, по сложности он должен соответствовать носовому обтекателю Falcon-а. Я и сам удивился, когда узнал, что это не просто оболочка и что он стоит миллионы долларов
HellKaim
19.08.2019 19:56Ничего не скажу ща Falcon, но цена там, в основном, за материал и гарантию для страховой компании. И учитывайте что это ручное штучное производство.
Практически весь клюосмос это ручное изготовление малыми партиями.
pal666
18.08.2019 23:43+1к самолетам больше требований, чем к ракетам или меньше? какие успехи достигнуты в разработке дешевых одноразовых самолетов?
HellKaim
19.08.2019 06:54К самолётам — меньше на порядок. Другое дело, что их постоянно "перебирают" — проверяют соединения, компоненты, системы. Но при этом к самим системам и компонентам на порядок ниже требования.
pal666
20.08.2019 22:09казалось бы — зачем, ведь с такими низкими требованиями должно быть дешево построить новый
HellKaim
20.08.2019 23:02Вы попробуйте построить самый простой piper, а потом мы поговорим про коммерческую авиацию. Это как с машинами: идея "одноразового" автомобиля живет в каршеринге, при том, что сам автомобиль многоразовый.
pal666
18.08.2019 23:41+2Данная статья не пытается критиковать другие подходы, такие как BFR-Starship, а предлагает разумную альтернативу именно для маршрута Земля-НОО
непонятно, как следует разумность альтернативы из перечисления каких-то идей, которые никогда не работали на практикеEmDrive Автор
19.08.2019 18:59Вертолётный подхват работал (правда с гораздо меньшими массами, но и вертолёты там были далеко не Ми-26), возвращение крылатого аппарата с орбиты работало, керосиновые и водородные ракетные двигатели работают, «мокрые» крылья работают, многоступенчатость работает. Что для вас значит «никогда не работали на практике»?
pal666
20.08.2019 06:14это как рыбы плавали, птицы летали, а лошади бегали, т.е. разумной альтернативой вездеходу будет соединить рыбу с птицей и лошадью
на практике это значит коммерчески использовались и были не дороже того, чему они разумная альтернатива. а даже дешевле, т.к. ни на луну, ни на марс не полетят и должны оправдать разработку еще одной схемы
а если у вас идея из пятидесятых которую до сих пор не применяют, то это свидетельствует как раз о неразумности ее в качестве альтернативы, разумную бы уже давно применилиdzok
20.08.2019 17:28Вот есть разумная альтернатива товарнякам из 60х — состав из дирижаблей. Рельс не надо, тягачей как и у обычных составов два, остальное — аэростаты, среднетехническая скорость вдвое выше чем у поезда даже с учетом ветра, хранить и обслуживать можно в сравнимых по размерам депо (ну ок вдвое больших). Не используются. Мне было бы интересно узнать почему (ну кроме банальных «а если кто гайку уронит, а она ребенку и по башке» и «если до сих пор не используется, то никому не нужно»).
pal666
20.08.2019 20:56+1последнее, хоть и кажется вам банальным, свидетельствует о неразумности альтернативы. т.е. вы начали с утверждения о разумности, а надо было начать с того, что вам интересно, что сделало эту альтернативу неразумной. я не интересовался, но очевидно, что скорость у дирижабля меньше, чем у поезда, потому что у него больше сопротивление воздуху. и электричество по проводам ему не подать. из-за размеров хранить и обслуживать дирижабли сложнее и дороже, чем самолеты, не говоря уже о поездах
vedenin1980
20.08.2019 22:26было бы интересно узнать почему
1) Потому что боковой ветер немедленно из развернет эту колбасу по ветру и придется тащить их боком, с диким сопротивлением воздуха, даже жесткая сцепка поможет лишь частично, при большой длине будет очень большой рычаг и очень большая парусность — поэтому развернет все равно или на борьбу с ветром придется тратить огромное кол-во топлива,
2) Чудес не бывает, чтобы тащить 10 дирижаблей с той же скоростью (сила сопротивления воздуха будет действовать на них практически независимо) на тягачь придется ставить в 10 раз больший двигатель и тратить в 10 раз больше топлива, по цене тоже самое или дороже, чем двигатель на каждом дирижабле, тем более см. пункт 1.
3) основные затраты на постройку и содержания у дирижаблей это аэростаты, двигатели лишь небольшой процент от цены, поэтому нет смысла ставить их только на один из дирижаблей, вот удаленное управление или автопилот имеет смысл, но это и сейчас есть,
4) для дирижаблей мало задач, где они были бы рентабельны (корабли, поезда и фуры — дешевле, а самолеты и вертолеты — удобнее и быстрее), задачу для такой «колбасы» вообще сложно представить,
Поэтому ответ — не используют, потому что сложно, не рентабельно и не нужно.
WildLynxDev
19.08.2019 03:14Что бы повысить понимание дорогими хаброжителями предметной области, давайте посмотрим два видео:
О входе в атмосферу:
www.youtube.com/watch?v=c_bkY7-9c8s
и разделении хотя-бы на свехзвуке:
www.youtube.com/watch?v=fPTnmZ_HPAs
Первое смотреть очень внимательно и от начала до конца.
GM-2
19.08.2019 08:19Значит так.
1. Ставите свой космолет на электромагнитную катапульту на основе маглева.
2. Используете крылья для того чтобы повернуть набранный на катапульте горизонтальный вектор скорости вверх. Можно заодно поставить на крылья ПВРД.
3. На высоте 20-50 км крылья с ПВРД отстегиваются и планируют на обычную ВПП. Ракетная часть летит на орбиту с почти вакуумным удельным импульсом.
alexeykuzmin0
19.08.2019 17:10В этой схеме подавляющее большинство дельты набирается ракетными двигателями, одной-единственной ступенью, что налагает высокие требования на ее эффективность, поэтому, скорее всего, никакого топлива, кроме водорода, в ней использовать не получится. А водород-кислородные ракетные двигатели очень сложно сделать нормально переиспользуемыми — крайне низкая температура топлива, крайне высокая температура горения, агрессивные как топливо, так и окислитель.
А вообще надо будет попробовать схему в каком-нибудь симуляторе.EmDrive Автор
19.08.2019 18:31Керосин на первой ступени и водород на второй приводят к наименьшим размерам и сухой массе ракеты-носителя. И у вас очень странное замечание по поводу кислород-водородных двигателей — на деле они одни из самых лучших для многоразовости. RL-10 и J-2 перезапускали десятки раз на полную длительность без съема со стенда.
alexeykuzmin0
19.08.2019 18:34RL-10 и J-2 перезапускали десятки раз на полную длительность без съема со стенда
Допускаю, что мог ошибиться, я в первую очередь интересовался RS-25. А где об этом можно поподробнее почитать?EmDrive Автор
19.08.2019 18:50Здесь немного про испытания на многоразовость RS-25 nplus1.ru/news/2018/07/13/firing
alexeykuzmin0
19.08.2019 19:1410 включений по 100 секунд у SSME, высокая стоимость межполетного обслуживания которого, насколько я понимаю, стала одной из проблем Шаттлов. Нагугленные значения расчетного времени работы у J-2 и RL-10 не превышают 740 секунд — кажется, это не намного лучше.
Я не имею в виду, что оно не может работать, но, кажется, стоимость межполетного обслуживания — это важно для многоразовой системы. Маск вон не просто так метаном занимается.EmDrive Автор
19.08.2019 19:36На самом деле единственная проблема многоразовых водородных двигателей это так называемое «водородное охрупчивание», но с ним можно бороться. Во всем остальном условия лучше, чем у тех же керосинок — горение чище, температура ниже, можно замкнуть цикл без кислорода. Особенно хорош в этом плане RL-10, из-за безгазогенераторного цикла у него практически «комнатная» температура на турбине со всеми вытекающими плюсами.
GM-2
20.08.2019 17:15The RL-10, with 15,000 pounds of thrust, had been the first to show this. As early as 1963, individual engines had been operated for over two and a half hours, with more than 50 restarts. By 1969, the total duration for a single test engine exceeded that of 50 shuttle missions, while a thrust chamber, sans turbopumps, received a series of test firings that totaled more than 11 hours. 5
The engines of Apollo showed similar life. The F-1 was rated for 20 starts and 2250 seconds in total duration. Yet by replacing the liquid-oxygen pump impeller and the turbine manifold at 3500 seconds, test engines achieved as many as 60 starts and total durations of 5000 to 6000 seconds. The J-2 did even better, with a test engine running for 103 starts and 6.5 hours, without overhaul.
Ссылка
Маск вон не просто так метаном занимается.
УИ, газ-газ и отсутствие на Марсе доказанных запасов нефтиalexeykuzmin0
20.08.2019 18:35Ссылка
Вот это очень интересно, спасибо.УИ, газ-газ и отсутствие на Марсе доказанных запасов нефти
Если на Марсе найдут нефть, это будет потрясающее открытие, переворачивающее с ног на голову половину наших знаний о формировании планет. Ну либо это вообще будет означать жизнь. А вот жидкий водород, я так понимаю, в промышленных масштабах там производить сложнее, чем жидкий метан
Am0ralist
20.08.2019 22:20Если на Марсе найдут нефть, это будет потрясающее открытие,
а вторым открытием станет то, что там нет демократии!
ciuafm
19.08.2019 18:11Похоже слона нужно есть кусками.
— Подвешиваем платформу на максимальной для аэростатов высоте
— Доставляем туда грузы высотными дирижаблями
— Собираем / заправляем
— Производим запуск с платформы Гаус-пушками последних ступеней КА
— Запуск одновременно в 2 стороны, чтобы платформу не колбасило
— Солнечные батареи \ ядерный реактор на платформе по вкусу
Жалко что людей так не запустишь…vedenin1980
19.08.2019 18:29Производим запуск с платформы Гаус-пушками последних ступеней КА
Не выйдет, для любого мало-мальски разумного ускорения пушки должны быть сотни км. Стоиомсть платформы будет запредельная.
на максимальной для аэростатов высоте
Практически нет особого смысла, проблема в наборе горизонтальной скорости в 7,5 км/с. Она практически одинакова на любой высоте, а потери о атмосферу лишь небольшой процент, что-то около 0,5 км/c.alexeykuzmin0
19.08.2019 18:32потери о атмосферу лишь небольшой процент, что-то около 0,5 км/c
Меньше. В статье, которая цитировалась в соседней ветке, оценивается в 150-170. А вообще, она тем меньше, чем больше высота ракеты. Для достаточно больших ракет у меня в симуляторе получалось порядка 60 м/с достичьvanxant
20.08.2019 07:19Ещё сопротивление воздуха очень сильно (квадратично) зависит от скорости аппарата. Поэтому кстати первые ступени летят вверх практически всю дорогу на дозвуке (к моменту отделения там 1.5-2 скорости звука на высотах 40-60 км, где атмосферы уже нет).
В это упираются все варианты с пушками, где на момент выхода из ствола скорость уже десятки км/с.
alexeykuzmin0
19.08.2019 18:30Если хочется ускорение ограничить хотя бы 100g, придется делать гаусс-пушку по 30+ км в каждую сторону. Мы не умеем делать такие большие дирижабли
ciuafm
19.08.2019 18:50Просто тут в комментах выше была причина отказа от Гаус пушки — плотная атмосфера. И это принципиальная проблема. А 30-км дирижабль — всего лишь инженерная.
Скажи вы в 19 веке что вам нужен 160 км мост или автомобиль с грузоподъемностью 500 тонн и вам бы тоже сказали что это невозможно…alexeykuzmin0
19.08.2019 19:06+1Не, я как бы не сомневаюсь, что когда-нибудь в сильно отдаленном будущем это будет реально сделать. Но это же не делает идею сколько-нибудь хорошей при нашей жизни
dzok
20.08.2019 17:20А кто говорит что это должен быть цельный дирижабль? Берем 60 штук 500 метровых и вперед на сцепку платформы. И хранить на земле проще и обслуживать. А цельный 30км дирижабль оставить кинематографу.
vedenin1980
20.08.2019 17:47Бесполезно, банально потому что максимальная высота дирежаблей не более 7 км. Ну даже 10 км, на такой высоте атмосфера все еще очень плотная, на такой высоте на гиперзвуке специально разработанные самолеты нагреваются до 900 градусов (а тут будет на порядок большая скорость), снаряд придется делать с дорогой тепловой защитой, а это значит возращать обратно и иметь все те же проблемы, что при посадке многоразовых ступеней и шатлов.
Ну и на высоту 7 км. можно затащить трубу просто используя горы и возвышенности, к конце концом мы умеет строить высокие здания (до 1 км. точно) и в теории можно построить и более высокие здание, на кой там дирежабли?
Такие мелочи как, то что при рычаге в 30 км. и сотнях дирижаблях, трубе придется быть дикой прочной, чтобы порывы ветра ее не сломали, а значит и тяжелой.
alexeykuzmin0
20.08.2019 18:41+1Все равно слишком сложно. Я вот немного погуглил — современные стратосферные зонды поднимают не более 12 фунтов (5.43 кг) из-за регуляторных ограничений. Сколько таких потребуется для поддержания на весу 30 км рельсы? А сильно более тяжелые делать у нас нет опыта, даже если это сейчас технически возможно
dzok
20.08.2019 19:30Не сложнее чем построить пассажирский цеппелин с гостиничными номерами, водопроводом и ванными и на нём летать через Атлантику. Все упирается в регуляторов и «а если гайка упадет на голову вашего ребенка» насколько я понимаю ситуацию. Целесообразность в данном случае во главу угла не ставим (ибо не целесообразно).
alexeykuzmin0
20.08.2019 19:54Сложнее. Там длина была до 250 м и высота полета до 200 м, а у нас тут длина 30+ км и высота полета ну хотя бы 30 км
arheops
22.08.2019 03:53Шарик поднимащий 5кг это 20метров радиуса на высоте 5+км.
Допустим, вы делаете на этих шариках. у вас труба должна весить меньше 5/20=0.25кг на метр трубы. сколько радиус трубы? Ну пусть и из карбона. Что вы в нее засунете? А еще надо как бы ускоритель внутрь всунуть. В тот же вес.
vedenin1980
19.08.2019 18:51Да, даже для 350g (столько выдерживал апарат Венера-7) это более 7 км. Вес такой «трубы» будет, вероятно, больше, чем все дирижабли в мире поднимали за все время существования.
причина отказа от Гаус пушки — плотная атмосфера. И это принципиальная проблема
Не принципиальная, гиперзвуковые самолеты уже летают до 10 скоростей звука (первая космическая 25), да на высоте 7-10 км., но в теории можно сделать защиту и до первой космической, просто дорого и опасно. А летательный аппарат придется еще и опускать.
А 30-км дирижабль — всего лишь инженерная.
Нет, это деньги, слишком большие деньги, чтобы это окупилось. Намного легче сделать трубу в сотни км. и поднять ее на высоту 10-15 км с помощью зданий и гор. Но все равно дорого, слишком по сравнению с остальными вариантами.
Отладить воздушный старт или гиперзвуковой двигатель, который в теории дает 17М из 25 необходимых (остальное можно добрать реактивным) — намного, намного дешевле.
Скажи вы в 19 веке что вам нужен 160 км мост или автомобиль с грузоподъемностью 500 тонн и вам бы тоже сказали что это невозможно…
Ну вот лет через 150 может что-то и будет возможно, а пока лишь фантазии.
SarmatKuricin
19.08.2019 18:21+1А как же проект МРИЯ-МАКС?
EmDrive Автор
19.08.2019 18:24Дорогостоящий воздушный старт, одноразовый топливный бак, сложнейший трёхкомпонентный двигатель = сомнения в ощутимой экономии. Хотя для военных эти затраты не имели бы особого значения.
Rsa97
19.08.2019 19:46+1Основное достоинство воздушного старта — возможность запустить аппарат на орбиту любого наклонения. В остальном 300м/с и 10-12км — это крайне незначительный вклад в финальные скорость и высоту.
alexeykuzmin0
19.08.2019 19:51Это только если самолет-носитель в состоянии пролететь 2-4 тысячи километров с ракетой на борту
Rsa97
19.08.2019 20:03Ан-225 «Мриа», дальность полёта с нагрузкой 200 тонн — 4000км. Дозаправку в воздухе тоже никто не отменял.
alexeykuzmin0
20.08.2019 14:30У него скорость дозвуковая, а в статье, я так понимаю, предлагается как носитель использовать что-то типа SR-71 с крейсерной скоростью 3.32 маха
Rsa97
20.08.2019 14:50Интересно было бы посмотреть на монстра, который может лететь на такой скорости с подвешенным или закреплённым сверху стотонным грузом.
0serg
20.08.2019 15:12Пример на 5 тонн, запускался на 3 махах с относительно небольшого 50-тонного самолета.
Правда даже с таким небольшим вариантом возникло так много проблем что после потери одного носителя от идеи отказались
HSapiens70
20.08.2019 18:03Как ни пытайся, а природу, то есть физику не обманешь и, чтобы выбраться из гравитационной ямы нашей планеты, нужно приобрести соответствующее количество кинетической энергии, для чего нужно отталкиваться от чего то, или от некоторой отбрасываемой массы, которую приходиться брать с собой, или от некоего предварительно выстроенного пути — разновидности лифтов, петель и прочего. На мой взгляд ни тот ни другой способ не дадут достаточно большого и соответственно — рентабельного грузооборота. Думаю, что если придерживаться рамок современной реальности и рассчитывать на возможный прогресс, в частности в материаловедении, то лучше выбрать схему динамического лифта, это когда у кругового орбитального спутника имеются очень длинные тросы расходящиеся от него симметрично и вся эта система вращается таким образом, чтобы при погружении в атмосферу трос имел относительно поверхности Земли нулевую скорость, нужно будет только отцеплять и прицеплять грузы. Я конечно понимаю, что для выдерживания приемлемого уровня ускорения, нужны тросы порядка тысячи километров, но это уже инженерная и материаловедческая задача, которую на мой взгляд, вполне по силам решить. Можно ещё создать, как-бы космический полу-лифт. То есть связать тросом два летательных аппарата, способных разогнаться до гиперзвука и вращая их вокруг общего центра масс поднять всю систему на высоту, где у современных ракет отделяется первая ступень. При этом можно подавать с Земли топливо этим летательным аппаратам — платформам, по трубопроводу прикреплённому к центру вращения у натянутого троса. Таким же образом можно и грузы отправлять на те платформы и запускать дальше в космос с помощью возвращаемых лёгких ракет, аналогичных современным вторым ступеням.
alexeykuzmin0
20.08.2019 18:47нужно приобрести соответствующее количество кинетической энергии, для чего нужно отталкиваться от чего то, или от некоторой отбрасываемой массы, которую приходиться брать с собой
Но самолетным двигателям не нужно нести с собой окислитель, что сильно увеличивает их эффективность. Удельный импульс двигателя J-58, на котором летали самолеты с крейсерской скоростью в 3.32 М — 2084. Для сравнения, у двигателей Шаттлов было «всего» 453, но это при использовании водорода в качестве топлива, у чего есть свои недостатки. У двигателей Протона удельный импульс 285-317. То есть, в идеальном случае, за то же количество топлива мы можем получить в 4.6-7.3 раза большее изменение скорости.
А вот в вашей схеме поднимаемый груз будет забирать энергию у спутника, что потребует периодического поднимания его орбиты — в лучшем случае, вы получаете большую эффективность за счет того, что эта энергия подводится не химическими двигателями, а ионными (причем порядок тот же, больше 4200 вы ионными двигателями не получите). Но это не считая «незначительных инженерных проблем», связанных с построением орбитальной системы в тысячи (а скорее, десятки тысяч) километров размером, ориентирования ее, коррекции орбиты и защиты от космического мусораvedenin1980
20.08.2019 19:05То есть, в идеальном случае, за то же количество топлива мы можем получить в 4.6-7.3 раза большее изменение скорости.
Только теоретический предел самолетных двигателей 17M (скоростей звука), а для выхода на низкую орбиту нужно 25M, то есть в любом случае придется почти половину «добирать» другим способом, скорее всего теми же ракетными двигателями. Увы, скорее всего не получиться выйти с одной ступенью, то есть получаем все те же проблемы шатлов/бурана и затраты топлива (хотя оно не главное) более чем в 2 раза сократить не удасться.alexeykuzmin0
20.08.2019 19:16В 2 раза сократить затраты топлива — это, по сути, в 2 раза увеличить полезную нагрузку при тех же габаритах и примерно той же стоимости. Уже неплохо
vedenin1980
20.08.2019 22:48полезную нагрузку при тех же габаритах
Неа, во-первых, двигателей должно быть два (самолетный и ракетный), баков для топлива возможно тоже придется делать два. Для гиперзвука придется делать очень сложную тепловую защиту и аэродинамическую форму.
по сути, в 2 раза увеличить полезную нагрузку
Больше, полезная нагрузка растет не линейно.
Проблема в том, что сейчас затраты топлива это лишь небольшая часть общих затрат на полет, основные затраты это либо одноразовое оборудование (ракеты), либо очень сложное оборудование, требующее сложной подготовки перед каждым полетом (шатлы). Увы, вариант гиперзвукого самолета довольно сложен и вероятно сложно сделать его рентабельным как и шатлы.alexeykuzmin0
21.08.2019 13:19Неа, во-первых, двигателей должно быть два (самолетный и ракетный), баков для топлива возможно тоже придется делать два
Сейчас в основном используются двухступенчатые ракеты, в которых и так баков и двигателей два комплекта. Самолетные двигатели в статье не предлагается катать на орбиту.Больше, полезная нагрузка растет не линейно.
При фиксированных бюджете изменения скорости и скорости истечения — вполне линейно. delta V = v_ex * ln(m_full/m_dry)
arheops
22.08.2019 03:55Разделение на гиперзвуке по факту невозможно. Тоесть вам прийдется разогнаться, выйти из атмосферы по энерции и разделиться. На таком маневре весьма вероятно вы потеряете почти всю набранную скорость. Высота для ракеты практически не важна.
А разделение на гиперзвуке в атмосфере можно выполнить развечто взрывом.
HSapiens70
20.08.2019 21:33Я не говорил, что инженерные проблемы будут незначительными и трудности с постройкой и эксплуатацией вполне понятны, как и то, что это не возможно без мощной автоматизированной и роботизированной системы и кстати говоря, защита от мусора реализуется резервированием несущих элементов и распределением их в пространстве. Кроме того, я говорил о грузообороте с орбитой, то есть, как вывод, так и равное ему возвращение грузов, что конечно не исключает дополнительного разгона системы, но он должен быть не столь значителен.
Что касаемо самолётных двигателей и их высокого удельного импульса, как следствие отсутствия необходимости в окислителе, да и вообще возможности одноступенчатого, космопланерного выхода на орбиту и возвращения обратно, то думаю, это будет возможно реализовать, только с комбинированной энергоустановкой. То есть, нужно иметь на борту достаточно компактный, мощный и лёгкий реактор и запас, например аммиака (насколько помню водорода в единице его объёма чуть ли не больше чем в жидком водороде). Реактором разлагать аммиак и нагревать водород и подавать его в ПВРД, на воздушном участке полёта и в сопло, при полёте в космосе.
Кстати, тут в голову пришла ещё одна концепция маховичного вывода грузов на орбиту. Можно взять достаточно длинный трос и одним концом просто его заякорить на поверхности Земли, на другом его конце прикрепить летательный аппарат — платформу с реактивными двигателями, причём без запасов топлива, а просто подавать его (например газообразные водород и кислород) по трубопроводу, вдоль троса. При достаточной длине троса, можно добиться того, что летательный аппарат будет кружить за пределами атмосферы, останется только отправлять грузы по тросу (причём ускорение будет зависит только от времени движения по тросу, нужно не большое ускорение езжай медленнее) и отправлять их с конечной платформы на орбиту, так-же можно и возвращать грузы, в обратном порядке.vedenin1980
20.08.2019 22:14Можно взять достаточно длинный трос и одним концом просто его заякорить на поверхности Земли
Это же обычный Косми?ческий лифт, только пока нет такого материала, да и нерешенных проблем там много.HSapiens70
20.08.2019 22:45Это не «обычный» космический лифт. а динамический лифт и проблем у него на мой взгляд гораздо меньше, так как не надо делать длину в десятки тысяч километров до стационарной орбиты и столько же за неё, достаточно нескольких сотен километров, кроме того, груз медленно «выезжает» за пределы атмосферы и уже там постепенно приобретает скорость, необходимую для самостоятельного полёта.
vedenin1980
20.08.2019 23:00проблем у него на мой взгляд гораздо меньше
Проблема у него действительно всего одна — вращение и притяжение Земли немедленно стянет платформу на землю и намотает трос на Землю, причем никакими разумными способами ее на орбите не удержать.
Единственное устройчивое положение у Космического лифта, когда на другом конце троса есть противовес и центр тяжести системы находится за пределами Геостацинарной орбиты. Во всех остальных случаях все тупо упадет обратно на Землю, увы.
Ну или «держать» весь вес троса (много тысяч тонн) постоянно с помощью реактивных двигателей, я могу ошибаться, но затраты будут такими (а топливо еще и поднять на орбиту нужно), что ракетами куда проще отправлять грузы.HSapiens70
21.08.2019 05:50Проблема влияния на вращающуюся систему гироскопического эффекта конечно же есть, но тут нужно считать, возможно она и не такая уж нерешаемая, ну или решить её радикально, разместив всю систему в районе полюса. Вы правильно догадались, что нужно поддерживать вращение платформы непрерывной работой реактивных двигателей, но при этом, вовсе не обязательно «топливо поднимать на орбиту», оно туда потечёт самотёком по трубопроводу вдоль троса. Допустим, установить возле заякоренного троса атомную станцию и вырабатывать с её помощью водород и кислород, отправляя их по трубам на платформу, там они сгорят в двигателях, поддерживая вращение всей системы и давая ту самую кинетическую энергию, которая нужна любому грузу поднятому с Земли и затем стартующему на орбиту с вращающейся платформы.
vedenin1980
21.08.2019 09:25вовсе не обязательно «топливо поднимать на орбиту», оно туда потечёт самотёком по трубопроводу вдоль трос
У вас получился вечный двигатель, потенциальная энергия кг. топлива на высоте в 200 км на Землей, E=mgh, 2 млн. джоулей, их в любом случае нужно потратить, чтобы что-то поднять на эту высоту. Иначе можно было уронить этот кг. с орбиты и получить энергию из ничего.
разместив всю систему в районе полюса
Так реактивные двигатели должны будут держать весь вес платформы и троса только за счет реактивной тяги. Это вы каждую секунду будете сжигать не меньше топлива сколько, чем потребляет ракета в момент разгона.
поддерживать вращение платформы
Какое вращение? Если платформа стоит неподвижно над одной точки Земли (а иначе как вы соедините ее тросом с земной поверхностью), то единственный способ не дать ей упасть на Землю это держать вес троса и плаформы с помощью реактивных двигателей. Это равносильно ракете, зависшей в воздухе на одних двигателях, — очень дорого.
Если плаформа вращается по орбите, то она уйдет за горизонт и трос наматается на Землю.
Только геостационарная орбита позволяет зависнуть на одной точки Земли, все остальные постоянно вращаются вокруг Земли или станут нестабильными.vedenin1980
21.08.2019 11:00Кстати задумался, а можно ли соединить тросом самолет, летящий на высоте 20-30 км и спутник на высоте 200 км и передавать грузы с помощью троса. Увы, орбитальная скорость на такой высоте будет более 10M (скоростей звука), то есть превышать максимум достижимый сейчас любым гиперзвуковым самолетом, ну и на таких скоростях передача груза проблематична (он скорее всего просто сгорит по дороге), да и трос вероятно тоже сгорит.
А снизив орбитальную скорость спутник будет слишком много топлива тратить лишь на удержания высоты и так сопротивление воздуха и тросса будет сильно тянут его вниз.
HSapiens70
21.08.2019 19:47Какое вращение? Если платформа стоит неподвижно над одной точки Земли (а иначе как вы соедините ее тросом с земной поверхностью), то единственный способ не дать ей упасть на Землю это держать вес троса и плаформы с помощью реактивных двигателей. Это равносильно ракете, зависшей в воздухе на одних двигателях, — очень дорого
Вы надеюсь знаете что такое праща, или нет, лучше представьте себе кордовую модель самолёта (раньше были весьма популярны и соревнования проводились), так вот я и предлагаю то-же самое, но во много раз больше. Представьте себе трос, прикреплённый к некоей оси на поверхности Земли и длинной километров двести — триста, На противоположном конце троса имеется ракета, но трос к ней прикреплён сбоку, таким образом, чтобы тяга двигателей была направлена не вдоль троса а поперёк, соответственно, ракета удерживаемая тросом будет двигаться по кругу, вокруг оси закреплённой на Земле и центробежная сила будет натягивать трос, который при этом будет не вертикально стоять. а по касательной к поверхности, при этом его длинна должна быть такой, чтобы ракета, вращалась вне атмосферы.alexeykuzmin0
21.08.2019 19:54Если двигатель не толкает конец троса наверх, а лишь по горизонтали, и при этом его высота не меняется, значит, его скорость в точности равна скорости на круговой орбите этой высоты. Если при этом трос не наматывается на Землю, значит, орбита эта — геосинхронная. Маленький лифт не получается
vedenin1980
21.08.2019 22:39ракета удерживаемая тросом будет двигаться по кругу, вокруг оси закреплённой на Земле и центробежная сила будет натягивать трос
Представил, чтобы все это не упало придется прикладывать, как минимум, столько же энергии, сколько и если платформа просто стояла бы на месте.
Это легко можно понять просто вспомнив, что вектор силы тяжести давит вниз с силой mg (где m — масса троса и платформы), соотвественно для создания центробежной силы по закону сохранения энергии придется потратить не меньше энергии (а точнее больше, потому что часть энергии будет тратиться на растяжение троса), чем если бы платформа просто стояла. Просто если есть сила тяжести, значит ее что-то должно компенсировать по 3 закону Ньютона, а откуда может взяться на это энергия, очевидно только от двигателей платформы).
Да и чтобы спутники смогли с платформы улететь она должна крутиться со скоростью первой космической (25 скоростей звука), боюсь трос внизу превратиться в дикую бетономешалку со сверхзвуковой скоростью. Очень сомневаюсь, что вы сможете поднимать по нему грузы и он выдержит сверхзвук.
праща, или нет, лучше представьте себе кордовую модель самолёта
Праща или модель самолета для раскрутки требует больше энергии, чем просто держать этот вес в руке, попробуйте раскруть 30 кг. гирю таким образом и удерживать, у вас рука отвалится.
alexeykuzmin0
21.08.2019 13:38я говорил о грузообороте с орбитой, то есть, как вывод, так и равное ему возвращение грузов, что конечно не исключает дополнительного разгона системы, но он должен быть не столь значителен
Сейчас с орбиты на Землю возвращается гораздо меньше грузов, чем доставляется на орбиту. Спутники обычно или падают сами из-за аэродинамического торможения, или переводятся на орбиту захоронения.думаю, это будет возможно реализовать, только с комбинированной энергоустановкой
Проект есть, см Skylon. К сожалению, разработка гибридного двигателя оказалась достаточно сложным делом. Но вроде обещают в этом году провести испытания прототипа двигателя, а в следующем — построить полноразмерный двигатель.платформу с реактивными двигателями
Затраты топлива будут огромными. Например, если мы строим это все дело над экватором и оно имеет высоту 1000 км (насколько я понимаю, у нас сейчас нет материалов для строительства башни, способной выдержать свой вес, и вдесятеро меньшей высоты), то для того, чтобы не упасть на Землю и не намотаться на нее, надо будет постоянно поддерживать двигателями тягу в 7.2 м/с?. Чем ниже, тем больше нужно ускорение (на поверхности Земли — 9.8 м/с?). Расход топлива будет огромным, дешевле ракеты запускать.защита от мусора реализуется резервированием несущих элементов и распределением их в пространстве
Не поможет. На орбите летает достаточно много пылинок, чтобы они постепенно подтачивали несущие конструкции лифта. Где-то была хорошая статья на эту тему, если найду, скинуHSapiens70
21.08.2019 20:16Сегодня конечно грузооборот с космосом не симметричный, в основном из-за значительно больших трудностях при возвращении, чем при выводе грузов, но если создать удобную систему для того и другого, то пожалуй возврат может стать преобладающим, особенно при развитии производства в космосе.
То, что уже что-то делается в гибридном двигателестроении это хорошо, но толку не будет, пока не создадут способ использовать ядерную энергию.
Затраты топлива будут огромными. Например, если мы строим это все дело над экватором и оно имеет высоту 1000 км (насколько я понимаю, у нас сейчас нет материалов для строительства башни, способной выдержать свой вес, и вдесятеро меньшей высоты), то для того, чтобы не упасть на Землю и не намотаться на нее, надо будет постоянно поддерживать двигателями тягу в 7.2 м/с?. Чем ниже, тем больше нужно ускорение (на поверхности Земли — 9.8 м/с?). Расход топлива будет огромным, дешевле ракеты запускать
Вы тоже неверно представляете то что я предлагаю, поэтому повторю. Надеюсь знаете что такое праща, или нет, лучше представьте себе кордовую модель самолёта (раньше были весьма популярны и соревнования проводились), так вот я и предлагаю то-же самое, но во много раз больше. Представьте себе трос, прикреплённый к некоей оси на поверхности Земли и длинной километров двести — триста, На противоположном конце троса имеется ракета, но трос к ней прикреплён сбоку, таким образом, чтобы тяга двигателей была направлена не вдоль троса а поперёк, соответственно, ракета удерживаемая тросом будет двигаться по кругу, вокруг оси закреплённой на Земле и центробежная сила будет натягивать трос, который будет не вертикально стоять. а по касательной к поверхности, при этом его длинна должна быть такой, чтобы ракета, вращалась вне атмосферы. Таким образом, если поехать вдоль троса то можно оказаться вне атмосферы и при этом приобрести ту же скорость что и вращающаяся ракета, а уже с неё стартовать на любую удобную орбиту.
По поводу «подтачивания несущих конструкций» я уже писал, что всё должно обслуживаться роботизированным комплексом, который должен на ходу всё ремонтировать.vedenin1980
21.08.2019 22:56тоже неверно представляете то что я предлагаю, поэтому повторю
Вы опять пытаетесь нарушить закон сохранения энергии. Если сила тяжести тянет вас вниз, вы никаким образом не сможете потратить меньше энергии для удержания высоты такими способами (только найти или опору или летать по круговой орбите). Представьте, что самолет скинет веревку, которую привяжут к земле и самолет будет летать кругам на веревке, сможет ли он так экономить топливо?
Ну или другими словами, если вниз действует ускорение свободного падения g, то для удержание на одной высоте придется создать центробежное ускорение больше g (так как его вектор будет направлен не прямо вверх), ну и как при этом сила (соотвественно работа и энергия) может быть меньше, чем просто удерживать платформу вертикально?
Не, в целом идея с пращей в принципе может иметь место, но это будет примерно так — огромная башня, скажем, в 50-100 км. высотой (чтобы не было атмосферы), вокруг которой раскручивается ракета со спутником на троссе по которому подается топливо до огромных скоростей, а потом спутник отпускают и он улетает с первой космической по касательной. Это позволит использовать ракету многократно и подавать топливо по необходимости. Правда и башея и трос пока фантастика.arheops
22.08.2019 04:10Он, наверно, космический фонтан имеет в виду.
ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%84%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BD
Там башню держит собственно сам фонтан, за счет центребежных сил и энерции.
RS6
20.08.2019 18:04Подскажите, а чисто теоретически можно ли сделать ускоритель-гейзер из потока частиц с высокой энергией (возможно, десятки ГэВ)? Примерно как шарик, удерживаемый потоком воздуха. На высоте, где эффективность струи падает, КА включает ракетные двигатели и отделяется от стартовой платформы, принимающей на себя удары частиц. Платформа плавно опускается в место запуска на слабеющем потоке.
Ну и чтобы два раза не вставать: нейтральные частицы ускорять сложно, а заряженные будут вести себя не слишком правильно в магнитном поле Земли и атмосфере. Можно ли разгонять заряженные частицы отдельно, а потом смешивать два потока, чтобы они «рекомбинировали»?EmDrive Автор
20.08.2019 18:11Гуглите «космический фонтан». Недостатки те же что у Лифта и петли Лофстрома — нужны колоссальные инвестиции для постройки таких мегасооружений. Без железобетонной гарантии успеха никто их, к сожалению, не выделит.
Goodwinnew
20.08.2019 20:28Попытаемся сэкономить топливо для 1-й ступени. Будем строить шахту в горе с разгоном на магнитной подвеске (реактор для электричества на Земле, с собой не тащим). Нам нужно гм....:
— обеспечить отделение нашей 1-й ступени ниже скорости звука (иначе там в разгонной шахте начнутся ударные волны при превышении скорости звука)
— и допустим есть гора от 1 до 3 км
— пусть разгон 2G (у космонавтов будет 3G — Земля еще единичку добавит)
Скорость звука грубо = 300/20 = 15 сек разгона
Расстояние = 20 * 15 * 15 / 2 = высота горы 2 км с хвостиком
Из плюсов:
+ не считал — но топливо и вес будут экономиться не пару процентов, а больше (т.к. мы вначале везем в основном вес всего топлива и там степень)
+ мы получили без затрат на борту (все затраты остались на земле) высоту порядка 2 км и 300 м/с (из 100-300 км высоты и 9000 м/с скорости)
Т.е. фактически классическая ракета будет дальше стартовать с высоты 2 км и со скорости 300 м/с
Из минусов:
— совсем не факт, что разработка и постройка такой шахты (плюс реактор плюс где-то надо накапливать эл-во для старта, ибо пиковая мощность большая) окупят нам экономию топлива и затраты на традиционный старт = однозначно это будет очень дорогая и сложная конструкция, намного дороже традиционной первой ступени (которая к тому же отделяется на высотах 40-70 км)
К тому же — сейчас стоимость топлива менее 1% в стоимости старта
PS
Сейчас достижение скорости звука примерно у ракеты Союз на уровне 4-5 км, т.е. в реальности разгон для ракеты порядка 1G (внутри 2G конечно)Rsa97
20.08.2019 20:48Строим пусковую трубу на вершине Эвереста так, чтобы она на километр была под землёй, на километр выступала наружу. Вуаля, мы стартуем уже почти с 10км высоты. Но всё равно этого мало.
Goodwinnew
20.08.2019 22:14при 2g ускорения (у космонавтов внутри 3) мы получим около 700 м/с на выходе на 10 км. грубо — половина разгона будет уже на сверхзвуке — ударные волны внутри разгонной трубы. вот тут резко вырастает сложность и так недешевого проекта… тут или ограничиться выходом на дозвуке (гора ниже и скорость 300 м/с) или летать с уровня земли на обычных ракетах. судя по всему — это пока дешевле :)
Теоретически это можно пробовать для запуска грузов на орбиту с ускорением 20g (например) — на 10 км это даст 2 км /с на выходе = но на высоте 10 км для такой скорости слишком много еще атмосферы, слишком высокое сопротивление
alexeykuzmin0
21.08.2019 14:06топливо и вес будут экономиться не пару процентов, а больше
Если взять ракету со средним удельным импульсом в 300 с (у Протона 285-317) массой в 100 тонн и сухой массой в 4 тонны (для ровного счета), и для упрощения посчитаем одну ступень, то ускорением на 300 м/с можно будет сэкономить 9.7 тонны топлива. Ну или, при том же топливе, увеличить полезную нагрузку с 4 тонн до 4.43 тонн.
Насколько я понимаю, выгода меньше, чем проблемы, связанные с усложнением конструкции, поэтому так и не делают.vedenin1980
21.08.2019 15:12Ну или, при том же топливе, увеличить полезную нагрузку с 4 тонн до 4.43 тонн.
Ну тут пишут, что при запуске с экватора (465 м/c скорость вращения Земли) вместо Байконура (317 м/c вращение Земли) при выходе на геостацинарную орбиту можно вывести на 25-30% больше полезной нагрузки, а там разница в 2 раза меньше (148 м/с), поэтому в теории должно быть больше.
Технически если запускать откуда-нибудь вроде горы Уаскаран (где самое низкое ускорение свободного падения на Земле), плюс добавить скорость 1M можно увеличить полезную нагрузку до 2х и более раз.
Проблема в том, что стоимость запуска, обслуживания и страхования более сложного запуска «сьест» все потенциальную прибыль, поэтому в этом мало смысла.0serg
21.08.2019 15:25при выходе на геостацинарную орбиту можно вывести на 25-30% больше полезной нагрузки, а там разница в 2 раза меньше (148 м/с), поэтому в теории должно быть больше.
При выходе на геостационарную орбиту. Там проблема в том что у геостационара наклонение орбиты 0 а при пусках минимальное наклонение орбиты равно широте местности. Поэтому при пусках на геостационар не с экватора спутнику приходится вначале выходить на наклонную орбиту а затем тратить топливо на изменение наклонения. Хорошо еще что хотя бы высота там более 30 тыс. км поэтому это можно сделать относительно небольшой ценой.
alexeykuzmin0
21.08.2019 16:53Кхм, я там неверно выразился. Это разница не в полезной нагрузке, а в максимальной массе ракеты без топлива. Возможно, полезная нагрузка нелинейно зависит от сухой массы верхней ступени
Goodwinnew
21.08.2019 18:30Протон с топливом весит 700 т (Союз 320 т), может выводить на геостационар 5. Расход топлива при старте — 3 тонны в сек, т.е. за 15 сек потратим 45 тонн. Итого на разгон до первых 300 м/с тратится почти 8 % всего топлива. Т.е. в теории это сильно удешевляет запуск — но затраты на разработку и постройку работающей схемы (хотя бы 0,999) — наверное, никакое кол-во запусков в ближайшие лет 20 не окупит.
Ладно — дарю схему дешевого старта миллиардеру (Маск не потянет — он миллионер)
1) покупаем несколько островов около экватора (что бы максимально использовать линейную скорость Земли)
— на одном острове реактор
— на втором острове с горой — наша пусковая криошахта
— на третьем живут люди
— на четвертом — завод по производству водорода, кислорода и ракетного топлива (H, N, O, C — все есть в атмосфере и воде + есть ядерный реактор для эл-ва на соседнем острове)
2) почему криошахта
— нам нужны сверхпроводящие магниты — иначе тепловые потери большие будут
— первая ступень у нас будет водородной (жидкий, -250 гр), без окислителя, кислород из воздуха
3) схема старта
— разгон в шахте линейный электродвигатель, вертикальный маглев
— выход из шахты на высоте 2 км, скорость 300 м/с
— включается водородная первая ступень (на ней еще направляющие магниты остались)
— разгон до 15 км высоты, используем кислород из воздуха (с собой не тащим), скорость 2 км/с (прямоточные реактивные двигатели)
— на 15 км первое разделение, ступень сажаем вертикально обратно
— с высоты 15 км и скорости 2 км/с уже классическая ракета с 2 ступенями (ракетное топливо для нее делаем на заводе на острове)
Точно- схема рабочая и обеспечит дешевый запуск :) Только дорогая очень на этапе вложений…
alexeykuzmin0
21.08.2019 19:24+1Про экономию в деньгах vedenin1980 вам уже ответил, я лишь дополню.
покупаем несколько островов около экватора
И получаем сразу гораздо более высокие логистические затраты. У нас уже есть «морской старт», и что-то не особо он используется.включается водородная первая ступень (на ней еще направляющие магниты остались)
Прямоточных гиперзвуковых водородных двигателей нет, и непонятно, когда они будут. Да и вообще не понятно, нужно ли это — у водорода достаточно недостатков, и на первых ступенях он практически никогда не используется
— разгон до 15 км высоты, используем кислород из воздуха
vedenin1980
21.08.2019 18:40+1Итого на разгон до первых 300 м/с тратится почти 8 % всего топлива. Т.е. в теории это сильно удешевляет запуск
Ага.
Производство ракеты Falcon 9 стоило $60 млн, а ценность заправки топливом — $200 тыс.
Отлично, вы сэкономили 16 тыс. $ на каждом запуске, при цене ракеты в 60 млн.$ Или 0.03%, разумеется нужно для этого строить вашу схему дешевого старта. Сколько она миллиардов будет стоит и когда окупиться?
Даже увеличение полезной нагрузки на 20% — ну такое, не факт что ее купят. Ну сократите вы издержки процентов на 15% на запуск каждой ракеты за счет увеличения полезной нагрузки, все равно главное сейчас добиться полноценной многоразовости, а не тратить силы на 15% экономии. А с полноценной многоразовостью ваша схема сэкономит 20 тыс.$ на запуск и просто никогда не окупиться.
P.S. Да, еще учитываете страховку, каждый лишний элемент увеличивает вероятность отказа, и соотвественно стоимость страхования запуска. Сэкономить 20 тыс. на запуск, а потом заплатить 2 млн. сверху за страховку, ну такой себе размен.
Incidence
А ещё можно сбрасываемые SRB нацепить вместо всех этих сложностей ) Они ведь и так используются в некоторых самолётах
EmDrive Автор
SRB не являются многоразовыми по определению, ведь самое дорогое в них это топливо, а точнее заправка этого топлива. Восстановление SRB шаттла например стоило почти столько же, сколько создать новый.
alexeykuzmin0
Сбрасываемые ускорители можно сделать на жидком топливе
NetBUG
А какую долю эти ускорители занимали в цене запуска? Не получается ли, что мы пытаемся экономить 5% запуска?
И не помогут ли, скажем, технологии 3D-печати в удешевлении формирования этой заправки?
Rsa97