Слово “космонавтика” со времен Королева и Гагарина подразумевает огромные космодромы и одноразовые ракеты. Ну ладно, не всегда одноразовые — но даже многоразовые ракетные ступени Илона Маска каждый раз надо привезти, собрать в специальном цеху, установить на специальный стартовый стол, заправить, проверить — и только после этого запустить. Не удивительно, что космонавтика — очень дорогое удовольствие и массовое промышленное освоение ресурсов космоса даже сейчас кажется туманной перспективой далеко не ближайшего будущего.
Что же может заменить ракеты? Многоразовая аэрокосмическая система. Эта идея не нова: после появления самолета Ан-225 Мрия на его основе проектировалось множество аэрокосмических систем, о чем можно узнать из мемуаров Анатолия Вовнянко, участвовавшего в его создании. Самая интересная из них — МАКС-М:
Самым важным преимуществом данного варианта является полная многоразовость. В качестве первой ступени выступает самолет. Это исключает необходимость в специальном космодроме — им может стать любой аэродром, способный принять Ан-225. Сам самолет может в течение всего срока эксплуатации осуществить десятки тысяч запусков космопланов.
Космоплан, рассчитанный на использование с Ан-225, может весить до 275 тонн. По предварительным рассчетам, полностью многоразовый вариант может вывести на низкую околоземную орбиту от 5,5 тонн на широте 51° до 7 тонн на экваторе. В случае неполной загрузки можно запускать космоплан недалеко от стартового аэродрома (например, на территории Украины или над Черным морем), а если нужно завезти на орбиту именно 7 тонн — самолет может прилететь на экватор и произвести запуск уже там.
Разделение самолета и космоплана происходит на высоте 10 км и скорости 236 м/с (850 км/ч). Чтобы плавно отделить тяжелый космоплан, находящийся на спине самолета, нужно создать небольшую отрицательную перегрузку. Самолет для этого делает примерно такую “горку”:
и на ней космоплан отделяется. После чего самолет возвращается на аэродром, а космоплан, имея начальную скорость, начинает горизонтальный разгон. Именно горизонтальный: космоплан обладает аэродинамическим качеством и чем больше горизонтальная скорость в атмосфере — тем больше подъемная сила. К тому же, для выхода на орбиту надо развить именно горизонтальную скорость 8 км/с. Кинетическая энергия для скорости:
Но на высоте 10 км на орбиту не выйдешь: мешает атмосфера. Для стабильной низкой орбиты надо набрать 200 км. Потенциальная энергия для высоты (градиентом g по высоте пренебрегаем, так как нам важно лишь оценить порядок):
Оценим соотношение энергии горизонтального разгона и вертикального подъема:
Если подставить числа, получим, что энергия для набора высоты 200 км примерно в 16 раз меньше, чем для набора горизонтальной скорости 8 км/с. Так что важнее всего именно горизонтальный разгон, при котором большую часть работы по подъему сделает аэродинамика.
На космоплан можно ставить обычные, давно отработанные и выпускаемые ракетной промышленностью, кислород-керосиновые ракетные двигатели. При этом тяга двигателей нужна в разы меньшая, чем в случае обычной ракеты вертикального взлета: гравитацию прямо преодолевать не нужно, космоплан обладает аэродинамическим качеством и его поддерживает в воздухе подъемная сила. Опять же, чем больше горизонтальная скорость (которую и так надо набирать) — тем сильнее атмосфера будет выталкивать космоплан в космос.
Оказавшись в космосе, космоплан оставляет на орбите контейнер с грузом. Дальше в космосе грузы лучше всего тащить орбитальными буксирами на электрореактивных установках с ядерным реактором. При тяге порядка 1-2 Ньютона, годящейся только для ускорения в невесомости и космическом вакууме, они обеспечивают очень высокий удельный импульс. Если химический двигатель дает струю до 5 км/с, то электрореактивный ускоритель может разгонять ионы до 300 км/с — то есть, в 60 раз эффективнее. Впрочем, что делать в самом космосе — тема для отдельной статьи, и не одной.
После выполнения задачи, космоплан сходит с орбиты и возвращается в атмосферу. Он уже пустой и сравнительно легкий, но по-прежнему обладает аэродинамическим качеством. Это означает, что сход с орбиты будет куда более плавным, чем баллистический спуск обычных спускаемых аппаратов. Космоплан при этом должен иметь специальную форму для более плавного спуска, чем у шаттлов и Бурана. Это уменьшит (если не устранит) нужду в теплозащите — и связанных с ней расходниках и обслуживании.
Сесть космоплан может на аэродроме, с которого будет его следующий полет в космос. Там же пройти техобслуживание и погрузку груза. После чего пустой космоплан (то есть, массой в пределах 100 тонн) погружают автокраном на спину Ан-225, заправляют вместе с самолетом — и в новый рейс. Теоретически, один Ан-225 может запускать по космоплану каждые 4-6 часов, а то и чаще. То есть, по 20-30 тонн на орбиту в сутки, и так каждый день. Когда космопланы начнут стабильно летать на орбиту каждые несколько часов, можно будет уже уверенно говорить о промышленном освоении космоса.
Такая частота запусков и такой интенсивный режим эксплуатации возможны только если полностью исключить одноразовые компоненты типа разгонных блоков или внешнего топливного бака. Также нужно минимизировать расходники, в идеале чтобы каждый раз расходовался только керосин и жидкий кислород. Описанная аэрокосмическая система использует те же аэродромы и даже тот же керосин, что и обычная авиация. Любой аэродром, способный принимать Ан-225, легко может стать космодромом. Есть и отличия от обычной авиации, но они хорошо укладываются в рамки аэродромной инфраструктуры: загрузка космоплана на Ан-225 автокраном, заправка жидким кислородом и техобслуживание космоплана в аэродромных ангарах, которое, опять же, не должно быть намного сложнее самолетного.
Самолет Ан-225 уже 30 лет существует в летающем экземпляре. Кроме того, есть еще один недостроенный экземпляр, который можно достроить специально для нужд аэрокосмической программы. Готового космоплана пока нет — и это даже хорошо, так как позволит спроектировать с нуля новую конструкцию, максимально оптимизированную под воздушный старт с самолета-носителя и интенсивную эксплуатацию с минимумом расходников и обслуживания. Большинство необходимых для такой аэрокосмической программы компонентов можно производить в пределах Украины.
Кроме полетов в космос, открывается еще одна не менее заманчивая перспектива: суборбитальные авиалинии. После отработки технологии на орбитальных пусках, можно будет применить ее уже для сверхскоростных пассажирских и почтовых перевозок. Полет космоплана по суборбитальной траектории в любую точку мира займет по времени не больше часа. Хотите за час летать с Европы в Южную Америку или Австралию, испытывая невесомость?
На участке 1 космоплан разгоняется на своих двигателях до скорости, достаточной для выхода на суборбитальную траекторию. На участке 2 он летит через космос в невесомости, которую чувствуют пассажиры. На участке 3 происходит аэродинамическое торможение, после чего происходит посадка в целевом аэропорту.
Космоплан, совместимый с Ан-225, может вместить до 60 пассажиров при суборбитальном полете. Если удастся при этом добиться “самолетной” простоты эксплуатации аэрокосмической системы, билеты будут стоить ненамного дороже обычных самолетов: за 15 часов, вместо обычного дальнего полета с пассажирами, Ан-225 может успеть запустить несколько суборбитальных космопланов, суммарно везущих соизмеримое количество пассажиров. Вопрос лишь в скорости предстартовых операций, которую можно постепенно увеличивать (разумеется, не в ущерб безопасности). В точке назначения должен быть другой Ан-225, запускающий космопланы в обратный рейс.
Такая система будет легко разворачиваться и сворачиваться в любом аэропорту мира: достаточно на самом же Ан-225 завезти туда автокран для погрузки космоплана и портативное оборудование для сжижения кислорода, которым заправляют космоплан. Дорогая, сложная и долгая в постройке стационарная инфраструктура (как на космодромах для обычных ракет) не нужна.
Полностью многоразовая аэрокосмическая система может не только открыть эпоху промышленного освоения космоса, но и сделать возможными полеты в самую дальнюю точку Земли за час.
UPD: в комментариях упоминали частично многоразовый вариант МАКС с внешним топливным баком. Система с внешним баком по рассчетам выведет на экваторе 19,5 тонн, а полностью многоразовая — 7 тонн. Ну и что? За время более сложной предстартовой подготовки системы с внешним баком можно как раз успеть 3 или больше раза подготовить и запустить многоразовый космоплан. У которого, кстати, грузовой отсек намного больше, то есть, можно выводить более габаритные грузы.
Также обсуждалось то, что дозвуковой самолет-носитель даст очень мало начальной скорости. Что крылья выводить в космос — это уменьшение полезной массы Но ключевое преимущество описанной системы — не в начальной скорости космоплана, и не в выводимой массе. Ключевое преимущество — почти самолетная простота и скорость подготовки к запуску, минимизация сложности необходимого оборудования. Опять же, можно вместо одного запуска одноразового или частично многоразового носителя провести несколько запусков многоразовой системы. Из-за минимизации издержек на каждый старт это будет выгоднее.
UPD2: возможно, сжиженный метан будет более подходящим топливом для космоплана, чем керосин. Криогеника жидкого метана и кислорода примерно одинаковая, так что это ненамного усложнит систему. Лучше всего поставлять топливо по железной дороге, проложив рельсы прямо на заправочную площадку аэродрома.
UPD3: в комментариях шла речь о сложности обслуживания космоплана и Шаттл приводился как пример невозможности ее уменьшить. Однако у Шаттла стартовая масса была 2030 тонн, при этом он имел одноразовый внешний бак и условно многоразовые ускорители, которые еще надо словить в океане, привезти и заправить. Система с Шаттлом требовала сборки в специальном цеху и стартовый стол с вывозом на него. А сборка описанной системы сводится к погрузке космоплана на спину Ан-225 автокраном.
Насчет сложности в обслуживании самого Шаттла главная проблема — двигатели тягой 541 тонн. На космоплане горизонтального старта массой 275 тонн их тяга может быть знчительно меньшей. Возможно даже меньшей, чем масса космоплана, так как работу по преодолению гравитации делает подъемная сила. Меньше тяга — меньше вибрации — проще обслуживание космоплана между полетами.
Что же может заменить ракеты? Многоразовая аэрокосмическая система. Эта идея не нова: после появления самолета Ан-225 Мрия на его основе проектировалось множество аэрокосмических систем, о чем можно узнать из мемуаров Анатолия Вовнянко, участвовавшего в его создании. Самая интересная из них — МАКС-М:
Самым важным преимуществом данного варианта является полная многоразовость. В качестве первой ступени выступает самолет. Это исключает необходимость в специальном космодроме — им может стать любой аэродром, способный принять Ан-225. Сам самолет может в течение всего срока эксплуатации осуществить десятки тысяч запусков космопланов.
Космоплан, рассчитанный на использование с Ан-225, может весить до 275 тонн. По предварительным рассчетам, полностью многоразовый вариант может вывести на низкую околоземную орбиту от 5,5 тонн на широте 51° до 7 тонн на экваторе. В случае неполной загрузки можно запускать космоплан недалеко от стартового аэродрома (например, на территории Украины или над Черным морем), а если нужно завезти на орбиту именно 7 тонн — самолет может прилететь на экватор и произвести запуск уже там.
Разделение самолета и космоплана происходит на высоте 10 км и скорости 236 м/с (850 км/ч). Чтобы плавно отделить тяжелый космоплан, находящийся на спине самолета, нужно создать небольшую отрицательную перегрузку. Самолет для этого делает примерно такую “горку”:
и на ней космоплан отделяется. После чего самолет возвращается на аэродром, а космоплан, имея начальную скорость, начинает горизонтальный разгон. Именно горизонтальный: космоплан обладает аэродинамическим качеством и чем больше горизонтальная скорость в атмосфере — тем больше подъемная сила. К тому же, для выхода на орбиту надо развить именно горизонтальную скорость 8 км/с. Кинетическая энергия для скорости:
Но на высоте 10 км на орбиту не выйдешь: мешает атмосфера. Для стабильной низкой орбиты надо набрать 200 км. Потенциальная энергия для высоты (градиентом g по высоте пренебрегаем, так как нам важно лишь оценить порядок):
Оценим соотношение энергии горизонтального разгона и вертикального подъема:
Если подставить числа, получим, что энергия для набора высоты 200 км примерно в 16 раз меньше, чем для набора горизонтальной скорости 8 км/с. Так что важнее всего именно горизонтальный разгон, при котором большую часть работы по подъему сделает аэродинамика.
На космоплан можно ставить обычные, давно отработанные и выпускаемые ракетной промышленностью, кислород-керосиновые ракетные двигатели. При этом тяга двигателей нужна в разы меньшая, чем в случае обычной ракеты вертикального взлета: гравитацию прямо преодолевать не нужно, космоплан обладает аэродинамическим качеством и его поддерживает в воздухе подъемная сила. Опять же, чем больше горизонтальная скорость (которую и так надо набирать) — тем сильнее атмосфера будет выталкивать космоплан в космос.
Оказавшись в космосе, космоплан оставляет на орбите контейнер с грузом. Дальше в космосе грузы лучше всего тащить орбитальными буксирами на электрореактивных установках с ядерным реактором. При тяге порядка 1-2 Ньютона, годящейся только для ускорения в невесомости и космическом вакууме, они обеспечивают очень высокий удельный импульс. Если химический двигатель дает струю до 5 км/с, то электрореактивный ускоритель может разгонять ионы до 300 км/с — то есть, в 60 раз эффективнее. Впрочем, что делать в самом космосе — тема для отдельной статьи, и не одной.
После выполнения задачи, космоплан сходит с орбиты и возвращается в атмосферу. Он уже пустой и сравнительно легкий, но по-прежнему обладает аэродинамическим качеством. Это означает, что сход с орбиты будет куда более плавным, чем баллистический спуск обычных спускаемых аппаратов. Космоплан при этом должен иметь специальную форму для более плавного спуска, чем у шаттлов и Бурана. Это уменьшит (если не устранит) нужду в теплозащите — и связанных с ней расходниках и обслуживании.
Сесть космоплан может на аэродроме, с которого будет его следующий полет в космос. Там же пройти техобслуживание и погрузку груза. После чего пустой космоплан (то есть, массой в пределах 100 тонн) погружают автокраном на спину Ан-225, заправляют вместе с самолетом — и в новый рейс. Теоретически, один Ан-225 может запускать по космоплану каждые 4-6 часов, а то и чаще. То есть, по 20-30 тонн на орбиту в сутки, и так каждый день. Когда космопланы начнут стабильно летать на орбиту каждые несколько часов, можно будет уже уверенно говорить о промышленном освоении космоса.
Такая частота запусков и такой интенсивный режим эксплуатации возможны только если полностью исключить одноразовые компоненты типа разгонных блоков или внешнего топливного бака. Также нужно минимизировать расходники, в идеале чтобы каждый раз расходовался только керосин и жидкий кислород. Описанная аэрокосмическая система использует те же аэродромы и даже тот же керосин, что и обычная авиация. Любой аэродром, способный принимать Ан-225, легко может стать космодромом. Есть и отличия от обычной авиации, но они хорошо укладываются в рамки аэродромной инфраструктуры: загрузка космоплана на Ан-225 автокраном, заправка жидким кислородом и техобслуживание космоплана в аэродромных ангарах, которое, опять же, не должно быть намного сложнее самолетного.
Самолет Ан-225 уже 30 лет существует в летающем экземпляре. Кроме того, есть еще один недостроенный экземпляр, который можно достроить специально для нужд аэрокосмической программы. Готового космоплана пока нет — и это даже хорошо, так как позволит спроектировать с нуля новую конструкцию, максимально оптимизированную под воздушный старт с самолета-носителя и интенсивную эксплуатацию с минимумом расходников и обслуживания. Большинство необходимых для такой аэрокосмической программы компонентов можно производить в пределах Украины.
Кроме полетов в космос, открывается еще одна не менее заманчивая перспектива: суборбитальные авиалинии. После отработки технологии на орбитальных пусках, можно будет применить ее уже для сверхскоростных пассажирских и почтовых перевозок. Полет космоплана по суборбитальной траектории в любую точку мира займет по времени не больше часа. Хотите за час летать с Европы в Южную Америку или Австралию, испытывая невесомость?
На участке 1 космоплан разгоняется на своих двигателях до скорости, достаточной для выхода на суборбитальную траекторию. На участке 2 он летит через космос в невесомости, которую чувствуют пассажиры. На участке 3 происходит аэродинамическое торможение, после чего происходит посадка в целевом аэропорту.
Космоплан, совместимый с Ан-225, может вместить до 60 пассажиров при суборбитальном полете. Если удастся при этом добиться “самолетной” простоты эксплуатации аэрокосмической системы, билеты будут стоить ненамного дороже обычных самолетов: за 15 часов, вместо обычного дальнего полета с пассажирами, Ан-225 может успеть запустить несколько суборбитальных космопланов, суммарно везущих соизмеримое количество пассажиров. Вопрос лишь в скорости предстартовых операций, которую можно постепенно увеличивать (разумеется, не в ущерб безопасности). В точке назначения должен быть другой Ан-225, запускающий космопланы в обратный рейс.
Такая система будет легко разворачиваться и сворачиваться в любом аэропорту мира: достаточно на самом же Ан-225 завезти туда автокран для погрузки космоплана и портативное оборудование для сжижения кислорода, которым заправляют космоплан. Дорогая, сложная и долгая в постройке стационарная инфраструктура (как на космодромах для обычных ракет) не нужна.
Полностью многоразовая аэрокосмическая система может не только открыть эпоху промышленного освоения космоса, но и сделать возможными полеты в самую дальнюю точку Земли за час.
UPD: в комментариях упоминали частично многоразовый вариант МАКС с внешним топливным баком. Система с внешним баком по рассчетам выведет на экваторе 19,5 тонн, а полностью многоразовая — 7 тонн. Ну и что? За время более сложной предстартовой подготовки системы с внешним баком можно как раз успеть 3 или больше раза подготовить и запустить многоразовый космоплан. У которого, кстати, грузовой отсек намного больше, то есть, можно выводить более габаритные грузы.
Также обсуждалось то, что дозвуковой самолет-носитель даст очень мало начальной скорости. Что крылья выводить в космос — это уменьшение полезной массы Но ключевое преимущество описанной системы — не в начальной скорости космоплана, и не в выводимой массе. Ключевое преимущество — почти самолетная простота и скорость подготовки к запуску, минимизация сложности необходимого оборудования. Опять же, можно вместо одного запуска одноразового или частично многоразового носителя провести несколько запусков многоразовой системы. Из-за минимизации издержек на каждый старт это будет выгоднее.
UPD2: возможно, сжиженный метан будет более подходящим топливом для космоплана, чем керосин. Криогеника жидкого метана и кислорода примерно одинаковая, так что это ненамного усложнит систему. Лучше всего поставлять топливо по железной дороге, проложив рельсы прямо на заправочную площадку аэродрома.
UPD3: в комментариях шла речь о сложности обслуживания космоплана и Шаттл приводился как пример невозможности ее уменьшить. Однако у Шаттла стартовая масса была 2030 тонн, при этом он имел одноразовый внешний бак и условно многоразовые ускорители, которые еще надо словить в океане, привезти и заправить. Система с Шаттлом требовала сборки в специальном цеху и стартовый стол с вывозом на него. А сборка описанной системы сводится к погрузке космоплана на спину Ан-225 автокраном.
Насчет сложности в обслуживании самого Шаттла главная проблема — двигатели тягой 541 тонн. На космоплане горизонтального старта массой 275 тонн их тяга может быть знчительно меньшей. Возможно даже меньшей, чем масса космоплана, так как работу по преодолению гравитации делает подъемная сила. Меньше тяга — меньше вибрации — проще обслуживание космоплана между полетами.
Dmitry88
Ну, это того… посмотрим, чем кончится у Virgin Galactic эта история.
lowtechomega
Вроде бы она уже закончилось, дальнейшие разработки свернули и признали бесперспективными.
metaprog Автор
Так это всего лишь суборбиталка, кому кроме туристов она нужна?
Bedal
это носитель, сравнимый с Мрией, под который можно было бы подвесить и РН. Но… оба варианта, как Virgin, так и Stratolaunch, бесславно сдулись. Подозреваю, они посчитали более тщательно, чем это сделал автор.
metaprog Автор
Stratolaunch наоборот в этом году только полетел. Где что сдулось?
Javian
Проект стартовал в 2011 году. На тот момент ситуация на рынке стартовых услуг была другой.
metaprog Автор
Раз он полетел, о «сдувании» говорить пока рановато.
Javian
Полетел только самолет. Без нагрузки и пуска. Пока не слышно о планах запускать ракеты и стоимости.
metaprog Автор
В ветке чуть ниже вообще говорят о похоронах проекта. Но этому будут причины скорее общественно-политические, чем технические.
Bedal
Пол Аллен умер, его наследники, не видя ни малейшего смысла в продолжении, пытаются распродать оставшееся. 400млн долларов за всё вместе, с ангарами, интеллектуальными правами и проч. А ведь только для его строительства было куплено и разобрано два В-747, это само по себе в сумме даст примерно столько же.
Так что не продажа, а распродажа. Finita la comedia, увы.
metaprog Автор
Источник есть на эту тему?
Bedal
погуглите, сообщений полно, даже в рунете.
Вот, навскидку:
naked-science.ru/article/hi-tech/besslavnyy-konec-krupneyshego
Причём, обратите внимание, программу создания аппарата, который Рух должен был носить, закрыли ещё полгода назад. Писали, что перешли на вариант с пуском трёх Пегасов.
Sapienti sat
metaprog Автор
История и не такую дурость знала. Сколько ресурсов вбухали в тот же Буран, как долго работали — и после успешного полета программу взяли и закрыли! Тут уже проблемы не столько технического, сколько общественно-политического характера. Космос как разочарование...
Маск пока делает свои ракеты, но если он вдруг умрет, то, подозреваю, его наследники будут только лишь паразитировать на доставшихся технологиях. Точно так же, как нынешнее руководство Роскососа способно только рубить бабло на технологиях времен Королева.
sim31r
Может и нет проблем? Исследуются другие области, где прогресс идет семимильным шагами, как, например, квантовые вычисления, где прогресс по двойной экспоненте и много чего еще, от микропроцессоров вообще, до оптимизации известных алгоритмов, сверточных нейросетей.
Появятся новые материалы, двигатели, сенсоры и на современные космические программы лет через 10 все будут смотреть с усмешкой, типа зачем ерундой занимались, только энергию переводили зря, с новыми технологиями всё делается быстрее и в 1000 раз дешевле.
metaprog Автор
Только промышленное освоение космоса по-прежднему далеко.
egigd
Квантовые процессоры и нейросети никакого отношения к космическим технологиям не имеют.
Все необходимые для космоса расчёты прекрасно делались на компьютерах, которые слабее процессора современной стиральной машины. Появление в наше время радикально более мощных компьютеров не внесло ничего принципиально нового в конструкцию ракет-носителей. Не видно никаких причин, почему более новые компьютеры вдруг принесут.
Всё упирается в прочность химических связей. Новые компьютеры не изменят законы физики, отвечающие за эту прочность.
n0isy
Смотря что считать принципиально новым. Для посадки первой ступени «а-ля-илон» требуется куча датчиков, процессорных мощностей и подготовительная работа нейросети. Современной. Хотя и буран садился, но делал это по другой технологии.
egigd
Конструкция ракеты осталась при этом прежней. Её научили новым трюкам, но сама она такая же.
Хотя сама многоразовость первой ступени — это действительно нечто новое в космонавтике, революции она не принесла: цена запуска Falcon 9 с повторным использованием ступени вполне сравнима с ценой запуска Протона, при этом даже не смотря на значительно менее выгодное положение космодрома Протон выводит на геопереходную орбиту больше груза (на ту, куда Фалкон выводит, до 7 т).
metaprog Автор
Потому что Фалкон тоже надо перебрать и собрать, и автокрана для этого не хватит — нужен специализированный цех.
striver
Фалкон выводил 7060 кг, с возвратом.
egigd
Только вот SpaceX «почему-то» заявляет лишь про 5,5 метрических тонн…
Наверное потому, что спутники Telstar 18V и 19V, которые действительно весили по 7060-7080 кг, Falcon 9 выводил не на нормальную геопереходную орбиту (апогей 35 786 км), а на значительно более низкую — 259 x 18 060 км для 18V и 243 x 17 863 км для 19V. На переходную орбиту с такой энергетикой довыведения Протон выведет куда больше, чем 7,1 т.
sim31r
А учитывается что космодромы этих ракет по разному удалены от экватора? Байконур из-за большого удаления от экватора существенно сложнее для вывода груза на орбиту, масса полезной нагрузки меньше, топлива нужно больше.
metaprog Автор
Самолет, если надо, и на экватор прилетит.
egigd
Учитывается. 7,1 т на геопереходную орбиту с deltaV 1800 м/с — это именно при запуске с Байконура.
striver
На сколько я помню, это были самые тяжелые спутники, которые выводили на ГПО.
Есть реальные данные о том, какой максимальный груз выводился на ГПО?
Совсем недавно Фалконы были чуть ли не средней тоннажности ракеты. Было много вопросов о том, что они не в состоянии вывести более 10т даже на НОО, ибо нет в спецификации переходника более 10 т. Но, ДМ-1 и Старлинк продемонстрировали, что могут.
metaprog Автор
Главное для химических ракет/космопланов вывести груз на низкую орбиту. На которой уже можно передать груз высокоэффективному электрореактивному буксиру для дальнейшего полета.
egigd
А у нас есть этот самый «высокоэффективный»?.. Нет?..
Значит нам нужны ещё ещё миллиарды на создание инфраструктуры буксиров.
metaprog Автор
Не «миллиарды», а в первую очередь мозги и желание осваивать космос. Когда говорят про «миллиарды», особенно на постсоветском пространстве, обычно имеют в виду банальный распил. Мозги чиновников и олигархов редко способны на что-то большее.
alexeykuzmin0
И все же миллиарды понадобятся, учитывая, что обычный спутник стоит от $50 до $400 млн
metaprog Автор
На кое-что может и понадобятся, но это не может быть контраргументом против освоения космоса. К тому же, здесь, надеюсь, собрались технари, а не менеджеры, ни в чем кроме денег не смыслящие? Так что акцент надо делать не на «дороже-дешевле», а на «проще-сложнее».
alexeykuzmin0
Дороже-дешевле — это примерно то же самое, что и проще-сложнее, в долгосрочной перспективе. Но я тоже считаю, что буксиры — это хорошая идея
egigd
А тут кто-то выступает против освоения космоса?..
Тут выступают против вашего мальчишеского утверждения, что запросто можно сделать космоплан, на котором летать в космос копейки стоить будет.
Если бы вы писали про что-то типа «будет стоить много денег, зато даст нам возможность колонизировать Марс» — никаких возражений. Но вы пишите про экономику, про «минимизацию издержек»!
metaprog Автор
Отсутствие специализированного космодрома уже само по себе минимизирует издержки. Что еще вам не так?
egigd
Pegasus не требует космодрома для запуска, но при этом его запуск стоит примерно как запуск Falcon 9, стартующего с космодрома. Pegasus может вывести к МКС, например, около 0,37 тонн груза, а Falcon 9 — 12 тонн недавно вывел.
Нужно ещё объяснять, что не так в предположении, что «Отсутствие специализированного космодрома уже само по себе минимизирует издержки»?
alexeykuzmin0
Только еще в правильную плоскость надо. На полярную орбиту, например, будет довольно сложно. А в плоскость эклиптики (например, для отлета к любым планетам, или к Луне, ее орбита к ней близка) вообще можно с мыса Канавералл на восток запускать
metaprog Автор
Аэрокосмическая система может в любую точку планеты прилететь и провести запуск на любую нужную плоскость.
alexeykuzmin0
В любую точку-то ладно. Проблема в том, что для вывода в другую плоскость потребуется больше дельты. В худшем случае — при выводе на ретроградную экваториальную орбиту — примерно на 930 м/с больше. Учитывая, что выжать из одноступенчатой системы с крыльями в качестве лишней сухой массы 7 км/с ой как непросто, выжать из нее 8 км/с будет еще сложнее. Ну и даже если не учитывать такие экзотические случаи, запуски на солнечно-синхронные орбиты нередки, а это половина от того штрафа на скорость
metaprog Автор
Если на то чтобы прямо запустить груз на «экзотическую» орбиту космоплана не хватит — то надо просто запустить весь моногруз нужной массы на другую, на которую его хватит. Дальше на орбите все сделают орбитальные буксиры на электрореактивных двигателях. Если же моногруз тяжелее 7 тонн — доставлять на орбиту по частям и собирать.
alexeykuzmin0
Менять плоскость орбиты — это очень дорогая операция
metaprog Автор
Для электрореактивного буксира с выхлопом 200-300 км/с — не очень.
egigd
Буксир с 200-300 км/с никакую операцию в принципе сделать не сможет. При таком огромном удельном импульсе тяга будет совершенно ничтожной, так что время манёвра будет превышать срок активного существования буксира.
В реальных проектах буксиров речь идёт о 20-70 км/с. Причём 70 км/с — это ионный двигатель ИД-500, который просто меньше не умеет, а ничего другого подходящей мощности найти не смогли. Реально же более 30-40 км/с на околоземной орбите смысла делать нет, это признают даже разработчики того самого ИД-500 (70 км/с они делали под проекты миссий к внешним планетам).
metaprog Автор
Zenitchik
С мощностью.
Расходуемая мощность пропорциональна произведению тяги на удельный импульс.
metaprog Автор
Мощность можно обеспечить ядерным реактором.
alexeykuzmin0
Емнип на околоземной орбите на единицу веса больше генерируют солнечные панели, чем ядерный реактор с радиаторами
Zenitchik
Увы, чем мощнее реактор, тем он тяжелее. Возросшая тяга отнесённая к возросшей массе даёт не так уж сильно возросшее ускорение… Короче, на современных технологиях, электроракетные двигатели обречены быть двигателями малой тяги.
metaprog Автор
Нужен ядерный реактор либо лазерная энергопередача в космосе от реакторов на космических станциях и на той же Луне.
alexeykuzmin0
Реактор производит тепловую энергию, чтобы ее сконвертировать в электрическую, нужен перепад температур. То есть, большие и тяжелые радиаторы. В принципе, можно попробовать держать весь спутник при относительно высокой температуре, чтобы он эффективнее охлаждался, но тут сложно. Все производственные цепочки у нас рассчитаны на +-комнатную температуру.
С лазером то же самое — сложно отводить тепло
metaprog Автор
Допустим, на мегаватт электроэнергии при КПД 33% надо рассеять 3 мегаватта тепла. По какой формуле посчитать тепловое излучение с радиатора в вакуум?
alexeykuzmin0
По закону Стефана-Больцмана. Ну или можно загуглить размер, вес и рассеиваемую мощность панелей с МКС и использовать эти значения
egigd
С тем, что при равном расходе рабочего тела тяга растёт линейно с удельным импульсом, а потребляемая мощность — как квадрат. Соответственно, при ограниченной мощности (а она у нас ограничена!) тяга обратно пропорциональна удельному импульсу. 100 кВт двигатель с КПД 75% (побудем оптимистами) и удельным импульсом 30 км/с будет иметь тягу 5 Н, а при удельном импульсе в 300 км/с — только 0,5 Н.
egigd
У себя на официальном сайте… "Up to 5.5 mT to GTO"
Я вам указал конкретные параметры тех орбит, куда их вывели… Они есть тут (нужно делать поиск по странице «Telstar 18V Launch» и «Telstar 19V Launch» соответственно).
Да, SpaceX назвали их «GTO», но это совсем не та GTO, о которой принято говорить, deltaV перехода там получалась значительно выше обычных для Канаверал 1800 м/с.
Спутник Echostar 21 массой 6871 кг на орбиту 2 300 x 35 786 км. Подробнее тут (снова ищем по странице, на сей раз «Proton Returns»).
Вообще-то там был более 10 т. Не сильно более, далеко не 20, но всё-таки. И масса груза в обоих этих запусках была не слишком сильно больше 10 т (12 055 кг для DM-1 и 13 608 кг для Starlink-1).
striver
Так а я что написал?
Это данные с русской вики, на инглиш версии указано 16т, это с учетом топлива для спутников.
egigd
Совершенно верно: 8,3 в одноразовом, 5,5 — в многоразовом.
Вы написали: «нет в спецификации переходника более 10 т».
Я не пользуюсь Википедией.
Данные я взял с spacelaunchreport.com
«It was Falcon 9's heaviest payload to date at a combined 13,608 kg for the 60 satellites».
В том источнике, на который ссылается английская Википедия, сказано: «Together, the five dozen spacecraft weigh about 18.5 tons (16.8 metric tons) — more than any other payload that SpaceX has ever launched, company founder and CEO Elon Musk said». Но никаких ссылок на то, чтобы Маск такое говорил, не приведено. Кроме того, непонятно, почему «five dozen», когда спутников 60…
alexeykuzmin0
Дык это, 5*12=60
striver
egigd
Где-то в документации указанно, что при центре масс нагрузки ниже 3,2 м от соединения с переходником этот переходник выдерживает более 10 т (чем ниже центр тяжести — тем больше).
SelenIT3
Насколько я понимаю, это "up to..." относится не к возможностям ракеты, а к указанному выше "стандартному" 62-миллионному ценнику. Технически ракета-то то может вытянуть и больше (вплоть до 8 тонн, указанных в нижней таблице), но уже за дополнительную плату:)
striver
Где вы видите эти ап ту 5? Есть скрин?
SelenIT3
Мелкий шрифт сразу под ценником "$62M"
striver
Хм, вот это да… поиском искал… а это картинка. Странно, я раз 5 просматривал. Бывает… так вот, это 5,5 с возвратом. То есть 7 — это не честные ГПО, а 5,5 получается, что да. Или как-то так, а 8,3 т — без возврата.
SelenIT3
Да, там снизу тоже мелким шрифтом подписано, что цифры в "Performance" – это максимум для полностью одноразового режима (и для ГПО наклонением 27 градусов). А стандартный ценник, как я понимаю, предполагает реюз по стандартной же процедуре. Технически, по-видимому, можно и больше даже с реюзом (кастомный адаптер для нагрузки, более жесткий профиль возврата ступени и т.п.), но ценник тогда тоже будет уже кастомным..:)
sim31r
Для космических телескопов мощные и легкие процессоры очень полезны, чтобы обрабатывать большие потоки данных с минимальными затратами энергии и при минимальной массе компьютера.
Марсоходам и луноходам мощности процессоров всё еще не хватает, чтобы работать автономно, а не ждать команд с Земли. Зонд что мимо Плутона пролетал, вообще, по 10 часов ждал команд с Земли. Если бы на борту был искусственный интеллект, задача бы упростилась, может увидел бы сам что-то интересное, что упустили при удаленном управлении.
Если будет речь о путешествии к соседним звездам, там однозначно потребуется ИИ, чтобы действовал по обстоятельствам.
Законы не изменят, но помогут в синтезе новых материалов. Для дальнего космоса разрабатывают и совершенствуют разновидности ионных двигателей.
Вот, например, обзорная статья по ИИ.
vedenin1980
Да ну, очень уж желто-популярная для домохозяек. То что вот буквально завтра у нас уже будет сильный ИИ обещали еще в 80х. Производительность компьютера уже не растет экспоциально, закон Мура уже нарушен, а я, например, нормально работаю на ноуте (включая большие проекты в Idea) почти 10 летней давности, с 16GB памяти и 2Тб SSD (ну ладно, я их докупал потом, но ведь и тогда ноуты это подерживали), при этом новые бюджетные ноут по скорости, вероятно, будут даже медленее, не говоря уже о память и диск, а ведь раньше компы устаревали за считанные годы. Размер памяти у топовых 10 летних ноутов даже больше, чем у средних современных. Да и процессор лишь в несколько раз быстрее.
Сейчас многие ИИ стартапы признаются, что нет там почти никакого ИИ, а часто-то что называют слабым ИИ оказывается обычными статистическими функциями, которые известны еще до появления компьютеров. Да они дают «прогнозы», но любая математическая функция тоже дает «прогноз».
В большинстве такой техники стоят процессоры 30 летней давности и дело не в мощности. Проблема, например, в том, что машинное обучение работает только на большом количестве примеров и нельзя научить машину чему-то абстрактному («увидить что-то интересное», если заранее не прописать что именно будет интересным). Скажем пролетающий мимо корабль инопланетян современные слабый ИИ скорее всего проигнорирует, потому что ему не подсовывали миллион фотографий именно с кораблями инопланетян.
Угу, а потом к нам прилетят люди с соседней системы с претензиями на ИИ, который натворил по обстоятельствам…
alexeykuzmin0
egigd
Им не нужны никакие мощные процессоры, т.к. они передают на Землю «сырые» данные. Никто никогда не жаловался на нехватку процессорных мощностей у Хаббла…
Мощность процессора на это никак не влияет. Слабый процессор означал бы всего лишь то, что марсоход принимал бы самостоятельное решение за пару суток, а не пару секунд. Но реальность такова, что он и за пару тысяч лет не может принять правильное решение, т.к. процессоры фундаментально не способны принимать решения в совершенно неизвестной заранее ситуации.
Все успехи «робомобилей», например, основаны на том, что дороги, дорожные знаки, дорожная разметка и т.д. жёстко стандартизированы. В трофи-рейде «робомобиль» не проедет даже если будет на непрерывной связи с вычислительным центром Google. А поездка по Марсу — это именно трофи-рейд, а не городская дорога.
В синтезе каких-то хитрых полимеров, которые позволят сделать клавиши приятнее на ощупь. Но вовсе не в синтезе материалов, которые, например, превзойдут по удельной жёсткости бериллий. Просто потому, что это физически невозможно.
Osnovjansky
В целом согласен. Но про «трофи» вы не вполне правы — на Земле уже могут
DARPA Grand Challenge
egigd
Ничего похожего на трофи-рейд там не было.
Первая картинка по запросу «трофи-рейд» для понимания:
Osnovjansky
Дык я и написал «не вполне» а не «полностью».
Условия пустыни — это уже довольно близко к условиям Луны и Марса, если сегодня могут в пустыне — завтра смогут и на других планетах. Правда цена ошибки робота на Земле и на другой планете — разная. Поэтому я согласен, что наличие оператора «рядом» а не на Земле было бы очень на пользу.
Ну и до жидкой грязи на других планетах нам далеко )
egigd
Но на на трофи надо просто ехать, а на Марсе — ехать и выбирать интересные объекты для исследования… Поэтому задача для марсохода даже сложнее, чем проехать трофи-рейд.
По сути ехать по марсианской пустыне могли бы полностью самостоятельно и действующие там сейчас марсоходы. Просто они проехав каждый метр спрашивают разрешения дальше ехать, а пропиши в программе «езжай пока не достигнешь склона вон того холма или не застрянешь» — доехал бы спокойно.
Bedal
с общественно-политическим — не ко мне. Политоту — не люблю.
Keynessian
Может им стоит продать Безосу?
Bedal
У Безоса свои планы, не так быстро и грандиозно осуществляющиеся, но очень даже пригодные в работу. В отличие от.
prizzrak
Откуда информация? Вы не путаете с Stratolaunch?
Bedal
оба накрылись.
prizzrak
Хм. У Вирджин галактикс ведь своя ниша: туристические суборбитальные полеты. И заказов на полеты, по их словам, чуть ли на года вперёд. Откуда информация, что они все останавливают и, главное, с чего вдруг?
SelenIT3
У них помимо Галактикс есть еще отдельный Орбит, который как раз нацеливался на нишу легких спутников с ракетами воздушного старта а-ля Пегас. Формально вроде живы, но как-то совсем тихо...
Dmitry88
www.virgingalactic.com
вроде дышат. туристов завлекают
kinall
1) У шатлов был вариант с воздушным стартом; от него отказались.
2) «Самолётный» спуск тех же шатлов был едва ли не самой сложной частью полёта.
3) Перелёт «за час через океан» уже был – Конкорд летел три часа. И от него тоже отказались.
Извините.
Valerij56
Javian
первоначально так
потом так
Valerij56
У вас хорошая память. Да, вы правы — была идея с многоразовой, крылатой пилотируемой, стартующей вертикально первой ступенью, от которого отказались после того, как МО выставило свои требования, взамен долевого финансирования.
SobakaRU
У шаттлов в эскизных проектах были варианты с крылатыми бустерами, которые планировать сажать и использовать повторно. Но это были все-таки ракеты а не самолеты.
Вероятно, вас ввели в заблуждение многочисленные видео с отработкой посадок челноков и воздушным стартом с B747.
Если я ошибаюсь, и воздушный старт у шаттлов действительно рассматривался — напишите, это любопытно.
kinall
Скорее всего, так и есть, спасибо за поправку — вам и Valerij56.
Тем не менее, пока искал пруф, нашёл вот это: habr.com/ru/post/214335
Так что воздушный старт даже на Хабре уже освещали)
sshikov
Идея не нова настолько, что еще во времена Буран-Энергии у нас такие дипломные проекты делали. И скорее всего она в принципе реализуема, и тогда была, и сейчас тем более.
Вопросы же эффективности, в том числе экономической, далеко не очевидные. Ну и другие вопросы есть — например, с чего вы взяли, что криогенное оборудование для заправки вдруг станет портативным, а инфраструктура недорогой?
nickname21
+ Далеко не очевидные.
metaprog Автор
Самое главное — простота подготовки к запуску. Если подготовить космоплан будет не намного сложнее, чем подготовка самолета к авиарейсу, то все остальные минусы (такие как меньшая выводимая масса) уходят на второй план. Ведь если, скажем, массы выводится в 3 раза меньше, но подготовка к запуску в 10 раз проще — то преимущество очевидно. А запуск таких космопланов вполне себе можно поставить на поток, запуская их каждые 4-6 часов круглые сутки круглый год.
agat000
Шатлы тоже так презентовали. типа неделя межполетного обслуживания и минимум затрат. В итоге межполетный разбор до винтика и дурные деньги
metaprog Автор
Значит проблема в реализации. И в идее ракетного старта вместо воздушного
SandFoxMe
Основной износ шаттлы получали при посадке, когда у них портилась теплоизоляция, так что, боюсь, вы удешевляете систему не с того конца
metaprog Автор
Теполизоляция тоже обсуждалась. Нагрузку на нее можно уменьшить более плавным спуском за счет более близкой к «самолетной» аэродинамики. Если этого будет недостаточно — использовать одноразовую абляционную теплозащиту, которая сравнительно дешевая (фенолформальдегидные смолы вряд ли будут «космически дорогими»).
metaprog Автор
А что нужно чтобы подготовить и запустить описанную систему? Космодром — нет, только обычный аэродром. Монтажно-испытательный комплекс — нет, только обычный автокран грузоподъемностью 100 тонн. Криогенное оборудование для жидкого кислорода — нужно, но разве оно не может быть портативным? Разве не могут быть аэродромные криогенные цистерны-заправщики? Можно и просто проложить железнодорожные рельсы на место заправки и подвозить по ним цистерны с жидким кислородом.
sshikov
>разве оно не может быть портативным
Это вы мне должны ответить, вы же предлагаете такую систему. Какого размера должно быть портативное оборудование, способное за разумные сроки заправить 100 тонн жидкого кислорода? Я не прикидывал. Опять же — раз вы предлагаете такую систему, это ваша задача прикинуть. Без этих циферок такой проект нарисует любой.
metaprog Автор
Проще всего — железнодорожная ветка, по которой подаются цистерны с жидким кислородом на заправку космоплана. А портативное — для вылетов в другие страны. Какого оно размера будет надо разбираться. Есть ли здесь знатоки криогеники?
sshikov
То есть, завод будет где-то там? А ничего, что большая часть возможно испарится по дороге?
Кстати, вы не учитываете, что процесс сжижения может потреблять много энергии? Я помнится читал о чем-то типа 4 квт*ч на килограмм (сжиженного). Какая к черту портативность, когда тут небольшая электростанция нужна?
metaprog Автор
Спасибо за цифру. На аэродромах ведь должно быть электричество в достаточных объемах. Либо доступ к железной дороге для подвоза тяжелых цистерн с криогенными жидкостями.
egigd
Вы явно не туда копаете.
Жидкий кислород — это штука крайне дешёвая по меркам космической техники.
Даже если в аэропорту вылета нужно будет строить завод по сжижению, то это всё равно копейки на фоне строительства космодромов (возле которых опять таки приходится строить заводы по сжижению).
Вопросы совсем к другому — к обслуживанию космоплана после посадки, к возможности его вообще создать (он должен быть очень лёгким) и т.д.
metaprog Автор
Суть идеи в том, чтобы сделать космоплан как можно проще. Аэрокосмические системы проектировали еще в начале 90х и теоретически их реальность давно обоснована.
Не реализованы на практике они чисто по общественно-политическим причинам. Разваливающийся и насквозь прогнивший СССР, похоронивший даже успешно слетавший Буран, уже не был способен реализовать новую систему, будь она хоть в 100 раз проще Бурана. Сегодняшняя Украина на такое тоже не способна, но проблема не в физической невозможности. Есть Антонов, есть Южмаш — нет только политической воли со стороны государства.
И со стороны олигархов тоже. По деньгам они могли бы вложиться в аэрокосмическую отрасль Украины, могли бы даже объединиться в консорциум для того чтобы поднять свою страну на освоение ресурсов космоса. Но они не способны ни на что кроме паразитизма и разграбления того, чем им волей случая досталось управлять.
egigd
Скажите честно, вы в своей жизни хоть что-то новое и сложное разрабатывали на практике?..
Я вам по страшному секрету скажу: «гладко» всё получается только на бумаге, а на практике всегда возникает невероятное количество проблем.
«Сделать как можно проще» можно было бы и самую обычную одноразовую ракету-носитель — это уже снизило бы цену запуска раз в пять. Но вот что-то не получается…
Вы же заявляете, якобы «как можно проще» можно сделать многоразовый космоплан, которых за всю историю человечество сделало лишь несколько штук, и ни одна из них и близко не была простой и/или дешёвой… Нет, это сделать нельзя. Он будет безумно сложным, дорогим, ненадёжным, долго обслуживаться после каждого полёта и т.д.
Конечно, активная эксплуатация космопланов позволит набрать опыт для того, чтобы разработать действительно хорошую конструкцию. Но тут злую шутку с ними начнёт играть многоразовость… Одноразовую ракету можно улучшать хоть к каждому следующему запуску, используя опыт предыдущего, а вот многоразовый корабль придётся продолжать эксплуатировать даже если уже точно ясно, как сделать конструкцию заметно лучше.
metaprog Автор
Их сделали всего несколько штук. Буран сделали, раз слетали — и похоронили. Уже готовую систему взяли да закопали. Буран был клоном Шаттла, а Шаттл был далеко не идеальным проектом, самое сложное в котором — ракетный старт со сбрасываемыми компонентами. Одна замена ракетного старта на самолетный с аэродрома и отказ от сбрасываемых компонентов уже радикально упростит систему, дав воможность поставить пуски на поток. Первая ступень (самолет) точно будет намного проще в обслуживании, чем первая ступень ракеты. Даже если ресурс у Мрии будет всего лишь 2000 взлетов и посадок — этого хватит на более 10 тысяч тонн на орбиту. И это при пусках каждые несколько часов и куда более простом оборудовании для их подготовки.
Разумеется, космопланы можно усовершенствовать в процессе эксплуатации. Будет обычная смена их поколений, как у самолетов.
egigd
Я хочу сказать, что космопланы ещё как делали. И прекрасно известно, как они получаются: очень сложными по конструкции, дорогими в обслуживании и не шибко надёжными.
Если кто-то готов будет потратить $100 000 000 000 на то, чтобы создать ещё один космоплан, поэксплуатировать его в убыток, создать на основе этого опыта новый космоплан, едва выдерживающий конкуренцию с ракетами, поэксплуатировать и его, и затем создать третий космоплан, который, наконец-то, будет иметь заметное преимущество перед ракетами — не вопрос, пусть делает. Только пока таких желающих что-то нет… И не потому, что «все гады-сволочи», а потому, что такие инвестиции если и окупятся, то лет через 30 в лучшем случае, и при этом есть тысячи вариантов, куда вложить такие деньги с куда как более быстрой окупаемостью.
Вообще-то ни что не мешает одноразовой ракете стоить раз в десять меньше, чем сейчас. Проектов на бумаге было не мало, некоторые даже до стадии прототипов дошли и, странное дело, только «социально-политические причины» не дали им стать серийным продуктом!
metaprog Автор
Откуда эта цифра? С потолка?
Напишите об этом пост.
egigd
Вообще-то ракетный старт не имеет никакого отношения к их минусам. Минусы — это обслуживание самого «самолёта».
Проект Шаттл обошёлся в современных деньгах более $200 000 000 000. Разумеется, что возможность уложить новый космоплан, его убыточную эксплуатацию и т.д. в менее чем половину от расходов на Шаттл — это «с потолка», но давайте побудем немного оптимистами.
Об этом уже есть куча постов, и тут даже уже давали на них ссылки. Например, в этом комментарии.
metaprog Автор
А это здесь при чем? Система совершенно другая.
egigd
Всё это есть в одноразовых ракетах, но они раз в пять дешевле запуска Шаттла выходили… Проблема не в этом, проблема в обслуживании приземлившегося аппарата.
Три другие системы… За эти деньги нужно сделать три системы, причём первую ещё и эксплуатировать в убыток.
metaprog Автор
Окей. Как предложишь упростить обслуживание вернувшегося аппарата?
egigd
Сжечь его о плотные слои атмосферы и построить новый.
metaprog Автор
А головную боль лечить гильотиной?
egigd
Я вам подробно объяснил, что нужно «создать ещё один космоплан, поэксплуатировать его в убыток, создать на основе этого опыта новый космоплан, едва выдерживающий конкуренцию с ракетами, поэксплуатировать и его, и затем создать третий космоплан, который, наконец-то, будет иметь заметное преимущество перед ракетами», но нет, вы требуете от меня, чтобы я вам прямо сейчас, не создавая и не испытывая ничего, сказал, как упростить обслуживание. Какого ответа вы от меня ожидали?..
metaprog Автор
В комментариях назвали две «непреодолимые» проблемы при обслуживании вернувшегося космоплана: двигатели и теплозащита. Но двигатели будут в разы меньше чем у Шаттла и, следовательно, более простыми в обслуживании. К тому же они будут создавать меньше вибраций, то есть нагрузки на силовые конструкции аппарата. А теплозащита может быть абляционная одноразовая. Фенолформальдегидные смолы на стеклотекстолите — что в этом ужасно сложного и дорогого? При этом менять пластины с защитой можно за считанные минуты в обычном аэродромном ангаре.
tvr
И не только головную. Гильотина — универсальнейшее средство, помогает и при зубной боли и от перхоти.
andrey_ssh
Буран не был клоном шаттла. Он был внешне очень похож из-за исторической привычки делать «как на западе».
Zenitchik
Он внешне похож из за общих требований к аэродинамике.
metaprog Автор
И требования руководства партии повторить Шаттл. Да, у Бурана свои фишки были, но в итоге все насмарку. Проект был закопан.
alexeykuzmin0
Казалось бы, Буран можно было бы поставить наверх Энергии, а не на бок
metaprog Автор
И за счет того, что закопали свой проект «Спираль». Советское руководство весьма срьезно страдало карго-культом. Хорошо хоть что они не «додумались» копировать Боинг-747, а построили Ан-124 и Ан-225.
sshikov
Ой, вот не надо в сотый раз про Спираль… Где вы видели проект Спирали как целого? Мало ли что там планировали, фторводородные движки, например, или ниобиевый самолет, или пенокерамика. Фантазировать-то можно сколько угодно.
Насколько я понимаю, ничего из этого не было сделано. Спросите, откуда такой вывод? А оттуда, что ничего потом не всплыло в других проектах. Аппарат — да, был, разумеется, стоит в Монино до сих пор. Первый из трех (или четырех), дозвуковой. Даже летал. И это — практически все. Технологии не были созданы. Даже неудачная Н1 дала нам вполне реальные, в конечном счете, движки. А где следы Спирали?
Особенно смешно в свете всего этого потом читать в интернетах, что был, мол, в СССР, такой проект, где гиперзвуковой орбитальный самолет мог садиться и взлетать где угодно (с грунтовых аэродромов). Не, я не шучу — я реально такую чушь читал :)
metaprog Автор
Следы-следами, а проект был. И Лозино-Лозинский, главный конструктор Бурана, настаивал на воздушном старте. Но руководству партии хотелось именно скопировать американцев.
sshikov
Да понятно что был. Просто от нормальных проектов остаются полезные наработки. А тут (судя по косвенным признакам, конечно) их либо еще не успели наработать, либо полезность оказалась несколько завышенной по сравнению с ожиданиями.
Заметьте, я не говорю, что буйная фантазия Лозино-Лозинского в случае Спирали — это плохо. Иногда она дает замечательные плоды. Просто проект не был реализован, и закрылся где-то на начальных этапах, не оставив почти ничего кроме самолета, и множества баек в интернете.
metaprog Автор
Это не значит что проект был плохой. Но мне в нем не очень нравятся одноразовые разгонные блоки и всякая экзотика типа гиперзвукового самолета-разгонщика и еще и одноразовых ускорителей. Для массовой системы это плохо.
andrey_ssh
Буран не был клоном шаттла. Он был внешне очень похож из-за исторической привычки делать «как на западе».
egigd
А я где-то заявлял, что он был клоном?..
andrey_ssh
Тьфу, не на то сообщение ответил.
sshikov
Я копаю в ту сторону, что ни один из вопросов обслуживания реально тут пока не рассмотрен. Ну то есть, утверждается, что будет обслуживание проще и дешевле, а за счет чего — не везде понятно. Я верю, что завод по сжижению кислорода не слишком дорогой, и вполне ширпотребный по сегодняшним временам — но в аэропорту его скорее всего нет. То есть строить таки что-то придется. Ну то есть это — первое что пришло в голову, список вопросов на самом деле был подлинее.
egigd
Я бы первым вопросом задал обслуживание ЖРД и тепловой защиты.
sshikov
>обслуживание ЖРД и тепловой защиты.
Эти вопросы интересные, но мне кажется, в этом смысле предложенный аппарат мало чем отличается от Шаттла или Бурана?
egigd
Именно! А у Шаттла это было безумно дорого…
metaprog Автор
При горизонтальном воздушном старте ЖРД может иметь в разы меньшую мощность, чем при ракетном. Так что и обслуживание может быть проще. Стартовая масса Шаттла — 2030 тонн. Конечно же, на такое, да еще и с вертикальным стартом, ЖРД должны быть раз в 10 мощнее, чем на всего лишь 275-тонный космоплан, стартующий горизонтально со спины Мрии и полагающийся на подъемную силу атмосферы.
egigd
Во-первых, из соображений аэродинамических потерь, при старте с высоты всего 10-12 км ракетоплан должен очень быстро от горизонтального перейти к почти вертикальному полёту. Так что двигатели там должны иметь примерно такую же тягу, как в случае вертикального старта.
Во-вторых, да, двигатель тут будет меньше, т.к. меньше сам ракетоплан, но он керосиновый, а не водородный, а это усложняет обслуживание, т.к. керосин может создавать зашлакованность.
В-третьих, хоть маленький двигатель и может быть дешевле в обслуживании, он и груза на орбиту выводит в разы меньше… Electron стоит в десяток раз дешевле, чем Falcon 9, но никто из-за этого не спешит отказываться от услуг Маска. Пусть обслуживание вашего космоплана будет, допустим, в пять раз дешевле, чем Шаттла, Шаттл за эти деньги выводил огромные модули космической станции и геостационарные спутники связи, а вы своим космопланом можете вывести на орбиту максимум спутники дистанционного зондирования (к слову, им нужна солнечно-синхронная орбита, так что расчёты про 5,5 и, тем более, 7 т оказываются «в пролёте»).
metaprog Автор
Керосиновый двигатель не является абсолютной догмой. Уже обсуждалось то, что вместо керосина можно использовать метан, он ведь шлака не дает? Даже UPD к посту написал об этом.
Космопланы (и ракеты) на химических двигателях не должны летать дальше низкой околоземной орбиты. В космосе должны работать орбитальные буксиры на высокоэффективных электрореактивных ускорителях с атомным реактором. Они могут давать скорость истечения 200-300 км/с, в то время как для химических двигателей предел — 5 км/с. Они дают малую тягу (несколько Ньютонов) и могут работать только в вакууме, но в космосе это просто идеальное решение. Главное — доставить груз на низкую орбиту, дальше электрореактивный буксир выведет его куда угодно, хоть на орбиту Плутона.
Osnovjansky
Тут тоже могут возникнуть сложности, над которыми придется работать — нужно проходить радиационные пояса, а электрореактивный двигатель будет проводить корабль сквозь них дни а то и недели.
Кроме того, такой способ разгона оптимален для грузов, а вот для человеков — долговато.
metaprog Автор
Электрореактивный двигатель работает с малой тягой — но работает постоянно. А химический — только несколько секунд или минут, после чего аппарат летит по баллистической траектории. Скорость аппарата с электрореактивным двигателем зависит от тяговооруженности.
egigd
«несколько локомотивов и один вагончик» ничем не помогут, т.к. масса самого буксира получается примерно такой же, как у спутника, а то и больше в разы, т.е. масса спутника почти не влияет на скорость движения буксира.
metaprog Автор
Здрасьте, у секции локомотива есть тяга, у вагона нет. Два локомотива на то же количество вагонов — тяговооруженность больше, ускорение больше.
alexeykuzmin0
У нас локомотив даже сам по себе, без вагончиков, быстро ехать не может. Слишком низкая тяговооруженность у современных ионных двигателей, даже с учетом вариантов «завтрашнего дня», вроде VASIMR. С другой стороны, аппараты выше радиационных поясов запускают нечасто, и в этих случах можно было бы цеплять разгонный блок, выводимый отдельным запуском космоплана
metaprog Автор
То надо считать, тема достойна отдельного поста. Кстати, на хабре были посты по электрореактивным двигателям?
alexeykuzmin0
В последнее время не встречал, но это не значит, что их не было. Не уверен
egigd
У реального железнодорожного локомотива масса в десятки раз меньше, чем у вагона. У нашего космического — примерно как у вагона (в самых оптимистичных проектах), а то и в несколько раз больше.
metaprog Автор
Опять же, для большей скорости можно цеплять много локомотивов и мало вагонов. Скорости смены орбиты. Так-то в вакууме тащить тяжелый «поезд» можно и одним слабым буксиром, силы трения все равно нет, вопрос лишь в желаемой скорости.
egigd
Ещё раз: у нас есть эти буксиры? Нет?..
Вот как будет инфраструктура буксиров (а она могла бы уже сейчас, на существующих одноразовых ракетах, снизить цену доставки спутников на орбиту втрое) — так будем говорить о перспективности ракетопланов со стартом с самолёта.
metaprog Автор
Ну так надо создавать. И делать это можно с космопланами самолетного старта.
Zenitchik
Нельзя. Они в 20 тонн еле вписываются.
egigd
Как космоплан поможет тому, что у нас нет двигателей и источников энергии нужной мощности с нужным ресурсом?..
metaprog Автор
Поможет забросить на орбиту электрореактивные двигатели и атомный реактор мегаваттного класса.
Zenitchik
20 тонн.
А может быть даже два пуска по 20 тонн.
egigd
Стартовая масса Транспортно-энергетического модуля на их основе — 20,3 т.
Даже если вы хотите по частям возить (что не предусмотрено проектом), масса реактора самого по себе — 7 т, а запускать его, по соображениям безопасности, нужно на высоте не менее 800 км. Вы же 7 т можете вывести только на 200 км…
metaprog Автор
Можно собрать орбитальный буксир прямо на высоте 200 км, выведя реактор в последнюю очередь. А дальше он уже своим ходом.
Zenitchik
Нельзя ему дальше своим ходом. Его нельзя включать ниже 800 км, и после включения — нельзя спускать ниже них.
Кстати говоря, 200 км — это экстремально низко. forums.airbase.ru/2019/09/t107721_2--ekstremalno-nizkij-kosmicheskij-polyot.4096.html
Собирать на этой высоте что-то многопуском — полагаю, рискованно.
metaprog Автор
Значит лучше на 250-300 собирать. А то что нельзя электрореактивный движок на реакторе спускать ниже 800 км — глупости, не жечь же химиеское топливо аж до такой высоты?
Zenitchik
Не глупости, а требования радиационной безопасности Земли. В случае отказа, спутник с таких орбит в обозримом будущем упадёт на Землю. А с 800 и более — в необозримом.
Чтобы облучённый реактор падал — слегка неохота. Защита-то у него теневая.
metaprog Автор
Он не должен отказывать, а если и откажет — его срочно эвакуирует другой орбитальный буксир на более высокую орбиту.
Zenitchik
А первый буксир как собирать будем?
metaprog Автор
Хороший вопрос. Если энергии космоплана не хватит чтобы забросить груз на орбиту 300 км, можно использовать разгонные блоки.
Хотя химические двигатели на самих электрореактивных буксирах быть должны, для срочных аварийных маневров типа уклонения от космического мусора. А при сборке первого буксира эти двигатели можно использовать для орбитальных маневров недостроенного буксира.
egigd
«Хороших вопросов» в вашем плане возникает миллион. И пока очевидно, что вы даже с теми проблемами, что уже известны, даже близко не ознакомились, но уже выдвигаете «какие-то советы космического масштаба»…
P.S. просто для справки: этот буксир задумывался для международной экспедиции к Сатурну (автоматической экспедиции, конечно же). Потом с международностью у российских проектов стало туго, а самим осилить экспедицию туда — никак. Стали думать, как продолжать получать деньги из бюджета на дальнейшие работы, а то как-то очень не хотелось оставаться без них, и придумали, что это будет межорбитальный буксир, хотя самим разработчикам вполне понятно, что на околоземных орбитах нужен совсем другой буксир, с другой энергетической установкой, другими двигателями и т.д. Но признают они это когда с ними сидишь за столом чай пьёшь, а не в официальных документах, разумеется.
metaprog Автор
Какая разница на Сатурн лететь или между орбитами? Ведь космический вакуум везде примерно одинаковый.
Valerij56
Увы, нельзя. В системе МАКС предусматривались водородные двигатели.Многоцелева?я авиацио?нно-косми?ческая систе?ма (МАКС) кроме самолёта-носителя и многоразового космоплана включала огромный одноразовый внешний топливный бак.
Dorogonov_DA
Хм, а не подскажете, у МАКСа навесной топливный бак — просто бак, или имеет некоторое аэроднамическое качество, создавая дополнительную подъёмную силу?
Почему не выполнить бак по форме аналогичным фюзеляжам экспериментальных бескрылых HL-10 и M2-F2, а оснастив автопилотом и небольшим двгателем — можно спасать бак, сажая его в автоматческом режиме по-самолётному.
Valerij56
Ну, совсем отрицать аэродинамическое качество внешнего бака я не стану, но его влияние было пренебрежимо мало. Космоплан при старте с самолёта-носителя должен был как можно быстрее перейти в режим практически вертикального набора высоты для уменьшения времени действия аэродинамического сопротивления. В этом отношении космоплан, стартующий с дозвукового самолёта-носителя принципиально от ракеты, стартующей с Земли не отличался. Существовали другие проекты со скоростными самолётами-носителями, «выпрыгивающими» из плотных слоёв атмосферы, но они так же не были реализованы.
sshikov
>В этом отношении космоплан, стартующий с дозвукового самолёта-носителя принципиально от ракеты, стартующей с Земли не отличался.
Кстати да. При скорости такого носителя дельта V получается все равно 7, в лучшем случае, а атмосфера на его потолке вполне себе плотная — так что пройти ее вертикально как раз вполне вероятно окажется выгоднее. А подниматься за счет подъемной силы… хм. По-моему, у аппарата такой формы аэродинамическое качество весьма так себе, так что эта идея выглядит довольно сомнительной тоже.
metaprog Автор
У космоплана без внешнего бака (предлагаемого в посте) аэродинамическое качество получше.
sshikov
>Зато отпадает нужда в большей части специализированной космодромной инфраструктуры.
Вы похоже не поняли, о чем я. Инфраструктура тут не при чем.
Я, как и комментатор еще чуть повыше, говорю о том, что набирать высоту за счет аэродинамики, как вы предлагаете, скорее всего невыгодно. Практический потолок Мрии — всего 12 километров. Тут плотная атмосфера, и самолеты на такой высоте выгоднее по одной простой причине — двигателю не нужен окислитель. Вы же предлагаете на этой высоте перейти на кислород-керосин. Ну это понятно почему — потому что ваш носитель дальше не способен.
Но зачем дальше по самолетному, за счет аэродинамики (которая не факт что хорошая)? Пологая траектория с 12 до 200 км? Не проще повысить тяговооруженность совсем немного, до тривиальной 1, и набирать высоту наоборот, ближе к вертикали, тем более что примерно 800 км/час у вас есть?
>аэродинамическое качество получше
Честно говоря — не очень понимаю, почему оно будет получше? Помнится, у Бурана оно где-то в районе 1.3, у Шаттла вообще 1 (у Мрии, кстати, 19). У вас где-то крылья припрятаны?
metaprog Автор
Шаттл и Буран — плохие атмосферные самолеты. Надо брать другую, более аэродинамичную, форму, как, например, у космоплана Спирали.
sshikov
>Но есть еще и потери на гравитацию при вертикальном взлете
Разумеется есть. В принципе, выбор крутизны траектории — это такая вполне базовая задача курса проектирования ракет.
>например, у космоплана Спирали.
Боюсь вас огорчить, но на фото — дозвуковой прототип. Насколько я помню — единственный летавший. И насколько я понимаю — тут некуда повышать качество, ограничения мешают. Вы хотите аппарат одновременно для дозвука, околозвука и гиперзвука, причем для очень высоких М. Именно таких существующих технологий нет в наличии.
sshikov
Да, насколько я помню то, что читал про Спираль, разговоры были про аэродинамическое качество порядка 4-5. Т.е. конечно не Буран, но далеко не фонтан, прямо скажем. Лапоть — он и есть лапоть.
metaprog Автор
Ну так все равно в разы выше, чем у Бурана или Шаттла. И всего лишь придать оптимальную форму. На посадку пустого космоплана на аэродром должно хватить.
Mesklin
У космоплана от Спирали по проекту устанавливался небольшой турбореактивный двигатель для нормального, спокойного полета и посадки на аэродром. Без экстрима с планирующей посадкой, это должна была быть система рассчитанная на обычных, массовых пилотов-космонавтов.
metaprog Автор
Возможно, турбореактивный двигатель в космоплан стоит поставить ради страховки. Но тут вопрос массы и сложности системы.
egigd
4-5 — это на низких скоростях, на высоких — менее единицы.
metaprog Автор
Можно подробнее?
egigd
Вы свой любимый сайт про Буран не читали?..
На гиперзвуке качество 0,8, на последних этапах спуска, когда скорости были уже низкими, после раскладывания крыльев получали 4,5.
metaprog Автор
Тот сайт такой большой, что читать надо долго и вдумчиво. Спасибо за наводку.
sshikov
Так я уже писал, что автор хочет самолет для широченного диапазона скоростей. А в итоге получается 4-5 на максимуме. Крылышки сложили — и ага.
metaprog Автор
Разве этого не хватит для плавного спуска в атмосфере и посадки?
alexeykuzmin0
nickname21
Любое тело создает дополнительную подъемную силу, главное под правильным углом его расположить.
Когда считаются ракеты (по теориям тонкого тела) учитываются подъемные силы и головной части и цилиндрической, и кормовой (+ интерференции). Но естественно они (силы) возникают только при ненулевом угле атаки. И я скажу довольно таки значительные силы получаются по сравнению с крыльями и рулями.
Valerij56
Когда считаются ракеты — да. Когда считаются космические ракеты считают, прежде всего, силу сопротивления, и она, действительно, не малая. Но вот подъёмную силу предпочитают обычно не считать, так как ракета для снижения сопротивления идёт с нулевым углом атаки.
nickname21
Не, ну, когда считают обычные космические ракеты, — всё может быть. Но у нас то здесь необычная ракета — тело вращения, + сверху космоплан прикреплен. Вопрос был именно про бак.
Может быть бак на протяжении всего полета идет с нулевым углом. А может иногда используют и его подъемную силу, увеличивая угол атаки. Это неизвестно. По крайней мере мне.
Valerij56
На самолёте бак стоит с небольшим углом атаки из-за своей формы, но подъёмная сила обеспечивается в это время крыльями самолёта. Можно использовать подъёмную силу после отделения от самолёта, но космоплан вместе с баком должен быстро изменить ориентацию и начать подниматься вертикально. А теперь представьте, куда направлена подъёмная сила бака при вертикальном наборе высоты.
metaprog Автор
Космоплан с одноразовым баком однозначно будет иметь куда худшее аэродинамическое качество, чем большой многоразовый космоплан.
Зачем вообще отделяемый бак? В три раза больше вывести на орбиту? Но три запуска большого многоразового космоплана, выводящие ту же массу, будут однозначно проще, чем один запуск с внешним баком.
Peacemaker
И тут начинаются приключения — вместо вывода единого блока нам нужно вывести три, строго синхронизировав запуски, в космосе состыковать три блока в один, и неизбежно потерять существенную часть полезной нагрузки на стыковочные узы.
metaprog Автор
Слишком тяжелое для единоразового выведения оборудование можно собирать в космосе. Вакуумная сварка там в самый раз. А даже если потеряем часть полезной нагрузки — так даже еще один запуск космоплана будет ерундой в сравнении с морокой с внешним баком или ракетой.
nickname21
Ну вот на этапе изменения ориентации с горизонтальной на вертикальную как раз и может (и будет 100%) использоваться подъемная сила бака. Потому что если хочется «быстро» развернуться без больших углов атаки этого не сделать.
А вот вторых меня смущает центровка. Момента возникать не будет? Посмотрите где двигатель расположен, и где должен быть центр масс. Мне кажется будет небольшой момент. Вот его как раз подъемной силой бака и могут компенсировать. Иначе никак. Теормех не позволяет.
egigd
Не любое, есть шар.
metaprog Автор
В мемуарах Анатолия Вовнянко упоминался еще один проект полностью многоразового космоплана:
Да, массу одноступенчатый вариант выводит меньшую. Зато не нужен каждый раз одноразовый бак. А также не нужны специальные краны и площадки чтобы собирать систему «космоплан-бак-самолет», достаточно обычного автокрана грузоподъемностью 100 тонн. За время пока будут монтировать систему с внешним баком можно будет несколько раз запустить на орбиту полностью многоразовый космоплан.Я в статье ссылался на МАКС. И там обсуждается еще и полностью многоразовый МАКС-М. Система с внешним баком по рассчетам выведет на Экваторе 19,5 тонн, а полностью многоразовая — 7 тонн. Ну и что? За время более сложной предстартовой подготовки системы с внешним баком можно как раз успеть 3 раза подготовить и запустить многоразовый космоплан. У которого, кстати, грузовой отсек намного больше, то есть, можно выводить более габаритные грузы.
Ключевое преимущество — упрощение и ускорение подготовки к запуску, минимизация сложности необходимого для этого оборудования.
metaprog Автор
Keynessian
За что минус?
Илон Маск использует керосин и экономит на весе оболочки топливных баков.
paul_155
Ну хорошо, предположим: есть у вас такой космоплан, дальше что? Цели есть? Маск к примеру не просто хороший инженер, он ещё величайший философ современности. Могу поверить, что в Украине остались инженеры, но с философией всё плохо.
И да, полскорости звука особого преимущества космоплану не дадут, надо же набрать ещё 22-23 маха.
RusikR2D2
Кажется, главная «фича» воздушного старта — это возможность вывода ПН на орбиту с любым наклонением без особых затрат (основные затраты — топливо для самолета-носителя), что также было бы интересно для военных.
vassabi
Аргументация
«что также было бы интересно для военных.» (с) RusikR2D2
еще раз доказывает, что
«с философией всё плохо» (с) paul_155
вы скажите — мирные и коммерческие варианты есть?
RusikR2D2
Откуда мне знать, я не специалист :) У МАКСа был вариант, когда вместо многоразового космоплана запускалась двухступенчатая ракета, которая могла вывозить на орбиту бОльшую ПН. Кажется, что во времена этих разработок не было особых надобностей в мелких и частых гражданских запусках. Сейчас, кстати, оно бы пригодилось для запуска тысяч спутников для Интернета. И возможность простого вывода на разные орбиты тоже бы пригодилась. А в 90х, наверное, это было ни к чему.
Кажется, если бы не энтузиазм Маска и его желание отправить людей на Марс, то «куча» многоразовых ракет (которые, наверное, были не самоцелью, а ступенью к полету на Марс) были бы особо и ни к чему. Не так уж много нужно для человечества в космосе рукотворных железок для обеспечения комфортной жизни на Земле.
hjornson
Коммерческих вариантов нет, потому что нет носителя.
А носителя нет потому что нет коммерческих вариантов.
Именно из-за такого стандартного для бизнеса замкнутого круга новые технологии и разрабатываются для военных, и лишь потом уходят в гражданку.
metaprog Автор
Бизнсу что главное? Деньги! Если олигархам проще зарабатывать, торгуя воздухом, то будут торговать воздухом. Если олигархам проще прихватизировать и пилить промышленность, они будут это делать, что мы и наблюдаем. Вот что мешает украинским олигархам объединиться в консорциум и на украинских же предприятиях сделать космопланы и носители к ним, выведя свою страну на первое место в мире по освоению космоса? Явно не безденежье — деньги у них есть, особенно если они объединятся с такой благородной целью. Проблема в том, что они не способны ничего нового создавать, только паразитировать на остатках потенциала страны.
И на Западе ситуация не намного лучше, Илон Маск — лишь исключение, подтверждающее правило.
Wesha
Маск — олигарх во вторую очередь, а в первую — инженер. Он готов спустить бабло, чтобы получить хорошее решение, что он уже неоднократно продемонстрировал. В отличие от всяких там Дерипасок и прочих, которым лишь бы побольше бабла любой ценой.
metaprog Автор
Побольше б Масков и поменьше Дерипасок — тогда слово «олигархия» перестанет быть ругательным.
alexeykuzmin0
Мне кажется, это больше зависит от системы, чем от людей. Если простые бизнесы приносят большую прибыль, зачем делать что-то сложное, рискованное, долгосрочное?
metaprog Автор
Именно по этой причине мы до сих пор не захватываем ресурсы космоса. Высадились бы американцы на Луну, если б это не было комплексной государственной программой?
alexeykuzmin0
Думаю, высадились бы, но на полвека позже
metaprog Автор
Что-то сейчас не спешат высаживаться, одни разговоры.
alexeykuzmin0
Постройку PPT от Deep Space Gateway планируется оплатить в то ли в этом, то ли в следующем квартале. В общем, поживем-увидим
Wesha
Было бы это комплексной государственной программой, если бы Советский Союз не застолбил почти все остальные "первые в мире" в космосе? :)
metaprog Автор
Вряд ли. Без позорного проигрыша советам первого человека в космосе, первой женщины, первого выхода в космос америнкацы едва ли стали б шевелиться, чтобы подняться на Луну.
Zenitchik
Шевелиться они начали после «Луны-3».
metaprog Автор
До пуска первого советского спутника американское командование, насколько я знаю, не очень хотело слушать фон Брауна о полетах в космос.
nickname21
Смотрите, братия, чтобы кто не увлек вас философиею и пустым обольщением, по преданию человеческому, по стихиям мира, а не по Христу;
К Колоссянам 2:8
BlackMokona
Это предложение вернутся в средневековье? ;)
nickname21
А при чём тут средневековье? =)
BlackMokona
Цитата про то, что не нужно верить учённым и их обещанием власти над стихиями, а нужно молится, постится и всё такое.
nickname21
Но философия — не наука. Спросите у любого философа =) Она выше науки ;) А цитата совершенно не об этом. И суть христианства тоже. Не верите мне, спросите у любого православного батюшки. Он вам ответит что пост совершенно ни на что не влияет. Ритуалы ни на что не влияют. Христос не этому учил. 90 % людей из-за этой мишуры с ритуалами не могут разглядеть истину и в Библию даже не заглядывают.
А молиться полезно, особенно там, где вы не можете повлиять на события никаким образом. Я молился, и у меня работает, каждый раз ;)
Даже если Бога и нет, она дает внутренние силы психологические, а также подготавливает человека. Посмотрите хотя бы на смертников, посланников Аллаха ))
Но Бог всё равно есть, главное увидеть.
metaprog Автор
Бог есть настолько, насколько ты в него веришь. Конечно же, вера в сверхъестественное может придавать невиданную силу недоступную инертному материалистичному обывателю. Но как насчет «приземленной», но более реалистичной веры в возможности науки, техники и своей страны?
nickname21
Нет, Бог есть объективно и реально. Реальней чем мы. Я вообще верю в скорый конец мира, потому что пророчества Библии сбываются.
А сам я последователь Христа, и абсолютно аполитичен. Я не делю людей на страны. На плохих и хороших тоже не делю. Я подставляю врагу щеку, и отдаю ему последнюю рубашку.
Keynessian
Мне сольют Карму, но всё же спрошу:
Почему веруны верят именно в плохое, а не в хорошее?
nickname21
А кто сказал что конец этого мира — плохое? Езжайте в Африку поспрашивайте у людей каков этот мир. А лучше по больницам с онкобольными, они вам расскажут что думают.
Когда заканчивается плохое — хорошо. Когда страдающий человек умирает — хорошо. Вера не в словах, а в делах. Это цитата из Нового завета. Вы верите в хорошее? Что вы сделали хорошего в жизни?
Хотя если вы переживаете за свою Карму на сайте, это пожалуй, риторический вопрос :)
Вы тоже верун, также слепо верите науке. Все мы веруны, кто во что горазд верит.
metaprog Автор
Когда он излечивается — вот что хорошо.
Без веры жизни нет. Но верить, опять же, лучше в науку и технику. Самолеты летают, хотя тот же Ан-225 ни в Библии, ни в Коране, ни в языческих мифах и близко не упоминается. Как бы удивился человек из средневековья, что такое возможно? А мы видим такие чудеса, но в науку по-настоящему верят очень немногие.
Кстати, никто не знает где и когда бы посмотреть на Ан-225 в полете?
nickname21
Динозавры тоже верили в науку, и где они? Кто победил? Мыши подземные и кроты, самые ничтожные и слабые всегда побеждают. Чем вам не пророчество? Это и написано в Новом завете и в старом просто везде.
Поверьте мне: Бог управляет этим миром, не мы. Мы никогда не будем им управлять. Не нужно быть самонадеянным глупцом. Советую почитать Притчи и Екклесиаста из Ветхого завета, там просто выжимка мудрости, всё что нужно знать для жизни.
metaprog Автор
Меньше кушать надо, в условиях голода выжили.
nickname21
Верили в свою силу и ум. Тираннозавр был одним из последних, и вроде самым умным из животных. И где они сейчас?
Вот, вот — меньше кушали. Может и нам следует меньше кушать? Информации…
Не нужно воспринимать мои слова напрямую, я говорю аналогиями…
metaprog Автор
Тираннозавр вряд ли был умнее современной кошки. Млекопитающим по уму нет равных.
metaprog Автор
Надо захватывать космос. Чтобы всякие астероиды были для нас источником сырья, а не опасностей.
nickname21
А последний суд будет делом ни человеческих рук, ни астероидов =) И мы ничего не сможем изменить, просто успокойтесь, не бойтесь, познавайте Бога и всё будет хорошо )
Zenitchik
Настолько толсто, что даже тонко.
Вы ни за что меня не убедите, будто на самом деле верите в эту дичь.
nickname21
У вас карма понизилась, проверьте.
Я верю в эту дичь на самом деле.
metaprog Автор
Красиво?
nickname21
А что делать тому человеку, к которому в дом вломились грабители, изнасиловали жену, убили её, и детей убили. Человека избили до полусмерти и вынесли из дома всё нажитое.? На что ему надеяться, когда ничего не осталось, и смысла жить больше нет? Смогут ли его излечить? Есть такие кого не излечишь… Есть то, что мы не можем изменить, ни сейчас ни в будущем
metaprog Автор
Для них есть крионика.
nickname21
О, как вы ошибаетесь… Мстить — не выход. Евреи одни уже мстили, где они? Еврейская история — это полотно Бога, на котором он написал нам правила жизни и свою Волю.
metaprog Автор
nickname21
Да, скажите это тем евреям, которых Гитлер в топку засовывал по 400 человек. И всем остальным в то время, которые жили без своего государства 2000 лет, как и написано в пророчествах было до этого.
Есть и избранные, видите Бог и награждает своих рабов. Причем прежде всего мудростью, далее приложится всё, как к царю Соломону.
zagayevskiy
Только что «я не делю людей по странам, я аполитичен», и тут же «евреи жили без своего государства». Ты либо крестик сними, либо штаны надень.
nickname21
как написано: нет праведного ни одного;
К Римлянам 3:10
А вообще, тут всё зависит от определения. Мы не в математическом мире живем, а в реальном. Где одни и те же слова могут и предложения могут значить несколько значений. В зависимости от контекста. Аполитичен я по отношению к людям, именно когда нужно кому то помочь, похвалить, поругать — я не буду обращать внимание ни на страну, ни на расу, ни на положение в обществе.
А когда говорю о том, что евреи жили без государства — так это просто факт, для людей которые делят всех на государства, страны и тому подобное. Хочешь общаться с кем то — общайся на их языке.
В Библии так много можно противоречий найти, если следовать чистой математической логике, но и в жизни вы их найдете не меньше. Может даже больше.
ВСЁ ЗАВИСИТ ОТ КОНТЕКСТА И ВСЕГДА НУЖНО ЧИТАТЬ МЕЖДУ СТРОК
Keynessian
Наглядный пример Торжества Веры в Духовной Индии:
Почему веруны так любят нищету, а некоторые ещё и юродивость?
metaprog Автор
Потому что многие (если не все) религии создавались для того, чтобы держать нищие массы в подчинении элиты. Однако это не значит что жить нужно без веры. Надо жить с верой в науку и технику, в свои силы, в силы Человека. Плохо лишь то, что такая вера намного слабее в массах, чем традиционные религии.
nickname21
Так они не тех богов верят, в идолов. Они язычники =) Вот вам и результат. А евреи в Истинного Бога верили/верят — делают открытия, придумывают Общие Теории Относительности, Квант. мех. и в Форбс попадают. Но не все конечно. Как и пророками становятся не все. Как и народы Бог избирает не все. Единицы. Разве вам не по душе эта иерархия и подобие, разве это не красиво? Разве это не логично, что Бог должен избрать ОДИН народ, а не все сразу?
Zenitchik
Да Вы, батенька, ещё и национальный шовинист…
Keynessian
Я был прав!
Веруны мне слили Карму до -7.
nickname21
Это Бог слил вам карму, и еще сольет ;)
nickname21
Философия Бога вообще выше хорошего и плохого. Бог нас выращивает, как виноград, потом собирает и делает из нас хорошее вино. Плохое зачастую способствует хорошему, так что плохое = хорошему. Всё в мире едино, потому что мир — идеален. Мир создал Бог.
Пример: когда ребенка заставляют в детстве ходить в школу и зубрить формулы, ребенок не осознает, что это пойдет ему на пользу. Для него школа — зло. Потом через много лет он осознает и приходит к своим учителям с цветами и улыбкой.
Мы дети в любом возрасте. Чем дальше, тем больше будем осознавать и восхищаться творением Бога.
metaprog Автор
nickname21
То же самое и с Богом. Мало кто может из людей священников по настоящему объяснить, что хочет от нас Бог. А еще меньше тех, кто это начинает понимать. Пророки вообще (в Библии, которая писалась на протяжении 1500 лет) появлялись раз в несколько сотен лет, по одному. То что сейчас нет ни единого пророка на Земле (а нет ли???, обычно их не видят, и обычно их гонят) — это закономерность.
metaprog Автор
Пожалуй, в чем-то ты прав. Маловато нынче пророков. Кого можешь навскидку вспомнить из ныне живущих кроме Илона Маска?
nickname21
Илон Маск — хуесос )) Ему до пророка как до Москвы немцам в 1942 году — никогда.
Это шутка, конечно. Бог пророчествует абсолютно через всех — через язычников, через катастрофы, через учёных, через открытия… Кто хочет видеть Бога — тот видит.
Ладно, не буду с вами спорить, кто не хочет принимать истину — тому насильно не запихнешь.
metaprog Автор
Ладно, давайте заниматься физикой и математикой:)
metaprog Автор
nickname21
Как вавилонская башня рухнуло ваше творение. Всё что от него осталось это мелоллом в Казахстане в ангаре. Металлобрухтом мне восхищаться?
metaprog Автор
Рухнуло, бо ума нема. Просрали Буран. Зато Мрия летает. Жаль что пока без космопланов, но надо верить. Верить, что мы обязательно начнем завоевание космоса! И действовать соответсвующе.
alexeykuzmin0
sim31r
Вообще-то дадут. В стартовой общей массе разницы почти не будет, но масса сэкономленная на топливе полностью перейдет в дополнительную массу полезной нагрузки. Там нелинейная зависимость. Так что имеет смысл бороться за каждый метр в секунду скорости и тем более пол маха.
Другое дело что атмосфера будет мешать, особенно на высоких скоростях. На преодоление силы трения на сверхзвуковой скорости уйдет больше топлива, чем экономится разгоном на самолете (тут нужно уточнить в расчетах). Современные ракеты как-раз выбирают траекторию чтобы максимально быстро пройти плотные слои атмосферы, и это при том что они малой поперечной площади, без крыльев.
И вопросы к посадке, погасить огромную кинетическую энергию многоразовой обшивкой? На сколько я знаю это невозможно. На таких скоростях обычная аэродинамика не работает и крылья будут только мешать.
Если грузов будет много, вероятно будет дешевле проект из статьи
Сны о большом глупом носителе
Который реализуем был еще 60е годы прошлого века.
paul_155
Эта сэкономленная масса полностью испарится пока система набирает 10 км. Жидкий кислород довольно сложно хранить, а на обычной ракете мачта с подпидкой кислородом отходит перед самым отрывом.
sim31r
Да, еще одна техническая сложность.
Но тут нужно учесть что кислород испарился и масса ракеты уже стала легче, лишнего груза на борту не будет. Можно сразу заправлять лишнее топливо с учетом испарения и в момент старта будет нужная масса. Из минусов все же будет лишняя масса и размер из-за бака большего объема.
Или подпитывать кислородом с борта самолета носителя, как в наземном варианте, что усложнит систему.
metaprog Автор
Подпитывать кислородом с самолета либо иметь на космоплане систему охлаждения баков от электричества с борта самолета. Что проще?
paul_155
Электричеством криогенные температуры? Нука расскажите как это. Подпитать с самолёта теоретически возможно. Но тоже нифига не просто. И не забудьте про звезду героя лётчикам.
metaprog Автор
Элементы Пельтье или другое оборудование для поддержания низкой температуры. Или, опять же, подпитка с самолета. И то, если нужно. В общем, то уже детали, ждем комментарии от тех, кто шарит в криогенике.
Mesklin
Элементы Пельтье, как и любая крионика весьма увесистая штука, а подпитка жидким кислородом с самолета в течении часов полета — это ж сколько кислорода надо с собой тащить. А потери жидкого кислорода ракетой весьма приличны — баки жидкого кислорода имеют весьма условную теплоизоляцию для экономии веса.
Osnovjansky
Бак для подпитки из самолета можно утеплить лучше чем у ракеты, тогда он может охлаждаться испарением.
Когда-то работал на территории Харьковского института низких температур. На стенах висели плакаты о разработках.
Бак для сжиженного метана, для грузовиков, сохранял холод до 7 дней. Охлаждение — испарением содержимого. Т.е. за 12 часов — менее 10%
Ещё интересная разработка — аккумулятор холода на твердом водороде (скорее всего, для ИК оптики на спутниках) — шар диаметром около полуметра + какое-то ещё оборудование (подробности уже не помню) — срок работы до года.
metaprog Автор
А как быстро испаряется кислород?
Osnovjansky
У них температура кипения близкая (у метана -162, у кислорода -183) — следовательно требования к теплоизоляции метана и кислорода тоже близкие
Хм, немного соврал. У кислорода удельная теплота парообразования в 2,5 раза меньше — значит и расход при испарении (при равной теплоизоляции) будет больше
metaprog Автор
Самолет может сжижать кислород прямо с атмосферы. Все равно это нужно в небольших объемах, чисто для компенсации испарения.
egigd
Жидкий кислород хранить очень легко.
Даже из обычного термоса за пару часов испаряется лишь малая часть, а когда речь заходит об огромных баках, там вообще считай ничего за часы не испарится, даже если не сильно запариваться на теплоизоляцию.
katok535
Спасибо за ссылку! Прочитал с удовольствием, именно от того, что читал в 2019 г, а не в 2015, когда была написана статья:
Как много изменилось всего за 4 года! Отрадно, что космонавтика движется вперед на наших глазах…
alexeykuzmin0
Понятно, что сложности есть и их много, но это не то, чтобы прямо невозможно.
sim31r
Это достаточно много. Любой небольшой процент потерь сразу вычитает тоннами массу полезной нагрузки, из-за потребности в топливе для обеспечения компенсации этой потери. Зависимость нелинейная. Имеет смысл как-раз бороться за снижение потерь и за каждый м/с.
Но ремонт последующий требовался.
vedenin1980
Стоимость топлива считанные проценты от стоимости пуска (что-то порядка 50 тыс.$ из 60 млн.). Многоразовость или упрощение конструкции намного перспективнее экономии на топливе. Запускать с горы на экваторе дало бы лишних 400-500 м/с чем с Байконура, но это не окупает сложности запуска. Даже Морской старт и тот как-то заглох и не особо популярен.
sim31r
Морской старт заглох потому что дает прирост скорости не 500 м/с, а намного меньше. Большинство космодромов (кроме Байконура), недалеко от экватора и прирост скорости небольшой будет, они и так удачно расположены:
metaprog Автор
Bedal
насчёт философии спорить не буду, ибо это чистое словоблудие. Но с тем, что Маск подкрепил многоразовость — согласен.
Многоразовость не даёт выгоды в любом произвольном случае, такие аппараты заведомо дороже. Чтобы был профит, нужно, чтобы заводы по производству и ремонту были загружены равномерно и непрерывно. Иначе будет, как у шаттлов, где производственные способности минимум вдесятеро превышали потребности. «Меньше одного станка» сделать ведь нельзя.
Так вот, Маск в неразрывной связи с многоразовостью своих РН, проталкивает системы с сотнями, тысячами, запусков. И проталкивает вполне успешно. В этих условиях многоразовые РН не просто выгодня, а являются практически единственным возможным вариантом.
И в том, что касается метановых двигателей, Маск (и, отдельно, Безос) тоже рванули в правильном направлении. То, что метан якобы можно делать на Марсе — оставим, важно другое: параметры криогеники для метана и кислорода практически одинаковы, что очень существенно удешевляет оборудование старта. Плюс керосин не годится для многократных включений из-за копоти, а водород — из-за неустойчивого горения (очень неустойчиво, так что водородные двигатели работают с непрерывно горящей «зажигалкой»). Метановый же двигатель из-за мягкого горения в полнопоточных турбинах даёт весьма надёжное горение в двигателе. Он сам себе зажигалка.
metaprog Автор
Керосин есть в любом аэропорту, способном принимать Ан-225. А метан доставать и сжижать — можно, конечно, провести газопровод и поставить специальное оборудование, но насколько это оправданно? Все же это не настолько просто как залить керосин. Все же чем меньше нужно оборудования — тем лучше.
Bedal
Кислород всё равно нужен, так что по оборудованию скачка стоимости не будет, параметры криогеники метана и кислорода — близки.
Керосин в качестве топлива для многоразовых космических систем бесперспективен, почему сейчас все (ну, не все, увы) стройными рядами и пошли за метаном.
alexeykuzmin0
Если совсем уж хочется обойтись без сжижения, можно взять пероксид водорода. Или вообще азотную кислоту
Bedal
Все эти игры уже проходили, с перекиси вообще, считай, начинали, а на азотке летают по сю пору — но это явно уходящая натура, наследие военного применения.
oleg_go
Сжиженный метан, он же СПГ, возят танкерами, грузовиками, ж.д. вагонами. Зачем его производить на месте — если существует целая отрасль по его сжижению и перевозке, не привязанная к космическим запускам. Тем более в Техасе уже построены заводы по сжижению СПГ в объемах десятков млн. тонн в год
metaprog Автор
Спасибо за уточнение. Видимо, без железнодорожных веток на аэродромы, где запускают космопланы, не обойдется. По железной дороге проще всего быстро доставлять такие большие объемы топлива и окислителя.
paul_155
Ни одно великое дело не случилось без словоблудия. Начиная с пирамид, и т.д. броневичёк, рейхстаг, чуваки на Луне и возможно на Марсе.
Bedal
извините, мне скучно.
alexeykuzmin0
Bedal
чисто для повторного использования в следующем запуске — подходят. Вон, Безосовый «летающий член» успел четыре пуска на одном движке сделать ещё несколько лет назад. Суборбитальных, но всё же.
Однако развитие технологий запуска требует не только многоразовости в узком понимании «слетали, починили, слетали ещё раз», но и многократного «то потухло, то погасло» в полёте. И тут у водородников есть проблемы, горение там действительно неустойчивое. Погуглите схемы, все они с «зажигалкой», где электрическая дуга поджигает «сладкую» смесь с устойчивым горением, и этот факел подаётся в камеру сгорания для стабилизации горения. Подкреплю общеизвестным: смесь водорода с кислородом взрывоопасна в очень широком диапазоне концентраций. Взрыв в двигателе — не то, что хочется. Выход — применять смесь с концентрациями за пределом взрывоопасности. Но это означает очень большие потери либо водорода, либо кислорода (смотря в какую сторону концентрацию перекашивать). Приходится использовать сложные схемы…
Метан именно в этом смысле гораздо выгоднее и сам по себе, и потому, что общие потоки делятся почти пополам, создаётся два равных потока, один «сладкий», с большим преобладанием метана, другой «кислый», с большим преобладанием кислорода. Эти потоки поджигаются, работают в полнопоточных турбокомпрессорах и поступают в камеру сгорания. Но реакция в них ещё идёт — и, хотя смесь в камере сгорания получается уже близкой с стехиометрии (что очень выгодно), горение в ней стабильное, без детонации, говоря автомобильным языком.
alexeykuzmin0
black_semargl
Не одним УИ… бак на 100 тонн водорода у шаттла весил 50 тонн, т.е. надо из суммарной массы исходить, так что выигрыш хоть и есть но не такой впечатляющий.
alexeykuzmin0
Ну, положим, раза в 2-3 легче он весил, но то придирка, по сути вы правы. У гидролокса есть минусы, и заметные
black_semargl
Да, 37 тонн получается.
alexeykuzmin0
Это тот, который в самом начале был, потом его до 26.5 тонн облегчили (см, например, тут). Но не суть, это все равно сильно тяжелее, чем для более плотного топлива. Причем тяжелее в смысле сухого веса, что самое противное
vadimr
В США есть система с воздушным стартом Pegasus, было выполнено 43 пуска, но в настоящее время дальнейшие пуски считаются экономически нецелесообразными.
BlackMokona
Причём легкий Пегаса выкидывает из гонки тяжёлый Фалькон-9, предлагая более дешёвую цену
Напомню что Пегас выводит 443 кг на НОО, а Фалькон-9 22800 кг
Вообще тотальный провал.
BlackMokona
*Более низкая цена тяжелой РН Фалькон-9, позволяет выкинуть из игры легкую ракету Пегас.
https://thealphacentauri.net/ilon-mask-zahvatyvaet-rynok-zapuskov-raket-srednego-i-legkogo-klassov/
Bedal
Так считать нельзя. Запуск малой нагрузки имеет свою специфику. Если запускаться на тяжёлой РН, то нужно быть под давлением графика основной нагрузки. Потому — нужно быть готовым задолго, а ведь аккумуляторы и прочие системы на малом спутнике тоже маленькие. Плюс — выведение будет там, где это нужно основной нагрузке, это означает потери массы (и денег) на довыведение.
В результате даже заметно более дорогое выведение на малой РН может оказаться всё равно выгодным. Но Пегас — и с этой точки зрения слишком мал, 443 кг на низкую орбиту.
metaprog Автор
Можно кроме больших космопланов делать мини-космопланы на 500 кг нагрузки. Ан-225 сделан на основе Ан-124, можно так же сделать мини-носитель на основе Ан-178.
Bedal
С Пегасом это проходили, конец известен.
metaprog Автор
Что пошло не так?
Bedal
слишком мало выводится даже на низкую орбиту, которая мало кому нужна. А подняться повыше — будет выведены совсем крохи. И стоимость выведенной функции растёт.
metaprog Автор
Это когда было? Когда еще не было микроспутников? Хотя все же в большом космоплане больше смысла, чем в таких мелочах.
Bedal
а для микроспутников картина опять меняется — при их студенческой цене запуск имеет смысл только заодно с чем-то большим, котороый и заплатит.
Про мелочи: я всё жду, когда экологи, наконец, спохватятся, что протыкание и прогрев верхних слоёв в массовом порядке (а планируется до 1000 в год) не может не сказаться. Кстати, керосину с его аэрозолями это окончательно обрежет будущее.
BlackMokona
По ссылке Фалькон-9 целиком был продан дешевле Пегаса. Понимаете целиком.
Если попуткой то стоит более чем в 10 раз дешевле Пегаса.
Bedal
А где Вы нашли спор с этим — у меня? Я только излагаю, что нельзя тупо делить стоимость пуска на выводимую массу. Потому, скажем, «попуткой в 10 раз дешевле» уже разоряет пегас, а вот, если б было в 4 раза дешевле — то уже [может быть] и не разорило бы.
BlackMokona
Еще раз повторю Фалькон-9 целиком дешевле Пегаса. Ракета на 22,8 тонн дешевле мелкой ракеты которая и пол тонны не утащит
metaprog Автор
В чем секрет такой разницы?
BlackMokona
Множество моментов.
Самый главный разница ценнообразования.
До прихода новых частников в лице Маска и Безоса все РН разрабатывались по схеме стоймость плюс фиксированный процент прибыли. Максимально наращивать расходы значит максимально наращиваешь прибыль.
Ну а потом горы всего понаписаного про SpaceX, Маска и его способы управления проектами
Bedal
Я уважаю Ваше тщательное отношение к тому, что сам написал — но ожидаю, что Вы наконец-то прочтёте и те комменты, на которые вроде бы отвечаете.
agat000
По RenTv уже говорили, что Маск убьет нас всех со своим Марсом и мильеном спутников. Сожжет атмосферу и выжжет мозги космическим радиоизлучением.
Bedal
а, ну, тогда скоро и экологи подтянутся.
Но — кроме шуток, пока мы летаем на химии, расход горючего порядка 50 тонн на тонну на низкой орбите. Для создания на Марсе колонии нужно вывести порядка миллиона тонн — то есть 50 миллионов тонн топлива нужно сжечь точечно в верхних слоях атмосферы. Вряд ли это пройдёт бесследно.
В общем, пока мы летаем на химии и считаем достижения по забросу биологических тушек — в космосе нам делать нечего. Так, выйти в палисадничке поковыряться…
metaprog Автор
Большую часть необходимых для дальнейшего освоения космоса ресурсов можно выкопать на Луне, и там же наладить производство. Не нужно все подряд везти с Земли.
Bedal
Давайте будем трезвыми технарями? Возьмите производство чего-нибудь простого и составьте список, чего и сколько потребуется — учитывая, что станки и оборудование тоже «не везём». Только включайте всё: и энергетику, и изоляцию для проводов, и оборудование, позволяющее делать материалы чистыми — потому как накопать руды, даже богатой, маловато, чтобы сказать «а дальше всё просто». Не забудьте и оборудование для поиска этой самой богатой руды, и транспортные средства для её доставки. А то ведь будет, как в бронзовом мире, который держался на том, что одна руда в Египте, другая в Испании, третья вообще в Британии.
metaprog Автор
На перечисленные вами вопросы нет коротких ответов. Ими должны заниматься многие НИИ и заводы. Но ни одной принципиально нерешамой проблемы в этом нет. Кроме одной — задать цель, но то уже вопрос политики.
Bedal
Ну, почему же? Давайте считать, что всякую мелочь, тысяч на десять тонн, завезём в готовом виде. И просто перечислим материалы (я ведь не ограничиваю Вас в выборе изделия — лишь бы он не был слишком смешным).
Потом — перечислим технологии, по которым делается изделие из этих материалов. Потом, материалы для изготовления оборудования для этих технологий…
Теперь можно переходить к технологиям изготовления собственно материалов. Где будем резину копать, где всякую прочую органику. Ну, откажемся от резины, а делать всё будем из метана. Это ведь возможно, а метана у нас вроде как завались? Ну, да, оборудование. энергия для этого. Чёрт, там все изоляторы органические, глину-то для фарфора не найти. Ну, пусть будет стеклянная, уж песок-то чистый найдём. А, тоже нет… нну. В общем, где-то так:
www.youtube.com/watch?v=5zt150EQ4oU
Короче говоря, ответ будет: или порядка миллиона тонн, или порядка сотни лет (что всё равно выльется в ту же массу) на постепенную наработку одного процесса за другим.
alexeykuzmin0
NASA как-то считало, что 100 тонн хватит на разворачивание производства на Луне. А если доставлять понемногу, сначала фокусируясь на производстве самых простых вещей, вроде несущих конструкций из полиметаллических сплавов, а потом все сложнее и сложнее, то и в 12 вроде как уложиться можно. Но анализ там достаточно поверхностный, требуются дальнейшие исследования
Bedal
чтобы развернуть какое-то производство — может, и хватит. Но и эти тонны слегка лукавые: это оборудование для производства метана (что очень просто) при наличии уже подвезённого сырья и уже развёрнутой энергетики.
… то развёртывание колонии, способной к автономному существованию, займёт сотни лет и потребует ещё больших масс, доставленных с Земли для обеспечения жизнедеятельности колонистов на эти годы.metaprog Автор
Для развертывания лунной базы главное — наладить регулярный маршрут с Землей. На Земле — аэрокосмическая система из поста, на Луне — извлекать алюминий и кислород из реголита и заправлять твердотопливные ускорители для выхода на орбиту. Наладив стабильный маршрут, можно постепенно завозить оборудование для вакуумной металлургии, более мощные источники питания (ядерные реакторы, солнечные электростанции) и прочее оборудование для все большего развертывния лунной промышленности. Имея металлургию и производство металлических деталей, уже можно в разы сократить массу доставляемого оборудования.
Bedal
извините, но ситуация типично троллинговая, в лучшем случае тянет на «Юный Техник». Делаются гипероптимистичные заявления и возражения принимаются только на уровне «а дайте-как мне расчёты и научную статью». А вот вы дайте ссылку на пруф — без этого продолжать не вижу смысла.
metaprog Автор
У вас есть сомнеия в каком-то конкретном факте?
Bedal
от меня требовали пруфов, расчётов и научных статей на всё — вот и Вы давайте пруфы и расчёты на каждое Ваше утверждение. А то я уже устал от верующих в безоблачное будущее простых решений.
metaprog Автор
Какие из моих утверждений требуют пруфов?
alexeykuzmin0
Мне, например, интуитивно кажется, что «заправлять твердотопливные двигатели», да еще автоматически в лунных условиях — это сложно, если вообще возможно. Единственные известные мне переиспользуемые твердотопливные двигатели — это ускорители Шаттлов, и про них не раз говорили, что дешевле было бы производить одноразовые. Да и летать исключительно или почти исключительно на твердотопливных двигателях — это то еще удовольствие, ни тягу снизить, ни даже выключить их нельзя. Точность маневров получается никакая.
С другой стороны, на Луне есть лед, в областях вечной тьмы и рядом с ними, а также некоторое количество гидроксогрупп в реголите, которые можно извлечь нагревом фокусированным солнечным светом, так что можно попытаться летать на водород-кислородных двигателях. Тут есть серьезные проблемы с добычей и очисткой льда (в областях вечной тьмы очень-очень холодно) и со сжижением водорода и хранением и транспортировкой его в жидком виде (но тут, возможно, эта область холода, напротив, поможет)
metaprog Автор
То есть, жидкостные двигатели для перезаправки в лунных условиях — более реалистичный вариант, чем твердотопливные?
alexeykuzmin0
Мне кажется, что да. Но это тоже непросто
metaprog Автор
Без перезаправки диигателей на Луне невозможно говорить об ее освоении.
alexeykuzmin0
Да, есть такое
black_semargl
В принципе, металл он тоже жидкий при определённой температуре…
Взять калий или натрий, в вакууме его хранить безопасно.
alexeykuzmin0
Тоже вариант, хотя там удельный импульс будет не то, чтобы очень хороший. И еще надо аккуратно убедиться, что оксид образуется в газообразной форме
metaprog Автор
Интересно, то есть металлы тоже годятся как топливо?
alexeykuzmin0
Что угодно годится, если мы можем заставить его расширяться с выделением энергии. Высокое давление (и, желательно, температура) — реактивная сила. Например, перекись водорода — в присутствии катализатора превращается в кислород и воду, при этом сильно греется. Можно любую экзотермическую химическую реакцию (не обязательно горения, вон выше пример разложения перекиси) взять, лишь бы в результате получался газ. В книге John D.Clark «Ignition!» описаны тестовые запуски ракеты, работающей на топливной паре ртуть-кислород. И наземные тесты двигателя на трех компонентах водород-литий-фтор (правда, водород у них был газообразный).
Ну и еще нам заметно удобнее работать с жидкостями, чем с газами или твердыми веществами, так что лучше, чтобы как топливо, так и окислитель имели вменяемые температуры плавления и кипения
black_semargl
Для старта с Луны импульса особо много и не надо.
Оксид в газообразной форме необязателен — можно взять избыток кислорода. УИ совсем низкий получится, но если кислород получается как отход производства — почему нет?
alexeykuzmin0
Собственно, чего я вам пересказываю, почитайте сами: Metzger P. T. et al. Affordable, rapid bootstrapping of the space industry and solar system civilization //Journal of Aerospace Engineering. – 2012. – Т. 26. – №. 1. – С. 18-29.
Да, анализ в статье достаточно поверхностный, и да, желательно провести более подробные исследования на эту тему. К сожалению, я ничего более глубокого не нашел. Если найдете и поделитесь, буду очень рад
vedenin1980
С 1980 года мы сожгли 140 миллиардов тонн топлива, каждый день в мире сжигается 14 миллионов тонн топлива. То есть создание колонии на Марсе будет равносильно 3.5 дням работы всех автомобилей/самолетов в мире.
P.S. Большая часть топлива ракеты сгорает на небольшой высоте примерно такой же как у самолетов и автомобилей, а часть вообще может уйти в открытый космос, поэтому ущерб для экологии ракеты вряд ли будет отличаться от ущерба от экологии самолета. Поэтому сомнительно, что ракеты смогут оказать влияние на экологию хотя бы в размере 1% от остальных факторов.
Bedal
большая, но не бОльшая. Прочитайте, к примеру, про запуск «Энергии»:
metaprog Автор
Ну и что дальше — космос не осваивать?
Bedal
биологическими человеками? Правильно, не осваивать — нет ни малейшего смысла. У киборгов шансов на многие порядки больше. А они появятся явно раньше, чем удастся что-то организовать для _длительного_, в века существования биочеловеков. С рождением поколений и так далее — а то какая же это колония? На месячных командировках она не продержится. И на годичных — вряд ли. Хотя лунная — ещё куда ни шло.
Сравните сами порядок ресурсов для существования постоянно действующей колонии «роботов» и «человеков».
metaprog Автор
Какие к черту киборги? Просто космическая станция с вращающимися модулями, где центробежная сила создает гравитацию. Пара цилиндров, можно даже 20 метров в диаметре — уже гравитация. Прицепить к этому аппарату электрореактивный двигатель — комфортный космический корабль с искусственной гравитацией.
Bedal
А киборги — те самые. Которые будут и скоро. У Вас же не хватит жестокости отказать увечным и калечным в возможности жить полноценно? А тем, у кого проблемы со зрением или даже слухом — предоставить прямой интерфейс мозг-комп? А тем, у кого проблемы с памятью или, скажем, аутистам — решить эту проблему с помощью «кремниевого протеза»?
Полистайте статьи хотя бы здесь, на гиктаймс — увидите, что работы по всем направлениям идут полным ходом.
… а потом «нормальные» люди вдруг обнаружат, что безнадёжно отстают от «инвалидов»… Вот первая ласточка:
newizv.ru/news/sport/16-01-2008/82671-beznogomu-begunu-zapretili-begat-na-olimpiade
metaprog Автор
Протезы и импланты нужны, кто же спорит? Но что не так с гравитацией на центробежной силе?
Bedal
размер должен исключить неравномерность силы тяжести по росту человека и её изменения при изменении положении тела и всяческих наклонах. Дело тут не в сиюминутном комфорте — мы же говорим о длительности с выходом на автономное существование, а, значит, тщательную заботу о нарушениях в физиологии?
metaprog Автор
Даже 20 метров диаметра должно хватить для более-менее комфортной поездки на Луну, хотя чем больше тем лучше. Во всяком случае, даже ощутимый градиент ускорения свободного падения куда лучше, чем полная невесомость.
Zenitchik
А Вы считать пробовали?
Я, вот, считал. У меня получилось, минимум 70 метров. Иначе градиент угловой скорости будет на вестибулярный аппарат влиять.
metaprog Автор
А какой градиент критичный? И, опять же, даже градиент лучше чем полная невесомость.
alexeykuzmin0
Zenitchik
9,81 м/с^2.
Градиент брал из советских исследований. Будет время — поищу источник.
>И, опять же, даже градиент лучше чем полная невесомость.
Наличие заметной силы Кориолиса — хуже, чем полная невесомость.
alexeykuzmin0
Ну так можно взять в десять раз меньше — уже неплохо будет
vedenin1980
Так не обязательно же делать станцию такого размера, берем любой противовес сопостовимого веса (например, с НЗ запасами воды и воздуха), соединяем общим 200 метровым кабелем и раскручиваем вокруг общего центра тяжести. Получаем искуственную гравитацию.
При желании давно бы на МКС могли ее сделать, другое дело, что невесомость там полезнее.
vedenin1980
Если у ваших кибергов биологический мозг они будут иметь практически те же проблемы с гравитацией, что и обычные люди.
P.S. Не доказано, что будут проблемы с физиологией при гравитации Луны или Марса, тем более если использовать центробежную силу хотя бы на время сна.
metaprog Автор
На космическом корабле с двумя вращающимися в противоположные стороны цилиндрами легко создать центробежную силу, достаточную даже для земной гравитации.
vedenin1980
Сравнил. Для «роботов» и тем более «киборгов» потребуется больше ресурсов. Техника выходит из строя быстро и от радиации и от холода с солнечным излучением и от износа ресурсов, как ни странно, на данный момент люди куда живучее, просто они не «одноразовые», поэтому посылают механизмы.
Самостоятельная колония роботов требуют сложное производство электроники и процессоров, которое и на Земле дико сложно построить, люди же требуют только производство органики, кислорода и поддержания температуры, а самопроизводство у них уже есть, что намного более простая задача.
Киборги с биологическим мозгом требуют как производства органики, так и сложную электронику, что усложняет задачу в разы, при том что особых преимуществ в космосе против людей у них нет (защита от радиации у механизмом хуже людей, плюс биологический мозг все равно самое уязвимое место у человека, требования по температура, наличию кислорода и пищи у киборга не будут сильно отличаться от человека в скафандре). Проще иметь роботов на радиоуправлении для опасных задач и людей на станции.
Bedal
Curiosity на Марсе работает уже 8 лет — без ремонтов. Сколько стоила бы человеческая миссия аналогичной длительности, если учесть, что по массе расход на жизнеобеспечение пилота на истребителе длительностью в пару часов — больше в полтора-два раза?
Вы можете назвать хотя бы современного бухгалтера, для работы которого не требуется «сложное производство электроники и процессоров»?
vedenin1980
Да вы не на длительность смотрите — Curiosity проехал на все время 45 километров, ту же дальность человек прошел бы пешком за 2 дня, за неделю человек там смог бы вполнить все тоже, что Curiosity за 8 лет.
И, в принципе, если бы отправить смертника, то системы жизнеобеспечения, способные дать ему прожить на Марсе несколько месяцев были бы сопоставимы с весом проекта Curiosity, а сделать он бы успел на порядки больше (почитайте насколько больше астронавты успели сделать на Луне за считаные дни, чем все луноходы). Просто современное человечество не готово отправлять смертников.
alexeykuzmin0
metaprog Автор
Зачем смертников? На Марсе в грунте куча перхлоратов, из которых ракетное топливо делается легко.
Bedal
Я понимаю, нечто на уровне религии «заслать туда человека» — и даже сам буду чрезвычайно рад, когда это произйдёт. Но технического и научного смысла в этом не вижу.
metaprog Автор
Сначала автоматизированную промышленность наладить, потом уж и людей слать.
metaprog Автор
Которые можно поначалу завозить с Земли. Электроника — пушинка в сравнении с металлоконструкциями, которые не сложно делать на Луне из тамошних металлов. С другой стороны, когда колония будет достаточно развитая, можно уже и производство электроники делать из тамошних материалов. Ведь там сразу есть вакуум, микроэлектронное производство по идее должно быть проще в организации.
vedenin1980
Ну если, металлоконструкции делать не сложно, то никто не мешает сделать металлоконструкции достаточные для существования человеческого поселения.
Проблема в том, что роботов способных на длительную работу и производства на Луне или Марсе у нас нет, а когда они будут и смогут развернуть производства полного цикла, то и существование колонистов не будет проблемой.
metaprog Автор
Если людям будет что там делать, конечно же. Рано или поздно будет (кроме туризма). Проще всего пещеры, но заманчивее — огромные купола над кратерами из стали и переработанного реголита. Окна в них вряд ли нужны, так как Солнце там светит жестко и окна уязвимы для микрометеориторв.
vedenin1980
Ну, как минимум роботами нужно управлять. Задержка в 2 секунды до Луны уже слишком много для того успеть среагировать на неожиданную ситуацию вроде обвала лунного грунта. Несколько луноходов было потеряно по этой причине.А телеуправление на Марсе вообще очень сомнительно.
Можно, конечно, верить в создании действительно хорошего ИИ в ближашем будущем, но мое ИМХО он появится позже колоний на Луне или Марсе (если появится). Плюс, человек пока на порядки универсальнее любого робота и вряд ли в ближайшие десятилетия это изменится.
metaprog Автор
Тогда все же есть рациональная причина создавать поселения на Луне. И даже огромные купола над кратерами. Купола, скорее всего, из стали и/или переработанного реголита, так как прозрачные купола слишком уязвимы для микрометеоритов. В больших куполах может даже быть свой климат с тучами и дождями.
Одна беда: низкая гравитация. Возможно, проще будет управлять роботами с орбиты Луны, с орбитальной станции с искусственной гравитацией за счет центробежной силы.
black_semargl
Вред низкой гравитации, даже лунной не говоря о марсианской — не обнаружен.
Не невесомость, однако.
Хотя конечно надо там несколько лет пожить.
metaprog Автор
На орбитальной станции, опять же, можно создавать даже земную гравитацию.
black_semargl
Тут вопрос в том, а сколько собственно человеку достаточно?
Потому как сложность создания сильно нелинейно растёт.
Zenitchik
Простите… что?
vedenin1980
Это про «Луноход-2»
Возможно если бы не задержки из-за телеуправления удалось бы не угробить луноход, ну и в принципе выполнять задачи не так медленно и печально. Пинг в 2 секунды весьма неудобен.
P.S. Возможно про несколько я ошибся, но как минимум один угробили из-за ошибки оператора.
alexeykuzmin0
vedenin1980
И? В качестве топлива первой ступени был керосин+кислород, в качестве топлива второй ступени водород+кислород, который не должен влиять на экологию.
Отделение первой ступени было на высоте 53 км, то есть большая часть керосина должна сгореть на высотах до 30 км, что мало отличает от высот, например, военных самолетов.
И что тут страшного? Нет, ракеты создают озоновые дыры и все такое, но вот именно сгорания топлива вряд ли сильно повлияет на экологию, тем более что оно будет растянутям на десятки и сотни лет.
Bedal
повлиял же. Мы слишком мало знаем в этой области.
vedenin1980
Ну это какая-то религия получается. Если повлиял — дайте научные статьи, а так получается можно заявлять, что и огурцы смертельно ядовиты, просто мы о них мало знаем. Это ненаучно.
Bedal
увы, наоборот. Это получается, «раз мы запустили одну/пять ракет, и мало что заметно, значит, от нескольких тысяч в год тоже ничего не будет». Каждая вторая ступень — это сотня-другая тонн воды там, где воды не должно быть вообще. Очень неплохо для убирания озона по водородному варианту, например:
то есть HO? ещё подрабатывает катализаторомВ пересчёте на планету — пустяк пустяшный, но в том-то и дело, что впрыск происходит локально.
metaprog Автор
Ой, опять истерики по поводу озоновых дыр
под апплодисменты DuPont и прочих производителей безвредных для озонового слоя™ аэрозолей.Bedal
И Вы обвиняете кого-то в религиозности и истериках? Неужели трудно понять, что любой переход на глобальность может иметь (и обычно имеет) последствия, которые на выпуске одиночного изделия не видны?
Доходит до курьёзов: всемирное распространение тестов на беременность (которые были до нынешних «полосок») привели к нынешнему массовому вымиранию земноводных.
metaprog Автор
Начинать борьбу за экологию надо с сокращения автомобилизации и развития общественного транспорта. Или, например, с сокращения потребления мяса. А не с космонавтики, вклад которой вообще мизерный.
Bedal
Где цифры и научные статьи. о том, что — мизерный при тысяче пусков в год? На уровне верхней стратосферы?
А с экологией… во-первых, вы записали меня в «экологи», потому что это очень удобно — они действительно малознайки и часто глупы, так что очень удобно скидывать всё, на что нет собственных аргументов, списывать туда.
Во-вторых, борьбу с экологией нужно начинать с сельского хозяйства, потому что вред от него природе превосоходит вред от промышленности на десятичные порядки. Что, кстати, легко подтверждается в численном выражении.
P.S. «не есть мяса» — выдаёт вообще гуманитария, о чём тогда вообще продолжать?
metaprog Автор
Большая часть этих выхлопов — авиация. Летающая даже каждые несколько часов Мрия не сделает погоды на фоне всей мировой авиации. А даже если сделает — ну и что?
alexeykuzmin0
Bedal
Ну, Вы просто не разбираетесь в том, что питание — это не тупой набор калорий.
Говядина — да, маловыгодна, корова обладает неэффективным по этому параметру организмом. Но есть ещё свиньи и тем более куры… а двигаться нужно в первую очередь в сторону мяса, выращенного из культур. Учитывая, что уже сейчас есть с этим успехи — при достаточном финансировании это дало бы прекрасный эффект по сбережению природы.
И, кстати, по части неожиданных эффектов при массовом применении: отказ от мяса приводит к худшей социальности и большей фертильности. Так уж организм у человеков устроен. Оба этих параметра сейчас лучше бы сдерживать, а не наращивать.
alexeykuzmin0
tvr
Мясо не трожьте!
Ну или сокращайте за свой счёт.
metaprog Автор
Это на заметку тем, кто рассказывают об озоновых дырах из-за массовой космонавтики.
Bedal
от тех, кто не разбирается ни в мясе, ни в озоне, ни в космонавтике — так?
Вы продолжаете троллить, не имея никаких подтверждений своим утверждениям — это плохо. Я долго терпел, но теперь — один из Ваших минусов имеет моё имя.
metaprog Автор
Вам нужно доказывать, что производство мяса затратнее и экологически вреднее, чем картошки? Логику включить не думали?
Bedal
Что мне не нужно доказывать, так это то, что кормить тролля вообще вредно. Посидите на голодном пайке.
metaprog Автор
Если воздержитесь от лжемудрствований по поводу озоновых дыр — только спасибо скажу. Кстати, по поводу экологии могу посоветовать интересную статью.
alexeykuzmin0
Ну вообще, смотря какое мясо. Мясо козы или коровы это одно дело, курицы или гусеницы — другое, выросшее на грядке с соей — третье
Osnovjansky
Нужно.
Производство КРС на техасщине — огородить забором несколько гектар, пустить скот и периодически привозить комбикорм самосвалами. Немного утрирую, но немного.
Производство картошки — это и обмеление рек от полива, опрыскивание ядохимикатами от жуков, грибков и т.д. Ветровая эрозия (пусть и не сильная, но вам стоит и о таких мелочах напоминать — слишком по верхам смотрите). Также это тонны засыпанных в землю удобрений — а они отнюдь не химически чистые, а всего лишь технически, т.е. с заметным количеством примесей, как правило ХЗ каких.
metaprog Автор
КРС нужно чем-то кормить, так что растениеводство с сопутствующими издержками тоже никто не отменял. Суть вопроса не в том, что мясо надо запретить, а в том, что несмотря на миллиарды голов скота и более чем миллиард автомобилей апокалипсиса так и не случилось.
black_semargl
Мясо вполне реально выращивать в пробирке.
alexeykuzmin0
del, об этом уже написали
av220
metaprog Автор
Можно тормозить куда более плавно, чем обычные спускаемые аппараты. Можно и теплозащиту поставить. Уменьшит (если не устранит) нужду в теплозащите
av220
Да, я понимаю. Плавно — это значит долго. Долго лететь в слое атмосферы небольшой плотности. Тепло здесь так же будет выделяться, это неизбежно. Тоже принцип простой, меньше греется — дольше тормозит. Сколько, теоретически, будет занимать такой сход с орбиты?
metaprog Автор
Навскидку — в разы дольше обычного. Может полчаса, может и час, надо считать и прорабатывать варианты. И чем дольше — тем лучше. Если, скажем, спуститься на автомобиле с горки уклоном 80 градусов, то никаких тормозов не хватит чтобы не разбиться. Но на пологом спуске в 10 градусов даже тяжелая груженая фура без проблем спустится, независимо от высоты.
Теплозащита в идеале должна быть простой и вообще не требовать расходников. То есть, чтобы не нужно было перед каждым полетом ее обслуживать. Чтобы нужно было всего лишь погрузить космоплан на носитель автокраном, заправить керосином с кислородом и прилететь на место запуска. Грубо говоря, главное — не максимальная эффективность одного запуска, а максимальная простота тысячи запусков подряд каждые 4-6 часов с одного самолета-носителя.
sim31r
Это важный момент, интересны расчеты, а их нет.
У меня точно обратная точка зрения, на скорости в 8 км/с и более законы обычной аэродинамики не работают. При таких скоростях не будет подъемной силы заметной, будет только нагрев. При скоростях выше скорости звука, воздух ведет себя скорее как вязкий кисель, который преодолевается большой силой двигателей, больше ни как. Летать только мешает.
Летать в разряженной атмосфере не получится, ни с какими размерами крыльев. Скорость столкновения с воздухом существенно выше скорости звука и будет только нагрев поверхности. Большое крыло даст не замедление снижения, а наоборот, быстрое, может даже ударное замедление уже в верхних слоях атмосферы.
Возможно ошибка из-за кажущейся аналогии с высотными самолетами. Они летают в разряженной атмосфере, на на скорости даже ниже, чем обычные самолеты.
Спускаемые аппараты которые применяются сейчас оптимизированы по минимальной массе корпуса при максимальном объеме внутреннем, это шар соответственно. Отработана одноразовая теплозащита, которая тоже имеет небольшую массу благодаря малой рабочей площади. А крыло придется покрывать теплозащитой полностью.
DanilinS
И по мнению автора аппарат при приземлении не требует обслуживания. Такое понятия как «ресурс» известно? В любом случае необходим целый комплекс обслуживания для проверки, тестирования аппаратуры и внутренних узлов. Отправить аппарат в космос после посадки только заправив расходниками — чистое самоубийство.
metaprog Автор
Да, обслуживание, конечно, будет нужно. Вопрос лишь в его простоте. Будет ли оно таким же сложным как у шаттлов, Бурана и ракет Маска, которые надо каждый раз пересобирать? Или же оно нужно будет один раз за десятки полетов и будет ненамного сложнее самолетного? И чтобы проводить его можно было не в специализированных монтажно-испытательных корпусах с особыми требованиями, а в простых аэродромных ангарах.
То же самое по ресурсу — нужно стремиться к самолетным показателям. Самолеты не стали б массовым видом транспорта, если б после каждого полета требовали комплексного обслуживания. И не станут космопланы, пока не станут как можно более простыми в эксплуатации и обслуживании, имея при этом ресурс в тысячи запусков.
DanilinS
У авиации совершенно другие требования.
В авиации большинство отказов не приводит к катастрофам. Практически всегда есть возможность аварийно посадить аппарат или свести последствия отказа к минимуму. Или для грузового/военного аппарата спастись с парашютом.
Для космического аппарата аварии на этапе взлета, космоса и посадки часто означают смертный приговор.
metaprog Автор
Поначалу можно отработать технологию на грузах, а дальше уже делать пассажирские суборбитальные перевозки. И возить пассажиров (и особо ценные грузы) в специальных капсулах, которые в случае аварии спустятся на парашутах.
DanilinS
Эта капсула должна иметь автономность космического аппарата, входить без последствий в атмосферу. Правильно? Маленький спускаемый аппарат внутри большого корабля?
metaprog Автор
Да. Если перевозить пассажиров и особо ценные грузы в таких капсулах, космопланы будут безопаснее даже обычных самолетов.
alexeykuzmin0
Если уметь аварийно сливать топливо, возможно, получится спланировать при отказе двигателей. Но повреждения структурной целостности в любом случае будут крайне опасными
sim31r
Самолеты показательный пример, так как современные самолеты летают медленней, чем самолеты 70-80х годов. По причине снижения шума, снижения потребления топлива, современные турбовентиляторные двигатели лучше работают на более низких скоростях.
Самолетные показатели в целом достижимы на скоростях сравнимых со скоростью звука.
av220
Хорошо, более аэродинамическая форма, позволяющая долго планировать в слое атмосферы небольшой плотности, то есть форма аппарата должна держать его в разреженных слоях и не погружать его в более плотные слои. Какой будет эта форма? Я навскидку вижу огромные крылья, которые хоть как-то держат аппарат в полувакууме. А скорость огромная. Маленькие стреловидные крылья, справляющиеся со скоростью не будут держать аппарат в разреженном слое. А большие длинные крылья будут мешать когда их будут выводить на орбиту. Поведение одного и того же крыла очень сильно отличается на разных высотах и скоростях, именно поэтому придумали делать самолеты с узменяемой геометрией крыла. Может и можно найти общую точку в этих взаимоисключающих требованиях, но пока этого сделать не удалось. Такие самолеты как XB-70, SR-71 подошли к пределу физики для такого способа передвижения, хоть это и было в 60-х годах, но физика нашего мира с тех пор не изменилась.
DanilinS
На околокосмических скоростях крылья нужны минимальной площади. Либо вообще не нужны. Хватит формы корпуса для управляемого полета.
А на более низких скоростях необходимо большое крыло. Чем ниже скорость — тем большое крыло.
sim31r
Там где космическая скорость и атмосфера будет разряженная, на высоте в 100 км, например.
По моим представлениям в таких условиях «аэродинамика» в обычном понимании не будет работать на таких скоростях. Как при движении в вязкой среде. При любой форме крыла будет происходить нагрев и замедление космического аппарата пропорционально площади поперечного сечения аппарата. Подъемной силы не будет. Даже при скоростях на порядки меньшие, около 1 км/с применяют не крылья в обычном понимании, а решетчатые рули. Причем не для планирования, а стабилизации аппаратов, т.е. они просто тормозят о воздух управляемо.
metaprog Автор
Какие-то источники есть по поводу особенностей сверх- и гиперзвуковой аэродинамики?
DanilinS
Аэродинамика работает и на гиперзвуковых скоростях. Все наши спускаемые аппараты осуществляют управляемый спуск именно за счет «планирования». За счет подьемной силы осуществляется именно более пологий спуск.
sim31r
Я вижу на траектории снижения только замедление, вектор которого точно обратен скорости движения. Планированием это можно назвать очень условно. Но если там есть планирование, интересно было бы посмотреть на более подробную информацию.
metaprog Автор
Если космоплан пустой и имеет максимально оптимизированную для пологого планирования в верхних слоях атмосферы форму, то снижаться и тормозить будет плавнее. Главная цель — упростить теплозащиту. Чтобы сменные компоненты были не нужны или их замена в процессе подготовки к следующему рейсу занимала около 5 минут.
sim31r
Ну тут нужны дополнительные исследования по аэродинамике на высоте 122 километра и скорости 8 км/с и давлении в тысячные доли стандартного. Чтобы отступить от традиционного сценария снижения. Из интересного, крыло должно держать аппарат при снижении скорости с 8 км/с до 0.1 км/с (до посадки). В диапазоне давлений воздуха от 0.0001 атмосферы до нормальной.
В каком-то виде это всё было реализовано, только теплозащита Шаттла требовала восстановления дорогостоящего. Вот еще.
И видеоматералы по этой же теме, их многою
metaprog Автор
У Шаттла не слишком аэродинамическая форма. Скорее всего, лучше что-то типа формы БОРа.
arheops
Ну там все просто.
Да, вверх из-за закона Бернули крыло не тянет, потому верхняя часть крыла не нужна.
Но поставленная под 1 градус плоскость все так же дает силу торможения перпендикулярно плоскости, что дает порядка 1% этой силы в сторону «подьема», тоесть планирование работает.
Проблема в другом. Возникает уплотнения воздуха(гиперзвуковое) перед аппаратом, процесс отскока от атмосферы. Отскок сложно контролировать, нагрев сложно сбросить пока вы находитесь в плазменном коконе, смотрите гиперзвуковые эксперименты, те же x-45
alexeykuzmin0
Википедия утверждает, что некоторые Зонды и Аполлоны маневрировали в атмосфере с целью подольше лететь в разреженных слоях. Да и у капсул Союза смещен центр тяжести, что дает аэродинамическое качество около 0.3
metaprog Автор
О, спасибо за наводку! Хороший способ сбросить скорость, чтобы уменьшить износ теплозащиты.
alexeykuzmin0
Можно тормозить под сильно другим углом атаки, например
paul_155
Что-то про Skylon давно нет новостей.
DanilinS
Все красиво, но как этот аппарат будет с орбиты сходить? При любом раскладе нужно погасить первую космическую до приемлемых аэродинамических скоростей. Тут возможно 2 варианта:
1) Толстый слой абляционного покрытия. Необходим тщательный контроль и замена неисправных плиток.
2) Тонкая абляционное покрытие и медленное торможение. Вход в атмосферу будет очень долгим.
В обоих вариантах «почти самолетная простота и скорость подготовки к запуску» не прокатывает.
sim31r
Это вообще возможно? Когда скорость падает менее 8 км/с, орбита становится нестабильной и космический аппарат устремляется в плотные слои атмосферы. А на скорости 24 скорости звука (а в разряженной атмосфере скорость звука еще ниже), атмосфера ведет себя не как «упругий» воздух, а как вязкий кисель, просто нагревает тело не создавая заметной подъемной силы. Даже на скорости 3-4 от скорости звука всплывает ряд не тривиальных проблем, а тут более 24 скоростей звука.
DanilinS
А кто его знает… Нужно считать.
metaprog Автор
Такая формула из вики подойдет?
nickname21
Вся соль в коэффициенте C[y] — в нём вся аэродинамика. Её можно получить либо сделав натурный эксперимент (продувку в аэротрубе тела, в натуральную величину, либо поменьше, при чем много раз, для разных скоростей, углов атаки), или вычислительный эксперимент (всё то же самое, но например в Ansys, нужен суперкомпьютер ;) ), или по всяким теориям приближенным, например теориям тонкого тела. Но эта теория всё равно полу-эмпирическая, где используются продувки из ЦАГИ.
А вообще это только аэродинамическая сила. Чтобы получить динамику и траектории и режимы движения нужно решать задачи динамики (дифференциальные уравнения), где эти силы Y, X будут в том числе присутствовать.
А вот если хотим еще и оптимум получить, то тут уже нужно подключать Теорию оптимального управления и
Сэратоварища Понтрягина с его математической школой =)sim31r
Это для случая если есть сложная модель планера и требуется точность в доли процента с одновременной оптимизацией параметров.
Если нужно оценить что будет с крылом на скорости 24-28М в условиях низкого давления, суперкомпьютер не нужен. Прикинуть порядок величин можно грубым моделированием. По моим представлениям будет просто нагрев и торможение, пропорциональное давлению и скорости. Подъемная сила потеряется на фоне силы торможения от взаимодействия с воздухом. Но порядок величин сходу подсказать не смогу.
Можно на примере Шаттл/Буран посмотреть, по траекториям снижения, там крылья создавали какую-то подъемную силу, наверное есть оценка для разных скоростей и высот.
metaprog Автор
Шаттл и Буран — плохие атмосферные самолеты, насколько я знаю. Может стоит присмотреться к БОРам?
sim31r
БОР чем лучше? Они вообще на парашюте приземлялись вроде как. Тут нерешаемое противоречие, на высоких орбитах и в космосе крылья только мешают, для приземления же нужно большое крыло. Компромисс небольшие крылья с побочными эффектами и на большой высоте и на маленькой.
metaprog Автор
Osnovjansky
Не чему, а чем — в космосе крылья — лишний вес, который съедает полезную нагрузку. Но для многоразовой системы, он, действительно, может быть не лишним а «запасным» для удобной посадки.
metaprog Автор
Вот именно — крылья и для взлета, и для посадки. А то, что лишний вес — можно сделать 2-3 рейса вместо одного, с многоразовой системой это несложно.
metaprog Автор
nickname21
На таких скоростях даже в разреженной атмосфере будут возникать не только ударные волны, там будут и химические реакции диссоциации газов воздуха и еще Бог знает что. Сетка должна быть адаптивной, очень точной в районе ударной волны, + нужно будет учитывать теплообмен тела с окружающей средой, это не просто задача аэродинамики, это задача междисциплинарная (мультифизическая). Так что не всё там так просто и там суперкомпьютер будет таки в самый раз.
И еще раз повторю, продувки нужно будет делать для разных числе M, углов атаки, разных отклонений рулей и т.д. Даже учитывать вращение тела. Мы же хотим моделировать динамику полета, а не оценивать. А иначе, не нужно так рассуждать:
metaprog Автор
Для начала хотя бы оценить не помешало бы, верно?))
nickname21
Оценить можно, но в динамике оно может повести себя совсем наоборот. Это не очевидные задачи. Там считать нужно. Мудрость заключается в том, чтобы не говорить лишнего, в чём не уверен. Чтобы потом не быть посрамлённым. Как учил Иисус: лучше сесть где нибудь пониже, чтобы потом хозяин подошел к тебе и пригласил повыше, и перед другими будет почёт. А когда сядешь выше, чем тебе надлежит, хозяин подойдет и спустит тебя. И будешь посрамлен перед другими.
sim31r
Это не формирование ТЗ для производства. Это гипотезы вслух.
Если тут требовать точных данных, не будет даже гипотез.
Пока я не нашел опровержений своей гипотезе, что аэродинамика на скоростях 24-28М не работает.
nickname21
Так аэродинамика там работает, только по другому :) Дело не в точности, там есть связь в уравнениях: температуры, скорости, давления, плотности. При химических реакциях будут возникать новые вещества прямо в процессе обтекания (то бишь возникновение и исчезновение массы в объеме), у них будут свои плотности, вязкости и т.д. Там всё завязано, если что либо отбросить это будет уже не то. А вообще там вроде и плазменный слой возникает, тобишь нужно добавлять и уравнения Максвелла, а они вообще влияют. Солнце не смоделируешь без Максвелла. Плазма вообще по другим законам действует. Опыта у меня в этом нет, больше сказать не могу.
(В общем уравнения не независимые друг от друга, все переменные входят в каждое уравнение, и решать это всё нужно как систему)
sim31r
Шаттлы/Бураны же успешно сели с метровой точностью без учета «плазменного слоя». По ранее полученным экспериментальным данным определили сопротивление атмосферы, силу трения и за 0.5 витка посадили аппарат.
nickname21
Сели и не встали ) Не выгодными оказались, а всё потому что спешили и людей насмешили, плазму не считали =)
metaprog Автор
Думаешь все дело в плазме?
metaprog Автор
Как говорил Галилей, эксперимент — критерий истины. Тем более что у нас должны быть готовые результаты экспериментов по тому же Бурану и БОРам.
sim31r
Нет, это для скорости ниже скорости звука. Для скоростей выше есть другая статья. При приближении к скорости звука параметры крыла изменяются катастрофически
nickname21
Эта формула используется и для скоростей выше скорости звука. По крайней мере у нас в ракетостроении (не космическом). Коэффициенты C[y],… дают практически 100% точность в диапазоне чисел Маха от 0 до 5. Лично проверял, считал на нескольких режимах (для разных чисел M и углов атаки alpha) по теории и делал продувку в Solidworks. Разбежка была меньше 0.5%.
На переходе с дозвука на сверхзвук в коэффициентах имеется некоторый провал, всё там учитывается.
sim31r
В статье есть некоторые цифры еще.
metaprog Автор
Почему?
alexeykuzmin0
Можно иметь и быстрое торможение на большей высоте, соответственно, при меньших требованиях по теплоизоляции. Для этого нужно иметь очень маленький баллистический коэффициент. В принципе это достижимо за счет раскладных систем, похожих по форме на зонтик. Например, об этом есть в Akin D. Applications of ultra-low ballistic coefficient entry vehicles to existing and future space missions //SpaceOps 2010 Conference Delivering on the Dream Hosted by NASA Marshall Space Flight Center and Organized by AIAA. – 2010. – С. 1928.
metaprog Автор
Типа жесткий «парашут» для высоких слоев атмосферы?
alexeykuzmin0
Скорее нечто среднее между тепловым щитом и парашютом. Они его так и называют — ParaShield
black_semargl
3) Маск считает, что достаточно большой неабляционный экран тоже годится — он нагреется не настолько сильно, чтобы начать испаряться.
Xander_d
«Так что важнее всего именно горизонтальный разгон, при котором большую часть работы по подъему сделает аэродинамика.»
Был такой самолёт — SR-71. 3 маха на 30 км высоты, что является проходным моментом для предлагаемой системы. Так для него пришлось делать титановый планер с системой охлаждения топливом. Жутко дорогая система вышла, но чего не сделаешь для военных — там не до экономической эффективности. Фича воздушного старта да, в возможности выбрать наклонение и, в случае одноразовых многоступенчатых систем, зоны падения.
Экономия характеристической скорости, достигаемая за счёт высоты и скорости самолета, нивелируется за счёт аэродинамических поверхностей, которые надо тащить с собой на орбиту. Также непонятно, за счёт чего можно сделать менее термонапряженным этап схода с орбиты и снижения в атмосфере. Как ни крути, а надо погасить 8 км/с, и либо это делается относительно круто, зато недолго, либо долго, со всеми вытекающими вопросами теплоемкости.
В общем, увы, но экономической эффективности тут вряд ли будет, а для военных — в наше время боевых лазеров слишком уязвимая система.
metaprog Автор
Эффективность одного отдельно взятого запуска не так важна, как простота тысячи запусков подряд. Надо стремиться сделать космоплан как можно более простым в обслуживании. В идеале, грубо говоря, сел, погрузили груз, поставили автокраном на носитель, заправили жидким кислородом — полетели снова. И чтоб техобслуживание нужно было как можно реже.
Xander_d
Опять эта мантра про «простоту обслуживания». А на чём она основана?
У вас есть хорошие многоразовые керосиновые ЖРД? Чтобы без сажи, вот этого вот всего? У вас режимы нагрузок на _космо_план и самолёт действительно настолько похожи? Да, кстати, керосин, который есть «в любом аэропорту» это не тот керосин, который ракетный.
«— Авиационный. Без осадка.
— Ракетный.
— Всё лучшее — детям.
— Американским» ©ДМБ
:)
metaprog Автор
Xander_d
Я тоже так думаю, аппелировал к Вашему утверждению, что «керосин есть везде» как составляющей компоненте «простого обслуживания». Смотрите, уже вы и на керосин согласились, и метан уже в рассмотрении, еще немного — и про аэродинамику согласимся, что выводить в космос за счёт подъемной силы — несколько смело )
Я ценю ваш патриотизм (без иронии), но ощущение непроработанности мат.части не оставляет.
Шаттл тоже изначально планировался как дешевый вывод килограмма. В теории. Практику все знаем.
Просто, в отличии от МАКС и БОР, он добрался до эксплуатации, и на ней открылись те вещи, которые не прелусмотрели. Так и здесь: вам задали много вопросов, на которые ответ "мы верим, что это будет просто => дешево => поток => эффективно". Но реальность, увы, наложит свои коррективы. Нельзя сделать самолёт, который "как самолёт, только ещё и в космос умеет". Это обязательно чего-то стоит. Про температуру сказали уже. А вибрации? Надо ли будет перетягивать условные гайки после полета? И таких моментов куча. При том, что рынок не слишком-то жирный.
(Да, ситуацию, что "нам надо срочно запустить наш нано- пикоспутник и мы не можем ждать попутку" я считаю маловероятной. А с теми же Фалконами количество запусков будет увеличиваться, попутку искать проще)
metaprog Автор
Шаттл все равно каждый день не запустишь. Нужен огромный бак, нужны ускорители, которые хоть и многоразовые, но требуют фактически «сборки наново» каждый раз, а их еще надо в море ловить. Полностью многоразовых аэрокосмических систем воздушного старта еще не было.
Osnovjansky
То ли в «Как это сделано», то-ли в «Разрушители мифов» была экскурсия на комплекс по обслуживанию Шаттла (собственно челнока). Вы видели какого размера комплекс там получился? Вам про это говорят. Самолетным ангаром, как планировали изначально, отделаться не получилось.
metaprog Автор
А что привело к появлению необходимости в огромных цехах? Не ракетный ли старт с одноразовым баком и ракетными же ускорителями?
Космоплан на самолет-носитель должен погружаться автокраном на улице. Тогда и специальные монтажные цеха не будут нужны.
Osnovjansky
Пожалуйста, найдите соответствующие описания, и примерный список работ, которые там проводились — у вас очень неверное понимание вопроса.
Спуск космического аппарата протекает в условиях интенсивных тепловых перегрузок, сильной вибрации (причем для некоторых аппаратов вибрации достигают таких величин, что устанавливают кресла на амортизаторах).
Из того что могу вспомнить навскидку — нужно проверить каждую плитку теплозащиты, нужно осмотреть дюзы на предмет нагара и прогаров, там где есть заклепки, нужно осмотреть каждую чтобы не болталась, нужно проверить криогенные трубопроводы на отсутствие утечек, нужно проверить электронику и т.д.
Для всех этих работ нужен удобный доступ к соответствующим частям аппарата. И проводить эти работы нужно после каждого спуска.
Комплекс о котором я писал использовался для проверки толко лишь челнока — в самолетном положении. Установка бака и ускорителей — это отдельные работы.
metaprog Автор
Тогда спуск будет более плавным, будет меньше требований к теплозащите, меньше вибраций, обслуживание будет проще.
egigd
У Спирали аэродинамическое качество на гиперзвуке ниже, чем у Шаттла. Буран, с его 1,3, близок к пределу аэродинамического качества гиперзвукового космоплана. Ну 1,5, может быть, можно сделать, но не более. А это значит, что термозащита в любом случае нужна сопоставимая с Шаттлом и Бураном.
sim31r
Аппараты что приземляются сейчас и делают это максимально долго, как только могут. Если была бы траектория многочасового приземления, её и использовали бы, без перегрузок и перегрева обшивки (хотя с абляционной защитой это вообще не проблема).
При приземлении нестабильная траектория, как только сошли с орбиты возникает положительная обратная связь, чем дальше от устойчивой орбиты, тем сильнее тормозит атмосфера, тем снова дальше от устойчивой орбиты. Если радиус орбиты чуть более 6200 км, то отклонение по космическим масштабам совсем небольшое, чтобы войти в плотные слои атмосферы с радиусом орбиты 6050 км.
Xander_d
Аппараты, что приземяются сейчас, по аэродинамическому качеству далеки от самолетна, за который говорит автор. Собственно, Шаттл с Бураном оно и есть.
Наверное, можно представить себе космоплан с ещё большим качеством, но скорость-то это не погасит. И получится, скажем, 10 витков в атмосфере с 200 до 20 км с постепенным снижением скорости от 1 космической до посадочной. Вопрос, на который автор типа и не ответил, это «куда будет деваться тепло, появляющееся при переходе кинетической энергии в тепловую». SR-71 я не просто так привёл.
metaprog Автор
Скорее всего, нужна будет сменная абляционная теплозащита. Тут важно сделать ее дешевой, а смену как можно более простой и быстрой.
Xander_d
Ну, вот когда будет дешёвая, эффективная и лёгкая абляционная теплозащита, да ещё и такая, которую менять просто, тогда и поговорим )
Собственно, как только такую изобретете, сразу появятся деньги на ваш проект: у вас её с руками оторвут.
Osnovjansky
Просто нужна абляционная защита, которая в комплексе всех мероприятий даст достаточно низкую цену запуска.
Кстати, на правах шутки:
1. Не может ли подойти обычная строительная краска для огнезащиты металлоконструкций
2. Лет 15 назад попадалась заметка, что для какого-то аппарата китайцы использовали тепловой щит из дуба с специальной пропиткой
sim31r
Материалов для абляционной защиты много, там ничего сложного нет. Это не сверхсложный жаропрочный материал. Это материал что разрушается с постоянной скоростью. Чем больше его нанести, тем дольше продержится. Вот подробная статья про полимерные материалы. Проверяют скорость абляции газовой горелкой.
А вот статья про новый жаропрочный материал, который перевели как абляционный неправильно.
Даже если материал дешевый, остается сложность его нанесения. Малейшая неоднородность покрытия и это грозит катастрофой.
sim31r
10 витков не получится, иначе бы Шаттлы и Буран так делали. На практике Шаттлы садятся (или управляемо падают) за 0.5 витка. Температуры поверхности доходят до 1500 градусов. Если бы энергию рассеивали 10 витков, температуры были бы ниже пропорционально, ориентировочно 100-200 градусов и совсем небольшие усилия на поверхность и перегрузки.
Часть сносит воздухом набегающим, воздух как греет, так и «охлаждает», часть уходит через излучение. Баланс тепловой наступает в зависимости от скорости и плотности воздуха. Там нагрев не столько из-за трения, сколько из-за сжатия воздуха ударного, нагрев идет не поверхности, а прилегающей прослойки воздуха, что упрощает задачу охлаждения, переводя её в задачу теплоизоляции. Все спускаемые аппараты справляются с этой задачей достаточно просто.
alsentel
при сравнении кинетической и потенциальной энергий, необходимых для набора высоты 200 км автор не учел, что g зависит от высоты.
metaprog Автор
Знаю. Это была оценка. Порядок бы не отличался — не 16 раз, а чуть больше.
nickname21
на 5 процентов различие
metaprog Автор
Рассчет оценочный, так что можно пренебречь.
nickname21
Ну, я о том же.
shiotiny
Многоразовые системы принципиально дороже одноразовых.
Вон маск сколько ни пыжился, а себестоимость вывода килограмма массы все равно в 2-3раза выше, чем у одноразовых ракет.
Увы. Красивые картинки не могут побороть физику.
metaprog Автор
Увы, Маску нужен космодром и сложное космодромное оборудование, даже многоразовые ступени нужно каждый раз перебирать-перезаправлять. Космоплан надо сделать как можно более простым, в идеале чтобы за час-два после возвращения из космоса его можно было подготовить к новому полету.
shiotiny
Эта же проблема была и у шаттлов.
Сделать с нуля проще, чем ремонтировать. И дешевле.
На сегодня это так.
Ну и топлива для посадки тащить не надо.
metaprog Автор
Шаттлам тоже нужен был космодром и у них был ракетный старт. А описанная в посте система совершенно не требует космодрома.
Какое топливо, если космоплан может просто спланировать на аэродром?saege5b
Погода.
Класс аэродрома (оборудование, навигация, условие подлёта, тип покрытия).
Нужно открывать/расчищать коридор посадки.
metaprog Автор
Это все уж дело техники. Уж что-что, а аэродромы найдутся. Задачи решаемые.
egigd
Это как у вас получилось, что «себестоимость вывода килограмма массы все равно в 2-3раза выше»?.. По себестоимости вывода с Маском может конкурировать один только Протон, и то именно «может конкурировать», а не «многократно лучше». Все остальные ракеты-носители дают цену вывода заметно выше, чем у Falcon 9.
v1000
Насмотрелся на всякие запуски ракет и прочего с самолетов-носителей. Очень переживаю за Мрию с такой целевой нагрузкой.
metaprog Автор
Запуск ракетных двигателей должен быть после отделения от самолета. И вообще такая тяжелая и «космическая» нагрузка для Мрии — в самый раз.
v1000
так даже при таком запуске SpaceShipOne во время второго полета чуть не протаранил самолет-носитель. там другой способ крепления, но я все равно думаю что разделение в воздухе это довольно опасная вещь.
metaprog Автор
Процесс разделения Ан-225 и космоплана еще в 90х моделировали. Получалось. Почитайте.
sicambr
metaprog Автор
Есть ссылка на источник? Кстати, даже 2000 взлетов и посадок это больше 10 тысяч тонн на орбиту.
ExtenZ
Оффтоп on/
Почти-почти как в анимэ, «Королевские космические силы — Крылья Хоннеамиз»
Оффтоп off/
Но по теме, найдут способ дешевой доставки на НО, тогда и вернутся к самолетам
(майнинг астероидов)
egigd
Двигатель у нас керосиновый, сбрасываемых баков нет.
Удельный импульс керосинового двигателя — это 3,5 км/с (если повезёт).
Орбитальная скорость на малой высоте 7,8 к/с. Скорость вращения Земли на экваторе — 0,46 км/с. Ещё 0,24 км/с начальной скорости от самолёта. Итого нам нужно набрать 7,1 км/с (наивно считаем аэродинамические и гравитационные потери нулевыми).
Значит отношение масс заправленного и пустого космоплана (с грузом) должно быть не менее 7,6. А значит масса космоплана с грузом, но без топлива, должна быть не более 36 тонн. Ну а без груза — 29 тонн.
Не то, чтобы это было более 100 тонн, но как-то странно читать про ~30 тонн «в пределах 100».
В реальности, где у нас весьма значительные гравитационные и аэродинамические потери, да ещё тормозной импульс для схода с орбиты дать нужно, космоплан должен будет быть ещё легче, полагаю, что где-то порядка 20 тонн сухой массы.
metaprog Автор
Я к тому, что такую массу несложно будет поднять на самолет-носитель автокраном. А насчет выводимых грузов я приводил ссылку на рассчеты, в которых упоминается и полностью многоразовый космоплан без внешнего бака. 5,5 тонн на низкую орбиту на 51 градусе (почти широта Киева) и 7 тонн на экваторе.
egigd
Нет, вы дали ссылку на одни только числа, без каких-либо расчётов. С какого потолка эти числа взялись — «одному богу известно».
metaprog Автор
Попробуй пошарить источники по ссылке. Найдешь ошибку в рассчетах — скажу спасибо.
egigd
Ещё раз: никаких расчётов там вообще нет. Просто нет. Только число «можем вывести 7 тонн», но никаких исходных данных, никаких выводов, ничего, в чём можно было бы искать ошибки.
Вот я вам сейчас заявляю: можно сделать самолёт со взлётной массой 250 тонн, который сможет доставить на низкую орбиту 5 тонн груза и потом вернуться на Землю. Вы в этом ошибку найти можете? Нет, разумеется, ведь я не сказал, «с какого потолка» взял эти числа! Точно тоже самое и там: числа есть, а «с какого потолка» их взяли — нет.
metaprog Автор
Лично я считаю этот источник достаточно надежным, чтобы сделать предварительные выводы и написать пост об аэрокосмической системе. Если же вам эти цифры кажутся недостоверными — ищите информацию на том же сайте или где-либо еще, связывайтесь с авторами того сайта, с теми, кто писали туда мемуары (многие авторы еще живы), проводите свои рассчеты, делайте свои обоснованные выводы.
egigd
«Если же вам эти цифры кажутся недостоверными», то это вы, как утверждающая сторона, должны мне доказывать их достоверность, а не я что-то там искать и сам считать.
metaprog Автор
Я, опять же, считаю эти цифры достаточно достоверными для написания поста. Ответственность за достоверность цифр — на источнике, который указан. Идите туда и ищите там подробности.
Zenitchik
Если Вы найдя подробностей, тем не менее считаете «эти цифры достаточно достоверными для написания поста» — это характеризует Вас как человека несерьёзно относящегося к обоснованию своей позиции.
Короче, нет у Вас правды. Словоблудие одно.
metaprog Автор
Подробностям посвящен целый сайт. Хотите — читайте.
Zenitchik
А Вы — в кусты? Что и требовалось доказать.
metaprog Автор
Если вы считаете каие-то данные, приведенные в статье, недостоверными — обоснуйте.
egigd
Просто для раздумий:
1. цена спутников зачастую в 2-5 раз выше цены их вывода на орбиту;
2. значительная часть спутников рассчитана исключительно на нагрузку вдоль одной оси, их нельзя даже аккуратно положить на бок;
3. космоплан, а с ним и полезная нагрузка, неизбежно будет испытывать нагрузки в разных направлениях, т.к. поначалу нагрузка действует вертикально, а после включения маршевых двигателей добавляется горизонтальная компонента. Добавляем ветер, воздушные ямы, тряску при разгоне самолёта по взлётно-посадочной полосе и т.д… Получаем в итоге, что спутники нужно делать прочнее, а значит дороже. После этого смотрим на пункт 1.
metaprog Автор
Зато у космоплана меньше вибрации — и меньше перегрузки. И целью является не только выводить спутники, но и промышленное освоение космоса. Массовый вывод необходимого для этого оборудования. В общем, тема для не одного поста.
egigd
В космосе нечего промышленно осваивать ещё ближайшие лет 100 точно, а скорее и все 200.
metaprog Автор
Конечно же нечего. Давайте и дальше быть примитивными обезьянами, не способными вылезти за пределы своего шарика. Подумаешь, металлы там какие-то, энергия дармовая, давайте и дальше полагаться на ограниченные ресурсы Земли, жечь нефть и газ, а лучше так вообще в пещеры вернуться и заняться собирательством.
Источник
egigd
А давайте я вам объём металла в земном ядре посчитаю, да ещё вспомню, что он там уже сразу расплавленный — ого-го какой экономический эффект! А, что, дороговато из ядра металл добывать?.. Вот и с Луной абсолютно тоже самое!
К слову, подсчёты именно по Луне явно указывают на некомпетентность автора, т.к. если уж и добывать металлическое сырьё с доставкой на Землю, то на астероидах, которые бывают почти целиком из готового металла, и при этом имеют околонулевые затраты на подъём груза с их поверхности.
Но даже в случае астероидов перед тем как «в будущем такая космическая промышленность будет давать на Землю чистый приток металлов и металлопродукции, почти без расходования земных ресурсов на их производство», нам на создание космической инфраструктуры придётся потратить столько земных ресурсов, сколько мы за сотню лет не потребляем.
metaprog Автор
Тоже хорошо, но они далеко, нужно значительно больше энергии чтобы летать к ним Луна — лучшая возможная база для дальнейшего освоения космоса.
Где расчеты? Где источники? Или это всего лишь ваше воображение?
Для стабильного сообщения с Луной достаточно создать там одну полноценную базу, способную заправлять твердотопливные ускорители, а на самой Земле — наладить массовое использование аэрокосмических систем, описанных в посте.
egigd
А на астероиде нет нужды ни в каких твердотопливных ускорителях, там на плазменных двигателях летать можно, затрачивая мизерное количество рабочего тела.
К слову, для твердотопливного ускорителя «немного» мало алюминия и кислорода. Вам нужен перхлорат аммония и алюминия, а формула у первого — NH4ClO4. Так что вам нужны ещё азот, хлор и водород. Из всего этого там есть только водород, и то только на полюсах, где вода, а азота и хлора что-то не наблюдается.
Если мы хотим слетать на высокую орбиту Луны — да, к ней проще, чем к астероидам. Если же хотим сесть на поверхность, а потом взлететь, то с астероидом это требует радикально меньших затрат. Особенно с учётом того, что садится на Луну и взлетать с неё — это только химические двигатели, а астероиды доступны с помощью плазменных.
Там же, где расчёты того, что «такая космическая промышленность будет давать на Землю чистый приток металлов и металлопродукции, почти без расходования земных ресурсов на их производство».
metaprog Автор
Никто не возражает против освоения ресурсов астероидов, но Луна просто ближе. Главное найти чем заправлять химические двигатели для сообщения между поверхностью Луны и орбитой. Кроме алюминия там, насколько я знаю, есть соединения калия. А вот в марсианском грунте просто море перхлоратов, ракетные двигатели заправлять ими — святое дело.
egigd
И что, что калия?.. Вы понимаете, что результатом химической реакции должны быть газы, иначе у вас получится не ракетное топливо, а термит?..
Из лунного грунта не сделать топливо для твердотопливных ракетных двигателей.
metaprog Автор
Вы химик? Тут есть химики?
egigd
Я физик.
Но чтобы понять, что из Ca, Mg, Fe, Al, Si, Ti и O (элементы, на которые приходится 99% массы лунного реголита, ваш калий тоже есть, но в количестве порядка 0,1%) не сделать NH4ClO4 химиком быть не обязательно… Разумеется, «не перхлоратом единым», но среди элементов реголита газ — только кислород, который мы будем связывать с другими элементами, а все остальные элементы такие, что их оксиды — твёрдые да ещё и тугоплавкие вещества. Т.е. газ получать не из чего. Термит (смесь Fe2O3 и Al) — запросто, а ракетное топливо — увы.
Конечно, если очень сильно захотеть, можно перелопатить огромное количество реголита чтобы выделить из него мизерные примеси тех элементов, что нам нужны. Но «немного» непонятно, на кой чёрт нужны эти твердотопливные ракеты, получаемые с таким трудом, когда можно на полюсах воду электролизом разлагать и лететь на ЖРД?..
Впрочем, возможность относительно простого получения на полюсах водорода и кислорода для ЖРД не отменяет того факта, что добыча на Луне обычных металлов, которые массово есть в реголите (железо, алюминий, магний и т.д.) экономически абсолютно бессмысленна, т.к. этих металлов и на Земле, где их добыча несравнимо проще, неограниченно много, а действительно ценные металлы (скандий, золото, платина, иридий, родий и т.д.) на Луне просто так всюду не лежат, нужно будет, как и на Земле, проводить сложную геологоразведку, рыть карьеры или шахты, перерабатывать тысячи тонн породы и т.д. Т.е. создавать циклопических масштабов инфраструктуру.
Единственный ресурс, достаточно ценный для добычи на Луне — гелий-3. Но и его добывать на Луне оправдано лишь в том случае, если при сохранении текущей цены (десятки тысяч долларов за грамм) спрос на него возрастёт в сотни раз минимум. Что, как не сложно догадаться, не очень реалистично…
На астероидах, в отличии от Луны, есть много (до четверти их массы) относительно дорогого никеля (на Луне есть сравнимый по цене титан, но его от силы 3% и только в «морях», а на «материках» вообще нет), который не нужно вытягивать из глубокого «гравитационного колодца». Но и в этом случае добыча никеля на Земле радикально проще, чем освоение астероидов. Единственный экономически оправданный вариант — это ядерным взрывом направить небольшой (десятки метров) астероид на столкновение с Землёй, сбросив его посреди океана, и добывать металл от туда. Но никто не допустит столь опасный вариант.
vedenin1980
На самом деле, любой ресурс добытый на Луне или астероидах ценен из-за того, что он уже в космосе. Отправить спутник к Земле с Луны намного проще. Сейчас вроде индустрия спутников это несколько триллионов, при наличие производства на Луне можно получить весь пирог, да еще и увеличить его в несколько раз за счет других средств коммуникации (при низкой себестоимости даже мобильный инет удобнее будет дешевле гонять через спутник). Плюс создавать космолеты/космические телескопы и т.п. в разы удобнее на Луне.
egigd
Спутник с Луны к Земле — это 1,87 км/с delta-V для взлёта с поверхности Луны + от 4,04 до 8,0 км/с delta-V в зависимости от двигателя для спуска к Земле. Если лететь чисто на химии, то немного проще спустить спутник с Луны, чем поднять с Земли.
Только сначала на Луне нужно построить промышленность. Причём не только металл выплавлять… На Луне надо будет делать электронные схемы, солнечные батареи (к слову, они на современных спутниках из арсенида германия, а на Луне ни мышьяка, ни германия толком нет), оптические приборы и т.д.
alexeykuzmin0
5.93 км/с — это сильно меньше, чем 9-10 км/с при запуске с Земли. А если мы можем на Луне производить теплозащиту, то можно и 2.74 км/с обойтись. Но да, развить промышленность на Луне — это сложно
vedenin1980
Ну так, разгонять тела с Луны намного проще, можно до достаточно больших скоростей разогнать еще на поверхности. Магнилев на Луне, например, позволит разгонять спутники практически до любой скорости.
А зачем лететь на химии, если можно лететь на иониках, которые куда экономичнее? Загрузил рабочее тело на Луне, вывел спутник на нужную орбиту и полетел обратно.
Нужно, да. Никто не говорит, что это легко, просто утверждение ресурсы Луны/астероидов не имеют смысла — неверно, они еще как имеют.
Zenitchik
А как быть с апогейным импульсом? Ионник сумеет за виток достаточно поднять перицентр?
Или Вы имеете в виду — пускать с Луны сразу на геоцентрическую орбиту?
alexeykuzmin0
Там импульс будет нужен очень маленький, и поэтому его эффективность совершенно не важна. Можно, например, двигателями ориентации его произвести
metaprog Автор
На химии или электромагнитной катапульте подбрасывать добытое на Луне на орбиту, а дальше электрореактивными буксирами.
Черт, отрицательная карма мешает нормально отвечать на комменты. Можете приплюсовать хотя бы до 0?
alexeykuzmin0
На катапульте подбрасывать на орбиту не удастся. Орбита — штука замкнутая, и если она касается поверхности на одном витке, будет ее касаться и на следующем
metaprog Автор
Я знаю, что нужно на апоцентре дать импульс. Небольшой, если апоцентр высокий.
vedenin1980
Зато можно подбрасывать со второй космической для Луны в 2,38 км/с в сторону Земли, а дальше уже буксирами.
alexeykuzmin0
Это можно, да
black_semargl
На Земле металлы — в виде оксидов, и их восстановление — энергозатратный и экологически грязный процесс.
Железо и никель на Луне есть шанс найти вообще в готовом виде, и энергии для восстановления прочих тоже дохрена.
Так что в дальней перспективе может и на Землю возить окажется выгодно.
egigd
На Земле энергии куда как более дохрена, чем на Луне…
И при этом на Земле ты добыл металл — и сразу используй. А на Луне добыл — и доставь его теперь на Землю, сначала вытащив из гравитационной ямы Луны, а потом — спустив в гравитационную яму Земли (аэродинамическое торможение не помогает перенести объект с окололунной орбиты на околоземную). Если вы посчитаете, сколько энергии на это нужно, то поймёте, что затраты на выплавку металла — вообще фигня на фоне транспортировки (1,87 км/с delta-V для взлёта с поверхности Луны + от 4,04 до 8,0 км/с delta-V в зависимости от двигателя для спуска к Земле, не забываем, что затраты энергии на манёвр радикально выше, чем кинетическая энергия груза после манёвра).
metaprog Автор
Основная масса добываемого на Луне вряд ли будет предназначена для доставки на Землю. Из ресурсов этой кладези металлов можно делать мегапроекты неземных масштабов. Конечно же, если ваше воображение не позволяет вам представить себе никакой цели кроме как заработать денег, то на Луне вам делать нечего.
А энергии там валом. Начиная с прямых солнечных лучей и заканчивая залежами урана (если не на Луне, то на Марсе).
vedenin1980
А вы сами пробовали считать?
Давайте посчитаем сколько энергии нужно для разгона 1 кг до 10 км/с (посчитаем с запасом на маневры) — если я где-то ошибаюсь — поправьте.
E = m * v ^ 2 / 2 = 1 * (10000) ^ 2 = 50 млн Дж или около 14 кВт/часов.
Если переводить в деньги, то порядка 70 рублей. Если переводить в часы работы солнечных батарей с кпд 20%, то 2 дня работы солнечной батареи в 1 м^2. Если переводить в поездки на электромобиле, то это что-то около 50 км. Средняя АЭС дает в десятки тысяч раз больше и за день работы может разгонять десятки тонн до той же скорости.
Затраты на выплавку 1 кг аллюминия 13,5 кВт/час, что почти в точности равно разгону этого же кг аллюминия до 10 км/c.
P.S. Весь юмор ситуации, что затраты энергии на разгон до космических скоростей довольно небольшие, если бы мы могли просто взять энергию в космосе и всю ее потратить на разгон.
Даже сами затраты на топливо ракет, что-то в размерах 20-50 тыс. $ за 10 тонн полезной нагрузки, но там большая часть тратиться на разгон самого топлива и двигателей. Вроде себестомость энергии нужной для разгона в космической пушке до 2 космической, что-то в размерах сотен евро за кг (если не десятках).
Zenitchik
Не надо так издеваться над теорией размерности. Знак математической точки поставить не так уж трудно: Alt+0183 ·
black_semargl
Нет, только с Луны в Л1 — это чуть меньше 1,87 км/с
А дальше оно само упадёт куда надо, затормозившись об атмосферу.
Zenitchik
Если мы создадим такие металлургические технологии, которые не будут нуждаться в других земных ресурсах, за исключением, собственно, сырья, то мы их и на Земле сумеем применить.
alexeykuzmin0
Не очевидно, что проще — пытаться сюда думать или работать с жидким водородом в областях вечной тьмы при 40К
zagayevskiy
Аргументация поражает.
alexeykuzmin0
Ну так-то слон состоит из хобота, ушей и бегемота
alexeykuzmin0
Можно сэкономить много массы космоплана (соотвественно, либо поставить сильно меньшие двигатели, либо увеличить полезную нагрузку), если вместо Ан-225 разработать с нуля новый сверхзвуковой самолет. Например, самолеты с двигателями Pratt & Whitney J58 летали со скоростью до 3.4-3.5 махов, а сам двигатель, насколько я понимаю, мог кратковременно работать при скоростях до 4.2 маха. Хотя проектирование большого сверхзвукового самолета с тяжелой полезной нагрузкой — вряд ли простая задача. Если кто-нибудь сделает статью на тему того, какие проблемы возникают из-за большого размера самолета, буду очень рад почитать.
metaprog Автор
В данном посте Ан-225 предпочтительнее потому что он уже есть в летном экземпляре, есть второй недостроенный экземпляр и есть отработанная технология. Требуется самый минимум новаций, а теоретически возможность его воплощения, в том числе с полностью многоразовым космопланом, доказана еще в начале 90х. Почитай эти мемуары, там есть про космопланы.
К тому же, Ан-225 можно использовать не только для космоса, но, если надо, и как транспортник.
vedenin1980
Проблема в том, что сейчас военные истребители хорошо если доходят до 5-6M, а 10M достигал лишь одноразовый прототип, который выводился 3 ступенями (самолет, ракета-носитель до 5M, одноразовый самолет-прототип с турбореактивным двигателем). А первая космическая 25M.
ИМХО, очень сложно и дорого сделать такую связку с самолетом-носителем на «спине», которая могла достигать хотя бы 5M, но это даст лишь 20% необходимой скорости. Скорее всего намного проще все-таки сделать многоразовую первую ступень.
metaprog Автор
То есть, Ан-225 в роле первой ступени все же выглядит проще, верно?
vedenin1980
К сожалению, да. Поэтому воздушный старт дает только возможность вывода на разные орбиты, но вот особо увеличить скорость — сложно.
metaprog Автор
Главнее другое: описанная система избавит от необходимости в большей части космодромной инфраструктуры (сборочный цех, стартовый стол). Почти любой способный принимать Ан-225 аэродром сможет стать космодромом. Ведь почти на любой аэродром такого класса есть железная дорога, по которой можно массово подвозить жидкий кислород и метан.
Даже если такая система выводит в 3 раза меньше за один раз, но каждый раз в 10 раз проще — это уже хорошо.
alexeykuzmin0
alexeykuzmin0
Почему космоплан одноступенчатый? Можно сильно увеличить полезную нагрузку, если сделать его двухступенчатым — например, по предлагавшейся в недавнем посте схеме отделяемых консолей крыльев. Уверен, упрощение эксплуатации здесь на стороне двухступенчатой схемы — соединить ступени обратно на Земле — не проблема, а вот гораздо меньшие тепловые нагрузки «средней» ступени означают гораздо более дешевую эксплуатацию. Собственно, даже стек таких запусков более или менее отработан — B-52 + Pegasus + X-43 летали примерно так же, разве что средняя ступень была не крылатой и одноразовой.
metaprog Автор
Отделяемые крылья — интересная идея. Главное чтобы крылья планировали после отделения назад на аэродром. Однако может достаточно будет просто придать космоплану наиболее оптимальную форму? Скажем, летающее крыло.
Какая есть самая простая программа для 3д-рисования (желательно на линукс)? Автокадом пользоваться можно, но мороки много.
alexeykuzmin0
alexeykuzmin0
Ну и с пассажирскими суборбитальными полетами все не просто. Например, насколько я понимаю, авиационные регуляторы запрещают рейсовым самолетам летать выше 12-13 км — среднее время нахождения в сознании при разгерметизации становится опасно маленьким, можно не успеть надеть кислородную маску. Для частных самолетов и бизнес-чартеров ограничения мягче, поэтому они могут летать выше, но вы, я так понимаю, планируете полномасштабные пассажирские перевозки.
По delta V, кстати, разница между выходом на орбиту и суборбитальным перелетом куда-нибудь далеко почти не будет заметна
metaprog Автор
При разгерметизации пассажирской капсулы космоплана в космосе кислородная маска не спасет. Пассажирской капсулы, которая в случае аварии катапультируется, входит в атмосферу как спускаемый апарат и спускается на парашутах.
Скажем, для полетов из Европы в Таиланд можно делать капсулы потяжелее, с большим количеством мест, чем для полетов в Австралию.
alexeykuzmin0