В 2013 году, когда Маск еще только собирался повторно использовать первую ступень, я сделал пост с расчетом и оценками затрат массы на разные способы посадки. Сейчас, когда повторно используемые ступени уже никого не удивляют, интересно глянуть на то, какие варианты летают и разрабатываются.
Посадка боковых блоков Falcon Heavy, фото SpaceX
В исходном посте рассчитывался минимально возможный запас топлива исходя из одного финального торможения со скорости, ограниченной сопротивлением воздуха. В реальности ступень Falcon 9 тормозит до трех раз — первое включение выводит ее на траекторию посадки, второй раз двигатели включаются, чтобы снизить тепловую нагрузку и только третье включение производится непосредственно для посадки. Точные данные непосредственно от SpaceX нам недоступны, но есть моделирование миссий от flightclub.io. Попробуем сравнить.
Расчеты 2013 года давали минимум 2 тонны топлива для торможения со скорости свободного падения 260 м/с. В первой успешной посадке 8 апреля 2016 в миссии SES-8 симуляция flightclub дает скорость для момента включения двигателя 288 м/с (скорее случайно угадали, но порядок цифр и не должен был отличаться), но вот топлива тратится больше, 6 тонн — и ракета за три года потяжелела, и в симуляции считается, что в итоге в ступени останется почти 5 тонн топлива.
Но это в общем не имеет особого значения, потому что перед первым включением в ступени запас примерно в 50 тонн, что в два с лишним раза превышает сухую массу ступени.
Для миссии с возвратом ступени на площадку около старта запас, естественно, получается большим, но не в разы — торможение для прицеливания в баржу расходует гораздо больше топлива, чем может показаться. В первой миссии с возвратом на старт, Orbcomm OG2-2 (декабрь 2015), запас топлива по симуляции flightclub оценивается в 61 тонну.
Для тяжелых полезных нагрузок ступень может производить только два включения, а баржа ставится дальше по траектории полета. Например, в недавней миссии Starlink 3 запас топлива должен был составить примерно 24 тонны, что сравнимо с массой сухой ступени (предположительно, 26,3 тонны).
Как любое инженерное решение, парашюты имеют достоинства и недостатки. С одной стороны, они прекрасно подходят для замедления падения и могут уменьшить скорость до нескольких метров в секунду. Но для совсем мягкой посадки требуемая площадь начинает нерационально расти — требуются какие-то дополнительные решения. И с точностью посадки даже на управляемых куполах есть проблемы. SpaceX ловит головные обтекатели кораблем, при этом мягкость посадки обеспечивается огромной сеткой, но пока что обтекатели нередко промахиваются мимо цели. На парашютах садились боковые ускорители Space Shuttle — их конструкция была крепче, чем у ступеней с жидкостными двигателями, и посадка на воду смягчала удар. Боковые ускорители ракеты-носителя «Энергия» должны были садиться на парашютах, а удар о поверхность предполагалось смягчать двигателями мягкой посадки и опорами с амортизаторами, но на практике эту концепцию проверить не успели. Сейчас на парашютах садится суборбитальная ракета SARGE компании Exos Aerospace, которая за счет небольшой массы и прочности конструкции может пережить удар о землю.
Оценить жесткость посадки можно по видео с борта ракеты, большие ступени такое точно не выдержат.
Крылатые ступени в металле пока не появились. Проект Adeline для европейской Ariane 6 закрыли, хотя и успели провести испытания масштабной модели. На базе российского «Байкала» идут работы по проекту «Крыло-СВ», в 2017-2018 годах были проведены работы в рамках аванпроекта, технологические демонстраторы ожидаются не раньше 2021 года.
Полноразмерное «Крыло-СВ» и уменьшенный демонстратор
По сути, воздушный подхват позволяет реализовать достоинства парашютов без их недостатков. Вертолет цепляет снижающуюся на парашюте ступень и позволяет мягко приземлить ее в нужное место. Теоретически этот вариант должен требовать минимум дополнительной массы на ракете — не нужны даже посадочные опоры. И очень радостно, что эту идею не забыли и будут пробовать реализовать.
Компания Rocket Lab, первоначально не планировавшая повторно использовать первую ступень, передумала осенью 2019 года. В конце 2019 и начале 2020 в реальных пусках проверена работа нового оборудования, обеспечивающего управляемый спуск ступени. А на прошлой неделе прошли успешные испытания подхвата макета вертолетом. Попытка поймать настоящую ступень может быть произведена уже в конце 2020.
United Launch Alliance разрабатывает концепцию подхвата хвостового отсека разрабатываемой ракеты-носителя Vulcan. Ее первый полет состоится не раньше 2021, и неизвестно, сразу ли она станет многоразовой, или же это будет внедрено позже.
Данная в 2013 году оценка того, что посадка на двигателях окажется одной из наиболее утяжеляющих ракету, подтвердилась. Но это не мешает успешной работе метода — на сегодняшний день просто нет нескольких соревнующихся в одной весовой категории и стремящихся вывести максимальную полезную нагрузку ракет, где бы более эффективный с точки зрения массы способ посадки первой ступени мог бы дать заметное преимущество. Чем больше разных многоразовых систем будет реализовано, тем на большее количество вопросов можно будет ответить по полученному опыту. Может быть, ко второй половине века и найдутся оптимальные решения, которые станут стандартом.
Посадка боковых блоков Falcon Heavy, фото SpaceX
Двигатели
В исходном посте рассчитывался минимально возможный запас топлива исходя из одного финального торможения со скорости, ограниченной сопротивлением воздуха. В реальности ступень Falcon 9 тормозит до трех раз — первое включение выводит ее на траекторию посадки, второй раз двигатели включаются, чтобы снизить тепловую нагрузку и только третье включение производится непосредственно для посадки. Точные данные непосредственно от SpaceX нам недоступны, но есть моделирование миссий от flightclub.io. Попробуем сравнить.
Расчеты 2013 года давали минимум 2 тонны топлива для торможения со скорости свободного падения 260 м/с. В первой успешной посадке 8 апреля 2016 в миссии SES-8 симуляция flightclub дает скорость для момента включения двигателя 288 м/с (скорее случайно угадали, но порядок цифр и не должен был отличаться), но вот топлива тратится больше, 6 тонн — и ракета за три года потяжелела, и в симуляции считается, что в итоге в ступени останется почти 5 тонн топлива.
Но это в общем не имеет особого значения, потому что перед первым включением в ступени запас примерно в 50 тонн, что в два с лишним раза превышает сухую массу ступени.
Для миссии с возвратом ступени на площадку около старта запас, естественно, получается большим, но не в разы — торможение для прицеливания в баржу расходует гораздо больше топлива, чем может показаться. В первой миссии с возвратом на старт, Orbcomm OG2-2 (декабрь 2015), запас топлива по симуляции flightclub оценивается в 61 тонну.
Для тяжелых полезных нагрузок ступень может производить только два включения, а баржа ставится дальше по траектории полета. Например, в недавней миссии Starlink 3 запас топлива должен был составить примерно 24 тонны, что сравнимо с массой сухой ступени (предположительно, 26,3 тонны).
Парашюты
Как любое инженерное решение, парашюты имеют достоинства и недостатки. С одной стороны, они прекрасно подходят для замедления падения и могут уменьшить скорость до нескольких метров в секунду. Но для совсем мягкой посадки требуемая площадь начинает нерационально расти — требуются какие-то дополнительные решения. И с точностью посадки даже на управляемых куполах есть проблемы. SpaceX ловит головные обтекатели кораблем, при этом мягкость посадки обеспечивается огромной сеткой, но пока что обтекатели нередко промахиваются мимо цели. На парашютах садились боковые ускорители Space Shuttle — их конструкция была крепче, чем у ступеней с жидкостными двигателями, и посадка на воду смягчала удар. Боковые ускорители ракеты-носителя «Энергия» должны были садиться на парашютах, а удар о поверхность предполагалось смягчать двигателями мягкой посадки и опорами с амортизаторами, но на практике эту концепцию проверить не успели. Сейчас на парашютах садится суборбитальная ракета SARGE компании Exos Aerospace, которая за счет небольшой массы и прочности конструкции может пережить удар о землю.
Оценить жесткость посадки можно по видео с борта ракеты, большие ступени такое точно не выдержат.
Крылья
Крылатые ступени в металле пока не появились. Проект Adeline для европейской Ariane 6 закрыли, хотя и успели провести испытания масштабной модели. На базе российского «Байкала» идут работы по проекту «Крыло-СВ», в 2017-2018 годах были проведены работы в рамках аванпроекта, технологические демонстраторы ожидаются не раньше 2021 года.
Полноразмерное «Крыло-СВ» и уменьшенный демонстратор
Воздушный подхват
По сути, воздушный подхват позволяет реализовать достоинства парашютов без их недостатков. Вертолет цепляет снижающуюся на парашюте ступень и позволяет мягко приземлить ее в нужное место. Теоретически этот вариант должен требовать минимум дополнительной массы на ракете — не нужны даже посадочные опоры. И очень радостно, что эту идею не забыли и будут пробовать реализовать.
Компания Rocket Lab, первоначально не планировавшая повторно использовать первую ступень, передумала осенью 2019 года. В конце 2019 и начале 2020 в реальных пусках проверена работа нового оборудования, обеспечивающего управляемый спуск ступени. А на прошлой неделе прошли успешные испытания подхвата макета вертолетом. Попытка поймать настоящую ступень может быть произведена уже в конце 2020.
United Launch Alliance разрабатывает концепцию подхвата хвостового отсека разрабатываемой ракеты-носителя Vulcan. Ее первый полет состоится не раньше 2021, и неизвестно, сразу ли она станет многоразовой, или же это будет внедрено позже.
Заключение
Данная в 2013 году оценка того, что посадка на двигателях окажется одной из наиболее утяжеляющих ракету, подтвердилась. Но это не мешает успешной работе метода — на сегодняшний день просто нет нескольких соревнующихся в одной весовой категории и стремящихся вывести максимальную полезную нагрузку ракет, где бы более эффективный с точки зрения массы способ посадки первой ступени мог бы дать заметное преимущество. Чем больше разных многоразовых систем будет реализовано, тем на большее количество вопросов можно будет ответить по полученному опыту. Может быть, ко второй половине века и найдутся оптимальные решения, которые станут стандартом.
Belking
>> Данная в 2013 году оценка того, что посадка на двигателях окажется одной из наиболее утяжеляющих ракету, подтвердилась
>> Может быть, ко второй половине века и найдутся оптимальные решения, которые станут стандартом.
Не понимаю. Разве оптимальный метод определяется не экономической целесообразностью? Разве это не возможность идти вверх по грузоподъемности не в отношении к массе самой ракеты, а в общем? Не в создании универсального транспортного средства для космических грузо- и пассажироперевозок? Как без «посадки на двигателях» посадить хотя бы 10 тонн на поверхность Марса или тонну на Луне? Никак, по крайней мере целыми.
Как мне кажется, альтернативы реактивной посадке были актуальны до её успешного применения как эдакий костыль, proof of concept, что повторное использование ступеней возможно. Зачем же извращаться ради «наименьшего утяжеления», когда это уже доказано? Сегодня «оптимально» значит использовать ступень как можно больше раз и потери, связанные с утяжелением, уже не так критичны. Starship добьёт всех тех, кто считает иначе. Здесь как с коммерческими грузовиками. Оптимален не тот, который являясь единичным экземпляром побеждает в Дакаре, а тот, который производится на конвейере и миллион километров накатает.
Radiohead72
А зачем вам грузовик с миллионом километров если для него нет грузов?
:-)
Если внимательно посмотреть на рынок коммерческих пусковых услуг, то выяснится что он в общем-то мизерный) Емнип 6 млрд. долларов. И это не прибыль а выручка. На всех. И это при текущей стоимости пусков. При удешевлении эта сумма сожмётся еще больше.
По большому счету в космос просто нечего запускать.
Военные и национальные программы никто конкурентам не отдаст. И что остается? Связь, ДЗЗ и навигация для тех у кого нет собственных носителей. Собственно и все.
И удешевление стоимости пуска в общем-то никак не влияет на кол-во нагрузок. Их нет)
Belking
>> По большому счету в космос просто нечего запускать.
>> И удешевление стоимости пуска в общем-то никак не влияет на кол-во нагрузок. Их нет)
Спутниковый интернет (уже сегодня), масштабные, а не единичные, астрономические исследования из за пределов земной атмосферы (при цене доставке х10^-1), солнечная энергия круглые сутки и доступные среднему классу космические гостиницы (x10^-2), трансконтинентальные путешествия (x10^-3), орбитальные индустрии (x10^-4).
И выдуманное автором статьи «наименьшее утяжеление» не поможет добиться даже х10^-1. Как это можно называть оптимально…
JamboJet
Мы уже видели этот замкнутый круг: без дешевых трансконтинентальных перевозок нет глобализации, а без глобализации не выгодно строить суперкорабли и огромные каналы.
Ну или второй пример, авиация в начале 20 века, когда она была очень опасной и дорогой игрушкой военных и единичных
безбашенныхэнтузиастов.Belking
Справедливости ради, Нил деГрас Тайсон тоже критиковал Спэйс Икс изначально, заявляя, что масштабные экспедиции должны быть инициированы и организованы государством, так как частникам там делать нечего, приводя в пример времена колонизации. Вот только Тайсон признал свою ошибку и сейчас всячески топит за Space X, а вот товарищ lozga оправдывает «наименьшее утяжеление».
И если честно, я не знаю, что хуже для хаба Космонавтика на Хабре — если он делает это, чтобы оправдать свою статью 2013 года, мол Space X всё таки оказались лидерами в повторном использовании не смотря на её, статьи, заключение, либо оказывая вполне коммерческую услугу Роскосмосу, оправдывая Рогозина, который переложил всю ответственность за провал космонавтики на указания президента:
lozga Автор
Обычно в ответ на подобные обвинения я шучу, что каждый месяц по первым числам мне платит Роскосмос, по десятым NASA за сокрытие того факта, что они не летали на Луну, а по двадцатым рептилоиды за сокрытие их существования и того факта, что нет никакого космоса.
А вообще вы невнимательно читали заключение. Смысл там «посадка на двигателях действительно требует больше массы, но это оказалось пока что неважным»
Belking
>> А вообще вы невнимательно читали заключение. Смысл там «посадка на двигателях действительно требует больше массы, но это оказалось пока что неважным»
Значит правильно понял и собственно с самого начала об этом и говорю — альтернативы реактивной посадке были актуальны до её успешного применения как эдакий костыль, proof of concept, что повторное использование ступеней возможно. Вашу точку зрения здесь оправдывает только заключение в этой статье:
>> Может быть, ко второй половине века и найдутся оптимальные решения, которые станут стандартом.
Ведь действительно, если сфокусировать внимание не на росте полезной нагрузки и снижении стоимости доставки грузов на орбиту, а на том, чтобы компании между самой мерились «наименьшим утяжелением», то до второй половины века мы действительно никакого прогресса не получим. И обвинение в моем комментарии касается этого, а «платит Роскосмос» — это скорее попытка оправдать Вас, ведь богатым быть лучше, чем недальновидным.
ghrb
Не люблю я аналогии.
Авиация решала конкретную проблему. Человек хочет добраться до курорта и потратить там ~100$ на отдых. Дорога на поезде, пересадка на корабль, потом ещё поезд, или несколько пересадок, это допустим ~2000$. Человек хочет, но дорого. Появляется дешёвая авиация и говорит — отвезу без пересадок за ~100$ — 200$. Был неудовлетворённый спрос, спрос удовлетворён.
Сейчас у нас есть ракеты за 60$ кк. Есть спутники за 200$ кк — 500$ кк, а если какая-нибудь Зума, то там и миллиард. Появляется у нас допустим ракета, за использование которой тебе доплачивают, но всё равно — нужно ещё спутник построить. Ну и нет у нас тут аналога курорта за 100$ который хотят посетить куча потенциальных потребителей.
А про контейнеровозы — вы хотите сказать что первые контейнеровозы стояли без дела пока бизнес не прочухал и не создал спрос?
Belking
>> Есть спутники за 200$ кк — 500$ кк, а если какая-нибудь Зума, то там и миллиард.
Вы ниже привели пример с частным островом, и он актуален и здесь. По поводу острова — спрос на трансфер до этого конкретного острова не изменится, но снизится порог входа для создания более дешёвых отелей на островах, которые смогут позволить себе больше людей и, как результат, вырастет спрос на трансферы.
Столь высокая стоимость спутников сегодня связана как раз с тем, чтобы один раз его отправить на 15 лет с большим запасом топлива и запасом прочности. Если же цена на запуски радикально упадёт, то появится смысл запускать спутники на 5 лет без запаса прочности, т.к. дешевле его будет заменить:
Спутник за 200кк$ + запуск за 60кк$ = 260кк$ на 15 лет, 17,3кк$ в год
3 спутника за 50кк$ + 3 запуска за 20кк$ = 210кк$ на 15 лет, 14кк$ в год
20% не приведённой экономии. И уже есть отличный пример — Starlink, у которых цена на спутники, как предполагается, радикально ниже аналогов.
Дальше — развитие общих платформ для спутников снизит входные пороги для тех, кто их будет создавать. Ибо какая разница сколько спутник весит, если условный лишний килограмм его веса, существующий из-за универсальности платформы, несущественно изменит общую стоимость проекта при дешёвых запусках, но зато позволит сэкономить на единичном производстве подходящей платформы. И в результате рынок пусковых услуг вырастет ещё сильнее. И военные, получив возможность полностью покрыть планету своими спутниками-шпионами с ценой дешевле запуска нескольких их спутников, скорее всего, сядут на этот поезд одними из первых. А для операторов космических пусков это гарантированный поток заказов.
Дальше — экономически оправданным будет вновь повышение срока службы спутников за счет развития технологий, но это сокращение пусковых услуг уже будет компенсировано новым космическим спросом, о котором я писал выше.
График спроса и предложения, к сожалению, неправильно преподают в университетах, от того и такие проблемы с пониманием таких простых тенденций. А стоит сопоставить его с точкой безубыточности для производства разных объемов продукции, как сразу многие тенденции станут понятны. Производство уникальных продуктов имеет высокую стоимость и соответствующий спрос, в то время как конвейерное производство даёт более низкую стоимость под намного больший спрос. Долгое время на космическом рынке не было никого, кто мог бы сложившийся паритет нарушить, но сейчас, наконец, можно ждать радикальных изменений. Конкуренция развивает экономику.
ghrb
Ну, я только рад буду. Хотя мне в голову кроме интернет-созвездий и такого же созвездия шпионов мало что приходит. А созвездие дешёвых шпионов точно скоро захотят, чтобы нудоль и лазерные ослеплялки потеряли смысл.
Belking
>> Хотя мне в голову кроме интернет-созвездий и такого же созвездия шпионов мало что приходит.
Это сейчас. Только представьте, что будет, когда стоимость полёта будет уже не 20кк$, а 6кк$. Карта звёздного неба в режиме онлайн во всех спектрах перестанет быть мечтой астрономов! При 2кк$ — неделя в космосе обойдётся дешевле упомянутого Вами Banwa Private Island и роверы для исследования других планет станет проще послать десятком, с риском потери 3-4, но по стоимости дешевле, чем отправка одного сегодня, а при 200к$ города при выборе источника энергии на перспективу начнут рассматривать орбитальные солнечные фермы, делясь ночью энергией с побратимами на другом полушарии, а путешествия на другие планеты перестанут быть фантастикой.
Конечно, эти 200к$, 2кк$ — уже не на ракетах существующего класса будут достигаться, чтобы по цене пуска считать, просто привёл к ним по стоимости килограмма на орбиту, чтобы в это будущее заглянуть. И есть ненулевая вероятность, что многое из этого мы увидим в ближайшие 20-30 лет.
Опять же не стоит забывать про прорывы в отдельных областях связанных с космосом, которые мы сегодня даже представить не можем и которые могут нагрузить ракеты на любом из этих этапов достаточно, чтобы ускорить дальнейшее развитие.
Могу, конечно, и ошибаться. Причём очень сильно. Но по мне, лучше всё таки верить в такое будущее и что оно рядом, чем жить и рассуждать тем настоящим, которое имеем сегодня.
>> А созвездие дешёвых шпионов точно скоро захотят, чтобы нудоль и лазерные ослеплялки потеряли смысл.
Запретить военным мы это ну никак не запретим, но есть ведь и плюсы — при съемке высокого качества и продвинутом машинном обучении станет довольно просто находить потерявшихся людей, зная часть открытого маршрута передвижения. И при уже понесённых капитальных затратах это будет не так дорого.
pal666
ghrb
Например инсулин резко подешевел. Или резко подешевел трансфер на курорт Banwa Private Island. Только сутки там всё равно 100к долларов стоят. Вырастет ли спрос на трансферы, если они даже бесплатными станут?
Foveator
Belking удивляется: " Как без «посадки на двигателях» посадить хотя бы 10 тонн на поверхность Марса или тонну на Луне?"
Так смелее надо быть. И Вы сможете посадить 14 тонный лунный модуль на Луну, опираясь на струю ракетного двигателя (одного), в 1969 году.
Опыт подобного в аппарате "Pixel" меньше одной тонны впервые в мире смогло сделать "Армадилло" на Земле, под видеокамеру не раньше 2006 года.
Возвращаясь к статье, похвалю честность автора, который прямо сообщает, что настоящие инженеры считают по другому.
Ну во первых автор считал "запасы", а инженеры-ракетчики считают "расходы" топлива на ту или иную затею.
Во- вторых фраза "торможение для прицеливания в баржу расходует гораздо больше топлива, чем может показаться" вообще странным. У нас на первой работе трудились специалисты, которые в 41 году направляли реактивные снаряды по площадям и по отдельным танкам противника. Никто и подумать не мог, что для того, чтобы ракета попала в танк (или баржу) её надо "тормозить". Инженер или техник или офицер скажут, что ракету надо "навести" на цель. А вот если бы автор написал "навести на баржу", тогда по тексту ему бы пришлось пояснять, на что потратил Маск топливо при наведении первой ступени РН на баржу. И как это снизило массу полезной нагрузки РН.
В отношени полноты обзора сообщу, что я ещё в 1994 году подготовил инженерную записку организации спасения первой ступени РН "Протон" методом захвата тяжелым транспортным самолетом.
Цель — буксировка и захоронение ступени в экологически безопасном месте на российской территории. Экономическая целесообразность — снижение в разы экологического платежа Республике Казахтан за пуски РН с Байконура. Тогда платили 200 млн. долл. США в год.
К сожалению платила Россия, поэтому специалисты РКК "Энергия" были не при чём.
DesertFlow
Потенциал планирующих парашютов ещё не раскрыт. Они бывают со сравнимым аэродинамическим качеством с жёсткими крыльями (~13 единиц на посадочных скоростях), при этом в несколько раз меньше по площади чем круглые парашюты, а значит и меньше по массе. Посадочные характеристики у них намного лучше, чем применение любых закрылков и предкрылков на жёстком крыле. Для Луны конечно никак, для Марса ограниченно, а вот на Земле достичь вертолетной посадки в точку со сравнимой вертикальной скоростью, измеряемой сантиметрами в секунду, на планирующем парашюте вполне возможно.
Это конечно должна быть динамическая "птичья" посадка, поэтому потребует разработки соответствующих алгоритмов. Но есть и плюс — активная посадка позволит значительно улучшить характеристики планирующего парашюта, так как даже лучшие современные парапланы сильно загрублены ради пассивной безопасности.
lohmatij
Зачем они нужны эти парашюты? Вот реально, как вы будуте их в океан сажать, на авианосец?
DesertFlow
Зачем на авианосец? Впрочем, без разницы, можно и на него. Представьте гибрид между swoop skydive:
https://www.youtube.com/watch?v=2l0enyg0Xi0
И чем-то вроде Deathblade с удлинением 13 единиц:
https://www.youtube.com/watch?v=dRsgQI05nTU
Собственно, на существующих технологиях, без всякой свистопляски, для посадки 10 тонн с удельной нагрузкой 7 кг/м2 и удлинением 10 потребуется крыло размером 120 х 12 м, которое будет весить около 50 кг (плюс стропы, в сумме будет где-то под 70-100 кг). Неплохо, да?
При этом удельную нагрузку можно легко повышать до 20 кг/м2, а ткань из высокомодульного полиэтилена (дайнемы) или вектрана может быть 10 г/м2 вместо текущих парашютных 35 г/м2. То есть, вся система для посадки 10 тонной ступени может весить порядка 50 кг.
Планирующий парашют это самая легкая система посадки из всех возможных. Потому что в ней все элементы работают на растяжение. И при этом посадить можно в точку с околонулевыми горизонтальной и вертикальной скоростью. А значит не требуется шасси и усиление конструкции ракеты.
arheops
Усиления как раз требуются, поскольку современная ракета без переделки тупо разлетится при попытке ее подвесить на парашюте. Она рассчитана на сжимающие нагрузки и полные баки.
И вы забыли систему управления парашютом и второй парашют для сверхзвука(а ступень войдет в плотные слои на сверхзвуке).
Да и само крыло 120м это далеко за пределами испытанных образцов.
DesertFlow
Ну, какая-то переделка конечно потребуется. Я имел ввиду усиление почти не требуется по сравнению с классической самолетной посадкой на шасси. Тросы можно закрепить распределенно на корпусе, например. И сажать не на твердую землю, а на сетку. А потом уже медленно ее опускать.
Ну, уже были испытания купола площадью 700 м2 для X-38. Это всего в два раза меньше требуемых 1400 м2 в приведенном примере выше. Эта технология масштабируется почти линейно.
https://www.nasa.gov/centers/dryden/multimedia/imagegallery/X-38/EC99-44923-140.html
Но по ссылке очень древнее крыло. Его аэродинамическое качество от силы 3-4 единицы, а масса переутяжелена в десятки раз. За это время прогресс ушел далеко вперед. Сейчас появились однослойные суперлегкие планирующие парашюты с аэродинамическим качеством под 8 прямо сейчас, а в пределе до 12-13 единиц.
Я говорил про что-то вроде этого:
https://www.youtube.com/watch?v=6QuWyeuxu3M
Такая система будет в несколько раз легче и компактнее применяемых сейчас круглых парашютов.
P.S. Я не утверждаю, что надо делать именно так. Посадка на штатных двигателях как у Falcon выглядит конструктивно намного проще, а цена топлива там вроде менее 1% от стоимости ракеты. Но если речь о самой легкой и экономичной системе для возвращения и мягкой посадки, то альтернативы нормальному современному планирующему парашюту просто нет. Чисто по физике процесса.
arheops
Ну смотрите, эксперементы ставили, в результате до живого почти дошли только Рокетлаб со своими микро-ракетами.
Для меня это признак того, что большой парашют не так прост, как вы говорите.
Но вы всегда можете предложить свою экспертизу spaceX или Роскосмосу.
tyderh
Почему никак? Достаточно бросить этот самый парашют в нужном направлении с достаточной скоростью, и тогда можно и на Луне с его помощью приземлиться :)
AlexSky
Одним не получится. Надо много маленьких парашютов бросать. Ещё бы лучше, если бы они в жидком виде были. Ну и идеал — сами бы могли создавать импульс бросания.
А, ну да.
axe_chita
Спускаемый аппарат КК «Джемини» собирались сажать на крыле Рогалло (дельтаплане) по-самолетному на лыжное шасси еще в 60-е, но тогда это не смогли отработать и садились на обычных парашютах. Но внешний вид капсулы они и не поменяли, и он остался прежним.
Vlad800
Садить на землю надо только многоразовые двигатели, а бензобаки пусть падают — так дешевле.
stranger_shaman
Вопрос каким образом это делать. С учетом того, что они боятся соленой воды.
Vlad800
Никак — пусть разбиваются, дешевле сделать новые.
Sunny-s
посмотрите на Старшип. Рапторов уже 26 штук наклепали, а баки так пока от земли и не оторвались.
Chamie
Вы пропустили Стархоппер?
shurricken
а как вертолет будет ловить ступень?
Какова точность вывода ступени на парашюте в точку рандеву? 100 м? 500 м?
каков радиус подхвата вертолета мимолетящих целей?
а опасность какая, если летящая мимо ступень намотаетсвой парашют на винт вертолета?
или парашют не раскроется и ступень по вертолету вдарит?
lozga Автор
Посмотрите видео Rocket Lab, отличная демонстрация.
Ступень снижается долго, можно подойти с нужного ракурса и даже сделать несколько заходов в случае неудачи с первой попытки.
Вертолет заходит сзади-сверху, опасность минимальна.
В случае нераскрытия парашюта ступень будет идти по другой траектории и промахнется мимо района подхвата.
zapimir
Так у Rocket Lab крошечные ракеты, первая ступень меньше тонны весит, смысл их опыт распространять на всех? Много вертолетов которые смогут подхватить первую ступень Falcon 9 или его одноклассников?
swarggg
Таких вертолетов немного.
Из серийных — Ми-26 поднимает 20 тонн, а сухая масса первой ступени Falcon 9 ~ 22,2 т., так что ничего такого уж нереального здесь нет, хотя вряд ли кто-то будет так заморачиваться… но ведь Stratolaunch же построили
zapimir
Что значит таких немного? Таких по факту нет. Плюс для того, чтобы ловить такой объёмный пустотелый груз (у ступени же длина 40 метров), нужен очень неплохой запас по грузоподъемности. А то любой ветерок сдует вертолет вместе с ракетой.
Ну и кроме того основное количество запуски спейсов идут над океаном, причем еще и делается маневр чтобы не так далеко улетала ступень. И то сажают в 300 км от берега, это что еще авианосец подогнать, чтобы сам вертолет потом сесть мог.
У Stratolaunch есть вполне определенный рынок, если идея выгорит. Разработка гигантского вертолета, сильно усложнит и удорожит систему. Вертолет же тоже обслуживать нужно будет, помимо разработки.
Nordosten
Какой такой рынок? Диапазон выводимых нагрузок на конкретном носителе определяет на какую часть рынка претендовать. У Stratolaunch до сих пор нет ракеты-носителя. Они думали, что достаточно сделать большой самолёт и полезная нагрузка сама полетит в космос.
zapimir
Вы наверное из тех кто кричал, во время «кузнечиков» SpaceX: «что этот жулик Маск придумал, раз в СССР так не сделали, значит это невозможно».
Вот вы всерьез думаете, что люди задумавшие этот проект, вложили в него кучу бабла, построили гигантский самолет, проводят испытания, и тут такой Nordosten «дураки, у вас же ракеты-носителя нет». А они такие: «блин, как мы сами не догадались — нужно сворачиваться»…
Nordosten
А вы пожалуйста почитайте про Stratolaunch, если не осведомлены — это даже не Blue Origin которая разрабатывает и создаёт свои системы.
Компания наняла Scaled Composites чтобы сшить два Боинга 747.
Насчёт ракет-носителей — сначала они хотели договориться об использовании ракеты от SpaceX, но в 2012 те отказали, потому что нужно было переделывать конструкцию и добавлять открытки на ступень.
После этого наняли OrbitalATK, создать Pegasus II трехступенчатая РН где первые две ступени твердотопливные, по сути модификация бустеров шаттла, а третья жидкостная. С третьей ступенью возникли проблемы и всё заглохло в 2015.
Дальше были предложения использовать Pegasus XL по 3 штуки за раз — потому что они мелкие (всего 23 тонны) для самолёта, способного поднимать 250 тонн. Что пыталась решить компания? Правильно, удешевить вывод на орбиту. Это полный провал, потому что Pegasus XL стоит $25 млн штучка (есть цифры даже до 40), а выводит только 443 кг на НОО.
Chamie
Nordosten
Это опечатка. Открылки на ступени нужны при запуске с воздушной платформы.
Chamie
Не встречал такого слова, поэтому не догадался.
Tim_23
Так сколько топлива в баках первой ступени нужно для вертикальной посадки? Не совсем понял, сначало было написано про 2 и 6 тонн, потом про 50 тонн?
Arson
Зависит от того куда садиться, и с какой высоты. Поэтому и такой разброс.
pnp2000
Лично мне кажется что вариант с двигателями.
Насколько я знаю тму с парашютами в SpaceX изучали, и получилось невыгодно, слишком большая масса парашутов должна быть.
Крылья хорошо, но что делать при входе в плотные слои атмосферы, нужна хорошая теплоизоляция, а это опять же лишний вес, на примере тех-же Шатлов это оказалось не так уж выгодно.
Воздушный подхват тоже вариант так себе, нужен парк ыертолётов, как минимум два, на случай поломки первого, и опять же затраты на содержание наземной части плюс привязка к лётной погоде.
Ну и самое главное, то что делал SpaceX всегда заявлялось как подготовка к Марсу, так что можно сказать тут мы убиваем двух зайцев.
GeorgKDeft
Эх… я по началу подумал о варианте без парашюта.
pnp2000
Это вещи немного разных порядков, парашютист движется со скоростью не более 200 км/ч и может активно маневрировать, тут сетки хватит для того чтобы погасить кинетическую энергию этих условных 100 кг, а даже пустая Falcon 9 весит больше 17 тонн и имеет размер 70*3,6 метра, я не знаю с какой скоростью она падает, но на примере спускаемых модулей Союз можно сделать некоторые предположения, спускаемый модуль Союз до выпуска первого тормозного парашюта движется со скоростью порядка 900 км/ч, при том что он конструктивно создан для того чтобы тормозить в атмосфере, и честно говоря я не уверен что это получиться сделать для ступени ракеты ввиду её формы, если мы будем использовать тормозной парашют то, опять же на примере Союза, мы снизим скорость до 350 км/ч, я даже не представляю себе размер сетки чтобы погасить энергию 17 тонн движущихся со скоростю 350 км/ч, при том чтобы эту ракету ещё и не повредить. Цеплять с вертолёта тоже ещё та задачка, учитывая скорость вертолёта не больше 300 км/ч даже в идеальном случае нам нужно с одной попытки поймать 17 тонную болванку пролетающую рядом с нами на скорости 50 км/ч, это мы опустим момент что это мягко говоря небезопасно ибо за болванкой следует огромная турбулентность, не говоря уже про то что она может просто зацепить вертолёт, вобщем это только малая часть проблем которые надо решить.