Тема «Космонавтика: прошлое, настоящее и будущее»

Вы здесь: Форумы test.fantlab.ru > Форум «Наука и технологии» > Тема «Космонавтика: прошлое, настоящее и будущее»

Космонавтика: прошлое, настоящее и будущее

Страницы: 1 2 3...78 79 80 81 82...224 225 226 🔍 поиск написать сообщение

автор

сообщение

авторитет

18 января 2016 г. 20:36

цитировать

цитата sanbar
Дело не в стоимости топлива, а в той самой арифметике. Допустим

Извините, Вы упорно предполагаете, что компания Маска провалится из-за ошибок в примитивной арифметике. Но там действительно есть неопределенности, которые могут вывести вперед конкурентов Маска. Вот, например:
1. Резкое ухудшение мировой экономической конъюктуры с кардинальным сокращением потребности вывода коммерческих грузов.
2. Непредсказуемое изменение политической обстановки после президентских выборов в США, что приведет к выводу вперед Боинга и Локхид Мартин и административному избиению их конкурентов (невыдача различных разрешений и лицензий, искусственные задержки и проч.). Тут же — гос. поддержка Боинга и Локхида из-за новой необходимости развивать военные проекты.
3. Успех Блю Ориджин в разработке новой моноблочной РН на 100% возвращаемой. (Там соотношение полезной нагрузки к общей еще меньше, чем у Спейс Х.)
4. Прорыв сверх ожидаемого в минимизации размеров, веса, маневренности, долговечности и пр. выводимой полезной нагрузки (различных спутников, станций и пр.) что сделает предпочтительным использование маневренных космических самолетов для обслуживания всего этого.
5. Новые, неожиданные изобретения, которые заткнут всех за пояс.

гранд-мастер

18 января 2016 г. 20:47

цитировать

цитата glazier
Вы упорно предполагаете, что компания Маска провалится из-за ошибок в примитивной арифметике.

(устало вздыхая) Я ничего подобного не предполагаю. Я буду всячески рад если компания Маска добьется успеха, каковым буду считать любую ( то есть вообще любую) меньшую стоимость вывода килограмма полезного груза на орбиту, чем у аналогичной многоразовой системы. Более того, я практически уверен, что нечто подобное Маску удастся- пусть не сразу. Вопрос в том какова будет реальная экономия и будет ли она прогнозируемой и устойчивой (т.е. например не снизится ли надежность системы непредсказуемым образом при повторных запусках).

–––
"Мир идет прахом в той стороне, мальчик"

авторитет

18 января 2016 г. 20:47

цитировать

цитата opty
А возвращаться к месту старта не выгодно

Испытания всегда проводятся с явным (сиюминутным) убытком, нет?
Насчет возвращения к месту старта, Вы безусловно правы в том, что касается выгодности приближения к восточному побережью. Что до места старта — мне оценить трудно. На возвращение на 150 км назад требуется топливо — это минус. Зато нет расходов на аренду и оборудование площадки (баржи) для приземления, ж/д ветки длиной 150 км, доп. персонала, транспортных и погрузочно-разгрузочных работ. Это плюс. Что больше? Особенно в перспективе?

гранд-мастер

18 января 2016 г. 23:08

цитировать

цитата glazier
Испытания всегда проводятся с явным (сиюминутным) убытком, нет?
Насчет возвращения к месту старта, Вы безусловно правы в том, что касается выгодности приближения к восточному побережью. Что до места старта — мне оценить трудно. На возвращение на 150 км назад требуется топливо — это минус. Зато нет расходов на аренду и оборудование площадки (баржи) для приземления, ж/д ветки длиной 150 км, доп. персонала, транспортных и погрузочно-разгрузочных работ. Это плюс. Что больше? Особенно в перспективе?

Штатная грузоподьемность Фалькон-9.1 13.5 тонны на низкую опорную орбиту при одноразовой первой ступени не оснащенной системой посадки
С системой посадки и остатком топлива для посадки в точку "по траектории" грузоподъемность снижается до 10 тонн при тех же параметрах орбиты — потеря примерно 30%
При возврате к точке старта грузоподъемность снижается до 2 — 2.5 тонн , слишком много топлива нужно на возврат , потеря в 5-6 РАЗ.

Естественно при испытаниях денежный фактор учитывается во вторую очередь . Но при эксплуатации он будет одним из первоочередных . Сейчас главное отработать посадку . Но в эксплуатационном режиме возврат не выгоден к месту пуска , именно по этому SpaceX сейчас строит космодром в Техасе . При основных траекториях запуска сажать можно будет по ходу разгона , на том же Канаверал , либо на платформу в Мексиканском заливе

–––
"Справедливость не милосердна , милосердие не справедливо" (с) Альберт Майнц

гранд-мастер

18 января 2016 г. 23:16

цитировать

цитата sanbar
Вопрос в том какова будет реальная экономия и будет ли она прогнозируемой и устойчивой (т.е. например не снизится ли надежность системы непредсказуемым образом при повторных запусках).

У него есть шансы получить рентабельность . Ибо Фалькон изначально разрабатывался с так сказать "форсированной многоразовостью"
В нем огромное количество "фишечек" и "плюшечек" заточенных именно на это .
Ну про Мерлины-1С(Д) я как то в ветке уже писал .
Еще одна очень крутая фишка — гибкость матричной ДУ . Например при отказе одного двигателя из девяти , если он произошел позже 35 секунды взлета , РН продолжит полет в совершенно штатном режиме (и это уже проверено и испытано). После 70 секунд может отказать еще один двигатель . Требования к ресурсу и надежности каждого ОТДЕЛЬНОГО двигателя намного меньше . Можно "сэкономить" на межполетном обслуживании движков . А с учетом того что они сами разрабатывались с учетом простого и дешевого обслуживания , а комплектуха выпускается большими сериями — себестоимость снижается .

Или концепция клон-бустеров Фалькона-хэви с перекачкой топлива в центральный отсек и ранним отделением. Вот где отработанная система спасения может дать реальную выгоду (по расчетам)

–––
"Справедливость не милосердна , милосердие не справедливо" (с) Альберт Майнц

гранд-мастер

18 января 2016 г. 23:26

цитировать

цитата opty
Или концепция клон-бустеров Фалькона-хэви с перекачкой топлива в центральный отсек и ранним отделением

От нее вроде отказались.

цитата opty
Штатная грузоподьемность 13.5

цитата opty
При возврате к точке старта грузоподъемность снижается до 2 — 2.5 тонн

Кстати, в ходе того полета (с двумя тоннами и посадкой в точке старта) летал не Фалькон-9.1, а еще более тяжелая и мощная его разновидность. так что его грузоподъемность в одноразовой версии может быть еще выше.

–––
"Мир идет прахом в той стороне, мальчик"

гранд-мастер

18 января 2016 г. 23:45

цитировать

цитата sanbar
Кстати, в ходе того полета (с двумя тоннами и посадкой в точке старта) летал не Фалькон-9.1, а еще более тяжелая и мощная его разновидность. так что его грузоподъемность в одноразовой версии может быть еще выше.

Значит потеря грузоподьемности еще больше :-)

На самом деле нет , версия Thrust на низкую опорную орбиту тянет столько же . но у неё расширены возможности маневрирования второй ступени могущей выполнять функции разгонного блока , что увеличивает диапазон выполняемых задач. Усиление второй ступени , потребовало некоторого утяжеления и "умощнения" всей РН

цитата sanbar
От нее вроде отказались.

Пока нет , но возникли определенные технологические сложности . Пытаются решить , ибо это дает очень большую выгоду при возможности возврата бустеров

–––
"Справедливость не милосердна , милосердие не справедливо" (с) Альберт Майнц

авторитет

19 января 2016 г. 00:16

цитировать

цитата opty
При возврате к точке старта грузоподъемность снижается до 2 — 2.5 тонн , слишком много топлива нужно на возврат , потеря в 5-6 РАЗ.

Но почему? Это не очевидно. Где об этом можно прочитать?

гранд-мастер

19 января 2016 г. 01:57

цитировать

цитата glazier
Но почему? Это не очевидно. Где об этом можно прочитать?

Это как раз ОЧЕВИДНО ибо формула Циолковского верна :-)

Для приращения скорости требуется топливо , приращение определяется разностью масс ракетной системы и удельным импульсом . В момент отделения второй ступени и начала "спасения" первой ракетная система достигла некоторой скорости (причем достаточно значительной) при стандартном выводе 3.4 км/сек по спецификациям Фалькона , при спасении скорость несколько ниже , но все равно значительна . Эту скорость необходимо погасить (частично но в незначительной степени за счет аэродинамического торможения) , а вот при возврате к месту старта , нужно СНОВА разгонятся , что бы лететь обратно . Опять приращение скорости , на это потребно топливо . А потом снова тормозить.

При посадке в точку "по пролету" в момент отделения второй ступени в первой ступени остается 6-8 тонн топлива , этого достаточно для маневра торможения и мягкой посадки , при возврате к месту посадки , по разным оценкам , в первой ступени остается 40-50 тонн топлива , это почти 8-10% стартовой массы . Кхм , при проектировании РН битва идет за килограммы :-)

–––
"Справедливость не милосердна , милосердие не справедливо" (с) Альберт Майнц

авторитет

19 января 2016 г. 02:36

цитировать

цитата opty
нужно СНОВА разгонятся

Нет, разгоняться больше не нужно. Ступень будет падать вниз. Нужно погасить горизонтальный импульс скорости, направленный от места старта и придать облегченному на 90% процентов баллону обратный (сравнительно небольшой) горизонтальный импульс в сильно разреженной атмосфере. Если все рассчитано верно, топлива потребуется ненамного больше, чем требуется для торможения на заключительном этапе. Иначе говоря, топлива на выведение 1 кг потребуется на 1/3 больше. Всего делов.

гранд-мастер

19 января 2016 г. 05:16

цитировать

цитата glazier
Нет, разгоняться больше не нужно.

Любое изменение скорости это приращение скорости , со знаком плюс или минус . а на таких высотах аэродинамика не эффективна .
И вот для погашения горизонтального импульса требуется топливо , в случае посадки "по траектории" относительно немного .
А вот далее нужно лететь "взад" , снова нужен импульс .
Или вы думаете что ракета носитель уходит в космос ВЕРТИКАЛЬНО ?!! Прямо как со стартового стола ? да уже на высоте 10-12 километров выполняется маневр по тангажу , и она начинает разгонятся под углом 40-50 градусов к горизонту , по мере набора высоты угол уменьшается , приобретается ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ скорость относительно поверхности земли , ибо именно эта скорость и нужна для выхода на орбиту и является первой космической.
И вот эту горизонтальную скорость нужно гасить , а потом блин лететь обратно .

–––
"Справедливость не милосердна , милосердие не справедливо" (с) Альберт Майнц

гранд-мастер

19 января 2016 г. 11:56

цитировать

цитата glazier
Нет, разгоняться больше не нужно

цитата glazier
придать облегченному на 90% процентов баллону обратный (сравнительно небольшой) горизонтальный импульс

Это и называется разгонятся. Фалькон R это делает так — после отделения второй ступени установленные в верхней части первой ступени двигатели на сжатом азоте разворачивают ступень на необходимый угол по направлению к точке приземления. Это происходит на высоте более 100 км и на отдалении около 300-400 км от точки старта. Затем включаются маршевые двигатели для придания направления снижения.В случае посадки по траектории этот импульс минимален — буквально несколько секунд. Ступень при этом продолжает удаляться от точки старта со скоростью в несколько километров в секунду, но при этом типе посадки это не страшно, поскольку в нужном месте (рассчитанном заранее) ее ждет баржа-посадочный стол. Затем происходит торможение разреженной атмосферой и перед входом в плотные слои атмосферы маневровые двигатели разворачивают ступень на 180 градусов, двигатель включается еще раз — уже на довольно значительное время и гасит около 1.5 км/с оставшейся скорости до уровня 250 м\с. Дальнейшее торможение и маневрирование выполняется в основном аэродинамическими рулями, хотя для окончательного ориентирования и снижения скорости посадки до примерно 5 м\с маршевый двигатель включается еще раз. На все про все тратится процентов 5-10 стартового объема топлива, что на самом деле немало, поскольку на этапе старта, как уже писалось выше, это топливо эквивалентно полезному грузу и его надо разгонять, тратя на это еще те или иные существенные объемы горючего.
В случае возвращения ступени к месту старта задача выглядит еще сложнее. Маршевому двигателю уже на этапе первого включения после отделения второй ступени надо погасить горизонтальную скорость относительно космодрома почти до ноля, поскольку в противном случае ступень продолжит быстро удалятся от точки старта (2-3 км /сек). И только потом придавать ей импульс в направлении космодрома, поскольку этот импульс будет противоположен изначальному вектору движения. Разгонятся в этом случае придется заново — правда , конечно, до относительно невысоких скоростей. Представьте себе сильно брошенный камень или снаряд, летящий по достаточно низкой (3-5 к 1) параболической траектории, и сравните импульс, который ему нужно придать для того, чтобы чуть-чуть подкорректировать его полет и погасить скорость перед падением и аналогичный импульс, который ему надо сообщить для того, чтобы он после достижения максимальной скорости вдруг развернулся и полетел обратно. Разница в объеме топлива, потребного для двух обсуждавшихся маневров, весьма значительна — и ее требуется при этом , как мы помним, возвести в квадрат, поскольку на этапе разгона каждый литр топлива, потребного для дальнейшего маневрирования, торможения и посадки — это полезный груз.

–––
"Мир идет прахом в той стороне, мальчик"

авторитет

19 января 2016 г. 20:39

цитировать

sanbar Спасибо за развернутый ответ. Но у меня сложилось впечатление, что он появился потому, что Вы прочитали только 1 строчку из моего поста. Если бы Вы прочитали вот это:

цитата glazier
Нужно погасить горизонтальный импульс скорости, направленный от места старта и придать облегченному на 90% процентов баллону обратный (сравнительно небольшой) горизонтальный импульс в сильно разреженной атмосфере. Если все рассчитано верно, топлива потребуется ненамного больше, чем требуется для торможения на заключительном этапе. Иначе говоря, топлива на выведение 1 кг потребуется на 1/3 больше.

такого ответа не понадобилось бы.
В отличии от Блю Ориджин, Спейс Х не ограничивает себя жесткими рамками. Тем не менее, Его стремление возвращать первую ступень на место старта (в 100 м от ремонтного стапеля) очень понятно. Да, расход топлива на кг полезного груза, по сравнению с разнесенным на 150 км местом посадки возрастет, что при 10 стартах в год даст рост затрат на 0.5 — 1.0 млн дол. (с учетом возросших расходов на обслуживание более мощной первой ступени). Но содержание удаленной посадочной площадки и ж/д ветки с системой транспорта и погрузочно-разгрузочных работ это: кап. вложения, налоги, арендная плата, страховые и ремонтные отчисления в т.ч. за вред окружающей среде (особенно в Техасе :-D

), фонд з/п не меньше чем на 50 чел. (это США). Итого: 10-12 млн. дол. в год.
Камень преткновения у них у всех теперь — вторая ступень.

гранд-мастер

19 января 2016 г. 20:57

цитировать

цитата glazier
по сравнению с разнесенным на 150 км местом посадки

Например, при следующей попытке посадки баржа уйдет от побережья на 600 километров.

–––
"Мир идет прахом в той стороне, мальчик"

гранд-мастер

19 января 2016 г. 20:58

цитировать

glazier

Стоимость одного пуска Фалькон сейчас составляет от 60 до 70 млн долларов . в зависимости от типа полезной нагрузки . Это при условии что РН полностью одноразовая . Выводимая нагрузка 13 тонн (округленно) . Стоимость вывода 4.5-5 млн долларов за тонну

При возврате первой ступени к месту старта полезная нагрузка ограничивается двумя с небольшим привеском тоннами . Следовательно стоимость пуска для повышения ренатбельности по сравнению с полностью одноразовым вариантом не должна превышать 10 млн. долларов. Только вторая ступень Фалькона стоит дороже .

Проскакивала инфа что при многократном использовании первой ступени стоимость пуска удаться сократить до 28-35 млн долларов (в зависимости опять же от нагрузки и количества пусков) 10 тонн за 35 миллионов — очень дешево . 2 тонны за 35 млн — чрезмерно дорого, даже за 28 слишком.

цитата glazier
Камень преткновения у них у всех теперь — вторая ступень.

А какие проблемы со второй ступенью ?

–––
"Справедливость не милосердна , милосердие не справедливо" (с) Альберт Майнц

гранд-мастер

19 января 2016 г. 21:02

цитировать

цитата glazier
что при 10 стартах в год даст рост затрат на 0.5 — 1.0 млн дол.

Дело не в расходе топлива, а в том, что это топливо при старте будет потрачено не на выведение полезного груза, а на другие цели. За счет этого полезная нагрузка снизится. Если снижение будет близким к тому, что мы наблюдали (2 тонны) — проект (посадки в точке старта) экономически невозможен. Как уже писалось выше, для запуска такой нагрузки существуют ракеты-носители легкого класса стоимостью в 10-15 млн.

–––
"Мир идет прахом в той стороне, мальчик"

гранд-мастер

20 января 2016 г. 02:36

цитировать

Стоимостью топлива потребного для пуска строго говоря вообще можно пренебречь при расчетах рентабельности
Стоимость 1 тонны авиационного керосина высшего качества 500 долл за тонну в опте . Ну пусть для космической техники требуется керосин супер-качества :-)

удвоим , 1000 долл за тонну
Жидкий кислород при оптовой поставке примерно 250 долларов за тонну .
Для заправки Фалкона-9 требуется 500 тонн топлива , при соотношении кислород/керосин 2/1
Итого 330 тонн жидкого кислорода 82500 долл
170 тонн керосина 170000 долл
Итого 252000 долл . Четверть миллиона долларов , меньше 0.5% стоимости всего запуска

–––
"Справедливость не милосердна , милосердие не справедливо" (с) Альберт Майнц

авторитет

20 января 2016 г. 04:41

цитировать

цитата sanbar
Дело не в расходе топлива, а в том, что это топливо при старте будет потрачено не на выведение полезного груза, а на другие цели.

Это одно и то же. Собственно, чтобы снять разночтения. По утверждению Спейс Х полезная нагрузка Фалькон 9 в возвращаемом варианте составит 10 тонн. При этом они очевидно стремятся возвращать ступень к месту посадки. Уважаемый opty утверждает, что в последнем случае полезная нагрузка составит 2 тонны (я так и не понял, почему: гасить набранную скорость нужно во всех вариантах, на это пойдет основной расход горючего, горизонтальный преимущественно импульс для возвращения почти пустого бака — ничтожная добавка)Вы пишете

цитата sanbar
Если снижение будет близким к тому, что мы наблюдали (2 тонны) — проект (посадки в точке старта) экономически невозможен.

Мы наблюдали испытательные запуски. Если же Вы с уважаемым opty правы в своих опасениях, то Маск со своими инженерами, равно как и команда Блю Ориджин безусловно душевнобольные, сбежавшие из психбольницы. Как и руководство НАСА, заключившее контракт с Маском. Когда все вскроется, бедным глупеньким американцам останется только заключить с Рогозиным вечный контракт на закупку Протонов.

авторитет

20 января 2016 г. 04:48

цитировать

цитата opty
А какие проблемы со второй ступенью ?

Она невозвращаемая, как Вы знаете. В перспективе это может обернуться для Спейс Х проигрышем конкурентам — Блю Ориджин, Серра Невада и даже Ариан спейс.

магистр

20 января 2016 г. 12:20

цитировать

А вот об этом, господа, что скажете?
В России появится космический аппарат с ядерным двигателем

цитата
... Ранее «Росатом» обещал представить в 2018 году опытный образец ядерного реактора для ЯЭДУ, обеспечивающей реализацию космических проектов.
Тепло, вырабатываемое реактором проектируемой энергодвигательной установки, преобразуется в электроэнергию при помощи турбины. Эта энергия должна приводить в работу ионные электрореактивные двигатели, в которых ускоренный электрическим полем поток ионов создаст реактивную тягу. Работа ядерного энергоблока по замкнутому циклу защитит окружающее пространство от радиоактивных веществ.

–––
☭