О перспективах "Фалкона-9"

Аватар пользователя damadilumax

Давненько не вспоминали про Илона Маска:)

 

Вообще довольно давно тов. Королев в споре с, кажется, Челомеем (или Янгелем? Не принципиально) настаивал на том, что таскать крылья в космос - расточительство народного хозяйства. Гуглить точную фразу лень. Но суть в том, что из необходимых для посадки гасителей кинетической энергии тряпочка паращюта - самое маловесящее и минимально стоящее.

Блудливость идеи крыльев доказал "шатл" (полноценный ВКС, между прочим, пусть и с вертикальным взлетом. В том смысле, что аппарат включал в себя не только самолетный планер, но и полноценную силовую установку. И, кстати, именно отсутствие маршевых двигателей у "Бурана" оставляло шанс на развитие "Энергии" - добил ее меченый).

Вообще все просто. Тело на орбите - энергитический обьект. С наличием и кинетической, и потенциальной составляющей. На отметке "0" вся энергия - потенциальная энергия топлива. Плюс, согласно математике тела переменной массы, еще "чуть-чуть".

"Чуть-чуть" это в совокупности с КПД дает порядковую разницу между энергией кг груза на орбите и потребной для его вывода энергии горючки. Каждый лишний кг на старте - овердохрена лишнего топлива. Многоразовая космонавтика - это, помимо всего прочего, коэффициенты запаса. Например авиаторы летают с коэффициентом запаса 1.5÷2. Космонавты 1.2 максимум (почему без натурных дестроев техники, вполне спланированных, полетов не бывает). Это означает, что если по расчету для восприятия нагрузки нужен 1кг, то полетит в космос 1кг200г. А у самолетчиков - 1.5÷2 кг. Разница между одноразовым и многоразовым изделием 300÷800г. Пересчитываемых на топливо. При этом если капсула "Салюта" минимальна в своей функциональности, то тот же "шатл" таскал в небо только самого себя почти на порядок тяжелее. Одни пустые обьемы крыльев чего стоят(у авиаторов там топливо).

Соответственно "Фалькон" это… как минимум утяжеленный планер ракеты, лишнее топливо для посадки, лишнее топливо для разгона. Плюс лишний вес многоразовой капсулы. Причем декларируемые 30 стартов - это коэффициент запаса скорее 2, чем полтора. Это в принципе не может быть дешевым. Что называется анализ на пальцах.

Теперь о перспективах.

Еще Циолковский мечтал использовать в качестве окислителя воздух. Но… не срослось. Поэтому с момента первого полета шутих начала века весь поиск был направлен на наиболее производительный с точки зрения удельного веса окислитель и наиболее энергетически выгодное, опять же с точки зрения веса, горючее. Предел - водородокислородные системы в жидкой фазе. 

Но случались и отклонения от генеральной линии партии. В итоге приведшие к американскому чудо-двигателю. Кстати, тоже тупиковому. Почему? См выше про массу и энергию. Таскать в космос то, что тебе там не нужно, следует в минимальных обьемах. Тот же Циолковский это сформулировал как идею ступенчатости. 

Итак, зачем американцам понадобился такой сложный двигатель? А ровно потому, что двигатель до/транс/сверхзвуковой, двигатель гиперзвуковой и двигатель космический - это три разных двигателя. 

Для начала есть такая штука, как скоростной напор. Ро ве квадрат деленные пополам. И есть пи ка компрессора. Степень повышения давления сталбыть. На определенной скорости эти два числа сравниваются (максимум скорости достигнут на "Черном дрозде", но там на максималке, по некоторым сведениям, двигатель работал на режиме, близком к прямоточному, в обход компрессора). При дальнейшем росте скорости компрессор начнет работать как тормоз. Чтобы максимально оттянуть этот момент, американцам пришлось применить термическое воздействие на поток через регенераторы. 

Приемлемое решение для гиперзвукового самолета. Не идеальное (лучше все же теоретически обоснованный, но так и не доведенный до полетного образца в связи с перестройкой двигатель изменяемого цикла) решение, которое приписывают американцам с "Дроздом" - пускать высоконапорный воздух мимо компрессора сразу в камеру сгорания (причем там масса других нюансов: и горение сверх/гиперзвуковое, и перекрут компресора при жестком его соединении с турбинами, и прогар этих самых турбин. Много, в общем, нюансов), но приемлемое. 

При этом на всем режиме разгона до гиперзвука мы везем… неработающий ракетный двигатель. Внутри основного соплового аппарата. Который мало того, что создает донное сопротивление, так еще постоянно омывается выхлопными газами с температурой под полторы тыщщи градусов. Причем не на охлаждаемом топливом сопле, как это принято у ракетчиков, а на внешней оболочке двигателя. Система охлаждения неработающего ракетного двигателя=вес. 

Выход? Если тебе что-то мешает - отпусти это. 

Да-да, я подвожу к спирали. Причем модернизированной, трехступенчатой. 

Первая - сверхзвуковой высотный носитель. С обычными газотурбинниками и сравнительно детскими для космоса 2.8÷3М и 20÷25км. 

Далее методом отстрела вниз из комфортного положения стартует вторая, гиперзвуковая ступень. Технология старта и запуска гиперзвукового прямоточника отработана и нами, и американцами. У них это скрамджет называется. Первая ступень как обычный самолет возвращается на аэродром. В итоге получается некий аналог уже существовавших "Конкорда" и 144. Машин с космической стоимостью полета для авиации и смешными расходами для космонавтики. 

Вторая ступень несет челнок к 50÷60км высоты и скорости порядка 10м. Это предел для пользования кислородом воздуха. Причем из чисто практических соображений стоит делать "горку" перед сбросом челнока. Просто что бы выйти в еще более разреженные слои, возможно уже в режиме планирования, и открыть/закрыть там люк сброса челнока. Комфортное размешение оного невозможно в силу аэродинамических проблем обтекания гиперзвуковым потоком. Спуск и посадка-планирующие. На самом финише, возможно, парашютная. Сама вторая ступень может быть беспилотной. Реально сейчас есть технологии для ее реализации, но нет самого самолетного аналога. 

Третья ступень - классический челнок. Много топлива для разгона ему уже не нужно. Топливо это вполне возможно разместить классически, в крыльях. Садится такая техника в режиме планирования. Маневрирует на орбите - двигателями малой тяги. Собсно, БОР как он есть.

Вот у такой системы есть возможность компенсировать весовую прибавку от многоразовости за счет отказа от разгона окислителя. И, как следствие, стать сравнимой с "Союзами" по цене системой. Остальные попытки таскать с собой все, что нужно и все, что не нужно, обречены на экономический провал. Причем то, что я сейчас нафантазировал - это исключительно пилотируемая система/система снабжения станций малыми грузами. Альтернативы классическим ракетам для вывода крупных, тяжелых грузов на орбиту нет и не предвидится до момента овладевания человечеством силовыми торсионными пятимерными полями и антигравитацией Теслы)))))

ИСТОЧНИК

Комментарии

Аватар пользователя ®man
®man(7 лет 1 месяц)

они, кстати, 17го опять собираются сажать свою дуду на водную платформу

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(9 лет 2 месяца)

Классика выхода на биржу: после выхода наждо генерить положительные новости, желательно часто. Тогда акции прут. А уж нужны все эти прибабахи или нет -- среднестатистической овце знать не надо. Знай акции прикупай на низах и скидывай на хаях. :-)

Аватар пользователя gruzzy
gruzzy(6 лет 10 месяцев)

ну вот, а потом удивляемся, поччему фашингтонцы нас ненавидят!

взять и на бумажке математически обосновать невозможность ихней хотелки - это жестоко, ониже дети. просто хотели бабала срубить с тупых инфесторов.

Аватар пользователя grr
grr(6 лет 3 месяца)

просто хотели бабала срубить

Печальнее всего, что срубят и не раз, а нормальные проекты будут сидеть "зубы на полку". Под нормальными я понимаю например добычу полезных ископаемых в космосе, исследование Луны на предмет полезных минералов.

Аватар пользователя Системник

Поэтому жадных и тупых упырей от рулежа надо отогнать. Так, чтобы не вернулись.

Аватар пользователя nikotin
nikotin(8 лет 1 месяц)

"зачем американцам понадобился такой сложный двигатель"

Два раза перечитал, он про какой двигатель-то пишет?

Аватар пользователя вилюй
вилюй(9 лет 3 месяца)

статья Анпилогова на эту тему намного информативней .
 

Аватар пользователя lataragan
lataragan(5 лет 8 месяцев)

+

Комментарий администрации:  
*** Клон nopasaran (почти дословные дубли комментов), блокирован ***
Аватар пользователя lester
lester(8 лет 7 месяцев)

Офф. У тебя сейчас "стаж" на ресурсе 3 года и 12 месяцев;

Аватар пользователя vGimly
vGimly(6 лет 2 месяца)

Нормальная практика. Многие уже замечали :)

Математически - округление "полных лет" идёт с отбрасыванием до целого, а остатка - по правилам арифметики 4/5.

Y=[ age_in_days / 365 ]

M=[ (age_in_days - Y * 365) / 30 + 0,5 ]

 

Аватар пользователя letatel
letatel(7 лет 1 месяц)

Ровно про то я с самого начала и говорил ... Маск - фигляр и клоун для развода лохов-инвесторов или для упаковки триллионов долларов в бестолковые проекты с целью их утилизации

Аватар пользователя Производственник

Так разве это плохо? Хороше же!

Аватар пользователя gruzzy
gruzzy(6 лет 10 месяцев)

тогда ракета должна стоить как минимум триллион. иначе вспотеют запускать

 

Аватар пользователя Производственник

Ну так у них все впереди. Есть куда стремиться!

Аватар пользователя letatel
letatel(7 лет 1 месяц)

Гугли Hyperloop , вот куда упакуют

Аватар пользователя вилюй
вилюй(9 лет 3 месяца)

//Маск - фигляр и клоун//

большая ошибка. Это серьезный глобалисткий проект.
 

Аватар пользователя joho
joho(7 лет 6 месяцев)

вероятно, Макс хочет садиться на Луну/Марс. И, соответственно, взлетать. Для чего и ведёт отработку технологий

Аватар пользователя LvKiller
LvKiller(6 лет 9 месяцев)

Если для подъема 1300 кг на ГСО нужна ракета 540 тонн весом, то для полета на Марс поделие уважаемого жулика Маска должно весить под полмиллиона тонн. Флаг в руки американским инноваторам. И еще кое что на шею.

Аватар пользователя joho
joho(7 лет 6 месяцев)

почему вы полагаете, что она полетит туда в том виде, который сейчас запускают?

Вероятно, это откатка посадочного модуля. Когда решат лететь, тогда и выберут итоговую компоновку.

 

Аватар пользователя Bester
Bester(5 лет 3 месяца)

Посадка давно обкатана. На Луну и американские, и советские аппараты садились именно на двигателях. Так что в посадке на двигателе никакого достижения нет.

Аватар пользователя Skygoo
Skygoo(6 лет 7 месяцев)

На Луне сила тяжести в 6 раз меньше, чем на Земле. И атмосферных течений нет.

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(9 лет 2 месяца)

На Марсе тоже сила тяжести не земная и атмосфера разряжена сильно, так что парашюты не поюзаешь.

Аватар пользователя Skygoo
Skygoo(6 лет 7 месяцев)

Спуск марсохода Curiosity

Аватар пользователя Vneroznikov
Vneroznikov(9 лет 4 месяца)

Однако юзают. И СССР, и США.

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(9 лет 2 месяца)

Как подпорку. Одними парашютами не обойтись никак.

Аватар пользователя dmikar
dmikar(6 лет 4 месяца)

Извините, все же поправлю, а то глаза режет в куче комментариев. Воздух или атмосфера - разрежены, я не разряжены.

Аватар пользователя вилюй
вилюй(9 лет 3 месяца)

//вероятно, Макс хочет садиться на Луну/Марс.//

охреневаю дорогая редакция. Проект Маска строит неофеодализм. Он политический и к экономике и науке не имеет совсем никакого отношения.
 

Аватар пользователя всеПРОсто
всеПРОсто(5 лет 10 месяцев)

Как там котировки на космическое такси на мкс? На таких новостях должны расти!Давно надо биржу космическую завести и торговать на зло пиндосам!

Аватар пользователя grr
grr(6 лет 3 месяца)

Спасибо, очень просто и понятно написано, ясно, что проблема сложнее, но представление статья дает очень правильное ИМХО. Есдинственно господин damadiluma, вы не осветили еще одну теоретическую возможность,- это движки с ядерной накачкой, хотя там конечно проблем больше чем решений пока что...

Аватар пользователя blkpntr
blkpntr(5 лет 4 месяца)

Есть еще возможности: орбитальная заправка (space depot, можно в виде отдельных цистерн, чтобы не перекачивать горючее), переход на мелкие серийные ракеты (что серийное, то дешево, изготовить дешевле, чем ремонтировать) и пуск с помощью катапульты (при амплитуде движения катапульты, сравнимой с высотой ракеты, можно сократить взлетную массу процентов на 20, но катапульты такого размера не разработаны). Ну и всякая научная фантастика типа разгона по рельсам, космического лифта и старта с вершины Эвереста.

Аватар пользователя Дирижёр
Дирижёр(5 лет 8 месяцев)

Катапульта это прошлый век. Батут гораздо эффективнее!

Комментарий администрации:  
*** "Большевиков приравниваю к Геббельсу... Сам - дочь сдавшегося в плен расстрелянного петуха" (с) ***
Аватар пользователя grr
grr(6 лет 3 месяца)

но катапульты такого размера не разработаны

С этого надо начинать, там такие перегрузки в конструкциях, что материалов таких нет даже в проекте. По крайней мере так написано в тех источниках что я читал.

Аватар пользователя iwm
iwm(8 лет 3 месяца)

Вообще получается что для непилотируемой космонавтики идеальным будет буксир на ионнной тяге, который подхватывает на низкой орбите груз и неспеша толкает его куда надо. Человек в космосе нужен сильно меньше, для него можно и что другое накрутить. 

Аватар пользователя grr
grr(6 лет 3 месяца)

Человек в космосе нужен сильно меньше

Проблема в другм, я думаю, если кто-то проработает в космосе года два, на землю вернуться ему не сетит от слова вообще

Аватар пользователя mmx
mmx(5 лет 6 месяцев)

Валерий Поляков в 1994-1995 провел на станции «Мир» 437 суток. А по суммарному времени в космосе есть люди налетавшие и более 800 суток.

Аватар пользователя gruzzy
gruzzy(6 лет 10 месяцев)

Да, но все они летали внутри защитных радиационных поясов. Чтобы летать за ними нужна противорадиационная защита. И тут придется мирикошек макнуть мордой в фольгу, защищавшую ихние аполлоны. Ну если они начнут начтаивать, что летали на Луну.

Аватар пользователя grr
grr(6 лет 3 месяца)

все они летали внутри защитных радиационных поясов

Бог с ними, с поясами. Тут некоторые люди утверждают что их нет, вернее что они безопасны. Но невесомость от этого никуда не девается, даже недельное нахождение в невесомости существенно перестраивает организм и ослабляет сердце, а так же охрупчает кости. Нахождение в невесомовти длителное время может просто не позволить человеку потом адаптироваться к силе тяжести Земли.

Аватар пользователя shaitan_bashka
shaitan_bashka(6 лет 4 месяца)

Обманывають люди эти. Их таких умных надо самих на орбиту выше 1000 км запустить для опытов.

Аватар пользователя grr
grr(6 лет 3 месяца)

провел на станции «Мир» 437 суток

При этом он постоянно тренировался по очень жесткой программе, при постоянном врачебном контроле, если все это поставить на поток, кто этим будет заниматься, людей утреннюю зарядку заставить делать сложно. И было бы интересно посмотреть, что у него сейчас со здоровьичком, кроме того, я полагаю, что на земле его ждала исключительно жесткая акклиматизация, а если учесть что боллее продолжительных полетов не было, значит есть проблемы.

более 800 суток

Только суммарно. В один присест никто такого не делал.

Аватар пользователя blkpntr
blkpntr(5 лет 4 месяца)

Да. И нужна логистика горючего. Во время заныра на низкую орбиту не надо таскать с собой все горючее, должен быть запас на высоких орбитах. Буксир идеален для снабжения Луны. Еще см. выше... http://m.aftershock.news/?q=comment/2243432#comment-2243432

Аватар пользователя TEvg
TEvg(6 лет 3 месяца)

Какие нафиг крылья? Где их в фалконе-9 их увидели?

Маск спасает первую ступень - самую медленную и самую дорогую.

Если что-то надо спасать в носителе - так это именно первую ступень, а не космический аппарат. Вопрос же в том, стоит ли спасать первую ступень или нет? Сойдутся ли концы с концами у Маска? Вопрос пока открыт.

Автор призвал лишнего в космос не пихать, мол де дорого, а сам тут же нарисовал дикое многоразовое чудище. Издевается, что ли?

Комментарий администрации:  
*** Отчислен ***
Аватар пользователя mmx
mmx(5 лет 6 месяцев)

Самой дорогой она станет как раз после превращения в многоразовую. А так просто бочка с горючкой, чего там спасать то?

Аватар пользователя grr
grr(6 лет 3 месяца)

А так просто бочка с горючкой

Спасают движки, бочки никому не интерсны))

Аватар пользователя TEvg
TEvg(6 лет 3 месяца)

Вся ракета состоит из бочек с горючим. Чаще всего это три бочки.

Так вот - самая большая и самая дорогая бочка - это первая ступень. Обычно она стоит дороже, чем остальные бочки вместе взятые. К тому же она самая медленная - и если вообще что-то спасать, то именно её. Или ничего не спасать.

Спасать верхние ступени, включая корабль - это бред, который кстати проверен на практике Шаттлом да Бураном.

Комментарий администрации:  
*** Отчислен ***
Аватар пользователя grr
grr(6 лет 3 месяца)

Прикольный наверное был этот дядька Шаттл д'Буран ;)

Аватар пользователя grr
grr(6 лет 3 месяца)

Если что-то надо спасать в носителе - так это именно первую ступень

Надо, то надо, но возить с собой топливо и дополнительный движок,не слишком ли дорогая цена?

Аватар пользователя TEvg
TEvg(6 лет 3 месяца)

Ну дык в этом и вопрос. Жизнь покажет. Маск кстати решил обойтись родными движками, а дополнительного топлива там около 30 тонн. Вроде неплохо выходит. А там видно будет.

Комментарий администрации:  
*** Отчислен ***
Аватар пользователя grr
grr(6 лет 3 месяца)

Вроде неплохо выходит.

До первой хорошей аварии связанной с износом материала. Так и представляю себе фонтаны этого самого которые обрушатся на бедного Илона. Я не специалист, но подскок с самолета выглядит гораздо дешевле, чисто реактивная посадка всегда проиграет аэродинамической ИМХО, но в одном вы правы,- будем посмотреть...

Аватар пользователя TEvg
TEvg(6 лет 3 месяца)

Я не специалист, но подскок с самолета выглядит гораздо дешевле

Подскок с самолета энергетически бессмыленный.

Имеем самолет летящий на высоте 10000 метров со скоростью 900 км/ч

И полезную нагрузку, которую надо запулить на высоту 200 километров со скоростью 7,9 км/сек.

Итак. Полная энергия ПН в самолете это потенциальная энергия mgh + кинетическая mv^2/2.

Подсчитаем и ту и другую. m*9.81*10000=m*98100 ; 900 км/ч - это 250 метров в секунду. m*250^2/2=m*31250. Итоговая энергия равна m*(98100+31250)=m*129350

Это в самолете. Теперь перейдем на орбиту.

m*9.81*200000=m*1962000

m*7900^2/2=m*31205000. Итоговая энергия равна m*33167000

Теперь сравним эти две энергии. Массы тогда взаимно сократятся.

(m*129350)/(m*33167000)=0,0039 или 0,39%

То есть самолет обеспечил 0,39% энергии, которую следовало обеспечить.

Тот девайс, который лежит на самолете, должен набрать своими силами ещё 99,61% энергии. Другими словами ему почти что по барабану взлетать с самолета или с земли. Это будет такая же полноценная ракета. Тогда зачем мы лохматили бабушку с самолетом?

В отличие от самолета, первая ступень ракеты (большая бочка) дает сразу полновесные десятки процентов нужной энергии.

И даже идея засунуть девайс не просто в самолет, а в сверхзвуковой самолет - тоже ничего не дает. Ну выиграете пусть даже в 5 раз - 2% от требуемой энергии. Офигеть как много. 98% энергии всё равно донабирать надо. А сколько будет стоить такой чудо-самолет? А представьте насколько геморнен будет стакой старт, по сравнению с мирным стартом с земли? А если что-то пойдет не так и накроется чудо-самолет? Когда ракета бабахает на земле и ломает конструкцию из швеллеров, народ и то обливается горькими слезами.

Комментарий администрации:  
*** Отчислен ***
Аватар пользователя Pavel_V
Pavel_V(8 лет 5 месяцев)

Речь шла не о 900 км/ч и 10 000 м, а о 2-3М и 20 000 м. И сравнивать нужно с учетом КПД, которое у самолета должно быть выше. Ну и про многоразовость самолета не забывать.

Страницы