Еще раз о ценообразовании для РН с «вечными» ракетными двигателями
Как мы ранее выяснили, так называемые «холодные» ракетные двигатели имеют ресурс работы не хуже чем авиационные турбореактивные двигатели. Реален ресурс более 10 тыс. часов. И в этом смысле, по сравнению с «горячими» короткоживущими собратьями на ракетах космического назначения, «холодные» двигатели являются поистине вечными.
В предыдущих статьях была рассмотрена модель РН с очень массивной конструкцией: масса баков, двигателей, тепловой защиты и прочих агрегатов равна массе топлива. Такое соотношение имеют некоторые самолеты. Понятно, что такого рода конструкцию не сложно сделать с необходимым запасом прочности, причем не из дорогих материалов. Следовательно, ее рабочий ресурс будет не хуже чем у самолетов.
Стоимость эксплуатации таких ракетных систем поэтому будет определяться стоимостью межполётного обслуживания и ценами на топливо. А обслуживать здесь почти нечего, т.к. ракета не имеет турбонасосных агрегатов, двигатель с простейшим радиационным охлаждением, температура стенок камеры 1000-1300 К, монотопливо на основе пероксида водорода или гидразина отложений на стенках камеры не создает и прочая, прочая, прочая …
Сравним трехступенчатый РН «Протон-М» с трехступенчатой суборбитальной РН на монотопливе из гидразина с отношением Мт/Мк=4. Полезная нагрузка «Протона» 23 т при 705 т стартовой массы, т.е. доля груза равна 3,26% начальной массы. Полезная нагрузка суборбитальной РН на гидразине в данном примере равна 29,14% (см. табл.4), что в 8,94 раза больше. Итак, нагрузка больше почти в 9 раз. Тогда, если удельные стартовые расходы равны, то цена запуска будет так же в 9 раз меньше. При цене запуска около 6000 долл./кг для РН «Протон» цена суборбитальной РН будет около 700 долл./кг. Хороший результат.
Однако, цена в 700 долларов - это цена для одноразовой суборбитальной РН, а у нас РН многоразовая - не зря такой запас на массу конструкции отвели. И какое же количество запусков выдержит наша РН при ресурсе в 10 тыс. часов? Если работа ЖРД в процессе запуска длится 1 минуту, то количество стартов равно 0,6 миллионам*. Большая цифра, не очень обычная для ракетчиков. Понятно, что на практике дело сведется к десяти тысячам стартов, но и это пока запредельная величина для типовых проектов многоразовых ракет. И при одной тысяче запусков доля амортизации РН упадет до ничтожной величины в цене доставки грузов на орбитальную накопительную станцию (коллектор). Таким образом, цена будет определятся в основном стоимостью межполетного обслуживания и стоимостью монотоплива. Но, для суборбитальной РН не требуются дорогие стартовые сооружения - она может запускаться из чистого поля и туда же приземлятся. Нет нужды в трудоёмких процедурах очистки и проверки двигателей. Заправка топливом не сложная - топливо высококипящее. А цена гидразина (и пероксида водорода тоже) на мировом рынке порядка 1 доллара за 1 кг. Так что, доставка сырья суборбитальными РН на орбитальную станцию-коллектор, при частых пусках может действительно упасть до нескольких баксов за кило. Маск нервно курит в сторонке…
Для сравнений даны также таблицы с Мт/Мк=2 и Мт/Мк=1.
*) Если точно, то для трехступенчатой РН резерв пусков будет 1,8 млн., т.к. двигатели каждой ступени работают не 1 минуту, а только 20 секунд. Однако, перед запуском для увеличения срока службы двигатели придется прогревать, например, перед самым пуском при помощи банальной электроспирали в стенках камеры (источник энергии внешний).
В предыдущих статьях была рассмотрена модель РН с очень массивной конструкцией: масса баков, двигателей, тепловой защиты и прочих агрегатов равна массе топлива. Такое соотношение имеют некоторые самолеты. Понятно, что такого рода конструкцию не сложно сделать с необходимым запасом прочности, причем не из дорогих материалов. Следовательно, ее рабочий ресурс будет не хуже чем у самолетов.
Стоимость эксплуатации таких ракетных систем поэтому будет определяться стоимостью межполётного обслуживания и ценами на топливо. А обслуживать здесь почти нечего, т.к. ракета не имеет турбонасосных агрегатов, двигатель с простейшим радиационным охлаждением, температура стенок камеры 1000-1300 К, монотопливо на основе пероксида водорода или гидразина отложений на стенках камеры не создает и прочая, прочая, прочая …
Сравним трехступенчатый РН «Протон-М» с трехступенчатой суборбитальной РН на монотопливе из гидразина с отношением Мт/Мк=4. Полезная нагрузка «Протона» 23 т при 705 т стартовой массы, т.е. доля груза равна 3,26% начальной массы. Полезная нагрузка суборбитальной РН на гидразине в данном примере равна 29,14% (см. табл.4), что в 8,94 раза больше. Итак, нагрузка больше почти в 9 раз. Тогда, если удельные стартовые расходы равны, то цена запуска будет так же в 9 раз меньше. При цене запуска около 6000 долл./кг для РН «Протон» цена суборбитальной РН будет около 700 долл./кг. Хороший результат.
Однако, цена в 700 долларов - это цена для одноразовой суборбитальной РН, а у нас РН многоразовая - не зря такой запас на массу конструкции отвели. И какое же количество запусков выдержит наша РН при ресурсе в 10 тыс. часов? Если работа ЖРД в процессе запуска длится 1 минуту, то количество стартов равно 0,6 миллионам*. Большая цифра, не очень обычная для ракетчиков. Понятно, что на практике дело сведется к десяти тысячам стартов, но и это пока запредельная величина для типовых проектов многоразовых ракет. И при одной тысяче запусков доля амортизации РН упадет до ничтожной величины в цене доставки грузов на орбитальную накопительную станцию (коллектор). Таким образом, цена будет определятся в основном стоимостью межполетного обслуживания и стоимостью монотоплива. Но, для суборбитальной РН не требуются дорогие стартовые сооружения - она может запускаться из чистого поля и туда же приземлятся. Нет нужды в трудоёмких процедурах очистки и проверки двигателей. Заправка топливом не сложная - топливо высококипящее. А цена гидразина (и пероксида водорода тоже) на мировом рынке порядка 1 доллара за 1 кг. Так что, доставка сырья суборбитальными РН на орбитальную станцию-коллектор, при частых пусках может действительно упасть до нескольких баксов за кило. Маск нервно курит в сторонке…
Для сравнений даны также таблицы с Мт/Мк=2 и Мт/Мк=1.
*) Если точно, то для трехступенчатой РН резерв пусков будет 1,8 млн., т.к. двигатели каждой ступени работают не 1 минуту, а только 20 секунд. Однако, перед запуском для увеличения срока службы двигатели придется прогревать, например, перед самым пуском при помощи банальной электроспирали в стенках камеры (источник энергии внешний).