Даёшь многоразовость
Еще раз, еще раз,
еще много, много раз!
Почти получилось у амеров приземлить свой Фалькон-9.
Там вдали, за океаном появился новый светоч астронавтики - Элон Маск. На сушу ему удалось посадить отработавшую первую ступень. На морскую платформу не получается. Ничо, получится. Фортуна покоряется настырным. Наблюдая за сим действом, я испытываю две плохо согласующиеся эмоции:
1) Сочувствие к парню. Таких почти не осталось, чтобы вбухивать огромные деньги из своего кармана в дерзкие проекты.
2) Глумливое злорадство. Маск добьется своего, я в него верю. Амеры начнут очень заметно экономить на строительстве ракет и удешевят стоимость доставляемого на орбиту груза процентов на 5. А может и на 8. Морская платформа используется тоже для экономии. Запуск с экватора дает прибавку к скорости 460 м/с. Это здорово. Ракета еще не запущена, а за счет вращения Земли у неё уже есть скорость в полтора Маха.
Только есть два "но", одно маленькое, а второе большое.
Противный и маленький нюанс в том, что мыс Канаверал находится близко экватору и поэтому выигрыш не 460 м/с, а метров 50. Точно высчитывать лень, но я как-то подсчитывал, что запуск с 45-ой широты дает доп. скорость примерно в 300 метров. Так что экватор дает преимущество всего в полторы сотни метров в секунду. Сравнительно с нашими, российскими условиями. Байконур находится почти точно на 45 градусах северной широты.
А вот большое "НО" грозит совсем другим. Когда амеры, гордые своими достижениями предъявят миру удешевление себестоимости доставки на орбиту на 5-10%, кто-нибудь, - надеюсь, что мы, - макнет их носом в факт, что они добились снижения стоимости в разы. Не на жалкие проценты, а кратно! А то и на порядок.
Как это сделать? Элементарно. Надо вообще отказаться от вертикального запуска. Как чересчур затратного. На 97% ракета состоит из топлива и сопутствующего ему оборудования. Баки, системы поддува, зажигания, термоизоляции и собственно одноразовые ракетные движки. И пока ракета набирает высоту, она тратит энергию на подъем и разгон этих, - все время уменьшающихся за счет сжигания топлива, разумеется, но всё-таки, - 97%.
Каким образом можно уменьшить эти непроизводительные расходы? Разными способами, надо только подумать. Например, сделать стартовую площадку высоко в горах. Или на огромных аэростатах. Самое простое, перекликающееся с задумкой Маска и уже бывшее в советском проекте "Спираль". Ступень возвращаемая, но разгон и подъем авиаспособом. (Оговорюсь, я не помню "Спираль" предусматривала возврат или нет. Не ищу источников, потому что в контексте статьи, это не важно).
Разгоняется по обычной бетонной полосе огромная махина, взлетает, как самолет. По достижении определенной высоты и скорости ракета отделяется и летит дальше. Фокус в том, что при авиаразгоне энергия тратится эффективнее. Подъемная сила самолета обеспечивается всего 20% мощности её двигателей. Т.е. требуемая минимальная тяговооруженность (характеристика ракетных двигателей) для самолета равна всего - 0,2. Для ракеты она должна быть больше единицы, иначе не взлетит. Тяговооруженность, я так понимаю, это отношение тяги к массе аппарата.
Итак, все остальные 80% топлива будут расходоваться 100%-но эфф... нет, не 100%-но. Разгон сжигаемой впоследствии топливной массы всё равно будет. А вот на подъем тратиться не надо.
Возврат авиаступени тоже намного легче обеспечить. Это всего лишь большой самолет. А собственно ракета начнет свой полет с высоты километров 20-30 и с начальной скоростью в 1-2 км/с. А может и больше.
Примечание.
Вообще-то подсчет показывает, что соотношение потенциальной энергии и кинетической у спутников примерно 1:10 (в пользу кинетической). И сэкономить мы сможем только до 10% топлива. Но это первая ступень, самая весомая, около 60% массы всего ракетного комплекса. Чтобы достичь повышения эффективности в разы надо применять другие методы, но я вам о них ничего не скажу. Вдруг это государственная тайна.:-)))
Вывод.
Возврат ступени легче обеспечить, если это авиаступень. И для авиаразгона требуется меньше топлива, подъемная сила помогает, поэтому экономия при авиазапуске будет больше и добиться её проще.
еще много, много раз!
Click to viewПочти получилось у амеров приземлить свой Фалькон-9.
Там вдали, за океаном появился новый светоч астронавтики - Элон Маск. На сушу ему удалось посадить отработавшую первую ступень. На морскую платформу не получается. Ничо, получится. Фортуна покоряется настырным. Наблюдая за сим действом, я испытываю две плохо согласующиеся эмоции:
1) Сочувствие к парню. Таких почти не осталось, чтобы вбухивать огромные деньги из своего кармана в дерзкие проекты.
2) Глумливое злорадство. Маск добьется своего, я в него верю. Амеры начнут очень заметно экономить на строительстве ракет и удешевят стоимость доставляемого на орбиту груза процентов на 5. А может и на 8. Морская платформа используется тоже для экономии. Запуск с экватора дает прибавку к скорости 460 м/с. Это здорово. Ракета еще не запущена, а за счет вращения Земли у неё уже есть скорость в полтора Маха.
Только есть два "но", одно маленькое, а второе большое.
Противный и маленький нюанс в том, что мыс Канаверал находится близко экватору и поэтому выигрыш не 460 м/с, а метров 50. Точно высчитывать лень, но я как-то подсчитывал, что запуск с 45-ой широты дает доп. скорость примерно в 300 метров. Так что экватор дает преимущество всего в полторы сотни метров в секунду. Сравнительно с нашими, российскими условиями. Байконур находится почти точно на 45 градусах северной широты.
А вот большое "НО" грозит совсем другим. Когда амеры, гордые своими достижениями предъявят миру удешевление себестоимости доставки на орбиту на 5-10%, кто-нибудь, - надеюсь, что мы, - макнет их носом в факт, что они добились снижения стоимости в разы. Не на жалкие проценты, а кратно! А то и на порядок.
Как это сделать? Элементарно. Надо вообще отказаться от вертикального запуска. Как чересчур затратного. На 97% ракета состоит из топлива и сопутствующего ему оборудования. Баки, системы поддува, зажигания, термоизоляции и собственно одноразовые ракетные движки. И пока ракета набирает высоту, она тратит энергию на подъем и разгон этих, - все время уменьшающихся за счет сжигания топлива, разумеется, но всё-таки, - 97%.
Каким образом можно уменьшить эти непроизводительные расходы? Разными способами, надо только подумать. Например, сделать стартовую площадку высоко в горах. Или на огромных аэростатах. Самое простое, перекликающееся с задумкой Маска и уже бывшее в советском проекте "Спираль". Ступень возвращаемая, но разгон и подъем авиаспособом. (Оговорюсь, я не помню "Спираль" предусматривала возврат или нет. Не ищу источников, потому что в контексте статьи, это не важно).
Разгоняется по обычной бетонной полосе огромная махина, взлетает, как самолет. По достижении определенной высоты и скорости ракета отделяется и летит дальше. Фокус в том, что при авиаразгоне энергия тратится эффективнее. Подъемная сила самолета обеспечивается всего 20% мощности её двигателей. Т.е. требуемая минимальная тяговооруженность (характеристика ракетных двигателей) для самолета равна всего - 0,2. Для ракеты она должна быть больше единицы, иначе не взлетит. Тяговооруженность, я так понимаю, это отношение тяги к массе аппарата.
Итак, все остальные 80% топлива будут расходоваться 100%-но эфф... нет, не 100%-но. Разгон сжигаемой впоследствии топливной массы всё равно будет. А вот на подъем тратиться не надо.
Возврат авиаступени тоже намного легче обеспечить. Это всего лишь большой самолет. А собственно ракета начнет свой полет с высоты километров 20-30 и с начальной скоростью в 1-2 км/с. А может и больше.
Примечание.
Вообще-то подсчет показывает, что соотношение потенциальной энергии и кинетической у спутников примерно 1:10 (в пользу кинетической). И сэкономить мы сможем только до 10% топлива. Но это первая ступень, самая весомая, около 60% массы всего ракетного комплекса. Чтобы достичь повышения эффективности в разы надо применять другие методы, но я вам о них ничего не скажу. Вдруг это государственная тайна.:-)))
Вывод.
Возврат ступени легче обеспечить, если это авиаступень. И для авиаразгона требуется меньше топлива, подъемная сила помогает, поэтому экономия при авиазапуске будет больше и добиться её проще.