Большой танкер-заправка на орбите

[Технократ]

Предположим есть деньги на строительство заправки на орбите, просто заправки тонн этак на 10 000 топлива, и ангаров для сборки.

И есть носитель тонн этак на 60 тонн ентого самого топлива, регулярно стартующий на орбиту.
На какой высоте эту заправку делать.

500 км или 1000 км, а может быть выше, и плевать на радиационные пояса?
Наклон орбиты 28, 5 градусов.

Прошу аргументировать...
И очень прошу без неконструктивного ехидства.

[Yra Napr]

ИМХО тут еще надо увязывать с той ПН, что будет заправляться.
Т.е. если расположить заправку на максимальной высоте, куда заправщик может вытянуть 60 тонн, а ПН до нее долететь не может (может, но с существенным усложнением/удорожанием процесса выведения либо с потерей своей функциональности), то нафиг такое счастье
Если же расположить заправку там, куда долетает ПН, а энергетика заправщика используется на 80 (положим) процентов, то тоже не гуд
В общем, надо формулировать и  решать оптимизационную задачу

Так что заправлять-то надумали, и почему наклонение не 52 градуса?

[mihalchuk]

Предположим есть деньги на строительство заправки на орбите, просто заправки тонн этак на 10 000 топлива, и ангаров для сборки.

Есть деньги - это круто. Но деньгам всё-таки должно предшествовать решение и какая-то определённость с целью.
Заправку следует делать как можно ниже по целому ряду причин:
- лучше общая энергетика дальнего выведения;
- заправка проще достигается вспомогательными средствами.
Ограничение с низу даётся темпами её эксплуатации и отношением массы к площади миделя. Последнее во многом зависит от требуемой энергетики заправки на основе СБ. И всё это действует при условии оптимальности носителя для этого случая, потому как вводная

И есть носитель тонн этак на 60 тонн ентого самого топлива...

может содержать подводные камни. Но задача противоречива, так как речь идёт о совмещении заправки с ангарами. Заправку можно сделать в виде длинной колбасы, оринетировать её вдоль траектории и опустить орбиту до 340-320 км и ниже. А ангары... какие и для чего? Если речь о межпланетных полётах, то я бы собирал корабли на границе сферы действия Земли, и грузы на низкоорбитальной заправке не задерживал бы.

[Alex_II]

Не худо бы и с топливом определиться... Что заправлять-то будем?

[cisco]

Не худо бы и с топливом определиться... Что заправлять-то будем?

Предлагаю воду (желательно дистиллированную) для последующего разложения на орбите...реактором или СБ
Соответственно вступает в действие экономический аспект, может дешевле ловить водяные кометы или добывать воду на луне и оттуда же пускать ПН

[Технократ]

Требования действительно противоречивы.

Возможно придется делать два вида заправки низкую и высокую.
Низкую 250-300 км высокую на 1000 или что-то в этом роде.

Ежемесячная доставка топлива мощной ракетой.
Основной вид топлива Кислород+Керосин.
Но также водород+кислород.
небольшие объемы метана и перекиси для КК.
немного вонючки.
Вобщем универсальная система коммерческой заправки на орбите + "шиномонтаж"+несложный ремонт и модульный монтаж+настройка и апгрейт .

[hcube]

Допустим, эта заправочная станция на кислород-водороде, и мабуть его даже из воды нарабатывает.

Но чтобы оно было выгодно, оно должно быть СУЩЕСТВЕННО дешевле - хотя бы в 2-3 раза - чем прямой запуск.

Стоимость пуска - это стоимость РБ плюс стоимость топлива. Многоразовые РБ ВОЗМОЖНЫ, но их масса существенно выше, чем у одноразовых - условно говоря, у многоразовика есть тормозной щит - это +20% сухой массы. Ну, и еще +5% на заас топлива для возвращения к станции. Допустим, многоразовый РБ летает только до ГПО, а дальше спутник довыводится сам....

Что у нас получается - сухая масса РБ сейчас порядка 30% от массы спутника. Т.е. количество топлива для многоразовой системы вырастает примерно на 10-15%. Далее, сам РБ... ну, допустим он у нас будет не сильно дороже, потому как он обслуживаемый - если есть танкеры, есть и обслуживающий персонал. Скажем, в 2 раза, чем обычный РБ.

Если я правильно помню, РБ 20-тонного класса сейчас стоит порядка 10 мегабаксов. Его заправка - килобакс за килограмм, т.е. 20 мегабаксов за 20 тонн. Рост заправки - 3 тонны, т.е. 3 мегабакса. Допустим, многразовость элементов РБ - это 10 полетов. Для обычного РБ это будет 10 РБ по 10 мегабаксов + 10 заправок по 20 мегабаксов. Т.е. 300 мегабаксов. Для многоразового РБ это будет 20 мегабаксов + 10 заправок уже по 23 мегабакса - т.е. 250 мегабаксов.

Как видите, никакого снижения стоимости выведения в разы не наблюдается. А почему? Потому что топливо стоит значительно дороже, чем устройство для его сжигания :-) Т.е. если вы хотите, чтобы многоразовый РБ был эффективнее одноразового, то надо снизить стоимость топлива относительно стоимости РБ на ДВА ПОРЯДКА.  Т.е. до 10 баксов за килограмм НА ОРБИТЕ. При этом, правда, и стоимость выведения РБ также сильно упадет, поэтому выигрыш все равно будет невелик.

[Igor]

Ну во первых делать многоразовый РБ на 10 полетов - только людей смешить. Полетов должно быть не менее 100.
Во вторых стоимость доставки топлива на эту АЗС должна быть ниже чем стоимость доставки топлива в составе одноразового РБ. Ведь одноразовый РБ стартует всместе с дорогой ПН, следовательно к РН, РБ и ПН предъявляются высокие требования по надежности, что в свою очередь приводит к дорогим мероприятиям по обеспечению этой надежности для каждого элемента системи.
А для РН выводящего бочку с керосином много от чего можно отказаться. Скажем от НИПов, отслеживающих параметры всех систем. Да и в предстартовой подготовке обслуживание и проверки займут гораздо меньше времени и сил.

[hcube]

Да даже если на 100 - все равно после уже десятка полетов выигрыш в цене будет несущественным. Кроме того, двигатель на 100 полетов - это штука почти нереальная, его менять придется. А раз мы его меняем - то проще вывести не двигатель, а новый РБ - масса-то небольшая, он попутно 80% своей заправки притащит.

Удешевление вывода - штука конечно хорошая... но нетривиальная. Пока что наилучшие результаты показывает Союз - порядка килобакса за килограмм. А понизить стоимость надо на ДВА ПОРЯДКА. Я честно говоря не верю в РН 10-тонного класса стоимостью в 100 килобаксов. Это должно быть что-то другое, НЕ РН. Может быть, АКС.

[Igor]

Да откуда 2 порядка?!!!! И в 2 раза вполне достаточно.

Его заправка - килобакс за килограмм, т.е. 20 мегабаксов за 20 тонн

Для многоразового РБ это будет 20 мегабаксов + 10 заправок уже по 23 мегабакса - т.е. 250 мегабаксов.

Пересчитайте с уменьшением цены заправки в 2 раза. 500 баксов за кг. Получим 135 мегабаксов. Естественно эксплуатация АЗС на орбите тоже будет стоить какую-то денежку. Главное чтобы баланс был положительный.
Прикидочно получается что заправка должна быть на низкой орбите. Дабы иметь возможность достать до нее 2х ступенчатой РН с топливом. А спутники на геостационар можно в этом случае выводить 2-мя способами.
1 С использованием РН более легкого класса (скажем Союз а не Протон) с дозаправкой 3-й ступени.
1 С использованием 2х ступенчатой РН, и многоразового РБ.

[hcube]

Ага. А сколько будет стоить РБ при уменьшении стоимости вывода? Технология-то та же что у РН, размер меньше. Соответственно если РН стала стоить дешевле, почему РБ останется той же стоимости? Тоже подешевеет. Поэтому топливо должно не просто подешеветь, оно должно подешеветь настолько, чтобы стать дешевле РБ, в суммарной стоимости котороо проявится стоимость самого 'железа' РБ, а не стоимость его вывода на орбиту.

[KrMolot]

Может будет выгода в заправке спутников на ГСО? Т.е. собираем на низкой орбите заправочную станцию, а потом медленно выводим ее на ГСО при помощи движков с высоким УИ. Но необходима унификация со спутниками, т.е. некий единый международный стандарт на это дело.  Т.е. сами спутники можно выводить с минимальной заправкой и дозаправлять их уже на ГСО.

[Igor]

Ага. А сколько будет стоить РБ при уменьшении стоимости вывода? Технология-то та же что у РН, размер меньше. Соответственно если РН стала стоить дешевле, почему РБ останется той же стоимости? Тоже подешевеет. Поэтому топливо должно не просто подешеветь, оно должно подешеветь настолько, чтобы стать дешевле РБ, в суммарной стоимости котороо проявится стоимость самого 'железа' РБ, а не стоимость его вывода на орбиту.

Вы похоже не поняли. Ракета 2х ступенчатая. Нету РБ в составе носителя. Есть многоразовый РБ, типа буксира на орбите. Если грубо считать что каждая ступень ракеты стоит одинаково-вот экономия на треть запуска.

[Igor]

Может будет выгода в заправке спутников на ГСО? Т.е. собираем на низкой орбите заправочную станцию, а потом медленно выводим ее на ГСО при помощи движков с высоким УИ. Но необходима унификация со спутниками, т.е. некий единый международный стандарт на это дело.  Т.е. сами спутники можно выводить с минимальной заправкой и дозаправлять их уже на ГСО.

А зачем заправлять спутники на ГСО? Они основную массу топлива сжигают именно при выведении. А того что остаетя хватает на 15 лет эксплуатации, а больше и не надо ибо аппарат устаревает морально.

[serb]

Если грубо считать что каждая ступень ракеты стоит одинаково

А что, двигатели общей тягой порядка тысячи и порядка 10 тонн стоят одинаково?

Не надо так считать, нехорошо это..

PS А ведь система дозаправки и стыковки, маневровые движки и топливо для возвращения ступени тоже что-то весят, нет?

[hcube]

Вы похоже не поняли. Ракета 2х ступенчатая. Нету РБ в составе носителя. Есть многоразовый РБ, типа буксира на орбите. Если грубо считать что каждая ступень ракеты стоит одинаково-вот экономия на треть запуска.

Это вы не поняли :-) Если у нас стоимость топлива на орбите $100 килограмм, то ракета выводящая 10 тонн ФИЗИЧЕСКИ не может стоить более $1М. РБ - это штуковина в 10 раз меньше ракеты. Соответственно она стоит $100K - технология-то изготовления РБ такая же как у РН. Хорошо, пусть она даже стоит $500K и $1M в многоразовом варианте. Считаем для 100 использований :

одноразовый вариант : ($500K + $1M) * 100 = $150M
многоразовый вариант : $1M + $1.1M*100 = $112M.

Как видите, экономия чутка подросла, но осталась на том же уровне, что и была при более дорогом носителе. Это замкнутый круг, понимаете?  Если у нас дешевая РН - на ней обязательно будет дешевый РБ. Просто потому, что технология РН и РБ одна и та же. А треть экономии, получаемой при самых оптимистичных ожиданиях относительно стоимости вывода - это слишком мало, чтобы оправдать весь гемморой с обеспечением многоразовости РБ. Были бы РАЗЫ сокращения стоимости вывода - тогда да, можно. Но это может быть только при халявном топливе на орбите.

И это я еще не беру постоянные расходы на содержание заправочной станции, на ремонт и ТО РБ и так далее. И увеличение страховки из-за использования 'РБ с пробегом' :-)

[Технократ]

Генеральные расходы на доставку грузов, это рзработка РН и стартовых комплексов.
В настоящее время все ракеты делались под определенную ПН и такова осталась привычка их проектировать.
Заправка на орбите, ликвидирует необходимость в разработке новых РН, существующие в настоящее время проекты полностью удовлетворяют спектр пусковых услуг.
Например Союз при запуске с Куру может выводить как одиночные так и составные грузы в точку монтажа и заправки а от туда ПН будут доставляться в нужные пункты орбиты Земли или солнечной системы.
Наличие приемного пункта позволит "забивать" носитель под "завязку".

Экономия получается от того что мы разделяем процесс доставки в космос и доставку на орбиту (то есть буксировка с орбиты на орбиту.

Например цена разработки в цене полета Спейс Шатла составляет приблизительно 90%.

Делать носитель под нагрузку это прошлый век и попил бюджетного финансирования.
то есть при наличие орбитальной заправки Россия вполне может ограничиться одной РН Союз, но выпускаемой в массовом количестве.

Первая страна которая обеспечит  систему непрерывной заправки и сборки на орбите Земли, очень быстро вырвиться в мировые лидеры освоения космического пространства.

Например корейцы со своей 6 тонной ракетой, вполне могут сделать нерентабильной всю космическую российскую и американскую промышленность, если решат наладить её массовый выпуск, штук этак 1000 в год. достаточно посмотреть на руины Детройта и увидеть что японцы и корейцы уже сделали с традиционной американской автомобильной промышленностью.
Но к счастью Америки у неё есть Фалкон-9, или может быть это заранее просчитанный ход, как и закрытие программы Ареса-1 и Ареса-5, видать попил бюджета был настолько очевиден что не мог уже дальше существовать.
Но Факлону-9 придется серьезно побороться за мировой рынок, и не факт что он победит того же корейского 200 тонника, тот проще и технологичнее.


И когда этот процесс начнется, всё, мировой рынок космических пусковых услуг РУХНЕТ.
Как рухнул СССР под нажимом более эффективной западной экономики.
Когда в СССР автомобиль стоил 4 годовых зарплаты рабочего.
А в ФРГ он стоил 6 месячную зарплату, и так практически по всем товаром массового спроса, (кроме жизненно необходимых которые составляют только 10% расходов жителя современного города - это кстати объясняет наплыв эмигрантов, которые удовольствуясь этими 10% великолепно живут там где современный житель Москвы или Питера жить не желает).

Кстати практика показывает что на международном рынке корейцы очень жесткие конкуренты, и если найдут возможность растоптать конкурента то онит это немедленно сделают. Более того ТЗ составленное корейцами для своей новой 200 тонной ракеты со всей определенностью указывает именно на это. Массовая дешевая простая ракета с ненагруженными технологичными движками, доступная для массового мпроизводства и эксплуотации.
Думаю при массовом выпуске 1000 штук в год она будет стоить по производству около одного миллиона долларов, то есть с прибылью 3 миллиона ( при это 2 миллиона будут инвестироваться в развитее космической инфраструктуры , что кстати уже делает успешно Спейс Х, но у него ракета посложнее корейской)
1 миллиард долларов для корейской экономики это просто влегкую, но при этом Корея захватывает международный рынок с натиском Чингисхана, то есть так как и привыкла работать ранее.

[hcube]

Ну, да, в принципе на увеличении серийности можно выиграть наверное до половины стоимости запуска. Еще процентов 10 - из-за более плотной 'упаковки' ПН в выводимую РН массу - грубо говоря, комплектация каждого спутника недозаправленным РБ, который несет как раз столько топлива, сколько есть избытка массы. Т.е. мы можем выиграть ДО 60% от существующей стоимости ПУСКОВЫХ УСЛУГ - что-то типа 6 мегабаксов на 1 запуск 10-тонной РН.

Это в плюс.

В минус идет необходимость поддержания на низкой орбите сборочно-заправочного комплекса. Поскольку мы отказались от тяжелых РН, то комплекс должен быть собран из модулей, с массой равной 'кванту ПН' - т.е. что-то типа 10 тонн, если брать апгрейднутый Союз. Ну... в принципе такой мини-МИР вполне вписывается.

Вопрос. Какова стоимость эксплуатации такого комплекса, исходя из существующих аналогов? Пилотируемый он или нет? Иначе говоря, при каком числе запусков в год он будет болеее выгоден, чем прямой запуск, и за какое время его создание окупится?

[октоген]

А тут посчет простой: посмотреть сколько единиц и тонн выведено русскими носителями на геостационар и представить что 1/3 пойдет в эти двухэтапные пуски...

Станция естественно пилотируемая. 3-4 космонавта.

Сейчас куча мелких проектов банкротится из-за того что :
1) мало выносят
2) еще неннадежны.

Потеря носителя с топливом по сути лишь потеря носителя... Топливо-дешевка. Возможность иметь хоть маленькую прибыль на доставке топлива подстегнет частников и в результате стоимость малонадежной доставки топлива резко упадет. Спутники и РБ выводим на Союзах/Протонах.

[Igor]

Если грубо считать что каждая ступень ракеты стоит одинаково

А что, двигатели общей тягой порядка тысячи и порядка 10 тонн стоят одинаково?

Не надо так считать, нехорошо это..

PS А ведь система дозаправки и стыковки, маневровые движки и топливо для возвращения ступени тоже что-то весят, нет?

Я писал не про двигатели а про ступени. Вы наверное удивитесь но тем не менее стоимость ступенй не зависит от их размеров   . Как раз крупногабаритные конструкции делать легче. Тем более большую часть стоимости составляет стоимость разработки. Так что стоимость ступеней более-менее одинакова.