Как на самом деле надо летать в космос

[Кубик]

kost3 пишет:
решение давно есть - лифт и при ваших фантастических грузопотоках

Куда эти грузопотоки пойти должны, пока неведомо, разве что на подобные же затеи - и кто доказал возможность эксплуатации лифта хотя бы таким образом, чтоб в него не врезались спутники и тем более мусор? 

[avmich]

Кубик пишет:

avmich пишет: Союзы не являются массовым решением, поэтому их рассматривать особо не стоит.
Многоразовость получается более-менее сама, если речь идёт о радикальном, на
несколько порядков, снижении стоимости полёта в космос.
 Например, сейчас не слишком сложно представить , что многоразовые первые ступени, способные садиться вертикально, не требуют слишком дорогих стартовых комплексов. Что-то
типа небольшого поля, с заправочными баками, станцией связи и т.п. Услуга первой ступени - очень грубо, как взять напрокат, скажем, бульдозер, или гидроцикл, или машину для бурения колодца - иногда понадобился, воспользовался, заплатил - немало, но для разовых (на человека) случаев подъёмно - и оставил другим. Услуга второй ступени - примерно аналогична, только если первая ступень "ходит вверх-вниз", то вторая возвращается "через виток". Топлива - то есть, энергии - нужно будет много, но эта вещь относительно удобно оптимизируемая.

Мало ли что приснится....А можно ли считать, что многоразовые будут массовыми? С авиацией в отношении срока службы к полезному времени полётов вряд ли сравнятся - ресурс не позволит, а уж с флотом...

Летать ли в космос на одноразовых или многоразовых системах - это вопрос обсуждаемый. Не обсуждаемый вопрос, в рамках данной темы - летать ли в космос вообще, и летать ли массово: на оба вопроса ответ "да", это, так сказать, условие обсуждения. Почему это так, в данной теме говорить бы не хотелось. Хотите обсудить - откройте тему.

Теперь, массовые и дешёвые полёты - на одноразовых или многоразовых системах? Сказать трудно, но мне - пока что - проще представить многоразовые системы, которые в расчёте на один полёт оказываются недороги, чем представить одноразовые системы, вся стоимость которых так же невелика. Иллюстрациями - помогающими представить такие многоразовые системы - являются Шаттл, Дельта-Клипер, работы по Грэссхоппер, по Клиперу, Боры, Дрим Чейзер, а также проекты Си Дрэгон, ОС образца 1950-х годов и др. В случае одноразовых систем подобных аналогий мне найти сложно. Предлагайте, обсудим. Можно будет и расчётами заняться.

[avmich]

Кубик пишет:
С авиацией в отношении срока службы к полезному времени полётов вряд ли сравнятся - ресурс не позволит, а уж с флотом...

Ресурс, вероятно, будет поменьше, чем у авиации того же времени; но ресурс самолётов с ростом технологий в целом растёт. Чем более эффективные технологии доступны, тем меньших удельных нагрузок можно добиться, и тем больше ресурс. В этом смысле многоразовые космические системы будут обладать гораздо большим ресурсом, чем их сегодняшние варианты. Это неплохо видно, например, на примере ОС - если 15 лет Мира были рекордом, до для МКС это штатный срок.

[avmich]

kost3 пишет:
опять та же песня
не может быть дешевым устройство, которое для движения отбрасывает большую часть своей массы.

Это некое утверждение, которое непонятно на чём основано. Автомобиль весом в пару тонн, скажем, вполне может килограмм 50 горючего в неделю расходовать, в год - 2500 кг, что уже больше его массы, а современные автомобили служат и десять лет легко. Но даже если так - в случае с многоразовыми РН и КК непонятно, почему отбрасываемая масса - если это сравнительно дешёвое топливо - должна делать устройство дорогим.

Стоимость топлива - дело другое, но вообще говоря, по мере развития цивилизации каждый джоуль энергии достаётся человеку всё дешевле и дешевле.

kost3 пишет:
решение давно есть - лифт и при ваших фантастических грузопотоках оно намного выгоднее
впрочем вам интересно пообсуждать ракеты - извольте

Почему же, лифт - вполне интересный вариант. Он тоже технически двигается всё ближе к осуществимости.

Для меня у лифта есть принципиальная проблема несовместимости с пассивными спутниками на орбитах ниже лифта - он с ними будет постепенно сталкиваться. Если эту проблему решить, лифт становится заметно привлекательней.

Конечно, есть ограничения плоскости орбиты, скорости выведения ПН в космос (поездка может занять дни?), но это всё мелочи, мне кажется. Для околоземной базы лифт может оказаться вполне приличным решением. Пока что мне кажется, что многоразовые РН и КК на фоне идеи лифта выглядят вполне конкурентоспособно, поэтому о них разговор. Некоторые технические решения для лифта могут быть использованы и для систем многоразовых РН и КК.

стоимость ракеты проистекает от её предельных характеристик, а они в свою очередь из самого дурацкого принципа движения. Можно сделать многоразовую и дешевую, но выводить она будет только себя и до половины (как ыы1 вкупе
 с white knight).

Мы тут уравнением Циолковского не занимаемся, и Ньютона с его расчётом первой космической не проверяем. Для нас это данности - как и тот факт, что вполне можно иметь двухступенчатую ракету, выводящую ПН на орбиту. Так что - многоразовая и дешёвая, при том, что продолжает летать на орбиту. Иначе не о чём говорить - задача гораздо проще и неинтереснее.

как только мы начинаем бороться за килограммы и секунды (не важно где) то цена девайса резко ползет вверх. Veyron, F1, SR-71 ...
появляются тех извраты и куча дорогих головастиков со своими детьми, женами, тещами...
дорогие материалы,
дорогая безопасность и надежность
простой пример - маленькая лампочка с батарейкой на морской спасжилет которая живет дольше и светит ярче стоит 200 фунтов! И её надо каждый год проверять в специальном центре!

Конечно. Однако "дороже" и "слишком дорого" - разные вещи; в 1930 году пассажирские авиаперевозки были "слишком дороги", а сегодня - всего лишь "дороги", но разница принципиальная.

У меня мало сомнений в существовании прогресса как такового, а история учит, что человек много чего делает доступным, если это не противоречит физике. Полёты в космос, очевидно, возможны; речь о том, как их иметь дешёвыми.

Потому никаких дешевых ракет не будет, никогда. ННШ

Не волнуйтесь . Поговорите со Старым, он Вас поймёт... Потом приходите обратно, если, конечно, космонавтикой интересуетесь. См. начало темы.

[Кубик]

avmich пишет:
Иллюстрациями - помогающими представить такие многоразовые системы - являются
Шаттл, Дельта-Клипер, работы по Грэссхоппер, по Клиперу, Боры, Дрим Чейзер, а
также проекты Си Дрэгон, ОС образца 1950-х годов и др. В случае одноразовых
систем подобных аналогий мне найти сложно. Предлагайте, обсудим. Можно будет и
расчётами заняться.   ...многоразовые космические системы будут обладать гораздо большим ресурсом, чем их сегодняшние варианты. Это неплохо видно, например, на примере ОС - если 15 лет Мира были рекордом, но для МКС это штатный срок.

Это иллюстрации вовсе не массовых и более дорогих, чем одноразовые, средств выведения, да и по опыту можно оценивать лишь Шаттл, и где эти сегодняшние варианты? То, чего нет, легко переплюнуть...

[avmich]

Кубик пишет:

avmich пишет:
Иллюстрациями - помогающими представить такие многоразовые системы - являются Шаттл, Дельта-Клипер, работы по Грэссхоппер, по Клиперу, Боры, Дрим Чейзер, а также проекты Си Дрэгон, ОС образца 1950-х годов и др. В случае одноразовых систем подобных аналогий мне найти сложно. Предлагайте, обсудим. Можно будет и расчётами заняться. ...многоразовые космические системы будут обладать гораздо большим ресурсом, чем их сегодняшние варианты . Это неплохо видно, например, на примере ОС - если 15 лет Мира были рекордом, но для МКС это штатный срок.

Это иллюстрации вовсе не массовых и более дорогих , чем одноразовые, средств выведения, да и по опыту можно оценивать лишь Шаттл, и где эти сегодняшние варианты? То, чего нет, легко переплюнуть...

Трудно предложить иллюстрации того, чего нет . Мне кажется, предлагаемая система будет в чём-то похожей на перечисленные - которые существуют или существовали в большей степени, поэтому более понятно, о чём идёт речь.

Не только Шаттл можно оценивать по опыту, но речь не о том. Работы по Грэссхопперу и Дрим Чейзеру пока продолжаются, и трудно сказать, на чём закончатся. К тому же вряд ли они будут последними в своих нишах.

Речь не о том, чтобы переплюнуть то, чего нет, а о том, чтобы придумать систему, которая запланированно лучше существующих - и лучше настолько, чтобы добиться качественного роста использования космоса средствами ПК.

Конечно, не предлагается копировать эти системы. Грэссхоппер выглядит, мне кажется, наиболее близким к варианту, описываемому здесь - хотелось бы добиться меньших нагрузок, конечно, и для этого предлагается пожертвовать до некоторой степени массовым совершенством. Дрим Чейзер хорош - для сегодня - но как "очень" многоразовый, по сегодняшним меркам, КК он не подходит.

[Старый]

avmich пишет: Работы по Грэссхопперу и Дрим Чейзеру пока продолжаются, и трудно сказать, на чём закончатся. 

Почему же? Предсказать довольно легко.

[Дмитрий Инфан]

Идеальный корабль для массовых полётов в космос - это шаттл. Даже те из них, что реально эксплуатировались, без особых проблем могли быть модернизированы в 25-30 местные чисто пассажирские лайнеры, для доставки людей на орбиту.
Но тут возникают две неразрешимые проблемы - уровень безопасности, достигнутый на шаттлах, не соответствовал тому количеству людей, которое они теоретически могли брать на борт. То есть, фирма перевозчик, владеющая шаттлом, заранее должны была быть готова к катастрофам и десяткам трупов после каждой катастрофы.
Вторая проблема - недостаточный ресурс двигателей (недостаточный даже при нынешнем уровне технологий). После каждого полёта их слишком долго приходится перебирать и тестировать.
Вторая проблема, в принципе, решаема, если на корабль будет снабжёт 3-4 комплектами маршевых двигателей - пока двигатели одного комплекта проходят регламентную переборку, на корабль ставятся двигатели второго, третьего и т. д. комплекта. И тем может быть достигнута высокая частота пусков (раз в две недели, скажем).
Первая проблема не имеет решения в принципе. Космос и безопасность - вещи несовместимые.

[avmich]

Старый пишет:

avmich пишет: Работы по Грэссхопперу и Дрим Чейзеру пока продолжаются, и трудно сказать, на чём закончатся.

Почему же? Предсказать довольно легко.

Да, пожалуй, можно с уверенностью сказать, что какие бы ни были результаты, они не будут окончательными. Разработок в этих областях пока мало, и есть где изобретать и пробовать новые подходы. Трудно сказать скорее детали результатов нынешней фазы исследований.

[avmich]

Дмитрий Инфан пишет:
Идеальный корабль для массовых полётов в космос - это шаттл. Даже те из них, что реально эксплуатировались, без особых проблем могли быть модернизированы в 25-30 местные чисто пассажирские лайнеры, для доставки людей на орбиту.
Но тут возникают две неразрешимые проблемы - уровень безопасности, достигнутый на шаттлах, не соответствовал тому количеству людей, которое они теоретически могли брать на борт. То есть, фирма перевозчик, владеющая шаттлом, заранее должны была быть готова к катастрофам и десяткам трупов после каждой катастрофы.
Вторая проблема - недостаточный ресурс двигателей (недостаточный даже при нынешнем уровне технологий). После каждого полёта их слишком долго приходится перебирать и тестировать.
Вторая проблема, в принципе, решаема, если на корабль будет снабжёт 3-4 комплектами маршевых двигателей - пока двигатели одного комплекта проходят регламентную переборку, на корабль ставятся двигатели второго, третьего и т. д. комплекта. И тем может быть достигнута высокая частота пусков (раз в две недели, скажем).
Первая проблема не имеет решения в принципе. Космос и безопасность - вещи несовместимые.

Уровень безопасности - ключевая характеристика для достижения доступности космических полётов. Шаттл не обладал, по ряду причин - в том числе и технических - нужным уровнем.

Ресурс систем может быть увеличен, если снизить нагрузку на эти системы. Уменьшить температуру, увеличить запас прочности в узлах, испытывающих механические нагрузки. Это дорого - в том смысле, что потребует в том числе увеличения массы, конечно, рационального. Но при этом может оказаться дешевле, если ресурс будет расти так, как он растёт во многих технических областях. Некоторые мосты, сделанные римлянами, работают до сих пор - пример удачного запаса прочности.

О том, совместимы ли космос и безопасность, не хотелось бы в этой теме обсуждать - слишком религиозный вопрос.

[Valerij]

avmich пишет:
Максимальной надёжности можно добиться для КК, у которого отношение массы КК к количеству людей на борту максимально. Такой КК может значительную часть массы отвести не на кабину и СЖО, а на запас топлива для посадки, дублирование парашютов, крылья, двигатели и т.п. Если мы считаем, что одним из уроков Шаттлов является то, что плохо возить большие грузы и сравнительно большие экипажи на одних и тех же КК одновременно, то максимально противоположным вариантом будет - иметь КК на двух человек, без грузовых отсеков, максимальной достижимой массы, которая тратится на системы обеспечения надёжности. В частности, не имея таких серьёзных ограничений по массе, можно говорить о крылатом аппарате, со значительным аэродинамическим качеством, способным, за счёт низкой нагрузки на крыло, спускаться в атмосфере, избегая тепловых и ударных перегрузок.

Попробую ещё раз пояснить эту ключевую идею. Для массовых полётов в космос нужна значительно более высокая надёжность. Эту надёжность (определение термина в данном случае приводить не буду) предлагается достигать снижением нагрузок - в том числе путём снижения доли полезной массы, расходуя образующийся бюджет массы на системы, способствующие этому самому снижению нагрузок.

В совокупности с соображениями по РН, перспективным вариантом КК представляется крылатый многоразовый аппарат с экипажем в 2 человека. Кабина может быть достаточно удобной и комфортабельной - возможно, способной уместить до 4 человек, в гораздо более стеснённых условиях, в случае чрезвычайных ситуаций. Основная цель такого подхода - снизить нагрузки на системы, что позволить использовать их многократно без излишне сложных межполётных проверок.

    
Космический корабль, способный штатно возить двух человек и возвращать четырех в "перегруженном" варианте, по определению не пригоден для массовых полетов в космос. ИМХО, сейчас идеально иметь вместимость 6-7 человек, из которых 2-3 экипаж, профессионалы. По моему мнению размерность коммерческих кораблей выбрана правильно.
   
Другое дело использование аэродинамического качества. Это более точный термин. Для кораблей, предназначенных исключительно для полетов на НОО это, ИМХО, самый перспективный вариант. Маск отказался от этого варианта сознательно, желая набрать больше опыта в реактивной посадке, и в этом случае это оправданное решение.
   
Хочу добавить одно замечание. Ракеты (космические) по определению будут стартовать вертикально, и для этого потребуются стартовые сооружения, которые будут заняты достаточно длительное время. С другой стороны АКС очень дорога в разработке, но вояки в Штатах кажется всерьез собрались ее делать. Коммерческая АКС, вероятно, будет использовать стартовую катапульту или даже эстакаду. Кроме того, вскоре должна появиться возможность создать АКС, более легкую, чем в проекте Гиперкуб, Используя в качестве нулевой ступени носитель Стратолаунч.

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

avmich пишет:

Кубик пишет:
С авиацией в отношении срока службы к полезному времени полётов вряд ли сравнятся - ресурс не позволит, а уж с флотом...

Ресурс, вероятно, будет поменьше, чем у авиации того же времени; но ресурс самолётов с ростом технологий в целом растёт. Чем более эффективные технологии доступны, тем меньших удельных нагрузок можно добиться, и тем больше ресурс. В этом смысле многоразовые космические системы будут обладать гораздо большим ресурсом, чем их сегодняшние варианты. Это неплохо видно, например, на примере ОС - если 15 лет Мира были рекордом, до для МКС это штатный срок.

Ой, только не надо доказывать преимущества одной системы за счет качественно другой. Мир и МКС, это одноразовые системы с растянутым сроком одноразового полета и с постоянным ремонтом во время этого полета. При этом эксплуотация ОКС-ов проходит хоть и в очень сложных условиях, но условия эти достаточно однообразны. Многоразовая космическая система за время полета преодолевает очень много экстримальных нагрузок. Причем эти нагрузки должны преодолевать не только элементы предназначенные для этого (как у ОКС), но и все элементы. При этом ремонт возможен не по мере возникновения необходимости, а, по большей части , во время межполетного обслуживания. Ну а уж сравнивать многоразовую космическую систему с автомобилем, это ватще...
Ну и есть небольшая подмена: когда говорят о прогрессе материалов, то почему-то сравнивают будущую возможную многоразовую систему с современной одноразовой. Но ведь и одноразовые системы развиваются и на основе тех же материалов к тому же сроку снова станут экономически более выгодными, т.к. их устройство на порядки проще, чем у многоразовых систем.
И еще: чтобы уменьшить стоимость многоразовых систем в 10 раз, необходимо увеличить количество полетов в 100 раз. Но запускать то будут не кирпичи... При этом еще и в 10 раз уменьшается масса выводимого груза, что требует увеличения количества полетов в соответствующее количество раз. Т.е. многоразовая система при увеличении количества полетов в 100 раз доставит грузов только в 10 раз больше и надо сделать так, чтобы общая стоимость такой системы, включающая разработку аппарата, его создание, эксплуотацию, и прочее оказалась не более, чем в 10 раз дороже (это когда по нулям), чем одноразовых на тот же грузопоток. Для получения хоть как то заметной прибыли надо в 5 раз.

[Valerij]

avmich пишет:
Например, сейчас не слишком сложно представить, что многоразовые первые ступени, способные садиться вертикально, не требуют слишком дорогих стартовых комплексов. Что-то типа небольшого поля, с заправочными баками, станцией связи и т.п. Услуга первой ступени - очень грубо, как взять напрокат, скажем, бульдозер, или гидроцикл, или машину для бурения колодца - иногда понадобился, воспользовался, заплатил - немало, но для разовых (на человека) случаев подъёмно - и оставил другим. Услуга второй ступени - примерно аналогична, только если первая ступень "ходит вверх-вниз", то вторая возвращается "через виток".

   
Во первых, ИМХО, но космодрому еще долго потребуется достаточно сложная башня для доступа к верхним частям ракеты, газоотводный лоток, МИК. Во вторых, при массовых полетах потребуется еще и достаточно большой запас топлива на космодроме. 

[Valerij]

avmich пишет:
Услуга второй ступени - примерно аналогична, только если первая ступень "ходит вверх-вниз", то вторая возвращается "через виток".

   
ИМХО, более эффективной окажется многоразовая трехступенчатая система. В этом случае, например, первая ступень возвращается к месту старта, вторая при старте из Штатов садится где-то в Африке на арендованной территории, и ее морем доставляют на космодром. Третья ступень - орбитер, (типа "Чучхейский Звездолет") имеющий достаточно топлива для довывыдения, он получается очень "рыхлым" после израсходования топлива, или разгонный блок для доставки ПН на заданную орбиту. 
   
В идеале место посадки второй ступени антипод космодрома, куда она долетает, используя аэродинамическое качество, в том числе гиперзвуковое при входе в атмосферу на большой высоте. На практике не все так радужно.

[Valerij]

avmich пишет:
Конечно, основным оптимизируемым рейсом является полёт Земля-низкая орбита. Это такой, минимальный полёт в космос - самый быстрый, самый дешёвый; многие задачи могут в дальнейшем решаться на основе имеющейся схемы для низкоорбитальных полётов. Такой полёт имеет смысл оптимизировать - и как самый массовый, и как самый на данный момент исследованный и проработанный, с максимальными возможностями использования околоземных ресурсов - связи, мониторинга, управления...

   
Для полетов в дальний космос, ИМХО, лучше использовать Межпланетный Экспедиционный Комплекс (МЭК), собираемый и базирующийся в космосе, одноразовый или многоразовый. В состав такого МЭКа могут входить одноразовые легкие капсулы для возвращения при большой скорости входа в атмосферу. Многоразовый МЭК при возвращении может или остаться на высокой орбите, или месяцами скучивать орбиту на ионниками, возможно с использованием межорбитального буксира. В случае полета к Марсу вполне можно рассчитывать на заправку МЭКа местным топливом.
   

[Зомби. Просто Зомби]

Дмитрий Инфан пишет:
Идеальный корабль для массовых полётов в космос - это шаттл

Шаттл, но очень сильно модернизированный "с учетом опыта".

Ну, вернее, идеальное средство для "первой мили" (выхода на НОО) - это АКС, конечно.
Но для "третьего мира" и возможных "частников" это "чучхейский звездолет": -

1) Масштаб "семерки" или "Союза" - РН, чуть по-боле, ну, может, максимум, раза в полтора, но не более
2) Шаттловский дизайн
3) Орбитер = ЦБ, это "топливный бак" с "кабиной пилотов".

2-4 члена экипажа + 300-500 кГ груза, что "вверх", что "вниз".

Орбитер, естественно, высокотехнологичный и многоразовый (Boeing X-37 с соответствующими поправками), ускорители с равным успехом могут быть как "условно многоразовыми" (после "относительно мягкой посадки" используются, скажем, "частями", включая двигатель, при изготовлении новых), так и "просто серийными".
Двигатель - "промежуточный" по характеристикам между РД-107 и РД-171.
Ну, для нас, наверное, можно "типа НК-33"



PS.
Жалко, картинка с ЧЗ утрачена, увы.

[Дмитрий Инфан]

Зомби. Просто Зомби пишет:
Шаттл, но очень сильно модернизированный "с учетом опыта".

Естественно.

Зомби. Просто Зомби пишет:
Но для "третьего мира" и возможных "частников" это "чучхейский звездолет"

"Чучхейский звездолёт" - это полная фигня. Аппарат, который вынужден будет возить мёртвым грузом не только маршевые двигатели, но ещё и топливные баки, будет лишь "демонстратором возможностей" (чем-то вроде первого корабля "Восток"). Ни для какого серьёзного применения он не пригоден.
Посему, ИМХО, дизайн орбитальной ступени лучше избрать "буранообразный", без маршевых двигателей, лишь с орбитальными двигателями для довыведения и маневрирования. Вместо ЦБ лучше применить многоразовую крылатую ступень, как это и было в одном из ранних вариантов шаттла.

[Valerij]

Зомби. Просто Зомби пишет:
Жалко, картинка с ЧЗ утрачена, увы.

   
Не фига она не утрачена, поиск рулит: 
 

http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum10/topic12126/message797154/#message797154

[Valerij]

Дмитрий Инфан пишет:
"Чучхейский звездолёт" - это полная фигня. Аппарат, который вынужден будет возить мёртвым грузом не только маршевые двигатели, но ещё и топливные баки, будет лишь "демонстратором возможностей" (чем-то вроде первого корабля "Восток"). Ни для какого серьёзного применения он не пригоден.
Посему, ИМХО, дизайн орбитальной ступени лучше избрать "буранообразный", без маршевых двигателей, лишь с орбитальными двигателями для довыведения и маневрирования. Вместо ЦБ лучше применить многоразовую крылатую ступень, как это и было в одном из ранних вариантов шаттла.

В принципе вы и описали ту концепцию "Чучхейского Звездолета", о которой говорим мы с Зомби (в отличии от исходного "варианта"). Чучхейский Звездолет - это орбитер, интегрированный с верхней ступенью носителя, маршевых двигателей первой ступени на нем нет.

[Зомби. Просто Зомби]

Valerij пишет:
Не фига она не утрачена

Оу!, Оу!!

Вери, вери сенкс!!!