Как на самом деле надо летать в космос

[avmich]

Valerij пишет:

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.

Башня - или те или иные средства сборки многоступенчатой системы и посадки в неё - согласен. Газоотводный лоток - давайте для простоты соглашусь, хотя есть примеры ракет, стартующих с разного рода "табуреток" - Фау-2, Блэк Эрроу, Зенит, Грэссхоппер. МИК нужен - не для того, чтобы перед каждым полётом системы через него проходили, а для относительно редких и специфических операций. В этом смысле космодром будет похож на аэропорт - самолёты между рейсами в ангары не загоняют, как правило. Топливо - да, конечно, нужно, много - свой кислородный завод, возможно, водородный (вторая ступень?), возможно, газовый трубопровод.

[avmich]

Valerij пишет:

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.

Возможно. Однако хочу отметить - СпейсЭкс делает одноразовые системы с высоким массовым совершенством как баков, так и двигателей (основных компонентов массы ступеней); для таких систем отбрасывание каждой ступени даёт меньший эффект. Двухступенчатая может оказаться оптимальнее в итоге. Хотя это не очень важно.

[avmich]

Valerij пишет:

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.

МЭК - безусловно; никто не предлагает на небольшом двухместном КК летать на Марс. Вопрос в том, должен ли такой КК быть в составе МЭКа. Вопрос не вполне ясный, хотя, в общем-то, те же соображения, которые диктуют рост безопасности почти любой ценой, имеют смысл и тут. Использование внеземного топлива - в штатных случаях - выглядит вполне целесообразно, но речь о нештатных ситуациях.

[avmich]

Зомби. Просто Зомби пишет:

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.

Тогда уж Шаттл "ну очень сильно модернизированный".

Убрать грузовой отсек. Нагружать КК задачами грузоперевозок, когда все усилия должны быть отданы безопасности - излишняя роскошь.

Уменьшить экипаж. Это помогает увеличить бюджет массы на ту же безопасность.

"Семёрка" - маловато, учитывая, что серийно себя зарекомендовали носители на 20-25 тонн ПН. Нужно брать аппараты побольше, чтобы можно было обеспечить большую безопасность - при том же экипаже.

Двигатели - для роста ресурса (и надёжности), возможно, будет иметь смысл использовать двигатели с далёкими от предельных характеристиками. Для них скорее критичны общий срок службы, максимальная температура при работе, максимальные напряжения.

ЖРД современных ракет и так все многоразовые. Правда, пока ещё не проектируются на сроки службы в тысячи часов.

[avmich]

Valerij пишет:
Для меня более важно то, что за счет пустого топливного бака орбитер получается "рыхлым", и может эффективно тормозиться в верхней атмосфере, при относительно низких тепловых потоках. При этом три ступени, по идее, позволят сделать полностью многоразовую ракету на метане - это очень хорошо скажется на стоимости ее эксплуатации и создания.

Зомби. Просто Зомби пишет:
На самом орбитере, видимо, целесообразнее не один "мощный" двигатель, а "целое семейство", так как тяга в полете сильно меняется в зависимости от опустошения бак

Как раз очень нежелательно нагружать орбитер двигателями, работающими со старта. Их лучше оставить на первой (возможно, в случае пакета, на второй) ступени. Предполагается, что она/они тоже многоразовые, если мы говорим о средстве массового и относительно недорогого доступа в космос.

Оптимумом, вероятно, будет иметь некий запас топлива в КК. Оптимизировать надо будет из соображений безопасности - в том числе в любой момент при выведении со старта; кроме того, ступень, которая почти выходит на орбиту, может выиграть, если будет довыводиться - чтобы выбрать место посадки.

[avmich]

Штуцер пишет:
Как на самом деле надо летать в космос, ничего личного

"на самом деле" является словосочетанием-паразитом, которое можно убрать без потери смысла или заменить аналогичными паразитами:
- это самое
- ёбт-ть
- сука
- понимаете ли
- понимаешь
- типа
- собственно
и т.д.

Подставьте - убедитесь.

Штуцер, спасибо . Рассматривайте название как шутку. Правда, само содержание темы - это, на мой взгляд, наилучший, из видимых для меня сегодня, вариант для увеличения числа полётов.

[avmich]

Valerij пишет:
Я предполагаю метан, как раз из соображений об относительной простоты освоения технологии, и трехступенчатый (третья ступень интегрирована в орбитер), полностью многоразовый носитель. Вторая ступень доставляется с места посадки самолетом, первая возвращается по типу Кузнечика. Для беспилотных нагрузок вместо орбитера одноразовый разгонный блок.

Вторую хотелось бы возвращать штатно без необходимости дополнительных перевозок - они, перевозки, недёшевы получаются, если судить по сегодняшним результатам.

[Зомби. Просто Зомби]

avmich пишет:
Тогда уж Шаттл "ну очень сильно модернизированный".

Ну, собственно, вы подтверждаете предложенные тезисы, только в несколько иных словах.

avmich пишет:
"Семёрка" - маловато, учитывая, что серийно себя зарекомендовали носители на 20-25

А здесь - нет.
Небольшой, казалось бы, рост ПН создает качественно более серьезные трудности.
И чем больше ПН, тем менее эффективна система (конечно, речь идет исключительно о многоразовых аппаратах).

[Зомби. Просто Зомби]

avmich пишет:
Оптимумом, вероятно, будет иметь некий запас топлива в КК. Оптимизировать надо
будет из соображений безопасности - в том числе в любой момент при выведении со
старта; кроме того, ступень, которая почти выходит на орбиту, может выиграть,
если будет довыводиться - чтобы выбрать место посадки

Здесь не обойтись без конкретного анализа, насколько "рыхлость" орбитера на самом деле влияет на параметры посадочных режимов.
Возможно даже, что потребуются даже какие-то реальные тестовые полеты.

НО! - Есть "общее" соображение.

1. Многоразовая первая ступень - это бред, несовместимый с "дешевизной и надежностью".
2. Вы сказали, что две или три ступени - непринципиально.
Как раз даже ОЧЕНЬ принципиально.

КАЖДАЯ ступень - это отдельная самостоятельная "ракета со всеми делами".
С двигателем, который, как известно, дешевизной не отличается. С коммуникациями, кабелями, трубопроводами, источниками питания, схемами СУ.
Увеличение числа ступеней увеличивает и совокупную производственную и эксплуатационную стоимость "в разы". Ну, не то, чтобы буквально "в разы", но и не на десять процентов, а скорее на все пятьдесят.

[Зомби. Просто Зомби]

avmich пишет:
ЖРД современных ракет и так все многоразовые.

Дело не в ЖРД, а в том, чтобы не затеваясь на дорогостоящую и неэффективную полную многоразовость ускорителей, обеспечить лишь их падение в нужном районе и сохранение притом этих самых ЖРД как наиболее дорогостоящей их компоненты

[Valerij]

Artemkad пишет:

Кубик пишет:
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?

Шаттл являлся вполне массовым средством выведения. И то, что он оказался сильно дороже одноразового варианта ставит под большое сомнение перспективу удешевления за счёт многоразовости.

   
Массовое - это часто летающее. Поэтому Шаттл нельзя назвать массовым средством выведения.
А экономически эффективное многоразовое средство выведения должно быть именно массовым.

[Зомби. Просто Зомби]

avmich пишет:
Оптимумом, вероятно, будет иметь некий запас топлива в КК

"КЗ" во всяком случае, это чистый аналог ЦБ "семерки" (Союза).
Такова "стартовая идея" - мы "просто" придаем ЦБ форму планера, сливая его с пилотско-грузовой кабиной.
Возросшую массу компенсируем усилением ББ, превращаемых в "ускорители".

Но ЦБ "семерки" итак вторая ступень, только включается от старта.

[Зомби. Просто Зомби]

Перегнуть, тэк-скть, ЦБ в планер.
Благо, алюминий.

[Valerij]

avmich пишет:

Valerij пишет:
Космический корабль, способный штатно возить двух человек и возвращать четырех в "перегруженном" варианте, по определению не пригоден для массовых полетов в космос.

Это похоже, мне кажется, на необоснованное заявление. Нет такого определения.

С отсутствием канонического определения соглашусь. Но не с ложностью постулата.
 

avmich пишет:

Valerij пишет:
ИМХО, сейчас идеально иметь вместимость 6-7 человек, из которых 2-3 экипаж, профессионалы. По моему мнению размерность коммерческих кораблей выбрана правильно.

Я здесь претендую не на ИМХО, а на, так сказать, правильный ответ - "ничего личного". Поэтому привожу обоснования и хотел бы видеть таковые в случае других вариантов.

Мы примерно знаем соображения, из которых выбирались размерности коммерческих кораблей (и не только). Это корабли ближайшего будущего, условия применения которых хорошо известны. Это не корабли качественно более массовых полётов.

Корень наших разногласий в этом случае состоит в том, что, по моему мнению, эпоха массовых полетов в космос очень близка, и начнется не позднее, чем через десять - пятнадцать лет. Таким образом мы войдем в эту эпоху с ныне разрабатываемыми коммерческими кораблями, при всех их минусах.
 
Повторю, размерность коммерческих кораблей, ИМХО, выбрана верно. Полеты станут массовыми, когда на кораблях будут летать не только профессионалы, но и "пассажиры", после относительно короткой подготовки на Земле. В минимуме они должны будут пройти короткий курс подготовки, примерно аналогичный обучению плаванию с аквалангом. Собственно, именно эти "пассажиры" и придадут полетам массовость. Массовость немыслима без появления на НОО нескольких посещаемых и постоянно обитаемых ОС и свободно летающих модулей, которые должны обслуживаться профессионалам, но не профессионалами-космонавтами, а профессионалами по обслуживанию и наладке сложных ПН. С другой стороны это обеспечит и возможность появления на орбите "космических отелей" и, соответственно, "космических туристов".
 
Причем базовая конфигурация, с вместимостью в шесть-семь человек, никак не противоречит возможности появления "грузопассажирского варианта такого корабля на 2-3 человека, например, для обслуживания посещаемых ОС. Здесь очень близкий аналог - коммерческие автомобили, с "минивэнами" и "каблучками". В этом случае основной вариант корабля - аналог "минивэна" "маршрутки" или "семиместного такси".
 

avmich пишет:
Причина, по которой, на мой взгляд, имеет смысл иметь корабли на 2 человек, уже давалась выше, и ещё будет даваться. Она такая - сейчас одним из самых серьёзных ограничителей на массовые полёты является безопасность, поэтому её нужно увеличивать - в том числе уменьшением числа людей на один корабль. Союз - очень упакованный вариант для трёх человек (наверное, только Восход-1 был более плотным), и несмотря на неплохую историю, имеет, на мой взгляд, недостаточные показатели надёжности. Для увеличения надёжности придётся - в том числе - снижать массовое совершенство КК.

Тем не менее, ИМХО, первыми массовыми КК будут именно разрабатываемые сейчас коммерческие корабли. Им на смену, ИМХО, должны придти использующие аэродинамическое качество орбитеры многоразовых ракетно-космических систем следующего поколения. ИМХО, они будут использовать аэродинамическое качество при штатном режиме посадки, и будут иметь отстреливаемую кабину для спасения людей при невозможности штатной посадки. Но базовая вместимость, ИМХО, останется прежней - 6-7 человек.
 

avmich пишет:

Valerij пишет:
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.

Да, на сегодня действия СпейсЭкс выглядят достаточно логично.
 

Valerij пишет:
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.

АКС мог бы существенно изменить старт с Земли; на мой взгляд, он мало меняет спуск на Землю, и соображения, касающиеся этого, остаются в силе. Кроме того, АКС, на мой взгляд, на сегодня технически менее определён, чем описываемый ракетный вариант.

Согласен в принципе, но опыты по созданию АКС с появлением возможности стартовать с Стратолаунч, вполне могут начаться уже очень скоро.

[Valerij]

avmich пишет:

Valerij пишет:

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.

Возможно. Однако хочу отметить - СпейсЭкс делает одноразовые системы с высоким массовым совершенством как баков, так и двигателей (основных компонентов массы ступеней); для таких систем отбрасывание каждой ступени даёт меньший эффект. Двухступенчатая может оказаться оптимальнее в итоге. Хотя это не очень важно.

Для одноразовой системы вы абсолютно правы, но многоразовая вторая ступень должна при разделении иметь на борту топливо для посадки. Поэтому из-за наличия этого топлива ее эффективное (для выведения на орбиту) массовое совершенство значительно упадет.

avmich пишет:

Valerij пишет:
Я предполагаю метан, как раз из соображений об относительной простоты освоения технологии, и трехступенчатый (третья ступень интегрирована в орбитер), полностью многоразовый носитель. Вторая ступень доставляется с места посадки самолетом, первая возвращается по типу Кузнечика. Для беспилотных нагрузок вместо орбитера одноразовый разгонный блок.

Вторую хотелось бы возвращать штатно без необходимости дополнительных перевозок - они, перевозки, недёшевы получаются, если судить по сегодняшним результатам.

В том, что хотелось бы - согласен. Но не получится.  
Если мы говорим о достаточно массовых полетах, то ситуация может выглядеть иначе. При старте из Штатов с посадкой второй ступени на африканском побережье возможен достаточно быстрый и относительно недорогой возврат ступени морским транспортом. Но так же возможны и перевозки самолетом. который, ИМХО, в любом случае потребуется, например, для доставки крупногабаритной ПН. Просто это не будет разовый фрахт самолета, это будут именно регулярные полеты.

[Valerij]

avmich пишет:

Valerij пишет:
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.

МЭК - безусловно; никто не предлагает на небольшом двухместном КК летать на Марс. Вопрос в том, должен ли такой КК быть в составе МЭКа. Вопрос не вполне ясный, хотя, в общем-то, те же соображения, которые диктуют рост безопасности почти любой ценой, имеют смысл и тут. Использование внеземного топлива - в штатных случаях - выглядит вполне целесообразно, но речь о нештатных ситуациях.

ИМХО, безопасность при доставке людей на орбиту и возвращении на Землю будет обеспечиваться доставкой их на коммерческом (пусть даже зафрахтованным или приобретенном государственным агентством) корабле.
Безопасность при нахождении на орбите, а возможно, и при штатном возвращении к Земле может обеспечиваться одноразовой спускаемой капсулой. За счет отсутствия средств обеспечения многоразовости такая капсула получится легкой, что важно для МЭКа. И полеты МЭКа пока еще не будут массовыми.

[Artemkad]

Valerij пишет:
ИМХО, безопасность при доставке людей на орбиту и возвращении на Землю будет обеспечиваться доставкой их на коммерческом (пусть даже зафрахтованным или приобретенном государственным агентством) корабле.

Частники по надёжности и безопасности еще сильно не дотягивают.

[Valerij]

Здесь мне придется напомнить, что Атлас и Дельту тоже делают частники. Так и нынешние ракеты будут обеспечивать и надежность, и безопасность, и регулярность запусков. Просто сейчас еще, по сути, идет отработка конструкции и сдача в эксплуатацию стартовых комплексов.

[Artemkad]

Valerij пишет:
Здесь мне придется напомнить, что Атлас и Дельту тоже делают частники.

С таким подходом и Шаттлы делали частники... Вот только что-то мне подсказывает, что Вы не тех частников имели ввиду

[pkl]

Artemkad пишет:

pkl пишет:
Использование местных ресурсов - идея ещё К.Э. Циолковского.

Дык почему мы всё еще барахтаемся на пол дороги?

Ох... не знаю. Наверное, потому что споткнулись на пороге.

Наверное, потому что зацепиться за Луну у нас так и не получилось.