Орбитальный буксир-перехватчик

[mihalchuk]

Орбитальный буксир-перехватчик предназначен для транспортировки неуправляемых грузов с опорной орбиты на орбитальную станцию. Для перехода с НЗО Н=200 км на НЗО Н=400 км в идеале требуется характеристическая скорость 116 м/с. Но идеальных случаев не бывает, поэтому нужно предполагать запас топлива для ХС до 200 м/с, с возможностью до 20% экономии, если повезёт. Однозначно, перехватчик должен быть беспилотный. Варианты - в таблице ниже.

Вариант	1	2	3	4
Масса СБ, кг	40	200	40	200
Масса силового корпуса, кг	100	100	100	100
Масса ДУ, кг	200	200	100	200
Масса баков, кг	87,6	74,6	99,4	95,7
Масса топлива, кг	1096	746	828	798
Масса аппаратуры, кг	200	200	200	200
Масса гиродинов, кг	60	60	60	60
Масса устройства захвата, кг	80	80	80	80
Масса перехватчика, кг	1763	1660	1508	1733
Масса объекта, кг	11000	11000	11000	11000
Тип ДУ	С5.79	ТХДУ-2	Метан	Метан
УИ, с	294	420	370	390
ХС для перехвата, м/с	200	200	200	200
Расход топлива, кг	118	79	81	88
ХС для буксировки, м/с	200	200	200	200
Расход топлива, кг	847	596	666	644
Всего топлива, кг	965	675	747	732

Вариант 1- вонючка;
Вариант 2 - аммиак+кислород, двигатель - термохимический
Вариант 3 - кислород+метан
Вариант 4 -кислород+метан, двигатель - термохимический
Мощность СБ в вариантах 1, 3 - 3 кВт, в остальных - 20 кВт.
Транспортируется объект массой 11 т. По составу аппарата - ничего не упустил?
Если
объект будет добираться сам, используя кислородно-метановое топливо, то его расход составит 590 кг. Это на 85 кг меньше, чем при использовании буксира на ТХД на аммиаке и на 157 кг меньше, чем у буксира на метане. Но тогда объекту потребуются дополнительные ресурсы, а это масса и деньги. Кроме того, ему потребуется больше топлива на построение ориентации. Получается, выгодно использовать продвинутый буксир, не на вонючке.

[vlad7308]

mihalchuk пишет:
Транспортируется объект массой 11 т.

почему 11т?

[ZOOR]

mihalchuk пишет:
Если
объект будет добираться сам, используя кислородно-метановое топливо, то его расход составит 590 кг. Это на 85 кг меньше, чем при использовании буксира на ТХД на аммиаке и на 157 кг меньше, чем у буксира на метане. Но тогда объекту потребуются дополнительные ресурсы, а это масса и деньги. Кроме того, ему потребуется больше топлива на построение ориентации. Получается, выгодно использовать продвинутый буксир, не на вонючке.

А давайте буксир будем стыковать к объекту на Земле. И, чтоб общественность не будоражить, откажемся от слова "перехватчик", а назовем его спокойно - РБ.

mihalchuk пишет:
По составу аппарата - ничего не упустил?

Если же предположить, что буксир много разовый (ну чтоб как-от обосновать эконмическую целесообразность), который после доставки на 400 км дозаправляется и спускается на 200 за следующей баржОй, то топлива немного поболе  надо, соответственно баки подрастут и на устройство дозаправки что-то надо выделить ИМХО

[Serge]

Орбиты низкие.

В теме про солнечный парус спутник достаточно быстро терял орбиту после его раскрытия. И парус у них был очень небольшим.

Стоит рассмотреть возможность такого возвращения на низкую орбиту - несколько лент из тонкой пленки раскрываемых вращением. И где нибудь месяц плюс на торможение об атмосферу, что бы слишком большой парус не делать.

[mihalchuk]

ZOOR пишет:

mihalchuk пишет:
Если
объект будет добираться сам, используя кислородно-метановое топливо, то его расход составит 590 кг. Это на 85 кг меньше, чем при использовании буксира на ТХД на аммиаке и на 157 кг меньше, чем у буксира на метане. Но тогда объекту потребуются дополнительные ресурсы, а это масса и деньги. Кроме того, ему потребуется больше топлива на построение ориентации. Получается, выгодно использовать продвинутый буксир, не на вонючке.

А давайте буксир будем стыковать к объекту на Земле. И, чтоб общественность не будоражить, откажемся от слова "перехватчик", а назовем его спокойно - РБ.

Вариант	б/п
Масса СБ, кг	40
Масса силового корпуса, кг	100
Масса ДУ, кг	100
Масса баков, кг	79
Масса топлива, кг	658
Масса аппаратуры, кг	200
Масса гиродинов, кг	0
Масса адаптера, кг	50
Масса буксира, кг	1227
Масса объекта, кг	9773
Тип ДУ	метан
УИ, с	370
ХС для буксировки, м/с	200
Расход топлива, кг	590
Затраты топлива/масса объекта	0,060

Вот так?
Последний параметр для метана 0,068, для термохимического двигателя - 0,061.
Реально уменьшается масса ПГ. Если расходуемое топливо зачесть в ПГ, то на 11000-9773-590=637 кг. Помножаем на 2000 долларов... В минусах - каждый раз нужно делать новый РБ. В плюсах, можно из его конструкции что-то попытаться извлечь, но тут профита будет мало.

mihalchuk пишет:
По составу аппарата - ничего не упустил?

Если же предположить, что буксир много разовый (ну чтоб как-от обосновать эконмическую целесообразность), который после доставки на 400 км дозаправляется и спускается на 200 за следующей баржОй, то топлива немного поболе надо, соответственно баки подрастут и на устройство дозаправки что-то надо выделить ИМХО

Почему же поболее? Расчёт на туда и обратно, + 10% - на остатки. Масса заправочного устройства пусть входит в массу баков.

[Serge]

Уважаемый ТС, все таки обратите внимание на данный вариант, он поможет сэкономить топливо и сделать систему более выгодной. 

Цитата :

Спойлер

Будущие спутники будут оснащаться  ультра-легким  парусом,  который сконструирован по принципу паутины (gossamer sail). Парус будет использоваться при выходе спутника «в тираж». После развертывания конструкции откроется парус, который призван тормозить спутник. Силы аэродинамического сопротивления неминуемо столкнут «пенсионера» его с орбиты,  после чего он «благополучно, сгорит в верхних слоях атмосферы. Этот метод утилизации космического мусора сведёт «на нет» риск столкновения спутников-пенсионеров  с космическими кораблями .

До момента запуска тормозящая паутинка под названием «Парус» очень малогабаритна: её размеры - 15Х15Х25 сантиметров, а вес составляет всего два килограмма. За очень непродолжительный срок паутина раскрывается до размера 5Х5 метров, такого размера тормозящего устройства вполне достаточно для того, чтобы  затормозить спутник весом до 700 кг. Легчайший алюминиевый  каркас поддерживает сеть очень легких углеродных волокон. Их размер — тысячные доли миллиметра, что значительно меньше толщины человеческого волоса.

Эта новаторская разработка  является «детищем» Центра космических исследований Суррея (Surrey Sattelitte Tehnology), финансирование которого осуществляется через Европейское космическое агентство (ESA). В число программ Центра входит проведение перспективных исследований новейших телекоммуникационных систем. Новинка предназначается для спутников, летающих на низких орбитах ( высота до семисот километров) и выполняющих обслуживание спутниковых телефонов, службы обмена сообщениями и низко скоростного обмена данными.

[свернуть]

http://totalweek.ru/news/space/pod-parusom-v-util

Это как пример. Очень неплохой способ возврата на низкую орбиту вашего буксира.

[mihalchuk]

Ну, есть такая технология, принцип известен давно. Может быть, удастся её применить, а может и нет. В нашем случае пока не видно перспектив - это получается, целый месяц буксиру надо болтаться ради экономии около 100 кг топлива. Самое сложное в том, что буксир должен быть в нужное время в нужном месте, а парус этого не обеспечивает, более того, начнётся разбежка орбит из-за разной скорости прецессии.

[mihalchuk]

vlad7308 пишет:

mihalchuk пишет:
Транспортируется объект массой 11 т.

почему 11т?

Примерная масса ПГ+последняя ступень РН "Союз"

[Serge]

mihalchuk пишет:
Ну, есть такая технология, принцип известен давно. Может быть, удастся её применить, а может и нет. В нашем случае пока не видно перспектив - это получается, целый месяц буксиру надо болтаться ради экономии около 100 кг топлива. Самое сложное в том, что буксир должен быть в нужное время в нужном месте, а парус этого не обеспечивает, более того, начнётся разбежка орбит из-за разной скорости прецессии.

На сколько понимаю у вас именно многоразовый буксир к МКС. Сейчас к МКС грузы запускают раз в несколько месяцев. То есть ему все равно болтаться на орбите какое то время без нагрузки.

Плюс у вас буксир-перехватчик, то есть груз поднятый с Земли он должен подцепить сам. Значит после подхвата груза ему все равно корректировать свою орбиту для встречи с МКС.

[mihalchuk]

"Болтаться" у причала и в открытом море - разные вещи.

[SmartLion]

mihalchuk пишет:
Масса устройства захвата, кг 80 80 80 80

А почему именно такая цифра и какая конструкция устройства предполагается? 

[mihalchuk]

SmartLion пишет:

mihalchuk пишет:
Масса устройства захвата, кг 80 80 80 80

А почему именно такая цифра и какая конструкция устройства предполагается?

Это оценка, не более.

[vlad7308]

mihalchuk пишет:

vlad7308 пишет:

mihalchuk пишет:
Транспортируется объект массой 11 т.

почему 11т?

Примерная масса ПГ+последняя ступень РН "Союз"

Не понял
Вы из третьей ступени хотите заправлять буксир?

[mihalchuk]

vlad7308 пишет:

mihalchuk пишет:
 Примерная масса ПГ+последняя ступень РН "Союз"

Не понял
Вы из третьей ступени хотите заправлять буксир?

Расчёты сделаны из полной заправки хоббита буксира топливом на "туда" и "обратно".

[ZOOR]

mihalchuk пишет:

vlad7308 пишет:

mihalchuk пишет:
Транспортируется объект массой 11 т.

почему 11т?

Примерная масса ПГ+последняя ступень РН "Союз"

А нафига к МКС тащить 3-ю ступень Союза?

[mihalchuk]

ZOOR пишет:
 А нафига к МКС тащить 3-ю ступень Союза?

Буксир не для МКС, а для станции следующего поколения.

[SmartLion]

Грузовики имеют собственные двигатели которые выдают тормозной импульс и сводят их с орбиты, а что делать с пассивным объектом без двигателей?

[mihalchuk]

SmartLion пишет:
Грузовики имеют собственные двигатели которые выдают тормозной импульс и сводят их с орбиты, а что делать с пассивным объектом без двигателей?

Перехватывать и буксировать на станцию.

[SmartLion]

mihalchuk пишет: 

SmartLion пишет: 
Грузовики имеют собственные двигатели которые выдают тормозной импульс и сводят их с орбиты, а что делать с пассивным объектом без двигателей?

Перехватывать и буксировать на станцию.

Мой вопрос был про утилизацию уже доставленного транспорта на станцию. Если его просто отстыковать, то он будет болтаться на высокой орбите. Получается, что надо тем же буксиром его сводить с орбиты. Возникает дополнительные затраты на подъем буксира. 

[mihalchuk]

SmartLion пишет:

mihalchuk пишет:

SmartLion пишет:
Грузовики имеют собственные двигатели которые выдают тормозной импульс и сводят их с орбиты, а что делать с пассивным объектом без двигателей?

Перехватывать и буксировать на станцию.

Мой вопрос был про утилизацию уже доставленного транспорта на станцию. Если его просто отстыковать, то он будет болтаться на высокой орбите. Получается, что надо тем же буксиром его сводить с орбиты. Возникает дополнительные затраты на подъем буксира.

Предполагается утилизация ракетного блока с целью извлечения из него металлов и заготовок.

[ZOOR]

mihalchuk пишет:
Предполагается утилизация ракетного блока с целью извлечения из него металлов и заготовок.

Мысль безусловно здравая и , наверняка, не новая. Если мы вытащили что-то на орбиту - то чего добру пропадать. Из баков хоть плиты заготовок для Лунной Базы нарезать попытаться можно.

Только все упрется в энергетику. Наиболее простой выход - ядреный реактор. А он, по просьбам келдышевцев ЕМНИП, должен болтаться на высоте не менее 1400 км (радиационная безопасность Земли).

Но тут как раз буксир еще бОлее будет востребован ИМХО

[mihalchuk]

ZOOR пишет:
Только все упрется в энергетику. Наиболее простой выход - ядреный реактор. А он, по просьбам келдышевцев ЕМНИП, должен болтаться на высоте не менее 1400 км (радиационная безопасность Земли).

Но тут как раз буксир еще бОлее будет востребован ИМХО

Простой ли? Но в любом случае для таких миссий на такую орбиту нужен буксир поболее. Намного поболее, так как более-менее рентабельный реактор будет около 1МВт, и масса ПГ для него будет явно больше 11 т.

[ZOOR]

mihalchuk пишет:
......, и масса ПГ для него будет явно больше 11 т.

Во-во, к чему и веду. Если проектировать буксир - то не в размерности БВ Волга.

[mihalchuk]

Ну так это будет другой буксир, и он будет переразмерен для целей транспортировки 11-тонного груза с опорной орбиты на станцию.

[Дем]

SmartLion пишет:
Если его просто отстыковать, то он будет болтаться на высокой орбите. Получается, что надо тем же буксиром его сводить с орбиты. Возникает дополнительные затраты на подъем буксира.

Дык совместить с полётом за очередным грузом.

[SmartLion]

Дем пишет:

SmartLion пишет:
Если его просто отстыковать, то он будет болтаться на высокой орбите. Получается, что надо тем же буксиром его сводить с орбиты. Возникает дополнительные затраты на подъем буксира.

Дык совместить с полётом за очередным грузом.

Лететь то не налегке, а с 11 тоннами, да и сводить не до места встречи. Вот и получается, что дешевле иметь небольшие движки на каждом челноке, а не гонять космический буксир туда-сюда.

[Дем]

Ну вот не факт что дешевле. Потому как не только движки но и дохрена аппаратуры надо. Сколько там ПАО Прогресса весит, тонну?
А вот топливо для работы можно и с модулем запускать. Буксир прилетел, на штеккер бака наделся и потянул вверх.

[mihalchuk]

При таких массовых характеристиках, как у меня, получается, что топлива на перехват требуется примерно в 8 раз меньше, чем на буксировку. Так что использовать топливо, запущенное с ПГ, хорошо, но не очень актуально.

[mihalchuk]

Подниму тему, напомнив о чём идет речь. В свой время в Роскосмос была представлена концепция "Развитие пилотируемой деятельности в космосе.
https://disk.yandex.ru/i/5hdEHamZ3PhnPM
Суть её в том, что нужно создавать орбитальную заправочную станцию (ОЗС) с криогенным технологическим комплексом, перерабатывающим последние ступени ракет. Технологическая схема такая:
1. На орбиту, сопряжённую с орбитой ОЗС выводится блок последней ступени РН, в баках которой полезный груз - невыработанное топливо.
2. Этот блок не имеет средств обеспечения межорбитальных перелётов, он захватывается буксиром, базирующимся на ОЗС, и транспортирует блок к ней.
3. На ОЗС из блока извлекаются компоненты топлива и передаются в баки ОЗС.
4. Блок поступает в технологический комплекс на разделку для получения металлических элементов.
5. Из этих элементов создаются гермооболочки с помощью условного 3д-плоттера.
6. Топливо ОЗС используется зля заправки последних ступеней ракет.

Да, пока я считал концепцию, на форум завалился Технократ, и выдвинул идею доставки топлива на орбиту в баках последней ступени РН. Так что первенство за ним.

[Старый]

Подниму тему, напомнив о чём идет речь. В свой время в Роскосмос была представлена концепция "Развитие пилотируемой деятельности в космосе.
https://disk.yandex.ru/i/5hdEHamZ3PhnPM
Суть её в том, что нужно создавать орбитальную заправочную станцию (ОЗС) с криогенным технологическим комплексом, перерабатывающим последние ступени ракет. Технологическая схема такая:
1. На орбиту, сопряжённую с орбитой ОЗС выводится блок последней ступени РН, в баках которой полезный груз - невыработанное топливо.
2. Этот блок не имеет средств обеспечения межорбитальных перелётов, он захватывается буксиром, базирующимся на ОЗС, и транспортирует блок к ней.
3. На ОЗС из блока извлекаются компоненты топлива и передаются в баки ОЗС.
4. Блок поступает в технологический комплекс на разделку для получения металлических элементов.
5. Из этих элементов создаются гермооболочки с помощью условного 3д-плоттера.
6. Топливо ОЗС используется зля заправки последних ступеней ракет.

Да, пока я считал концепцию, на форум завалился Технократ, и выдвинул идею доставки топлива на орбиту в баках последней ступени РН. Так что первенство за ним.

А смысл то в чём?

[mihalchuk]

Смысл всегда един - минимизация диссипативной функции системы.
Предложен такой способ развития, при котором не нужно строить большие ракеты и стартовые сооружения для полётов на Луну и серьёзных прикладных задач. При этом имеющиеся средства будут использоваться часто и регулярно, персонал от заводов до стартовых команд будет непрерыно загружен работой, вообще вся ракетная часть космической промышленности будет работать интенсивно и ритмично.

[Верный Союзник с Окинавы]

Выглядит дико переусложнённо.

[Старый]

Смысл всегда един - минимизация диссипативной функции системы.

Боюсь что под это никто не даст ломаного рубля.

[Старый]

Предложен такой способ развития, при котором не нужно строить большие ракеты и стартовые сооружения для полётов на Луну и серьёзных прикладных задач. При этом имеющиеся средства будут использоваться часто и регулярно, персонал от заводов до стартовых команд будет непрерыно загружен работой, вообще вся ракетная часть космической промышленности будет работать интенсивно и ритмично.

Както всё это совершенно не очевидно. Если имеется возможность сделать косический аппарат двумя человеками из металлома посредством 3Д-плоттера то зачем вообще заводы и производственный персонал? 

[mihalchuk]

Предложен такой способ развития, при котором не нужно строить большие ракеты и стартовые сооружения для полётов на Луну и серьёзных прикладных задач. При этом имеющиеся средства будут использоваться часто и регулярно, персонал от заводов до стартовых команд будет непрерыно загружен работой, вообще вся ракетная часть космической промышленности будет работать интенсивно и ритмично.

Както всё это совершенно не очевидно. Если имеется возможность сделать косический аппарат двумя человеками из металлома посредством 3Д-плоттера то зачем вообще заводы и производственный персонал? 

Чтобы было понятнее. То, что предлагается, хорошо для ракетной промышленности. А это наиболее капиталоёмкая часть космической промышленности. При этом появятся возможности и средства, которые можно направить на спутникостроение. Космический аппарат сложен, а 3д-плоттинг обеспечит только гермооболочку. И это вообще побочный продукт деятельности, некий бонус к орбитальной заправке. Но он весом - при минимальной лунной программе это 20-30 т в год. Поэтому можно делать толстые оболочки, а также всякие фермы, скобы и т. д.

[mihalchuk]

Выглядит дико переусложнённо.

Схема сложная, средства упрощённые.

[Юрий Темников]

Зачем всё усложнять переработкой вещей в гуано или скелеты чего-либо? Заправочная ОКС самое то.И многоразовые танкеры ССТО.