РН на основе Старшипа

[Димитър]

В теме Mars Colonial Transporter была высказана идея использовать Старшипа как первую ступень в носителе для вывода ПН на ниской орбите.

Владимир писал:

И повторю еще раз свою точку зрения - Маск еще удивит нас второй ступенью в отсеке ПН Старшипа - уж больно красиво по цифрам все в этом случае срастается вообще без заправок и без SH для задачи замены F9/FH. 

Zhilinsky Valerij: полностью заправленный Старшип не оторвётся от Земли, и будут повреждены сопла вакуумных двигателей.

Владимир:  Вариант Старшипа с 8-9  атмосферными Рапторами ( он же "точка-точка" ) - наше все.

Маск вряд ли сделает что-то такое, но мне интересно. Обсудим?

 

И так: 1200 т топлива + 120 т сухая масса + вторая одноразовая (?) ступень +  ПН. Тяга 6 атмосферных Рапторов = 1200 т – меньше полной массы. Так что надо либо сильно недозаправлять (не более 700 т топлива?), либо ставить больше двигателей. А это возможно без полного перепроектирования Старшипа?

[cross-track]

В теме Mars Colonial Transporter была высказана идея использовать Старшипа как первую ступень в носителе для вывода ПН на ниской орбите.

Владимир писал:

И повторю еще раз свою точку зрения - Маск еще удивит нас второй ступенью в отсеке ПН Старшипа - уж больно красиво по цифрам все в этом случае срастается вообще без заправок и без SH для задачи замены F9/FH.

Zhilinsky Valerij: полностью заправленный Старшип не оторвётся от Земли, и будут повреждены сопла вакуумных двигателей.

Владимир:  Вариант Старшипа с 8-9  атмосферными Рапторами ( он же "точка-точка" ) - наше все.

Маск вряд ли сделает что-то такое, но мне интересно. Обсудим?

И так: 1200 т топлива + 120 т сухая масса + вторая одноразовая (?) ступень +  ПН. Тяга 6 атмосферных Рапторов = 1200 т – меньше полной массы. Так что надо либо сильно недозаправлять (не более 700 т топлива?), либо ставить больше двигателей. А это возможно без полного перепроектирования Старшипа?

Так вроде диаметры Старшипа и бустера одинаковы?! Тогда можно без больших заморочек поставить на Старшип облегченную двигательную группу Старшипа, и вперед!

[Владимир]

В теме Mars Colonial Transporter была высказана идея использовать Старшипа как первую ступень в носителе для вывода ПН на ниской орбите.

Владимир писал:

И повторю еще раз свою точку зрения - Маск еще удивит нас второй ступенью в отсеке ПН Старшипа - уж больно красиво по цифрам все в этом случае срастается вообще без заправок и без SH для задачи замены F9/FH.

Zhilinsky Valerij: полностью заправленный Старшип не оторвётся от Земли, и будут повреждены сопла вакуумных двигателей.

Владимир:  Вариант Старшипа с 8-9  атмосферными Рапторами ( он же "точка-точка" ) - наше все.

Маск вряд ли сделает что-то такое, но мне интересно. Обсудим?

И так: 1200 т топлива + 120 т сухая масса + вторая одноразовая (?) ступень +  ПН. Тяга 6 атмосферных Рапторов = 1200 т – меньше полной массы. Так что надо либо сильно недозаправлять (не более 700 т топлива?), либо ставить больше двигателей. А это возможно без полного перепроектирования Старшипа?

Просто ставим внутреннее кольцо Рапторов от SH ( 8 штук ). Его все равно для SH делать. Тяга уже 1600-2000т.

[Василий Ратников]

Если Раптор отладят до надежного состояние, никто не мешает сделать обычную многоразовую ступень.
Да она будет дорогая, их будет мало таких, и про Марс можно будет забыть.
Это будет обычный супертяж для орбиты и Луны.

[Димитър]

Просто ставим внутреннее кольцо Рапторов от SH ( 8 штук ). Его все равно для SH делать. Тяга уже 1600-2000т.

1900 - 2000 т тяги вроде минимум, чтобы поднять полностью заправленный Старшип + ПН.
Вторая ступень - один вакуумный Раптор?

40-50 т выведет?

[Просто Василий]

С ГО 9-12 м можно хороший телескоп вывести или ядерный буксир на 2.5-5 Mwe.

[Владимир]

1900 - 2000 т тяги вроде минимум, чтобы поднять полностью заправленный Старшип + ПН.
Вторая ступень - один вакуумный Раптор?

40-50 т выведет?

Именно так - под один вакуумный раптор, 200 т топлива. Для полноты картины процитирую последний ответ по этой теме из предыдущей ветки:

Но если вернуться к идее матрешки (малая ракета для вывода спутника внутри Старшипа), что никак не связано с полетами к антиподам, то почему не допустить суборбитальный подскок Старшипа, оборудованного атмосферными движками, и запуска  малой ракеты на орбиту?

Да безусловно! Правда тогда ставшая уже классической схема частично многоразовой ракеты имени Фалькона-9 оказывается более выгодной, а так - без проблем.

а почему Фалькон-9 оказывается более выгодным? Старшип планируется не менее 100 полетов против 10 у Ф9.

Если учесть стоимость разработки и содержания системы, плюс то, что внутри Старшипа поместится, действительно, только малая ракета со своей ПН, то...
 
Это не попутный запуск небольшого спутника, это единичный запуск небольшого спутника чрезвычайно переразмеренным носителем.

-------
Вы сильно недооцениваете габариты отсека ПН Старшипа. Это данные из "Starship users guide" с сайта SpaceX. При диаметре в 8 метров суммарная высота баков "маленькой ракеты" под 200т топливной пары  будет менее 5 метров.  При компоновке с вакуумным раптором а-ля Бриз высота вырастет метра на полтора и сверху останется 11м под ПН - стандарт F9/FH. Как раз под небольшой спутник хватит . По характеристикам получим практически FH, чуть поменьше - под 180-200 старлинков пойдет.


Максимальная ПН будет зависеть от степени отработки ТЗП Старшипа - вся прелесть в том, что  с нынешними 200тс рапторами,  вообще без плитки и с соответствующим резервом топлива для reentry burn ПН будет сопоставима с F9 - порядка 20т.  Это позволит отрабатывать ТЗП  ( а это необходимо, поскольку три концепции ТЗП за два последних года и довольно сильные вариации размеров плиток сейчас говорит о том, что полной определенности в этом вопросе у Маска пока нет)  на реальных запусках своих старлинков. В окончательном варианте ПН более 50 т.

[Владимир]

Поскольку обсуждение темы не сложилось и его можно считать завершенным  , хочу выступить с последним словом  .
Попытаюсь обосновать, что многоразовая верхняя ступень в отсеке ПН Старшипа не мертворожденная игра воображения, а вишенка на торте. Она снимает все логически небезупречные места в концепции Старшипа типа запуска 8т ПН на ГПО РН весом 5000т,  необходимость изнурительной орбитальной заправки 1200т (минимум 5 полетов танкеров) для доставки на Луну и возврата на Землю ПН <10т, да и собственно  возможность посадки пятидесятиметровой бандуры на неподготовленную площадку  вызывает сомнения. Давайте сразу посмотрим результаты прикидок в виде, предложенном в соседней теме. Там же слова о методике расчета. 

Тут голубым представлены существующие РН + SLS1/2, желтым - канонический Старшип, красным - варианты Старшипа с дополнительной ступенью. Их индексы Н1 и Н11 понятны - Н11 это SS+доп. ступень, Н1 - Н11+SH. В обоих случаях SS с 8 атмосферными Рапторами (центральный блок двигателей SH), а не 3+3. Многоразовая доп.ступень - 1 вакуумный Раптор, 208 т топлива, 12 т сухого веса, алюм. сплав. Размеры определяются отсеком ПН, там должно помещаться две таких ступени. Реализуемость этих параметров и обеспечение многоразовости можно обсудить при наличии интереса.
Результаты моделирования:
SS-H11-01 - SS без ТЗП с 4 атмосферными рапторами. Такое нижнее днище сейчас уже лежит на площадке. Позволяет вывести на орбиту стандартный пакет из 60 старлинков. Без ПН и второй ступени позволяет отработать ТЗП для скоростей =< 4 км/сек, чего достаточно для полного варианта SS-H11.
SS-H11 (полный вариант) - ТЗП до 4 км/сек, 8 атмосферных рапторов. Полностью многоразовая система для замены Ф9/ФХ. Позволит начать отработку посадки второй ступени на Луну. Поскольку высота ступени ~ 6,5м при диаметре 8м, никаких проблем с устойчивостью при посадке быть не может. Отработка ТЗП до 6,5 км/сек - этого достаточно для использования в SS-H1.
SS-H1 .  Значительно превосходит SLS-2. Позволяет однопуском доставить на поверхность Луны ПН 25т, также однопуском доставить на Луну и вернуть на Землю ПН ~ 5т, что сопоставимо с результатом канонического Старшипа после полной обитальной дозаправки. Одно из применений - вывод на LEО полностью заправленной доп. ступени. Она же танкер, она же Лунный Старшип. Да и для подготовки площадки на Марсе сгодится.  Характеристики - на графике TUG-208/12. 
SS_MAX . Орбитальный вариант SS-H11, но SS c вакуумными рапторами, полностью дозаправленный на орбите. dV - 16,5 км/сек. Куда полетим?

Это не означает, что марсианский Старшип - выдумка, это означает, что Маск скорее всего строит гораздо более крутую и сбалансированную транспортную систему.  

[Ber]

А как будет крышечка открываться, чтобы вторую ступень выпустить? Сверху, в стороны, или сбоку как у шаттла?

[Владимир]

А как будет крышечка открываться, чтобы вторую ступень выпустить? Сверху, в стороны, или сбоку как у шаттла?

На сайте SpaceX это выглядит так. Возможны варианты.

[Ber]

На счет Старшипа я сильно  сомневаюсь, да его как бы и нет еще, но в самой идее многоразовой первой ступени объединенной с обтекателем что то безусловно есть. 
Маск помнится рассказывал, что обтекатель 10 мегабаксов стоит, это существенно, но уж больно здоровый обтекатель, он ведь помимо ПН еще и вторую ступень прикрывает.

Интересно, а подобная идея уже мелькала в прошлом?

[Alex_II]

Интересно, а подобная идея уже мелькала в прошлом

У единственной британской РН "Блэк Арроу" в её единственном орбитальном пуске обтекатель не сбрасывался а откидывался на шарнире...

[Владимир]

Интересно, а подобная идея уже мелькала в прошлом

У единственной британской РН "Блэк Арроу" в её единственном орбитальном пуске обтекатель не сбрасывался а откидывался на шарнире...

Спасибо, не знал. Но это исключение только подтверждает правило - для одноразовых РН такое решение не эффективно, поскольку усложняет конструкцию не давая никаких преимуществ. А вот для изначально многоразовой системы - необходимость.
Тут один и тот же объем под обтекателем в варианте Н-11 (без SH) используется для размещения предлагаемой второй ступени и "нормальной" ПН, а в варианте Н-1 (супертяж) - либо полностью под супертяжелую ПН на НОО, либо под обычную ПН и ту же ступень для обеспечения нужной dV без дозаправок. Дозаправки остаются только в случае, когда нам надо обеспечить dV для суперПН, в частности самого Старшипа или супер dV для обычной по весу ПН.

[Искандер]

Что только 9м животворящих делают!
После этого в сторону сосичных ублюдков и смотреть не хочется.
Только вот пока это все фантазии, досужие домыслы. Маск делает то что делает и никакой информации о каких либо распылениях темы нет. Пока FH на коне он такими прожектами и заниматься то не будет!
Фактически предлагается маштабировать решение до вменяемых ПН...
Что касается идеи, то как по мне очень сомнительно возвращать обтекатель с первой ступенью - она сядет и без него, и без крылышек. А вот возвращать вторую ступень с первой космической намного сложнее. Тут бы вообще что нибудь крылатое смотрелось типа шатла, но с баками.

[Владимир]

Фактически предлагается маштабировать решение до вменяемых ПН...

Совершенно верно! Отложим пока идею использования Старшипа в качестве первой ступени. Пусть все стандартно - SS+SH. И тут для вменяемой ПН (скажем, до 20т) использование второй ступени с сухой массой 120т, мягко говоря не слишком эффективно  - основную часть энергии мы затрачиваем на разгон собственно ступени. Дальше можно либо забить на неэффективность и добиться цели  при помощи нескольких орбитальных дозаправок, либо использовать для довывода на целевую орбиту РБ. Давайте посмотрим разные варианты РБ на сравнительной диаграмме ПН/dV:

Тут первое число в обозначении варианта РБ - суммарный вес ПН и заправленного РБ, вторая - сухая масса РБ. Т.е. мы фиксируем вес, выводимый Старшипом на НОО и при росте ПН соответственно уменьшаем заправку РБ. Как хорошо видно на диаграмме, даже 100т вариант (для ревностных адептов мантры "Старшип выводит на LEO 100+ тонн ") полностью рвет SLS-1,150-тонный - превосходит SLS-2 по dV во всем диапазоне ПН, вариант StarShip-H1 это всегда полностью заправленный РБ 150/10, при этом  Старшип (вторая ступень) не дотягивает до НОО и садится на платформу в океане. Этот вариант иллюстрирует возможность вывода на НОО танкера на 200т топлива при использовании РБ . А то все говорят об орбитальной заправке, но кроме туманных фраз об облегченном выделенном варианте Старшипа никакой конкретики  я пока не видел.
Вывод: такой РБ и как дополнение к связке SS+SH крайне полезен - позволяет однопуском(!) переплюнуть SLS без какой-либо орбитальной гимнастики с дозаправками и кроме того позволяет  стандартными средствами организовать вывод  танкеров с достойным количеством топлива в случае, когда все-таки надо выводить конскую ПН. А то что о нем не говорят - так еще и перевертоц не отработали. Посмотрим, какие будут обтекатели для SN-15 и дальше - в какой-то момент появятся створки, а значит и верхняя ступень. До этого о ней говорить никто не будет - зачем пугать людей, еще считать начнут что из этого получится и чесать репу... 

[Дмитрий Фёдоров]

Header tank портит всю малину.

[Владимир]

Header tank портит всю малину.

Отчего же? Грузовой вариант Старшипа обещан, размеры отсека ПН - на сайте SpX, пусть реализовывают! 
Мы сейчас говорим о возможном наполнении этого отсека   .

[Дмитрий Фёдоров]

Отчего же? Грузовой вариант Старшипа обещан, размеры отсека ПН - на сайте SpX, пусть реализовывают! 
Мы сейчас говорим о возможном наполнении этого отсека

Старшип создаётся вокруг возможности возвращать его на поверхность со второй космической скорости. Всё - облицовка, хедер танк, плавники, компоновка ДУ с вакуумными двигателями, форма головного отсека - подчинено этой задаче и окажется лишним для "первой ступени из старшипа". Если таковая и будет, то это будет деривация бустера, "суперхэви-лайт". Грузовой же старшип скорее будет производной от танкера, который обязателен для межпланетных миссий.

[Владимир]

Отчего же? Грузовой вариант Старшипа обещан, размеры отсека ПН - на сайте SpX, пусть реализовывают! 
Мы сейчас говорим о возможном наполнении этого отсека

Старшип создаётся вокруг возможности возвращать его на поверхность со второй космической скорости. Всё - облицовка, хедер танк, плавники, компоновка ДУ с вакуумными двигателями, форма головного отсека - подчинено этой задаче и окажется лишним для "первой ступени из старшипа". Если таковая и будет, то это будет деривация бустера, "суперхэви-лайт". Грузовой же старшип скорее будет производной от танкера, который обязателен для межпланетных миссий.

ИМХО, Маск создает целостную транспортную систему, которая должна покрывать весь спектр потребностей в выводе ПН. Я пытаюсь показать, что дополнение связки SS и SH многоразовым РБ на 150-200т позволяет значительно увеличить эффективность системы , отказавшись в зависимости от потребного dV от орбитальных дозаправок или вообще от использования SH при выводе "вменяемых"   ПН (до 40-50т). В статье в Arstechnica приводятся слова Шотвелл:«Мы уже подписали сделки, по которым мы можем выбирать, будет ли это Falcon или Starship». Так что похоже, что грузовой вариант  Старшип для "вменяемых" ПН будет первым. И при удачном стечении обстоятельств для СпейсХ, как и сказала Шотвелл в этой же статье, его мы сможем увидеть в этом году. Каким он будет - посмотрим.

[Верный Союзник с Окинавы]

Интересно, а подобная идея уже мелькала в прошлом

У единственной британской РН "Блэк Арроу" в её единственном орбитальном пуске обтекатель не сбрасывался а откидывался на шарнире...

Спасибо, не знал. Но это исключение только подтверждает правило - для одноразовых РН такое решение не эффективно, поскольку усложняет конструкцию не давая никаких преимуществ. А вот для изначально многоразовой системы - необходимость.
Тут один и тот же объем под обтекателем в варианте Н-11 (без SH) используется для размещения предлагаемой второй ступени и "нормальной" ПН, а в варианте Н-1 (супертяж) - либо полностью под супертяжелую ПН на НОО, либо под обычную ПН и ту же ступень для обеспечения нужной dV без дозаправок. Дозаправки остаются только в случае, когда нам надо обеспечить dV для суперПН, в частности самого Старшипа или супер dV для обычной по весу ПН.

До кучи её фото: