Лунная экспедиция от общ-ва Энергообменные технологии

[mihalchuk]

После того, как американцы вновь собрались на Луну, в нашей стране также стали появляться планы лунных экспедиций. Однако, все планы, с которыми мы познакомились, вызывают здоровый скептицизм. Прежде всего, не нравятся (по понятным причинам) многомодульные поезда, собираемые для этой цели на орбите. Конечно, в таком варианте есть шанс на успех, но так нельзя летать постоянно. Не устраивает и сверхтяжёлый носитель, так как полёты на Луну непредсказуемы, и такой носитель может оказаться невостребованным. Наша организация поставила задачу достижения Луны многоцелевыми средствами и нашла приемлемое решение. Вот один из вариантов.

     Непосредственно для лунной экспедиции потребуются:
1. РН «Ангара 5-УКВБ». Проект РН с таким блоком рассматривался, определённо, по нему есть наработки. УКВБ приспособлен для заправки в орбитальных условиях.
2. ПГ:
а) лунный модуль (ЛМ);
б) блок ДМ. Блок ДМ приспособлен для заправки кислородом в орбитальных условиях;
в) основной блок - модифицированный КК «Союз», СА которого приспособлен для лунной экспедиции, а агрегатный отсек заменён более мощным. Начальная масса КК – 12 т, топлива в баках -5,5 т.
3. Орбитальный заправочный комплекс.
     Такой вариант обеспечит экспедицию, эквивалентную «Аполлонам 11 - 12», а именно, позволит:
      1. Доставить на Луну лунный модуль (ЛМ) с двумя космонавтами, при этом его возможности покинуть Луну будут не меньшими, чем у взлётной ступени корабля «Аполлон» (масса 4548 кг).
      2. Доставить на низкую лунную орбиту основной блок (ОБ) – корабль, способный возвратить на Землю троих космонавтов.

    Для запуска лунного комплекса к Луне предполагается использовать последнюю ступень РН, заправляемую топливом на орбитальной станции (ОС). Кроме того, потребуется заправить кислородом блок ДМ. Компоненты топлива могут как доставляться на ОС в готовом виде, так и вырабатываться из воды. Для доставки на ОС компонентов или воды предполагается создать специальный аппарат, адаптированный для решения этой задачи, что сократит затраты на его производство и отработку. Основной целью такого аппарата будет обеспечение минимальной стоимости доставки килограмма ПГ на ОС. Предположительно, стоимость компонентов на ОС должна быть в два раза ниже, чем стоимость выведения груза многоцелевым носителем.
    Наши оценки показали возможность достижения такой стоимости, при этом стоимость самой экспедиции составит менее $300 млн., а в продвинутых вариантах – около $200 млн.
    При этом собственно «лунными» изделиями, не имеющими другого внятного применения, окажутся только ЛМ и агрегатный отсек ОБ.
    Подробнее:

www.energoobmen.ru       >Луна    >Вариант 4,

а также другие варианты.

[Yegor]

Михаил Владимирович, а можно немного узнать о вашей организации? Сколько у вас человек в организации? Какой у ваших сотрудников опыт в космонавтике? Спасибо!
С уважением, Егор

[Дмитрий Виницкий]

Щас упысаюсь. 300 лимонов и на Луну. А может,  на Багамы?

[mihalchuk]

О стоимости
Грубо:
"Ангара 5 - УКВБ" - $80 млн.
ДМ - $10 млн
Заправка - $80*56/28/2=$80 млн.
ОБ - $40 млн. (не 65!)
ЛМ - $50 млн.
Запас - $40млн. Он, конечно, будет тоже потрачен.
Впрочем, где можно за 300, там можно и за 800. Но на то есть другие варианты.
На самом деле вопрос о стоимости не прост. Как, например, оценить использование ОС под ЛЭ, если ОС решает многоцелевые задачи?
Думаю, где-то условно в 300 млн. уложиться можно, если поставить задачу только воткнуть флаг в Луну.

[mihalchuk]

На вопрос Yegor:

Организация образовалась в 1998 г. в форме ООО. В то время связи между авиакосмическими предприятиями ослабли, и ведущие из них предлагали свои варианты развития средств выведения, ориентируясь на свои же интересы. В нашей организации созрело убеждение, что ни одно из предприятий не сможет обеспечить значительных достижений в космосе, но эффект системной организации отрасли может быть потрясающим! При условии, однако, что общие интересы будут превалировать над частными. В-основном по этой причине наша работа делалась автономно, без внешнего влияния и за счёт собственных средств, и потому претендует на выражение совокупных интересов отрасли. Мы не претендуем на руководство в проектах, но, если попросят - не откажемся. Как Вы, наверное, поняли, наша организация не имеет производственной базы. Область деятельности - примерно та же, которой занимается одно из подразделений ЦНИИмаш, но у нас лучше результаты! С момента возникновения состав организации не превышал нескольких человек, и он менялся. Относительно опыта скажу, что моя деятальность в области ракетостроения отмечена медалью Циолковского Федерации космонавтики СССР (для тех, кто не знает, по статусу это скорее не награда, а знак признания). Образование высшее, научных званий не имею. В ходе работ к ним привлекались и консультанты - специалисты и в области космонавтики, и в области системной организации. Основа того, что есть на нашей WEB-многостраничке, была готова уже в 2002 году, а в начале 2003 были направлены соответствующие предложения в Росавиакосмос с надеждой на то, что наши идеи найдут отражение в ФКП-2015. Откровенно говоря, надежд на это было немного, так как тогда ещё никто не собирался на Луну и Марс. Вскоре после этого по ряду причин, не последняя из которых - финансовая, организация прекратила активную деятельность. Реанимировать нашу программу подвигло то, что ситуация для наших решений созрела, но предлагаются в-основном тупиковые варианты достижения Луны, при том, что наша страна не настолько богата, чтобы позволять себе плохие проекты. Их реализация приведёт к пустым тратам и в конечном счёте отбросит нас назад.

С уважением, Михальчук

[STEP]

Как то интересно считается у вас стоимость экспедиции. Складывается стоимость отдельных элементов и вперед. А стоимость разработки, испытаний, экспериментальной базы и многого чего другого не учитываем. Таким образом считать, так любой проект дешевым окажется. Почему только земляне до сих пор на Альфу Центавра не слетали? :shock:

[Дмитрий Виницкий]

Вынимаем из шляпы Ангару и вперед!

[Alex_II]

Вынимаем из шляпы Ангару и вперед!

Ну, за неимением Ангары сойдет Протон (за неимением горничной (с) :lol: , а вот заправочная станция и "водовозка" для нее - это не из всякой шляпы вытрясешь, а жаль - ценная была бы система...

[mihalchuk]

STEP:

Как то интересно считается у вас стоимость экспедиции. Складывается стоимость отдельных элементов и вперед. А стоимость разработки, испытаний, экспериментальной базы и многого чего другого не учитываем. Таким образом считать, так любой проект дешевым окажется.

Стоимость разработки, испытаний и пр. принято считать отдельно (см. программу Аполлон). Будут затраты на подготовку лунного этапа, они примерно одинаковы для любых вариантов, если лететь на Луну, и разложатся на количество экспедиций. Естественно, возникает вопрос, а во что ВСЁ это обойдётся? Считая по максимуму - большая часть ФКП. По минимуму - относительно немного. Чтобы недорого летать на Луну, предстоит создать систему средств выведения (то, что сейчас называется системой, на самом деле - набор СВ). Звучит громко, но по сути не страшно, потому что делать в-основном придётся то же, что и делается, с некоторыми акцентами:
- доделать Ангару в нашем или проектном облике (не так важно);
- реализовать проекты водородных блоков;
- развивать направление орбитальных станций;
- довести до ума (пусть и в минимальном объёме) авиационно-космические технологии.
    Только во всём этом появится смысл. Иными словами, нужно идти тем же путём, только правильно ставить ноги, и дойдём до Луны и до Марса. Справедливо ли раскладывать затраты по этим программам на лунные экспедиции?
    Предполагаемый срок работы заправочного комплекса на ОС - не менее 15 лет. В варианте с криогеникой и электролизом при потреблении 100 кВт производство топлива для ЛЭ займёт до 8 месяцев, при 200 кВт - в 2,1 раза меньше. Для начала предлагается летать ежегодно, а оставшиеся возможности ОС использовать в других целях: выводить спутники на ГСО, заправлять топливом американцев и европейцев, отправлять тяжёлые аппараты в дальний космос. По нашим подсчётам с использованием цен, объявленных в печати, в 2000 г такая система при обеспечении российской доли грузопотока на ГСО была бы гораздо рентабельнее эксплуатации Протонов. Это я к тому, что не только затраты, но и доходы будут.
    Сколько будет стоить эксплуатация ОЗК на ОС? А это как сделать. Если хорошо, то космонавты будут временами только его контролировать (а сейчас у них в-основном такого рода работа). Конечно, при приёме танкеров и самой экспедиции придётся всё это обеспечивать.
    Как совместить всё это с МКС? Не знаю.

Почему только земляне до сих пор на Альфу Центавра не слетали?

Молодые, зелёные ещё. Дались вам эти земляне!

[mihalchuk]

Alex_II:

а вот заправочная станция и "водовозка" для нее - это не из всякой шляпы вытрясешь, а жаль - ценная была бы система...

Уважаемый Alex_II ! Не опускайтесь до интеллектуального уровня работников ЦНИИмаш, обозвавших в заключении МКТ "водовозом". Он не возит воду, а производит её на борту в процессе выведения. Если, конечно, Вы не имели в виду другой вариант.

[Pyhesty]

А почему бы и нет?

Только объясните, в трех числах мне почему выгоднее на орбиту доставить воду,  чем уже подготовленное топливо?

Как я понимаю:
1.  Масса до электролиза воды = сумме масс после
2. А возим мы в космос массу

-----
Нейронные сети
www.neuro.natm.ru

[mihalchuk]

Pyhesty:

Только объясните, в трех числах мне почему выгоднее на орбиту доставить воду, чем уже подготовленное топливо?

Идея разумная, если бы не водород. Здесь мы столкнулись с рядом задач, для которых не нашлось приемлемого решения в рамках наших знаний. Самая главная: аппарат будет достигать ОС несколько суток ( если не повезёт), как при этом сохранять водород от перегрева? Дополнительная термоизоляция, бОльший объём... и стройный облик МКТ уродуется. Но такой вариант имеет право на существование.

    Не забывайте про возможную прибавку 20-25% массы ПГ от использования ЭОРД.

[frost_ii]

Я так понимаю - это первоапрельская шутка?  :lol:
Сумма-то примерно реальная. РККЭ что-то около 10^8$ называла. Но "энергообмен" - это, простите, дикость какая-то..

С учётом того, сколько потребуется энергии на работу криогенных систем в процессе подготовки к перелёту, я бы предложил переименовать вашу технологию из "энергообменной" в "энергозатратную". И провести соответствующий (словечко появилось модное кстати) ребрендинг.

[mihalchuk]

frost_ii:

Но "энергообмен" - это, простите, дикость какая-то..

Слышали что-нибудь про ЖВРД? Двигатель, в котором за счёт хладоресурса Н2 выделяется из воздуха и конденсируется кислород. Тот же принцип, но теплообменник гораздо массивнее. Но мы не против других решений, главное - низкая удельная ст-ть топлива.

Криогенное производство энергоёмко на Земле, в космосе - проще. Больше энергии потребуется для электролиза воды. Об этом:
www.energoobmen.ru/ > Орбитальный комплекс

[Filas]

Получение воды на борту РН приведет к снижению массы ПН на величину равную массе воды плюс теплообменник и прочая. Формулу Циолковского помним? Пусть начальная масса ракеты и ее конечная скорость неизменны. УИ ДУ ничем не будет отличаться от обычных схем типа газ жидкость. Что мы имеем? Равность конечных масс ракеты. Только в одном случае в эту массу входит ишо и вода с теплообменником и водопроводом.
Если учесть, что вода может быть использована в качестве рабочего тела, то мы все равно в минусе (теплообменник+магистрали+еще что-нибудь).

Я так понял идея состоит в том чтобы не мучиться с хранением криогеники на орбите, тем самым увеличивая время пребывания и снижая массу баков. Тогда проще просто вывести туда многотонный бак с водой, и по мере надобности получать из него фотолизом или электролизом кислород с водородом. Причем делать это на орбитальной станции, дабы не таскать с собой туда-сюда оборудование. Кстати, это есть у вас на сайте. Воду действительно доставить дешевле, чем компоненты топлива (высокая плотность и температура кипения).

А получение воды на борту РН - непозволительная роскошь.

[hcube]

Нее... идея состоит вот в чем. Нам на орбите надо РАБОЧЕЕ ТЕЛО - вода.  Мы из него можем 'малым ходом', электролизом не торопясь получить водород с кислородом.

Но заправляется РН - ЖК+ЖВ. По отношению к воде они имеют дополнительный запас энергии. Эту энергию НЕКИМ образом - проще всего - предварительным подогревом топлива перед КС - мы можем ДОБАВИТЬ в процесс сгорания ЖК+ЖВ, тем самым ПОДНЯВ УИ.

Я тек понимаю, что правильнее всего использовать теплообменник на второй ступени двухступенчатой системы, типа той же Энергии. Тогда удельная мощность (то есть по сути вес) энегообменника будет минимальной. Можно использовать схему подобную михальчуковской, со сбрасываемым керосиновым двигателем - т.е. с баком переводимым из керосинового в водяное состояние. По сути это будет 'Энергия', но ЦБ будет иметь небольшой дополнительный бак и 5й двигатель - РД-191.

К слову, посчитайте кто-нибудь такой гибрид - примем массу керосина за 100 тонн, дополнительный вес ступени - 10 тонн, т.е. не 85, а 95 тонн. РД-0120 дроселлируются при выведении по уровню перегрузки равному 1.5, двигатели боковушек и ЦБ работают параллельно. Энергообменный режим начинается с начала работы чистой второй ступени - потому как появляется куда сливать воду ;-). То есть по сути, до начала работы 2й ступени у нас происходит избыточное дроселлирование двигателей второй ступени, а после - энергообменный режим, поднимающий УИ примерно на 1/8 - т.е. до 500 приблизительно. А, ну да, еще энергообменники... допустим, это еще 5 тонн - т.е. сухая масса ступени - 100 тонн ровно.

[mihalchuk]

Уважаемый Filas!

Ваше сообщение перенесено на: Средства выведения и др.. > Какие носители нам нужны > стр. 5

[mihalchuk]

hcube:

Я тек понимаю, что правильнее всего использовать теплообменник на второй ступени двухступенчатой системы, типа той же Энергии. Тогда удельная мощность (то есть по сути вес) энегообменника будет минимальной. Можно использовать схему подобную михальчуковской, со сбрасываемым керосиновым двигателем - т.е. с баком переводимым из керосинового в водяное состояние. По сути это будет 'Энергия', но ЦБ будет иметь небольшой дополнительный бак и 5й двигатель - РД-191.

К слову, посчитайте кто-нибудь такой гибрид - примем массу керосина за 100 тонн, дополнительный вес ступени - 10 тонн, т.е. не 85, а 95 тонн. РД-0120 дроселлируются при выведении по уровню перегрузки равному 1.5, двигатели боковушек и ЦБ работают параллельно. Энергообменный режим начинается с начала работы чистой второй ступени - потому как появляется куда сливать воду . То есть по сути, до начала работы 2й ступени у нас происходит избыточное дроселлирование двигателей второй ступени, а после - энергообменный режим, поднимающий УИ примерно на 1/8 - т.е. до 500 приблизительно. А, ну да, еще энергообменники... допустим, это еще 5 тонн - т.е. сухая масса ступени - 100 тонн ровно.

Щас, посчитают. Изменить соотношение компонентов в энергообменном режиме, изменить объёмы баков ЦБ, выбрать интенсивность теплообмена (а с ним и УИ), расчитать протяжённость энергообменного участка (он ограничен) и прочая... даже без оптимизации. Можно, конечно, но МКТ - интеллектуально сложная ракета, придётся мозгами заново шевелить, как лет 50 назад. Посчитал бы, но не буду - лень. Нельзя допускать такой ракеты:
1. Большая. Соответственно, большая площадь теплообмена, надёжность меньше.
2. Бак с кислородом сверху - водородный бак перегружен.
3. Степень расширения сопла маловата, и увеличить её нет возможности.
Ну и все недостатки обычной РН такого размера и схемы.
Задача какая - сделать воду на орбите подешевле. Для этого вся инфраструктура и персонал должны работать интенсивно. А ракета - интенсивно летать, очень большой она быть не может. Нужен вообще другой подход к средству доставки, нужно уменьшить стоимость не на 20-30 %, а хотя бы вдвое. Одним приёмом это не осилить, нужно использовать все возможности.

[mihalchuk]

Новости из ФКА.
Получено письмо от начальника Управления средств выведения... Чулкова.
Рассмотрев наши предложения по проведению пилотируемых полётов на Луну, ФКА сообщило, что
"использовать представленные Вами материалы в качестве основы для реализации пилотируемого полёта на Луну представляется нецелесообразным".
Интересно, что в формулировке отсутствуют ссылки типа "полёты на Луну в рамках ФКП не планируются".

[foogoo]

Ув. тов. Михальчук,

1) Во первых возить надо не воду, а лед, чтоб не плескалась по дороге.

2) Сколько времени понадобится на электролиз и охлаждение до криогенных температур? Может проще вывести жидкий водород и маленький холодильничек к нему? Вес оборудования у вас уменьшится в разы. А время...

3) Может не возиться с водой и криогеникой, а сразу на ионниках? Думается время понадобится примерно одинаковое...


 :roll: