Марсианская экспедиция от об-ва Энергообменные технологии

[andre1807]

Если стоимость пуска РН «Ангара 5 – УКВБ» составит $80 млн., а стоимость килограмма кислородно-водородного топлива на ОЗК будет вдвое меньше стоимости выведения килограмма ПГ, то стоимость обеспечения выведения корабля на марсианскую орбиту средствами выведения составит около...

Дьявол, как известно, в деталях. Очень показательна в этом отношении глава из книги Б. А. Губанова «Триумф и трагедия «Энергии»» «Проблемы экономики». Так считать совершенно недопустимо, особенно когда речь идет о РН, которой, быть может, никогда не будет существовать. Или будет существовать в отдаленной перспективе, когда долларов уже не будет... Или курсы валют резко изменятся...

[andre1807]

Схема остальной части марсианской экспедиции не содержит ничего нового и может быть заимствована из других проектов.

Нет, так нельзя. Что заимствовано, и откуда? Возможно, на Вашем сайте содержится больше информации, если Вы мне укажите где там искать нужную информацию, буду признателен.

[andre1807]

Осталось понять, почему выбор пал именно на такую схему экспедиции. Из всего сообщения нашел только один аргумент:

Я решил создать отдельный топик по марсианской экспедиции, предложенной нашей организацией «Энергообменные технологии», чтобы все, кто не знаком с её планом, смогли убедиться, что для этой цели достаточны носители современной размерности.

[andre1807]

Собственно, можно подвести некоторый итог.

Любая программа освоения Марса должна быть частью другой, более масштабной программы.
Во-первых должны быть сформулированы цели и задачи программы по освоению космоса, где были бы перечислены все задачи, в том числе и полеты на околоземную орбиту, полеты на Луну (возможно), полеты на Марс, уделено место и спутникам, и АМС, и другим направлениям.
В рамках этой программы должна значится и пилотируемая экспедиция на Марс. Она должна иметь строгую логику и очень четкое обоснование. Отсюда плавно вытекают цели и задачи экспедиции.
И уже только потом, должен быть разработан корабль, который отвечает этим целям и задачам, и выбрана схема экспедиции.

Вы, к сожалению, идете от обратного - рассматриваете приглянувшуюся Вам схему и «подгоняете» под нее цели задачи, корабль, в конце концов. Это - неправильный подход.

Основное внимание в своей программе Вы уделяете ракетным блокам, двигателям, и топливу. Это важно, но далеко не это является определяющим моментом. На мой взгляд, определяющее значение имеет конструкция собственно корабля, и в первую очередь, системы жизнеобеспечения, и отказоустойчивость комплекса в целом, а не только в части ДУ.

При этом, даже к схеме экспедиции немало существенных претензий. Это и сроки - 10 лет и более для создания МОБ? Планирование под несуществующую «Ангару-5», планирование по 50-100 грузовых пусков в год (!), не говоря уже о создании технологий производства  криогенных компонентов топлива... Это же сколько нужно ждать! Да еще и выполнить 2 предварительных полностью автоматических полета...

Использование существующего задела ракетно-космической технике и существующих возможностей нашей промышленности Вы, к сожалению, тоже обходите стороной.

Оценка экспедиции с финансовой точки зрения носит весьма заниженный характер. В любом случае, оценка сделана слишком поверхностно, а ведь это главный критерий, по которому можно судить о реальности данной экспедиции.

[andre1807]

"Энергия" мне нравилась тем, что это все-таки был комплекс, способный решать множество разных задач. Получалась линейка РН - очень красивая сама по себе техническая идея, и в  рамках этой идеи можно было, к примеру, построить такие КК как "Заря" и "Буран", сформировать программу исследования дальнего космоса с помощью АМС, и был реальным полет на Марс...

Это был правильный подход, который позволял решать все существующие задачи, отвечал возможностям промышленности. Это был грандиозный, масштабный, но, тем не менее, реальный проект.

Б. А. Губанов в своей книге приводит множество интереснейших выдержек, многие из которых касаются Марса.

В том числе:

Управление исследований НАСА сделало вывод, что для осуществления марсианской экспедиции требуются тяжелые ракеты-носители, способные вывести на низкую околоземную орбиту объекты массой около 140 т. Аналогично для осуществления лунной экспедиции необходим космический аппарат массой до 67 т, выведение которого можно осуществить с помощью ракеты типа "Шаттл-С". Для уменьшения масштабов сборочных работ в космосе требуется грузоподъемность в диапазоне 144-150 т. Эта величина является "граничной точкой" для практических разработок. Для достижения подобной грузоподъемности нет необходимости в создании нового носителя, так как такие носители будут использоваться достаточно редко, скажем, несколько раз в год. Низкая стоимость разработки может быть достигнута модификацией существующих носителей.

"Нью-Йорк Таймс" в июльском номере 1991 г. обращал внимание читателей на опубликованные исследования Стенфордского университета, где предполагается, что при объединении усилий и использовании носителя "Энергия" пилотируемый полет на Марс может потребовать затрат только в 60 млрд. долл., а не 400-500, как полагает Национальное космическое агентство. "Энергия" - это единственная возможность добраться до Марса в обозримые сроки и за приемлемую цену - так заключает исследование.

Исследования планеты Марс. На этапах подготовки к пилотируемому полету на Марс с использованием "Энергии" автоматическими аппаратами могут быть решены:
     - широкомасштабные исследования планеты с орбиты искусственного спутника Марса и на ее поверхности, включая детальное картографирование, долговременное изучение физических характеристик планеты, ее атмосферы и окружающего пространства. Материалы этих исследований могут доставляться на Землю специальными возвратными ракетами;
     - доставка марсианского грунта на Землю из нескольких точек, с возможностью проведения глубокого бурения;
- отработка элементов пилотируемого марсианского комплекса с доставкой их на орбиту искусственного спутника Марса или на поверхность Марса.

Особенностью "Энергии" является возможность доставки больших масс космических аппаратов, что позволяет существенно упростить схемы полета, то есть отказаться от сложнейших операций сборки различных частей марсианского комплекса на орбите или на поверхности Марса, а также от применения торможения в атмосфере планеты при выходе на орбиту искусственного спутника Марса. Поэтому могут использоваться так называемые "прямые" схемы полета.
     Наши оценки показывают, что по этим схемам на суточную орбиту искусственного спутника Марса "Энергия" доставит около 15т, или на поверхность Марса около 14-15 т, с предварительным выходом на суточную орбиту, или до 25 т при посадке на планету с гиперболических траекторий. Располагая такими возможностями, "Энергия" может обеспечить при одном пуске доставку на Марс нескольких аппаратов с последующим возвратом марсианского грунта из различных районов планеты. Может быть также поставлена задача глубокого бурения с целью достижения криолитосферы, поиска воды и ископаемой жизни.

Там было еще много интересного, но быстро уже не найти. И про то, что пуск сверхтяжелой РН намного выгоднее, чем множество пусков легких, и про возможность создания на имеющейся базе носителя грузоподъемностью до 500 т.

[andre1807]

Извините, конечно, если получилось слишком резко :?
Мое мнение, это всего лишь мое мнение.

[mihalchuk]

Итак:

Вопрос в полезности низкоорбитальной ОС для этих целей. ОС повышает надёжность операций: вероятность утраты выводимой ПН из-за собственных неполадок меньше, вероятность потерять ПН из-за проблем с РБ - меньше в разы.

На мой взгляд, считать нужно по-другому. Сборка на орбите надежность выведения  ПН с помощью ракет-носителей повысить никак не может, поскольку все равно до орбиты весь груз доставляется ракетами-носителями.
Что касается вероятности утраты ПН. Такая вероятность существует. При этом чем больше пусков - тем больше вероятность события, т. е. схема много-много пуска хуже в отношении надежности.
Что касается «дублирования». То есть, имеем возможность вместо утраченной на участке выведения части ПН запустить такую же с помощью еще одной такой же РН. Более перспективным видится направление дублирования систем РН. Да, в таком случае имеет место быть снижение ПН, зато за счет резервирования повышается надежность и меньше вероятность потерять драгоценную ПН.

Вернёмся к моему сообщению:

вероятность утраты выводимой ПН из-за собственных неполадок меньше, вероятность потерять ПН из-за проблем с РБ - меньше в разы.

Собственные неполадки - это неполадки ПН, включающей средства ориентации и маневрирования на орбите. Простейшая и наиболее проблема с РБ - незапуск ДУ. Если рядом ОС, то ПН вылавливается и хранится до следующего РБ.

[Wyvern]

Интересный топик Одно только несказанно удивляет: всеобщее мнение о том, что мол "стыковки снижают надежность миссии" Такое мнение имело право на существование во времена Сатурна-Аполло, но никак не сегодня.
За всю историю космонавтики стыковка космических аппаратов производилась более 330 раз (!). Первая автоматическая стыковка была осуществлена (частично успешно) аж в 1967 году и с тех пор выполнялась более 240 раз. Максимальная масса стыкуемых аппаратов уже превышала 100 тонн.
Неудачными оказались лишь несколько таких операций (менее 1%), произошло несколько десятков аварийных стыковок, но ни один космонавт и даже ни один аппарат потеряны не были.
Новые системы автоматической стыковки могут быть в разы надежней существующих, уже хотя бы из за развития вычтехники. На сегодня осуществляется даже автоматизированная дозаправка боевых самолетов в воздухе - операция на порядки более сложная, чем стыковка КА.

[mihalchuk]

Чтобы с помощью ЖРД отправить на Марс и вернуть обратно полноценную экспедицию из 6 человек, потребуется собрать на низкой околоземной орбите марсианский корабль с начальной массой от 800 до 1200 т.

Пожалуйста, если нетрудно, укажите источник, откуда взяты эти цифры. Потому что они, по-видимому, являются основополагающими для всех дальнейших рассуждений.

Не виду здесь ничего основполагающего. Эти цифры приводились во многих источниках и характеризуют некий полноценный вариант экспедиции на ЖРД для 6 человек. Если масса будет больше, то лучше. Можно её непринципиально ужать. Можно ужать и принципиально - у Феоктистова описан вариант корабля на 330 т для трёх человек.

При попытке зайти на сайт, открывается страница, на первый взгляд не имеющая никакого отношения к космонавтике и полету на Марс. :?

Ссылка не работает, я предупреждал.

Используемая Вами аббревиатура СВ дана без расшифровки, и, к сожалению, затрудняюсь сказать, что здесь имеется ввиду. Пожалуйста, поясните.

СВ - средства выведения (космических аппаратов на низкую околоземную орбиту).

[mihalchuk]

Если использовать РН «Ангара 5 – УКВБ»...

Т. е. ждем когда залетает «Ангара-5», потом еще лет 10 или больше строим марсианскую базу...

В любом случае придётся делать последнюю ступень РН на водороде. Можно не ждать Ангару, но тогда какие варианты?
1. Взять за основу Протон.
2. Вместо Ангары создать ещё одну новую РН близкой грузоподъёмности.
Отсюда считаем во что всё обойдётся по времени и деньгам и выбираем лучшее.

[mihalchuk]

Для обеспечения сборки корабля потребуется доставить на ОЗК и переработать не менее 750 т воды. Это – 100 рейсов МКТ с грузоподъёмностью 7,5 т (или более 200 рейсов МКТ с грузоподъёмностью 3,5 т) и 0,5 МВт электрической мощности в течение двух лет.

100-200 рейсов, если я правильно понимаю, каждый рейс - это старт РН. 100 рейсов за два года - это по 50, в среднем 1 в неделю, 200 - соответственно 2 старта в неделю. В течение 2-х лет подряд. Масштаб впечатляет.

Именно потому и нужно создать отдельное средство выведения для этой цели. Тогда остальная ракетная промышленность будет просто интенсивно задействована.

[mihalchuk]

Такое требование будет трудно выполнить, если корабль оснащается мощной ЭРДУ, использующей энергию солнечных батарей. Разворачивание последних будет трудно осуществить без работы космонавтов в открытом космосе.

Фраза оставляет сложные ощущения. Человек, верящий в создание мощных ЭРДУ, собирающийся обеспечить производство и хранение в космосе криогенных компонентов топлива, не верит в возможность создания автоматически разворачиваемых панелей солнечных батарей нужной размерности...
:? :? :?

К чёрту автоматику. Если честно, то я не знаю случая (наверное, такие есть), когда панели СБ разворачивались бы автоматичски. В большинстве случаев их раскрытие происходит механически, а когда это происходит на ОС в присутствие космонавтов, то они иногда дают пинка для обеспечения раскрытия.  Если же конструкция аномально протяжённая, то главным будет разворачивание не самих СБ, а фермы для них. Сомнительно, что это всё можно будет вывести одним куском. Теоретически можно придумать и автоматическую сборку, но это:
1. Значительно утяжелит конструкцию
2. Будет стоить денег
3. Надёжность мероприятия будет под вопросом.

[mihalchuk]

Такая мощность СБ довольно велика, кроме того, может возникнуть ситуация, в которой после запуска марсианского корабля электрические мощности ОЗК не будут востребованы.

Т. е. корабль для полета к Марсу будет один в своем роде? Ради одного-единственного полета? Тут в единственном числе, далее - «будет ненужна» :?

Во-первых, останется марсианская орбитальная база. Во-вторых, корабль будет таким, каким его сделают. Если многоразовым - то будет многоразовым, и именно в этом случае электрические мощности ОЗК дальше не потребуются в том же объёме.

[mihalchuk]

Если стоимость пуска РН «Ангара 5 – УКВБ» составит $80 млн., а стоимость килограмма кислородно-водородного топлива на ОЗК будет вдвое меньше стоимости выведения килограмма ПГ, то стоимость обеспечения выведения корабля на марсианскую орбиту средствами выведения составит около...

Дьявол, как известно, в деталях. Очень показательна в этом отношении глава из книги Б. А. Губанова «Триумф и трагедия «Энергии»» «Проблемы экономики». Так считать совершенно недопустимо, особенно когда речь идет о РН, которой, быть может, никогда не будет существовать. Или будет существовать в отдаленной перспективе, когда долларов уже не будет... Или курсы валют резко изменятся...

И по всему остальному...
Проблемы курсов валют следует оставить за скобками - изменится курс, изменится и сумма в валюте, общие затраты останутся прежними. Вы правы, у нас использовалась логика от обратного. Собственно, проект марсианской экспедиции не выдвигался сам по себе, это было приложение, демонстрирующее возможности предлагаемой системы средств выведения. Чисто марсианские особенности проекта для этого не были важны, поэтому и не рассматривались. Стоимость топлива на орбите была обоснована.

[andre1807]

Такое требование будет трудно выполнить, если корабль оснащается мощной ЭРДУ, использующей энергию солнечных батарей. Разворачивание последних будет трудно осуществить без работы космонавтов в открытом космосе.

Фраза оставляет сложные ощущения. Человек, верящий в создание мощных ЭРДУ, собирающийся обеспечить производство и хранение в космосе криогенных компонентов топлива, не верит в возможность создания автоматически разворачиваемых панелей солнечных батарей нужной размерности...
:? :? :?

К чёрту автоматику. Если честно, то я не знаю случая (наверное, такие есть), когда панели СБ разворачивались бы автоматичски. В большинстве случаев их раскрытие происходит механически, а когда это происходит на ОС в присутствие космонавтов, то они иногда дают пинка для обеспечения раскрытия.  Если же конструкция аномально протяжённая, то главным будет разворачивание не самих СБ, а фермы для них. Сомнительно, что это всё можно будет вывести одним куском. Теоретически можно придумать и автоматическую сборку, но это:
1. Значительно утяжелит конструкцию
2. Будет стоить денег
3. Надёжность мероприятия будет под вопросом.

С затратами на утяжеление конструкции считаться не приходиться, особенно если это можно будет сделать в разумных рамках. Что по поводу СБ - это, скорее, традиция, чем невозможность сделать нормальное раскрытие даже на механике. Хотя многие более сложные операции осваивались успешно. А про СБ - Марс 1, если не ошибаюсь, когда раскрытие обеспечивала веревка, и она порвалась... Это да, нечто.. А ведь могло и сработать!

Надежность любого комплекса, особенно пилотируемого - вещь первостепенной важности. Для автоматических ИСЗ и прочего требования ниже. Вся проблема в том, что нужен конкретный разбор по каждой операции, и детальный анализ, какое именно решение в данном конкретном случае принять. Если удастся сделать полностью автоматическую заправочную станцию (АЗС ) и исключить участие человека - это будет шаг вперед.

[andre1807]

И по всему остальному...
Проблемы курсов валют следует оставить за скобками - изменится курс, изменится и сумма в валюте, общие затраты останутся прежними. Вы правы, у нас использовалась логика от обратного. Собственно, проект марсианской экспедиции не выдвигался сам по себе, это было приложение, демонстрирующее возможности предлагаемой системы средств выведения. Чисто марсианские особенности проекта для этого не были важны, поэтому и не рассматривались. Стоимость топлива на орбите была обоснована.

О. К. Я называю это - системный подход. В отношении масштабных проектов - он просто необходим. Полеты на Марс - меньшая часть другой системы - ПК. ПК - часть космонавтики. Космонавтика, если позволите, часть жизни государства и общества. Нужны строгие, четкие и логичные идеи. От простых и общих - к более конкретным и сложным. Но все они вместе - система. Поэтому любое решение в рамках экспедиции на Марс должно быть системным. Оно должно давать отдачу не только непосредственно в своем секторе, но и в смежных. Элементы, скажем так, транспортной системы для полета на Марс должны использоваться еще где-то.
«Энергия» обладала такой системностью, однако отнюдь не потому, что так хотел заказчик. А эпизод с отзывом тех. задания - вообще показателен. Надеюсь, Вы меня понимаете.

[mihalchuk]

Надежность любого комплекса, особенно пилотируемого - вещь первостепенной важности. Для автоматических ИСЗ и прочего требования ниже. Вся проблема в том, что нужен конкретный разбор по каждой операции, и детальный анализ, какое именно решение в данном конкретном случае принять. Если удастся сделать полностью автоматическую заправочную станцию (АЗС ) и исключить участие человека - это будет шаг вперед.

А я не против. Есть, однако, обстоятельства. Первое - сборка комплекса, где участие человека желательно. Почему? Да потому, что человек и нужен для уникальных операций, а разрабатывать что-то автоматическое для единого раза работы, как правило, нецелесообразно. Второе - время от времени людям придётся посещать комплекс также для проведения уникальных операций. Уникальных потому что они будут проводиться с уникальными полезными нагрузками. Отсюда следует, что на комплексе необходим жилой блок и средства для работы экипажа. Он будет полезен и для отдыха экипажа лунной экспедиции во время заправки, более того, нахождение экипажа заправляемого корабля на станции может быть требованием техники безопасности. А если так, то само собой напрашивается решение сделать комплекс изначально пилотируемым, отлаживать автоматику и затем уже оставлять его работать какое-то время в автоматическом режиме, посещая по мере необходимости.

[mihalchuk]

О. К. Я называю это - системный подход.

Предлагался следующий сценарий. Создаётся ОЗК и эффективное средство доставки топлива/воды. Носители дорабатываются - оснащаются последней ступенью на водороде. Далее эта система в минимальном варианте используется для выведения спутников на геостационар, для запусков межпланетных КА и для того, что ещё подвернётся. Следующие задачи типа пилотируемых полётов на Луну и Марс решаются путём интенсификации использования комплекса с минимальными капвложениями: наращивается ОЗК (удваивается или утраивается), разрабатываются водородные ступени для имеющихся более тяжёлых РН, а средство доставки эксплуатируется чаще (здесь капвложений не нужно, на крайний случай можно запустить производство в 2-3 смены. Задача простого исследовательского полёта на Марс решается за 8-10 лет, далее можно летать раз в 4 года. Если, конечно, делать на Марсе что-то серьёзное, то понадобятся носители большей размерности, чем имеющиеся.

[andre1807]

Хорошо, тогда я опять буду возражать, но уже исключительно в этой теме, если Вы не против
Итак, полет на Марс - это часть большей системы. Это подсистема. Вы делаете полет на Марс самоцелью. Потом объявляете необходимые для этого условия. В результате получается, что система вынуждена подстраиваться под подсистему. Целое - под часть. Я считаю это неправильным.

Итак, первым этапом, который необходимо пройти - я считаю следующее:
Итак, цель космонавтики - осваивать космическое пространство.
Сейчас сформировалось несколько направлений.
Итак, по «географии»:
1) околоземная орбита;
2) Луна (как ближайшее небесное тело);
3) Марс (как ближайшее небесное тело, где возможна жизнь)
4) Дальний космос.

По назначению:
1) исследовательская (научная) космонавтика;
2) коммерческая.

По исполнению, что ли:
1) пилотируемая;
2) автоматическая.

Может что забыл.
Итак, важнейшие направления:
в коммерческой части:
1) ИСЗ на разных орбитах
2) ИСЗ на геостационаре (их можно даже отдельно выделить)

в исследовательской части:
1) ИСЗ различного назначения на различных орбитах;
2) вся ПК на сегодняшний день
3) АМС в различном исполнении

Теперь можно двигаться дальше.

[andre1807]

Итак, дальше, очень схематично. Требования экономики заключаются в том, чтобы каждая отрасль (одной из которых является космонавтика) составляли определенный % от ВВП. Тогда будет сбалансированная экономика. Иначе могут произойти значительные перекосы, которые либо будут устранены путем саморегуляции, либо государство «урежет зарвавшихся», либо произойдет крах экономической системы. Итак, приходим к выводу, что на всю космонавтику государство может выделить не так уж много средств, при этом их будут распределять на все направления.
Дальше.