Самая удачная ракета для освоения Луны

[foogoo]

Кто нам мешает, тот нам поможет (с)

Гоним испаряющийся водород в ТЭ, полученной энергией питаем борт, ПН (минус аккумуляторы) и небольшой холодильник. Остатки используем для работы системы ориентации.

Полученную воду можно потом мееедленно электролизировать в водород+кислород и использовать все в тех же двигателях ориентации для построения орбиты затопления, использовав пустые штатные баки как накопители.

Как вы собираетесь сепарировать водород и ЖВ в условиях невесомости?

[hcube]

Раскрутить ступень вокруг поперечной оси.  Или продольной - смотря где у нее момент инерции выше. Заборник газа установить по центру.

[avmich]

Зачем ступень-то? Достаточно небольшой центрифуги с небольшой скоростью вращения, да труб по подводу воды и отводу газов.

[hcube]

Не. Предположительно, газообразование идет по всему обьему (а формально подходя - по поверхности бака). Чтобы весь газ выбрать, надо пузырьки как-то сепарировать от жидкости. Ну, вообще, да, можно прогонять газ через центрифугу... но нафига? Лучше один раз все закрутить и пользоваться ;-) Кстати холодильник для ЖВ можно IMHO 'опереть' на ЖК.

Еще вариант - заставить ЖВ как-то передавать пузьрьки на одну сторону бака негравитационным способом - там, за счет градиента плотности звуковой волны, например.

[avmich]

Прошу прощения :) не разобрался. Спутал с прямым углом :) о котором, собственно, думал в тот момент...

[zenixt]

3) критичность конструкции - никто не делает ракеты с многократным запасом запасом мощности, прочноти, топлива и проч. (для примера - любой автомобиль использует в среднем от 30% до 50% мощности двигателя, имеет запас хода существенно превышающий длину средней поездки и многократно прочнее необходимого для перемещения с обычной для автомобиля скоростью)

То есть, как я понимаю, в погоне за ПН обеспечение вероятности удачного старта равной 0.99 считается весьма приемлемым. А проводились ли исследования, насколько снизится ПН при обеспечении вероятности удачного старта, например, 0.999, на тысячу пусков один неудачный. И если проводились, хотелось бы посмотреть результаты.

[foogoo]

3) критичность конструкции - никто не делает ракеты с многократным запасом запасом мощности, прочноти, топлива и проч. (для примера - любой автомобиль использует в среднем от 30% до 50% мощности двигателя, имеет запас хода существенно превышающий длину средней поездки и многократно прочнее необходимого для перемещения с обычной для автомобиля скоростью)

То есть, как я понимаю, в погоне за ПН обеспечение вероятности удачного старта равной 0.99 считается весьма приемлемым. А проводились ли исследования, насколько снизится ПН при обеспечении вероятности удачного старта, например, 0.999, на тысячу пусков один неудачный. И если проводились, хотелось бы посмотреть результаты.

Скорее всего вероятность 0.9999 за пределами любого бюджета, либо вовсе не сможет взлететь как SSTO. И что значит "в погоде за ПН"? Задача вывода на орбиту сейчас не имеет надёжного в общем понимании технического решения. При её решении приходится идти на компромиссы.

[avmich]

Ещё одна идея по развитию ракет.

Россия использует больше всего стартов для ракет Р-7. Разработка ракет под имеющиеся стартовые комплексы имеет очевидные экономические преимущества. При этом ракеты не обязаны быть непосредственными производными Р-7 - они должны всего лишь сопрягаться с СК.

Можно, например, рассмотреть такой вариант. Ракета тандемной схемы (мне всегда этот термин был интересен - тандем ассоциируется с велосипедом, где крутят педали двое, поэтому "семёрка" как раз тандемная, раз у неё 1-я и 2-я ступени работают одновременно. Ну да ладно), первая ступень - керосиновая, на 3 или 4 НК-33, высота ступени соответствует высоте кольца удержания Р-7 в "тюльпане". Кольцо удержания имеет тот же диаметр, геометрия ступени вписывается в габариты нижней части Р-7. Вторая ступень - водородная, диаметр слегка возрастает от нижней части. Третья ступень - тоже водородная. Общая масса ракеты - "под завязку" СК, значит, до 400 т. Такая ракета по крайней мере не меньше Зенита будет поднимать; но это надо уточнять расчётами.

Сначала рассматривал вариант конической первой ступени :) с шаровыми баками, а-ля НК-33 (даже похоже на Блок В), потом вспомнил причины такого решения...

[Fakir]

avmich

Россия использует больше всего стартов для ракет Р-7. Разработка ракет под имеющиеся стартовые комплексы имеет очевидные экономические преимущества.  

На начальном этапе - наверняка. А потом? Не выйдет ли сплошным убытком? Как с ограничением диаметра...

Кстати, а есть цифирь - какую часть от стоимости разработки ракеты составляет стоимость постройки СК?

[Fakir]

Делать лунный посадочный модуль на базе БО, ИМХО, не очень хорошая идея. Слишком уж разные это девайсы. В результате как минимум перетяжелим и БО (ведь в него СЖО и всякие посадочные радиовысотомеры, пульты управления и т.д. и т.д. придётся запихивать), и лунную кабину - ну зачем ей, скажем, второй люк для соединения с СА? Да и на СА придётся стыкузел лепить... Нет, это чересчур - не стоит овчинка выделки, ИМХО.

[avmich]

Делать лунный посадочный модуль на базе БО, ИМХО, не очень хорошая идея. Слишком уж разные это девайсы. В результате как минимум перетяжелим и БО (ведь в него СЖО и всякие посадочные радиовысотомеры, пульты управления и т.д. и т.д. придётся запихивать), и лунную кабину - ну зачем ей, скажем, второй люк для соединения с СА? Да и на СА придётся стыкузел лепить... Нет, это чересчур - не стоит овчинка выделки, ИМХО.

Идея возникла от обратного. Именно, не лунный модуль на базе БО, а использование лунного модуля как БО. Если при этом посадка на Луну не планируется, то можно убрать ряд систем - которые, с одной стороны, достаточно массивны и дороги, с другой, легко снимаются.

Хотя ещё раньше проводился анализ минимизации массы корабля при полёте на Луну.

Люк для соединения с СА вполне может использоваться для выхода на поверхность Луны. Конфигурация СА и БО предполагается такой (УС - узел стыковки):

СА - пассивный УС на СА ::: люк на БО - БО - активный УС на БО

Разделение СА и БО происходит первый раз из конфигурации "люк БО к УС СА". В дальнейшем БО и СА стыкуются стыковочными узлами.

По поводу того, что это разные модули - БО и ЛК. Оба этих модуля предназначены для работы только в вакууме и только при малой тяжести. Оба этих модуля и так предназначены для обитания - туалет, скажем, возможность отдыха экипажа. Возможность контролируемой разгерметизации, переодевания скафандров... Системы, присутствующий на ЛК и отсутствующие на БО - это посадочные опоры, ДУ, приборы посадки (радар, высотомер...), далее, система стыковки (УС на БО есть, нужна СУ), навигация, связь... многие из этих систем невелики по массе, стоимости, энергопотреблению, переносимы (!) из модуля в модуль.

В основном ЛК от БО отличается посадочными опорами и ДУ, остальное - сравнительно "простая" электроника. Опоры и ДУ (баки, двигатели) можно делать только на тех БО, которые предназначены для использования как ЛК.

[Fakir]

avmich

Разделение СА и БО происходит первый раз из конфигурации "люк БО к УС СА". В дальнейшем БО и СА стыкуются стыковочными узлами.

И получается, что штатный СА мы должна отягощать стыкузлом и всей аппаратурой для стыковки. Оно надо, всё время таскать такую тяжесть?
Другой вариант - для полётов на Луну делать особый СА. Но тогда не проще ли сделать лунный посадочный модуль для стандартного корабля, не трогая ни СА, ни БО?

По поводу того, что это разные модули - БО и ЛК. Оба этих модуля предназначены для работы только в вакууме и только при малой тяжести. Оба этих модуля и так предназначены для обитания - туалет, скажем, возможность отдыха экипажа.

Но наличие силы тяжести на Луне накладывает ограниченая, например, на компоновку. Компоновка БО - который для невесомости - получится неоптимальной.

Системы, присутствующий на ЛК и отсутствующие на БО - это посадочные опоры, ДУ, приборы посадки (радар, высотомер...), далее, система стыковки (УС на БО есть, нужна СУ), навигация, связь... многие из этих систем невелики по массе, стоимости, энергопотреблению, переносимы (!) из модуля в модуль.

Еще СЖО.
А таскать туда-сюда модули... ИМХО, это сильный перебор.

[avmich]

avmich

Разделение СА и БО происходит первый раз из конфигурации "люк БО к УС СА". В дальнейшем БО и СА стыкуются стыковочными узлами.

И получается, что штатный СА мы должна отягощать стыкузлом и всей аппаратурой для стыковки. Оно надо, всё время таскать такую тяжесть?

А большая это тяжесть?

Механика собственно стыковочного узла весит не так много - думаю, десятки килограммов, для пассивного вряд ли больше 150. А то и меньше - это надо уточнять. Электроника управления - а она не  СА и так? Вот её, кстати, и перетаскивать в БО, потому что у БО активный УС (узел стыковки). "Курс" и так извлекается из СА, так что тут принципиальных сложностей быть не должно. Радиоантенны? Да, для СА понадобятся таковые.

Но на всё это не так уж большая масса уйдёт.

Другой вариант - для полётов на Луну делать особый СА. Но тогда не проще ли сделать лунный посадочный модуль для стандартного корабля, не трогая ни СА, ни БО?

Не проще, потому что это как раз лишняя масса. Ключевой идеей было избавиться от БО - так как все его функции может выполнять ЛК. Да и всё равно Союз надо будет адаптировать к лунным полётам - та же навигация, связь должны будут работать вблизи Луны.

По поводу того, что это разные модули - БО и ЛК. Оба этих модуля предназначены для работы только в вакууме и только при малой тяжести. Оба этих модуля и так предназначены для обитания - туалет, скажем, возможность отдыха экипажа.

Но наличие силы тяжести на Луне накладывает ограниченая, например, на компоновку. Компоновка БО - который для невесомости - получится неоптимальной.

Большие это ограничения? То есть, насколько понадобится перекомпоновать БО, чтобы можно было его использовать не только при 0 g, но и при 1/6 g? Ну и ещё при посадке-взлёте с Луны?

Системы, присутствующий на ЛК и отсутствующие на БО - это посадочные опоры, ДУ, приборы посадки (радар, высотомер...), далее, система стыковки (УС на БО есть, нужна СУ), навигация, связь... многие из этих систем невелики по массе, стоимости, энергопотреблению, переносимы (!) из модуля в модуль.

Еще СЖО.
А таскать туда-сюда модули... ИМХО, это сильный перебор.

СЖО, да. Но запасы продуктов и баллоны с газами можно забирать из СА, система терморегулирования, вероятно, есть и сейчас, какая-то. Кроме того, не предлагается на таком аппарате летать на Луну на полгода - это скорее "малый и дешёвый" аппарат для срочных полётов на небольшой срок.

Хотя, безусловно, проблем должно быть много :) .

[STEP]

Схема с ЛК=БО вполне разумная и стыкуется со стандартным СА Союза. Я давно заглядываюсь на эту схему. Просто к Союзу через переходное колечко теми же пироболтами, что и при стандартном БО приделывается небольшой переходник со стандартным стыковочным узлом. На него же вешаются антенны системы стыковки и некоторое оборудование не нужное в обратном полете. К нему пристыкован БО=ЛК.  У этого БО имеется только два люка, один на узле, другой сбоку, для выхода. Тртий не нужен, его просто завариваем (не прорезаем). Т.е. имеем перевернутый БО от Союза с удаленным люком.
Кстати, именно в БО у Союза, если мне не изменяет склероз, находится СЖО. В СА находится только запас необходимый при посадке. Т.ч. СЖО берется штатная. А уж пульты и органы управления расположим как угодно. Места хватит.
Большой смысл оставлять ЛК на орбите Луны в автомате, тогда в СА не придется ставить дополнительную СЖО, да и вопрос с сартиром отпадает. Думаю, что сейчас стыковка с беспилотным объектом у нас отработана очень хорошо.
Корабль этот будет выводить явно не Союз, т.ч. обтекатель может иметь больший диаметр. Это позволит расположить баки взлетной ступени не под БО, а вокруг нижней полусферы БО, или даже почти по экватору. Двигатель может быть даже слегка утоплен в БО. Это позволит укоротить весь ЛК и снизить его ЦТ. В свою очередь это позволит упростить шасси.
В общем, при таком решении можно будет много чего пооптимизировать по части снятия лишнего веса.
Если лететь по многопусковой схеме, то на орбите корабль может ожидать тормозная ступень. ЛК, отстыковывается от ЛОКа и к нему пристыковывается тормозная ступень (на передний узел). Из нее на ЛК перекачивается топливо для взлета, после чего включаются двигатели на торможение. Перед прилунением тормозная ступень сбрасывается и ЛК садится на своих двигателях, а потом взлеает (по схеме Л3). Такое решение позволит выводить на орбиту корабль при пустых баках ЛК. Это полезно, если учесть, что во время выхода на орбиту баки ЛК находятся выше СА. Если топлива в них нет, то спокойно можно запускать корабль с экипажем на борту.

[STEP]

avmich

Россия использует больше всего стартов для ракет Р-7. Разработка ракет под имеющиеся стартовые комплексы имеет очевидные экономические преимущества.  

На начальном этапе - наверняка. А потом? Не выйдет ли сплошным убытком? Как с ограничением диаметра...

Кстати, а есть цифирь - какую часть от стоимости разработки ракеты составляет стоимость постройки СК?

Вполне логичный подход. Обеспечить в районе крепления диаметр 2,95м для РН со стартовой массой до 400т (гарантия на Тюльпан) вполне можно. Тем более, что за счет не полного сведения площадок тюльпана можно этот диаметр и увеличить.
Ракета может быть и по схеме тандем, и по пакетной, но с цилиндрическими ступенями. Это позволит избавиться от недостатка союзовских конических ступеней, которые невозможно удлинять, а следовательно очень трудно совершенствовать первые ступени. Тут же можно увеличивать и их длину и диаметр.
Основной сложностью при переходе на тандем будет необходимость согласовать поля падения ступеней с семерочными. Тут казахи не приминут урвать свой кусок за лишние земли.
При использовании верхних водородных ступеней и при стартовой массе до 400т грузоподъемность ракеты может уйти за 20т. При наличии двух СК в Байконуре и четырех в Плесецке можно будет обеспечить порядочный грузопоток на орбиту

[Fakir]

А зачем нужна еще одна, причём сделанная с нуля, ракета на 20 тонн, если у нас есть "Протон", а на подходе - "Ангара"?

[avmich]

А зачем нужна еще одна, причём сделанная с нуля, ракета на 20 тонн, если у нас есть "Протон", а на подходе - "Ангара"?

"У нас" - это хорошая формулировка :) .

Абстрактно, выгодно, когда в стране два конкурирующих производителя ракет. У нас на дворе рынок, и возможности конкуренции приходится использовать - иначе, скажем, ЦиХ сядет на шею, зная, что ему замены нет. Это одна причина.

Вторая - что такая ракета может оказаться выгоднее. Хотя бы потому, что для неё уже есть несколько СК...

[STEP]

А зачем нужна еще одна, причём сделанная с нуля, ракета на 20 тонн, если у нас есть "Протон", а на подходе - "Ангара"?

А почему все с нуля? Спросите hcube про проект Сибирь. Там есть много чего для подумать ...

[avmich]

Большой смысл оставлять ЛК на орбите Луны в автомате, тогда в СА не придется ставить дополнительную СЖО, да и вопрос с сартиром отпадает.

Наверное, имелось в виду, "большой смысл оставлять СА на орбите в автомате". Да, логика именно такая.

Корабль этот будет выводить явно не Союз, т.ч. обтекатель может иметь больший диаметр.

КК хочется на орбиту выводить всё же Союзом, пусть и не Союзом-У. Есть ли причины, почему нельзя увеличить обтекатель у Союза-2.1б, скажем, до 4 метров в диаметре? Сколько там у Старсема получается? Вывод существующим носителем всё же имеет преимущества - по безопасности, стоимости... Иначе придётся ещё с ракетой отдельно разбираться.

В общем, разверните, пожалуйста, идею :) .

Это позволит расположить баки взлетной ступени не под БО, а вокруг нижней полусферы БО, или даже почти по экватору. Двигатель может быть даже слегка утоплен в БО. Это позволит укоротить весь ЛК и снизить его ЦТ. В свою очередь это позволит упростить шасси.

Совершенно верно, именно так и предполагалось.

Другое дело, вопрос, какой стороной "вверх" такой БО должен садиться на Луну - той стороной, которая стыкуется потом к СА или нет? И стыковаться к СА он должен - той же стороной, которой изначально собирается на старте, или нет?

С одной стороны, не хочется лишних люков, хотя бы по массовым соображениям. С другой, такой модифицированный Союз хочется иметь возможность стыковать к МКС штатным образом - для подготовки к полёту, скажем, заправки. Мне кажется, заправка на МКС проще, чем на окололунной орбите. Лучше условия связи, есть при необходимости удобная возможность работы в открытом космосе, ресурсы МКС могут быть задействованы - от манипулятора до уже имеющихся топливных баков или даже запасов, скажем, кислорода со станции.

Если лететь по многопусковой схеме, то на орбите корабль может ожидать тормозная ступень. ЛК, отстыковывается от ЛОКа и к нему пристыковывается тормозная ступень (на передний узел).

Заметьте, это дополнительная стыковка. Не то чтобы это очень сложно, но зачем у Луны ещё одну обязательную стыковку? Если сборка происходит у Земли, то у Луны - всего одна расстыковка на орбите, потом сброс тормозной ступени перед посадкой, и снова стыковка на орбите. Может быть, сброс опор и ДУ перед отлётом к Земле.

Из нее на ЛК перекачивается топливо для взлета, после чего включаются двигатели на торможение.

Я рассматривал в качестве тормозной ступени штатный Блок ДМ. Перекачка ЖК у Луны, мне кажется - дополнительная сложность.

Перед прилунением тормозная ступень сбрасывается и ЛК садится на своих двигателях, а потом взлеает (по схеме Л3). Такое решение позволит выводить на орбиту корабль при пустых баках ЛК.

Да, выводить КК на орбиту с Земли надо, конечно, с пустыми баками ЛК, но заправлять их, мне кажется, лучше у Земли, чем у Луны.

STEP, ещё раз, можно оценить плюсы и минусы различных компоновок - как организованы стыковочные узлы на таком КК, какой стороной идёт посадка?

Мне пока что выглядит самой предпочтительной такая схема:

СА - пассивный УС ::: пироболты ::: люк на ЛК - ЛК - активный УС

Схема позволяет штатно стыковаться с МКС - если баки будут вблизи активного УСа, может усложниться стыковка. После отстыковки от МКС в той же конфигурации идёт стыковка с РБ ДМ (и далее - с водородным разгонником; а может быть, вместо РБ ДМ надо будет тоже использовать водородник - надо уточнять). У БО получается 2 люка, садится на Луну он активным УСом вверх. То есть, топливные баки (6 сфер диаметром 1 м для компонентов топлива - как раз примерно 2-метровый БО доводится до 4-метрового обтекателя, с запасами) и ДУ крепятся не "сверху" БО, а "между" БО и СА на старте с Земли. После прилёта к Луне и выхода на окололунную орбиту пироболты разделяют СА и БО, ЛК тормозится "вниз головой", сбрасывает тормозной блок, переворачивается (!) и садится на Луну. Выход на Луну - из люка на БО/ЛК снизу, что, мне кажется, удобно.

[hcube]

Если бы меня спросили... (с)

То я бы делал две РН. Всего. А-5 с водородным верхом - как носитель на 35+ тонн и Сибирь с тем же самым водородным верхом - как носитель на 20+ тонн. Для легкого класса - Сибирь-Л примерно на 7 тонн ПН (с водородом типа КВРБ наверху) и А1.2 на 4 тонны ПН на керосине с соответсвующей 'дешевой' 2й ступенью.

Кстати, А-3 опять же с тем же самым водородным верхом - это те же 20+ тонн ПН.

А вообще - Степ, может выложим полную доку по Сибири? Конкурс уже того... так что можно смело выкладывать - глядишь, кто и увидит что полезное для себя ;-).