Доступный для России супертяж

[avmich]

Diy пишет:
Так все так и делают. Сверхтяж штука не быстрая, а пока вон Кэмерона хотят на Луну двупуском запулить на Союзе.

Сверхтяж для Аполлона сделали лет за 6-8 - до первого полёта. Сегодня, имея то, что имеем, можно года за четыре сделать. А чего - схема известна, двигатели на первую ступень есть, можно и ЦБ сделать для начала керосиновым - неоптимально, зато быстро и дёшево. А постепенно и водородники мощные подтянем. Но - это относительно дёшево, если, как в 60-е, почему-то дозарезу надо срочно, и деньги не вопрос. Такая Н-1 на новый лад - можно ведь летать на Луну на одном керосине, тем более водородные разгонники на движках поменьше тоже есть прямо сейчас.

А на практике деньги - вопрос настолько, что до сих пор русские на Луну не слетали. Могли бы давно - но вот никак не сподобились. Проще в ЦиХе оперировать малыми сотнями миллионов, прокручивая Протоны или Ангары-5. Получают деньги, делают запуски... Миллиардных (в долларах) вложений не нужно.

[Diy]

Сатурн-5 строго говоря делали 10 лет- столько занял F-1. Вообще непонятно, вроде Лопота обещал пяти зенитный наследник Энергии сделать за 5 лет, а официальные лица Роскосмоса говорят о сверхтяже только в лучшем случае к 28 году, когда произведут облет Луны  :|  . Ну в любом случае делать сверхтяж нужно уже сейчас, не дожидаясь насовских бюджетов у Роскосмоса. Потому что сколько его создание реально займет, неизвестно.

[Александр Ч.]

avmich пишет:
Элон Маск постепенно делает то, что ему бы рекомендовали делать с самого начала. Может быть, работая так, как он делает сейчас, он сэкономил время. Может быть. Но точно потерял деньги. Возможно, конечно, эти деньги он отбъёт за счёт выигрыша времени. См. для сравнения XCOR - те работают иначе.

Если бы Маск с самого начала делал флакон-хеви, то сейчас про него никто, кроме интересующихся историей ракетной техники, не вспоминал бы Он делал именно то, что было нужно рынку, как тогда казалось - аналог Дельта-2.

[Shestoper]

avmich пишет:
Вы рисуете сейчас, как я понимаю, такой мир: каждый год стартует 15 Протонов - решающих те же примерно задачи, что и сейчас - и 15 Энергий - работающих над серьёзным освоении космоса.

Я пытаюсь такой мир представить и оправдать. Понятно, что кто-то должен будет делать ПН для этих 15 Энергий каждый год. Допустим, мы поддерживаем лунную базу. Это значит, у нас на потоке производство лунных посадочных кораблей, разгонных блоков к ним. Штуки 4 в год, допустим. Плюс у нас грузопоток на Луну - в одну сторону летят грузы - лунные транспортные средства, части заводов, расходные материалы, модули базы. Ещё штук 6 в год. Раз в год - модуль на окололунную орбиту. Остаётся 4 Энергии - допустим, одна АМС к дальним планетам, один крупный телескоп, один модуль для околоземных нужд, и один грузовик тоже для околоземной ОС.

Все эти ПН кто-то должен делать. Допустим, Энергия стоит жутко дёшево - 200 миллионов долларов. ПН к ней - несерийные, поэтому каждая может легко стоить миллиард, при своей-то массе. Допустим, однако, в среднем полмиллиарда. Это уже 11 миллиардов долларов - а у нас ещё вся остальная космонавтика. Это практически бюджет НАСА ежегодный - на всё. В России денег на космос много - но в несколько раз меньше, рост бюджета - даже в хорошие годы - удваивается за десятилетие. Никак не получается из сегодняшнего состояния перейти в то, где мы пускаем Энергию подолгу каждый месяц.

То есть - если говорить об отдалённом светлом будущем - то может быть, а может быть, и нет. Но на сегодня - никак не просматривается.

Просматривается.
Хотите не 15, а 150 Энергий в год?
Я вполне серьёзно.
Сейчас наземные солнечные электростанции балансируют на грани рентабельности (при конкуренции с другими типами электростанций). Пока их электроэнергия сравнительно дорога, но за последние десятилетия стала значительно дешевле, а лет через 10-20 грозятся сделать их полностью конкурентоспособными.
Но по энергетическому балансу, по объему затраченной и полученной энергии - они давно уже выгодны. А самая дешевая на сегодня энергия ТЭС со временем будет дорожать из-за исчерпания самых доступных месторождений углеводородов.
Сейчас СБ стоят порядка 3000 долларов за квт установочной мощности.
СБ на орбите будет с той же площади батарей вырабатывать примерно в 5 раз больше энергии, но 50-60% будет теряться при передаче. Масса космических электростанций - примерно 3-5 кг на квт получаемой энергии, или 7-10 кг на каждый квт, доставленный на Землю.
Чтобы космические СБ были конкурентоспособными с земными, доставка на орбиту должна обходиться не больше, чем по 300 долларов за кг.
Для такой цены нужны другие носители, Энергия не пойдет, или другие способы выведения.
Супертяж должен запускаться примерно по цене Зенита.
Чтобы космическая энергетика составила хотя бы единицы процентов земной, грузопотоки должны измеряться в десятках тысяч тонн в год, это сотни полетов супертяжей.
Громадный грузопоток облегчает снижение стоимости кг - если пускать будем ракетами, а не одним из безракетных способов выведения, то носитель должен быть как минимум частично многоразовым, а его одноразовые компоненты будут производиться крупносерийно.
Таким же крупносерийным будет производство основной ПН - элементов электростанций.
Если производство и выведение одного килограмма ПН обойдутся суммарно в 1000 долларов, то годовой грузопоток в 10 тысяч тонн будет обходиться в 10 миллиардов.
Это много по меркам современной космонавтики, но нужно учитывать, что эта ПН будет окупаться (пусть даже на первых порах не полностью - все равно поток энергии будет давать экономическую отдачу).

А при наличии работающего  конвейера выведения с дешевой удельной стоимостью намного проще будет выводить научные ПН для исследования планет. И обществу будет проще объяснить, зачем нужны траты на космонавтику. Проще уговорить человека отдать 30 миллиардов и получить 20, чем отдать 10 без всякого возмещения.

[vlad7308]

СКЭС - в другом топике

[Shestoper]

В этом - супертяж. Который есть смысл делать  заточенным под десятки пусков в год и тысячи - в течении всей эксплуатации.
Для этого сосиски с РД-170 плохо подходят - двигатель дорогой, ресурса для многоразового использования мало, а спасать отдельно каждую сосиску дорого, лучше сделать многоразовую первую ступень моноблочной.

[vlad7308]

охохо
десятки пусков супертяжа в год?
только в одном случае - если завтра Кьюриосити найдет на Марсе карапь пришельцев
желательно целый

[Leonar]

Shestoper пишет:

В этом - супертяж. Который есть смысл делать  заточенным под десятки пусков в год и тысячи - в течении всей эксплуатации.
Для этого сосиски с РД-170 плохо подходят - двигатель дорогой, ресурса для многоразового использования мало, а спасать отдельно каждую сосиску дорого, лучше сделать многоразовую первую ступень моноблочной.

   http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum13/topic3224/message1053223/#message1053223

[Shestoper]

Да нет, этот водородный пузырь - детство. Простой подъем ракеты на 10 км слишком мало экономит ХС, чтобы ради этого городить отдельную систему, тем более такую громоздкую, как дирижопль.
Но если речь идет про грузопотоки порядка 10 и более кт в год - есть различные решения. Какое окажется оптимальным - на глаз не сказать. Возможно тот или иной вариант электромагнитной катапульты или орбитального крюка. Возможно многоразовый супертяж.
А возможно комбинированная система с 1 или 2 ракетными ступенями, и разгоном их электромагнитной катапультой или тяжелым самолетом до нескольких М.
Катапульта для этого сравнительно компактная понадобится, длиной порядка 10-20 км.
В случае воздушного старта с самолета конечно про супертяж говорить нельзя - будет тяжелый носитель с очень высокой частотой пусков, порядка сотен и даже тысяч в год.
По аналогии с эксплуатацией Конкорда, Ту-144, Ту-160 - один их полет стоит копейки по сравнению с космическим запуском.
Конечно сверхтяжелый сверхзвуковой самолет (с грузоподъемностью порядка сотен тонн и скоростью 3-4 М) будет недешево стоить, возмождно порядка миллиарда за штуку. Но если каждый экземпляр слетает порядка тысячи раз - каждый полет обойдется всего в 1-2 миллиона.
А вторая ступень может быть с трехкомпонентными ЖРД, как Макс, оснащенной комбинацией ГПВРД и ЖРД, или даже ядерной, как Гурколет (если получится решить вопрос с ресурсом и стоимостью эксплуатации ТфРД).

Интересный вариант - сочетание воздушного старта со сверхзвукового самолета и двухступенчатой одноразовой или многоразовой ракеты с вытеснительными ЖРД (первая ступень керосиновая, вторая водородная). Такой маленький аналог морского дракончика с воздушным стартом.
Вытеснительные ракеты можно при массовом производстве штамповать очень дешево. '
Из-за их низкого удельного импульса и массового совершенства для них будет особенно важна экономия 1 км/c ХС, который обеспечит разгонщик, и запуск ЖРД сразу в разреженной атмосфере, с обеспечением высокого расширения. Такая двухступенчатая ракета может выводить ПН 3-4% своей стартовой массы (без учета массы самолета). На уровне современных носителей, но ракета намного проще и дешевле.

[Плейшнер]

Shestoper пишет:
Хотите не 15, а 150 Энергий в год?
Я вполне серьёзно

Насчет грузопотока, если прогресс в стоимости и качестве СБ очевиден, то что говорит современная инженерная мысль по поводу передачи энергии на Землю?

[Leonar]

Плейшнер пишет:

Shestoper   пишет:
Хотите не 15, а 150 Энергий в год?
Я вполне серьёзно

Насчет грузопотока, если прогресс в стоимости и качестве СБ очевиден, то что говорит современная инженерная мысль по поводу передачи энергии на Землю?

будем грузить мешками в спускаемые апараты

[Shestoper]

Плейшнер пишет:
что говорит современная инженерная мысль по поводу передачи энергии на Землю

Если брать СВЧ-излучение, то принципиальных проблем не наблюдается, технические нюансы выглядят решаемыми в рабочем порядке.
Подводные камни возможны только в экологическом плане, но вряд ли экология сильно пострадает - поскольку атмосферой поглощаются только единицы процентов СВЧ-излучения (основные потери при передаче будут не в атмосфере, а в антенне и ректенне, при трансформации тока в СВЧ-волны и обратно), а размеры ректенн сравнимы с площадью крупного города, речь будет идти про подогрев атмосферы на площади порядка 100 км2 с интенсивностью, в разы меньшей интенсивности естественного солнечного света. И таких приемных зон на планете будет от единиц до десятков. Их локальное влияние на климат возможно, но не более - сейчас большие города и крупные заводы своими тепловыми выбросами тоже влияют на погоду в их окрестностях.

[Leonar]

Shestoper пишет:

Плейшнер   пишет:
что говорит современная инженерная мысль по поводу передачи энергии на Землю

Если брать СВЧ-излучение, то принципиальных проблем не наблюдается, технические нюансы выглядят решаемыми в рабочем порядке.
Подводные камни возможны только в экологическом плане, но вряд ли экология сильно пострадает - поскольку атмосферой поглощаются только единицы процентов СВЧ-излучения (основные потери при передаче будут не в атмосфере, а в антенне и ректенне, при трансформации тока в СВЧ-волны и обратно), а размеры ректенн сравнимы с площадью крупного города, речь будет идти про подогрев атмосферы на площади порядка 100 км2 с интенсивностью, в разы меньшей интенсивности естественного солнечного света. И таких приемных зон на планете будет от единиц до десятков. Их локальное влияние на климат возможно, но не более - сейчас большие города и крупные заводы своими тепловыми выбросами тоже влияют на погоду в их окрестностях.

не... лучше тогда колонны на ГСО (с кабелями внутри...) снаружи поезда на ГСО орбиту...

[Александр Ч.]

Shestoper пишет:
но вряд ли экология сильно пострадает

После тысячи стартов супертяжей страдать будет уже просто нечему.

[Плейшнер]

Shestoper пишет:
технические нюансы выглядят решаемыми в рабочем порядке.

Если антенна в космосе повернется на 1 град, на Земле луч прочертит километров 500 наверное. Лично Вы в скольких метрах (километрах )  от приемной антенны согласились бы жить?

[Дмитрий Инфан]

Плейшнер пишет:

Shestoper

пишет:
технические нюансы выглядят решаемыми в рабочем порядке.

Если антенна в космосе повернется на 1 град, на Земле луч прочертит километров 500 наверное. Лично Вы в скольких метрах (километрах ) от приемной антенны согласились бы жить?

На Земле не осталось пустынь?

[SFN]

Разместить приемную антенну в точке 0°00′ с.ш. 154°00′ з. д., вблизи Острова Рождества. Там тихо и безлюдно через пару лет будет.

[Shestoper]

Плейшнер пишет:
Лично Вы в скольких метрах (километрах )от приемной антенны согласились бы жить?

Один из проектов СКЭС включает космические СБ площадью 100 км2 и приемную ректенну площадью 100 км2. Поскольку КПД СБ в те времена, когда был разработан этот проект, был не больше 20-25% (сейчас довели до 45%), плотность потока энергии на ректенну должна быть меньше, чем у солнечного света в безоблачный полдень.
Может возникнуть вопрос - почему бы тогда просто не поставить на земле 100 км2 СБ? Потому что ректенна будет принимать энергию с ГСО стабильно и круглосуточно, и СВЧ-излучение преобразуется в ток с более высоким КПД, чем свет. А поскольку наземные СЭС зависят от времени суток, им нужны накопители энергии для стабильного снабжения потребителей, и эти накопители по цене сравнимы с системой лучевой передачи энергии из космоса.

[Shestoper]

Александр Ч. пишет:
После тысячи стартов супертяжей страдать будет уже просто нечему.

Поэтому - либо экологичное водородное топливо, либо вообще запуск без использования ЖРД (или комбинированное выведение, когда требуемая мощность ЖРД снижается).

За 50 лет, с 1957 по 2007, в мире был произведен 4891 пуск.
http://www.k2x2.info/transport_i_aviacija/vzlet_2008_01_02/p34.php
В среднем примерно по 100 в год.
В основном летали легкие носители. Можно считать, что запуск в год 100 супертяжей - это примерно на порядок-полтора большее количество выброшенных в атмосферу продуктов сгорания.
Если вместо керосина, гептила и твердого топлива супертяжи будут использовать только водород - думаю природа это переварит. Н2О не самое вредное вещество.

За 30 лет Шаттлы слетали 130 раз, каждый раз выбрасывая в атмосферу около 1000 тонн продуктов сгорания твердого топлива. Для озона НСl (один из продуктов реакции перхлората аммония) на порядки опаснее Н2О и СО2. Но в масштабах планеты эффект был околонулевым.

[Diy]

Ладно, не будем мечтать на тему Новых Васюков, счас бы хоть пятизенит сделать, а до МРКСных сверхтяжей еще далеко.