Cancellation of Constellation

[Дмитрий В.]

"Легко квантуемые" ПН можно было бы запускать и электромагнитными ускорителями - было бы ещё дешевле. Но никому не нужны в космосе "вода, топливо и песок". В космосе нужны различные КА, выполняющие различные задачи.

Именно! Поэтому в чистом виде классическая транспортная задача (оптимизация размерности носителя при заданном грузопотоке) по-простому не решается. Ну, и потом, "снижение стоимости выведения 1 кг" - это не системный подход. Надо искать способы снижения стоимости космических миссий в целом.

[Старый]

Согласен. Верно и почти бесспорно.

Вообщето соответствует действительности с точностью до наоборот.
 

Однако есть ещё и вопрос надёжности - который, кстати, тоже в основном на стороне менее крупных РН - меньше последствия разовой аварии и соответственно её амортизация.

При равной надёжности и увеличении количества запусов растёт количество аварийных запусков, то есть хотя последствия одной аварии и меньше но самих аварий больше. Так что стоимость амортизации последствий как минимум такая же. Но это если возится массовый квантуемый груз типа топлива/воды/песка. Если же доставляется критически ваный груз то последствия будут тяжелее чем при запуске на небольшом количестве супертяжей.
 И это без учёта того что при применении квантования надёжность снижается применением дополнительных операций сборки/стыковки.

[Lev]

avmich писал(а):

...
3) Если ракета запускается часто, то можно ракету удешевлять, применяя массовое производство. Чем больше ракета, тем труднее такое сделать.
В этом смысле супертяжей быть не должно, по экономическим соображениям - должны быть заправочные станции на орбите, массовое производство на Земле, частые запуски.

На ракете Вы топливо на заправку не доставите. Вам нужен танкер - вполне себе сложный космический аппарат. Фактически, система заправок удваивает количество необходимых космических аппаратов для выполнения целевой задачи - кроме целевых аппаратов нужно делать аппараты-танкеры.
Плюс - обслуживание самих заправок. Автоматические, посещаемые, пилотируемые - в любом случае потребуются дополнительные космические аппараты и дополнительные пуски.
Серийность никак не скомпенсирует общего удорожания.

[us2-star]

Что до массового производства - ВТБ для Шаттлов делались вполне себе массово. В принципе, можно пойти по пути УР-700 и вязать веники из "Атласов" и "Дельт".

С т.з. банальной экономики..  действительно дешевле "вязать веники"..
Но как то "практически" еще ни у кого не получилось..

[pkl]

"Легко квантуемые" ПН можно было бы запускать и электромагнитными ускорителями - было бы ещё дешевле. Но никому не нужны в космосе "вода, топливо и песок". В космосе нужны различные КА, выполняющие различные задачи.

Именно! Поэтому в чистом виде классическая транспортная задача (оптимизация размерности носителя при заданном грузопотоке) по-простому не решается. Ну, и потом, "снижение стоимости выведения 1 кг" - это не системный подход. Надо искать способы снижения стоимости космических миссий в целом.

Один из главных - увеличение САС. Спутники связи дорогие, но и служат по 10-15 лет. Могли бы и больше, но это уже спутникостроителям не выгодно. В общем, решение давно найдено на Земле в крупных инфраструктурных проектах - берёшь кредит на 20-30 лет, и строишь мост, дорогу, АЭС, Евротоннель. Которые эксплуатируются потом десятки лет. И их колоссальная стоимость "размазывается" по десятилетиям. Ещё можно гос-во подключить.

+ стандартизация платформ КА, РН и т.д.

[pkl]

avmich писал(а):

...
3) Если ракета запускается часто, то можно ракету удешевлять, применяя массовое производство. Чем больше ракета, тем труднее такое сделать.
В этом смысле супертяжей быть не должно, по экономическим соображениям - должны быть заправочные станции на орбите, массовое производство на Земле, частые запуски.

На ракете Вы топливо на заправку не доставите. Вам нужен танкер - вполне себе сложный космический аппарат. Фактически, система заправок удваивает количество необходимых космических аппаратов для выполнения целевой задачи - кроме целевых аппаратов нужно делать аппараты-танкеры.
Плюс - обслуживание самих заправок. Автоматические, посещаемые, пилотируемые - в любом случае потребуются дополнительные космические аппараты и дополнительные пуски.
Серийность никак не скомпенсирует общего удорожания.

А как подумаешь, сколько нужно стыковок, чтобы хотя бы на Луну слетать... так волосы дыбом встают. :shock:

[pkl]

avmich писал(а):

...
3) Если ракета запускается часто, то можно ракету удешевлять, применяя массовое производство. Чем больше ракета, тем труднее такое сделать.
В этом смысле супертяжей быть не должно, по экономическим соображениям - должны быть заправочные станции на орбите, массовое производство на Земле, частые запуски.

На ракете Вы топливо на заправку не доставите. Вам нужен танкер - вполне себе сложный космический аппарат. Фактически, система заправок удваивает количество необходимых космических аппаратов для выполнения целевой задачи - кроме целевых аппаратов нужно делать аппараты-танкеры.
Плюс - обслуживание самих заправок. Автоматические, посещаемые, пилотируемые - в любом случае потребуются дополнительные космические аппараты и дополнительные пуски.
Серийность никак не скомпенсирует общего удорожания.

А как подумаешь, сколько нужно стыковок, чтобы хотя бы на Луну слетать... так волосы дыбом встают. :shock:

[SpaceR]

"Легко квантуемые" ПН можно было бы запускать и электромагнитными ускорителями - было бы ещё дешевле. Но никому не нужны в космосе "вода, топливо и песок". В космосе нужны различные КА, выполняющие различные задачи.

Именно! Поэтому в чистом виде классическая транспортная задача (оптимизация размерности носителя при заданном грузопотоке) по-простому не решается. Ну, и потом, "снижение стоимости выведения 1 кг" - это не системный подход. Надо искать способы снижения стоимости космических миссий в целом.

В общем, я как раз к этому и вел.

[avmich]

Авмич, при регулярных запусках цена килограма на супертяже дешевле чем на тяже. При общей массе выводимой в год например 500 тонн запускать в год 4 Сатурна-5 обойдётся дешевле чем 20 Хэви Дельт.

Вот из каких соображений это может быть не так.

Допустим, для того, чтобы запустить Сатурн, надо 100 человек, а для того, чтобы запустить Дельту - 50. Команда по запуску формируется, и ей, этой команде, надо платить зарплату всё время - вне зависимости от того, сколько ракет улетело.

Если первая команда запустила за год 4 Сатурна по 100 тонн ПН каждый, а вторая - 20 Дельт по 20 тонн ПН каждая, то общая ПН одинаковая, а первая команда оказалась дороже, потому что пришлось заплатить 100 людям, против 50 в команде Дельты.

Это по поводу частоты запусков. Теперь по поводу разработки.

Стоимость разработки Сатурна пусть будет 100, а Дельты - 20. Если мы делаем 4 запуска Сатурна, и 20 запусков Дельты, то ПН оказалась одинаковой, а Сатурны проиграли по экономичности - на них больше денег было потрачено на разработку. Тут ещё надо учесть, что обычно супертяжи не имеют столько запросов на запуски, как ракеты калибра Протона - то есть, Сатурнам кроме 4 запусков на Луну делать нечего, а Дельты, кроме 20 запусков на ту же Луну, ещё 10 запусков - или 30 запусков - сделают с коммерческими спутниками на геостационар.

Теперь по поводу изготовления.

Есть общий принцип, что чем больше партия заказанной продукции, тем больше стимула для производителя делать каждую единицу дешевле. То есть, любой инструмент - у которого есть фиксированная составляющая цены - будет тем выгоднее, чем больше раз он используется, поэтому для больших партий можно ставить инструменты лучше (дороже), а для меньших - нельзя. Лучшие инструменты повышают качество и снижают цену.

У Сатурна есть преимущество перед Дельтой в случае, когда у нас есть 1 Сатурн и 1 Дельта, и нам надо сделать 1 запуск. В этом случае цена за 1 кг на орбите может быть ниже у Сатурна - если Сатурн запускается командой 100 человек, а Дельта - 50 человек, то на 1 кг у Сатурна получается меньше человек. Но у нас ситуация не разовых запусков, а больших партий - потому что мы запускаем стыкуемые модули, потому что мы доставляем топливо для дозаправки на орбите. Хорошей иллюстрацией удешевления ракеты при увеличении количества запусков служит Союз-У.

[avmich]

Эти соображения верны применительно к "легко квантуемым" ПГ (например, вода, топливо, песок и т.п.). В реальночсти все гораздо сложнее.

Зависит от определения "легкой квантуемости". Например, для отправки людей на орбиту ПН в 20 тонн вполне достаточно - можно экипажи по 2, 3, 4 человека отправлять. Для создания орбитальных станций ПН в 20 тонн вполне достаточно, проверено неоднократно, и Мир летал куда дольше Скайлэба. Вполне можно нарисовать схему создания марсианских кораблей из модулей массой по 20 тонн.

Довольно трудно придумать такую ПН, которая не укладывалась бы в такие "кванты". При массе кванта в 20 тонн потери на стыковочные части довольно малы, вполне можно пренебречь.

PS. В США, я смотрю, тоже идут по пути "плясать от носителя", а не "от потребности". Ни к чему хорошему это не приведет. :roll:

Потребность состоит в том, чтобы что-то сделать, а не в том, чтобы сделать ракету для того, чтобы что-то сделать. Когда есть что сделать, оказывается, что ракету для этого делать не надо, потому что она уже есть.

[avmich]

Итого - частые (малы приведённые эксплуатационные расходы) запуски небольших (мала стоимость разработки) ракет, производимых массово (малы затраты на производство ракет, поднимающих фиксированную ПН на орбиту). фраза не закончена...

Закончена, это описание того, что выглядит наиболее логично для имеющихся задач. То, что надо делать :) .

В этом смысле супертяжей быть не должно, по экономическим соображениям - должны быть заправочные станции на орбите, массовое производство на Земле, частые запуски.

А вот тут ситуация уже хитрее...

Если нужны заправочные станции на орбите, значит нужно во-первых вложиться ещё и в их создание и отработку, и смириться с дополнительными издержками на них и с некоторым снижением общей надежности операции.

Нужно, конечно, но это сравнительно небольшие деньги.

Если судить по массе - 12КРБ имеет сухую массу 2,5 тонны, включает 12,6 тонн топлива. При том, что у него двигатель есть. Если считать, что заправочная станция впятеро легче, чем топливо, которое она хранит, то станция в 30 тонн будет хранить 150 тонн топлива, что больше, чем ПН Сатурна. При этом цена этой заправки будет примерно как у одной ракеты Союз - в принятых предположениях - а использоваться она может многократно.

Если более крупная РН позволяет без них обойтись, то в таком раскладе она может быть и эффективнее - скажем, при 2-3 пусках в год моноблочных грузов (к примеру, лунных экспедиций).

Я думаю, что если считать от того, что есть сейчас - допустим даже, у нас есть все чертежи и производители Сатурна-5 - то использование Дельт будет дешевле. Причины - у Дельты дешевле произвести ракеты на ту же ПН из-за массовости производства, и у Дельты меньше эксплуатационные расходы на ту же ПН. При этом накладные расходы на, скажем, стыковочные системы достаточно малы.

У относительно малых ракет ещё тот плюс, что инфраструктура, создаваемая ими, позволяет гораздо гибче строить проекты. Сейчас все ПН обязательно пляшут от имеющихся ракет, а в случае, если на орбите есть заправочные станции, а то ещё и возможность сборки конструкций - скажем, для начала модуль для МКС, в котором можно собирать спутники из поставляемых с Земли деталей - то спектр возможностей для разработчиков ПН сильно вырастает.

И в этом плане лунная экспедиция на двух "директообразных" РН имхо дешевле чем на двух Аресах 1+5, и дешевле, чем на семи "Ангарах 5" или "Дельтах 4", которым необходимо ещё наличие функционирующей орбитальной заправки и куча околоземных операций.

Если учесть, что супертяж надо ещё разработать - а это серьёзно стоит - то думаю, Дельты выиграют. Если у нас достаточно длительная программа, то Дельты опять выигрывают, из-за массовости как изготовления, так и запусков. Политически Дельты выгоднее - они быстрее дают промежуточный результат, который сложнее закрыть, вон, МКС как начали выводить ещё при Клинтоне, так и работает система, устойчива. Там, правда, международный аспект повлиял, но всё же.

Но если делаем тысячетонный марсолёт, которому что в лоб, что по лбу нужна орбитальная сборка, то здесь пачка стотонников вероятно всё же похуже пачки серийных 25-35-тонников, привлекаемых ещё и для других космических задач.
Хотя тут начинает играть и особенности конструкции собираемого "крейсера" - не будешь же реактор (или, к примеру, главное отражающее зеркало) по частям тащить.

Если что-то, что можно сделать только на Земле, не влазит в квант ПН - да, придётся ракету побольше делать :) . Но квант в 20 тонн многим выглядит как достаточно большой для многих применений.

[Agent]

Если что-то, что можно сделать только на Земле, не влазит в квант ПН - да, придётся ракету побольше делать . Но квант в 20 тонн многим выглядит как достаточно большой для многих применений.

Лол. Дельта не тянет такой квант. Дельта-Хэви дороже Арес-1, который 20т может вывести.

[avmich]

"Легко квантуемые" ПН можно было бы запускать и электромагнитными ускорителями - было бы ещё дешевле. Но никому не нужны в космосе "вода, топливо и песок". В космосе нужны различные КА, выполняющие различные задачи.

Именно!

Большинство ПН делятся на три группы - люди, электроника и топливо. Первые - штука достаточно неделимая, но квант в 20 тонн может включать в себя вполне приличный КК для нескольких человек. Электроника, как правило, делима - как правило, можно отправить отдельно приборы, которые поставить на борт КА уже на орбите перед отправкой, скажем, в систему Сатурна. Топливо делимо хорошо. Не входят в эти три группы, скажем, уникальные большие зеркала... можно, наверное, придумать много чего, что хочется в принципе иметь в космосе, но в 20 тонн не входит, но всё это - опять же, при необходимости - можно и на орбите создавать. Комбинации, когда на орбите создавать уж слишком неудобно-дорого, а втиснуть в, скажем, 20 тонн ну никак не получается, думаю, довольно редки.

Идея состоит в том, чтобы создавать и поддерживать инфраструктуру в т.ч. на орбите, которая позволит решать произвольные задачи из таких квантовых кубиков.

Для того, чтобы "воду, топливо и песок" (ВТП) использовать в космосе, в рамках этого направления нужно отдельно вывести на орбиту пустой КА - который меньше кванта массы - отдельно вывести ВТП, и заправить КА на орбите. Если КА больше кванта, то КА собирается стыковками на орбите. Если в КА требуется не просто заправить ВТП, а поставить и настроить оборудование, то на этот счёт запускаются люди, которые решают эти задачи на уровне "сборки кубиков". Случаи, когда нельзя ни разбить КА на стыкуемые части меньше кванта, ни поставить оборудование, привезённое отдельно, уже на орбите, довольно редки. Сейчас, во всяком случае их нет, как нет и супертяжа, который мог бы их решить.

Поэтому в чистом виде классическая транспортная задача (оптимизация размерности носителя при заданном грузопотоке) по-простому не решается. Ну, и потом, "снижение стоимости выведения 1 кг" - это не системный подход. Надо искать способы снижения стоимости космических миссий в целом.

Наличие большего количества вариантов выполнения миссии позволяет меньше беспокоиться, скажем, об общей надёжности, потому что больше возможностей устранить неисправность, если что-то случится. Скажем, наличие на орбите Парома могло бы исправить ситуацию, когда от КК Союз по ошибке отделён ПАО до выдачи импульса сведения с орбиты.

[avmich]

Если что-то, что можно сделать только на Земле, не влазит в квант ПН - да, придётся ракету побольше делать :) . Но квант в 20 тонн многим выглядит как достаточно большой для многих применений.

Лол. Дельта не тянет такой квант. Дельта-Хэви дороже Арес-1, который 20т может вывести.

Слово "Дельта" приводится исключительно для примера. Как и округлённые произвольные массы ПН.

Дельта-IV значительно дешевле при условии частых запусков - во всяком случае, её проектировали из таких соображений. Коммерческий рынок не состоялся, ВВС США наказали Боинг за нехорошие действия, в итоге Дельта-IV летает гораздо реже, чем планировалось, что привело к росту цен. Арес-1 не существует, не летает и сравнивать его с Дельтой-IV сложно.

Но, опять же, названия - чисто иллюстративные.

[avmich]

avmich писал(а):

...
3) Если ракета запускается часто, то можно ракету удешевлять, применяя массовое производство. Чем больше ракета, тем труднее такое сделать.
В этом смысле супертяжей быть не должно, по экономическим соображениям - должны быть заправочные станции на орбите, массовое производство на Земле, частые запуски.

На ракете Вы топливо на заправку не доставите. Вам нужен танкер - вполне себе сложный космический аппарат.

Я учёл его стоимость массовой моделью.

Фактически, система заправок удваивает количество необходимых космических аппаратов для выполнения целевой задачи - кроме целевых аппаратов нужно делать аппараты-танкеры.

Заправочные станции используются многоразово.

Плюс - обслуживание самих заправок. Автоматические, посещаемые, пилотируемые - в любом случае потребуются дополнительные космические аппараты и дополнительные пуски.
Серийность никак не скомпенсирует общего удорожания.

Обслуживание может понадобиться - хотя в космонавтике создание аппаратов, работающих без человека многие годы, не редкость. Необязательно людей только для обслуживания заправок запускать - заправки могут быть связаны с ОС.

А почему повторное использование заправок никак не скомпенсирует затраты на их создание и поддержание?

[avmich]

Согласен. Верно и почти бесспорно.

Вообщето соответствует действительности с точностью до наоборот.
 

Однако есть ещё и вопрос надёжности - который, кстати, тоже в основном на стороне менее крупных РН - меньше последствия разовой аварии и соответственно её амортизация.

При равной надёжности и увеличении количества запусов растёт количество аварийных запусков, то есть хотя последствия одной аварии и меньше но самих аварий больше.

Чем чаще система используется, тем она часто более надёжна. Союз-У и КК Союз - иллюстрации тому.

А это значит, что при росте количестве запусков количество аварий растёт медленнее, чем пропорционально.

Так что стоимость амортизации последствий как минимум такая же. Но это если возится массовый квантуемый груз типа топлива/воды/песка. Если же доставляется критически ваный груз то последствия будут тяжелее чем при запуске на небольшом количестве супертяжей.

Это может быть, и это причина, по которой мне кажется, что Союз-ФГ мог бы ещё долго использоваться.

И это без учёта того что при применении квантования надёжность снижается применением дополнительных операций сборки/стыковки.

Снижается вроде бы относительно несильно.

Сколько было стыковок и сколько из них - неуспешных, повлиявших на результат существенно?

[avmich]

"Легко квантуемые" ПН можно было бы запускать и электромагнитными ускорителями - было бы ещё дешевле. Но никому не нужны в космосе "вода, топливо и песок". В космосе нужны различные КА, выполняющие различные задачи.

Именно! Поэтому в чистом виде классическая транспортная задача (оптимизация размерности носителя при заданном грузопотоке) по-простому не решается. Ну, и потом, "снижение стоимости выведения 1 кг" - это не системный подход. Надо искать способы снижения стоимости космических миссий в целом.

Один из главных - увеличение САС. Спутники связи дорогие, но и служат по 10-15 лет. Могли бы и больше, но это уже спутникостроителям не выгодно. В общем, решение давно найдено на Земле в крупных инфраструктурных проектах - берёшь кредит на 20-30 лет, и строишь мост, дорогу, АЭС, Евротоннель. Которые эксплуатируются потом десятки лет. И их колоссальная стоимость "размазывается" по десятилетиям. Ещё можно гос-во подключить.

+ стандартизация платформ КА, РН и т.д.

Другое решение - массовое производство. Гутенберговские книжки имели большую себестоимость, а сегодня книжки доступны почти всем.

Если стоимость килограмма на орбите уменьшится, это будет стимулом делать более дешёвые спутники.

Так как удешевлять спутник до стоимости ниже стоимости запуска не имеет смысла, то сейчас есть стимул иметь спутники очень дорогими, чтобы стоимость запуска не оказывала большого влияния на стоимость проекта. Если же стоимость запуска снизится, то окажется, что порог, когда спутники уже выгодны, снижается.

Например, если сегодня 1 кг на орбите стоит 1000, и ПН - 1000 кг, то стоимость вывода - 1 млн, и делать спутник стоимостью 300 000 или 500 000 - на общую стоимость влияет мало, всего в 15 / 13 = 1,15 раз, поэтому имеет смысл делать спутник дорогим, но зато более надёжным. А если 1 кг на орбите стоил бы 100, то стоимость 300 000 + 100 000 = 400 000 отличалась бы уже от стоимости 500 000 + 100 000 = 600 000 в 6 / 4 = 1,5 раз, и оптимум стоимости спутника сместился бы в сторону более дешёвых спутников.

[avmich]

А как подумаешь, сколько нужно стыковок, чтобы хотя бы на Луну слетать... так волосы дыбом встают. :shock:

А как подумаешь, сколько надо работы, чтобы сделать Сатурн, да ещё его и запустить... так волосы вообще выпадают...

[ronatu]

Если стоимость килограмма на орбите уменьшится, это будет стимулом делать более дешёвые спутники.

Так как удешевлять ?

:wink:

[Agent]

Слово "Дельта" приводится исключительно для примера. Как и округлённые произвольные массы ПН.

Дельта-IV значительно дешевле при условии частых запусков - во всяком случае, её проектировали из таких соображений. Коммерческий рынок не состоялся, ВВС США наказали Боинг за нехорошие действия, в итоге Дельта-IV летает гораздо реже, чем планировалось, что привело к росту цен. Арес-1 не существует, не летает и сравнивать его с Дельтой-IV сложно.

Но, опять же, названия - чисто иллюстративные.

Чисто иллюстративно, легким движением мысли переводим критическую массу в 1т. Тоже самое получится? А если 100?
Так можно умственными упражнениями уйти в чистый бред.
Реальность очень проста - миссия определяет носитель. В отсутсвии миссии как у Обамы и Флькон-1 идеальная ракета.