Comments 122
А что там с озоновым слоем тогда будет? Типо, 300 запусков шаттла должны его полностью уничтожить и всё такое?
К счастью, за прошедшие 40 лет мы выяснили две важных вещи: во-первых, ущерб озоновому слою от "Шаттлов" был, эээ, несколько преувеличен, а во-вторых, основной вклад в это дело вносили ТТУ, выбрасывавшие огромное количество сажи.
У "Старшипа", по идее, химический состав выхлопа сильно проще: углекислый газ да вода - не столько за ради экологии, сколько для решения проблемы загрязнения движков сажей на "Фэлконах". СО2 нынче тоже не в почете, но метан тут в принципе не самое плохое топливо, да и даже при такой дикой частоте запусков выбросы СО2 будут составлять доли процентов от, например, авиации (которая, в свою очередь, далеко не основной источник парниковых газов в мире).
Купился на упоминание научных миссий к Сатурну и безумной цену аппаратов, сделанных в НАСА, и сначала читал - а потом пролистывал. Так и не понял, зачем ему флот кораблей, курсирующих между Землей и Луной. Ну вот чтобы что?
50 лет назад американцы закончили свою пилотируемую лунную программу не потому, что исчерпали возможности - а потому, что исчерпали разумные цели для следующих полетов. Флаг поставили, камней привезли мешками и центнерами. Что еще там делать человеку?
Когда 50 лет назад американские военные фантазировали про лунную базу, у них хоты бы было заблуждение, что база пригодится для войны. Но им объяснили, что для войны будет бесполезна, и про лунную базу все успешно забыли.
Что изменилось сейчас? Такое ощущение, что начало статьи писал один человек, вполне вменяемый, а заканчивал другой, карапуз с завидущими глазами - "можно летать корованами!"
Что еще там делать человеку?Строить и обслуживать гигантские телескопы. Добывать воду, алюминий и пр. для дешевого строительства в космосе. Построить рейлган для вывода добытого в космос в промышленных масштабах. Отработать технологии строительства и жизнеобеспечения для Марса, спутников Юпитера и т.д.
И как лунный телескоп будет переносить гигантские ежемесячные колебания температур?
Но зачем - все это в целм?
Сейчас астрономы левой ногой через правое ухо извращаются, как сделать большой телескоп так, чтобы он как-то работал при земной силе тяжести. Из-за удешевленрия вывода в космос у вас появляется возможность сделать огромный телескоп в невесомости. Там его легко собрать в единую мегаломанскую конструкцию, потом с ним будет легко работать - разворачивать, поддерживать одну и ту же температуру, - при этом вся эта конструкция может быть в разы проще и дешевле, чем на земле.
Но вместо этого вы предлагаете делать телескоп в другом месте с силой тяжести. Чтобы снова героически преодолевать трудности. В том числе и такие, с какими еще не сталкивались ни на земле, ни на орбите. В чем смысл?
1) Можно использовать местный рельеф и материалы в качестве основы конструкции, вместо того, чтобы поднимать их с Земли в космос.
2) Для обслуживания наверняка пригодятся люди, а им легче обеспечить сносные условия на Луне, где есть гравитация, стройматериалы, вода.
В атмосфере Луны масса - по меркам космоса - пыли, которая будет создавать проблемы в оптике. Но куда большее зло это пыль, оседающая на точной поверхности зеркала - а это повышенное рассеяние света, падение проницания etc. Так что видятся только большие радиотелескопы
Давайте я по очереди. Очевидно, что для США "Артемис" - такой же по сути "флаговтык", что и "Аполлон", где на первом месте политические цели - прежде всего, демонстрация технологического превосходства перед Китаем. Отсюда - астрономические стоимость программы (все равно экономически она глубоко убыточна) и ее сроки (полетим ли через год, три или десять - не столь важно, лишь бы вперед китайцев).
Плюс, ущербность нынешнего космического рынка, которой автор касается в процитированном вначале посте про "SLS", уже сейчас заметна на примере "Фэлкон-9": несмотря на то, что Спейсы отжали приличную часть мирового рынка коммерческих запусков, этот рынок все еще слишком мал для той частоты пусков, которую способен обеспечить "Ф-9".
Со "Старшипом" ситуация другая, он моментально снижает стоимость вывода на несколько порядков, параллельно обеспечивая огромную частоту пусков. И тут встает логичный вопрос: ок, и что на ней возить? Сейчас Спейсы забивают расписание "Старлинками", но и их в грузовой отсек "Старшипа" влезет столько, что за 5-10 пусков можно вывести всю группировку, и еще немного запасных. Насколько я понимаю, основной расчет тут на достаточно быстрое формирование нового рынка, гораздо большего по объему и гораздо более активного.
Какие конкретно отрасли будут заметны на этом рынке - я не знаю. Туризм? Производство в вакууме и микрогравитации? Зондирование поверхности в реальном времени?
Так же и с Луной. Как минимум - "Старшип" может урезать затраты на "Артемис" на порядок, одновременно ускорив достижение целей программы. А дальше - перевалочная база для межпланетных миссий, производство, да что угодно. Вон, давеча миллиардеры на орбиту катались просто по приколу.
З.Ы. И кстати, из цифр следует, что большой флот и сложная логистика в общем-то не нужны, проще тупо заливать баки под завязку на НОО и пулять на Луну в один конец.
Сейчас Спейсы забивают расписание "Старлинками", но и их в грузовой отсек "Старшипа" влезет столько, что за 5-10 пусков можно вывести всю группировку, и еще немного запасных.
Ну, не совсем так. Полётов там будет куда больше. 2-й версии спутники должны быть больше, а Старшип должен выводить уже на целевую орбиту, а это всё вместе - снижает количество самих спутников. Ещё нужно понимать, что на 100т на НОО могут выйти не сразу. Даже 100т... я округлю до 0,5т каждый спутник и то, что его нужно выше выводить, это 200 - высота и разные наклонения (возможно) - очень грубо 150. У них план на 30 тыс. Заявку давно оформили. 30к/150 = 200 пусков Старшипа. То есть даже 200 спутников, то это 150 пусков. И это нужно вывести до 2027-го или 28-го. А далее обновлять группировку, ибо план на 5 лет работы. Грубо - за 5 лет 150 пусков, то есть 30 в год, а на 6-й год, для поддержания группировки - всё те же 30. Да, там может быть меньше, ну 20. 5-10 пусков и вся группировка - это очень мало.
Насколько я понимаю, основной расчет тут на достаточно быстрое формирование нового рынка, гораздо большего по объему и гораздо более активного.
Главный расчёт Спейсов не на рынок пусков, а рынок интернета, там на порядок больше может быть у них оборот. А по пути - можно и запускать.
F9 сейчас выводит по 60 спутников за раз, у него грузоподъемность 15 тонн на НОО, т.е. Старшип с 100 тонн может вывести в ~6 раз больше, даже с поправками на, возможно, чуть большую массу второй версии - 300-350 спутников за запуск и 100 пусков на всю группировку, да. Если взять за ориентир нынешнюю частоту пусков Ф9 в 20-25 в год, в сумме получаем 4-5 лет на вывод всей группировки, как раз к 2027.
Подозреваю, правда, что за дефицитом сторонних нагрузок по 100 тонн, они будут тупо перекинут на Старшип контракты на коммерческие спутники по 5-10-20 тонн, а "свободное место" будут забивать Старлинками, да и каденс у него должен быть в итоге сильно выше, чему Ф9
F9 сейчас выводит по 60 спутников за раз, у него грузоподъемность 15 тонн на НОО, т.е. Старшип с 100 тонн может вывести в ~6 раз больше, даже с поправками на, возможно, чуть большую массу второй версии - 300-350 спутников за запуск и 100 пусков на всю группировку, да.
Спейсы сказали, что делают 2.0, для Старшипа, он будет мощнее, я предполагаю, что при этом масса тоже будет больше, поэтому указал 500, а не 260 кг как сейчас. И это уже не 6 раз больше. Также речь шла про прямой вывод на целевую орбиту. Западный пуск вместил только 51 спутник, ибо энергетика другая.
Если взять за ориентир нынешнюю частоту пусков Ф9 в 20-25 в год, в сумме получаем 4-5 лет на вывод всей группировки, как раз к 2027.
30 тыс. нужно вывести. Даже по 60 за 1 раз, то это 500 пусков, то есть по 100 в год. Я не пойму ориентир Фалконов.
Подозреваю, правда, что за дефицитом сторонних нагрузок по 100 тонн, они будут тупо перекинут на Старшип контракты на коммерческие спутники по 5-10-20 тонн,
Такова цель - отказ от Фалконов и переход на Старшипы. Маск об этом сказал на презентации в 18-м году, когда они уменьшили диаметр до 9м, ибо чтобы Старшип мог себя хоть как-то оплачивать.
Вряд ли масса будет вдвое больше. Старшипы старшипами, но много небольших спутников выгоднее и для процесса развертывания, и для отказоустойчивости.
50-60 за раз это у Флакона, Старшип по определению выводит в разы больше, даже если озвученных характеристик Спейсы достигнут не сразу. И если Ф9 летает 25 раз в год с достаточно сложным межполетным обслуживанием, то Старшип должен, по идее, летать заметно чаще.
Да, очевидно, что держать в строю Ф9 им нужно только до момента сертификации Старшипа для пилотируемых полетов.
Понятно, что Маску хочется что-то возить. Но из начала статьи я думал, что автор будет развивать то, с чего он начинал: cейчас НАСА попало в некую ловушку положительной (для стоимости) обратной связи: если пуски дорогие, то спутник разумно делать не делевше стоимости пуска, но при такой цене спутника и к запуску теперь еще более высокие требования, а тогда и к спутнику тоже еще более высокие... и выходят миссии милиардной цены и, что еще хуже, десятилетий разработки.
Теперь же, если Старшипы будут летать как обещано, и стоимость вывода 100 тонн на НОО будет в несколько десятков миллионов долларов, можно будет делать научные миссии на порядок дешевле, и на порядок же быстрее. С обратной логикой: не надо высчитывать каждый грамм, и пусть будет риск технических несовершенств и ошибок, но все равно лучше сделать за три года телескоп за 100 млн и запустить, а если что-то не так, пошлем такую же недорогую ремонтную миссию, ну или сделаем новый, в сумме будет полмиллиарда, - чем по 20 лет ждать, когда будет идеальный спутник за 3 млдр, с которым все равно что-то пойдет не так, потому что уже поколения разработчиков сменяются.
При таком подходе новые гигантские телескопы, возможно, будет дешевле делать космическими, чем на земле - потому что тут гравитация мешает делать большие зеркала и потом поворачивать их, а в невесомости с этим идеально, не говоря уже про отмену всех костылей по борьбе с атмосферой. Но вместо этого - все опять свелось к этой несчастной "Артемиде", которую давно уже пора просто закопать, не дает хода действительно интересным астрономическим проектам. А если уж кому-то так нужны кадры, когда первая черная женщина-трансгендер ступает на луну и передает привет Грете Тунберг - то ведь для этих кадров достаточно полета, ну двух. Сделали пару этих бессмысленных медийно-политических доставок, и забыли про них, как про страшный сон. Лунная база для этого не нужна.
Согласен, коммерческая составляющая Луны под большим вопросом, причем уже давно. Первый раз высадиться - мировое достижение, а потом уже начали деньги считать.
В том и фокус, что со "Старшипом" стоимость падает на несколько порядков.
Да в перспективе за 100 000$ можно было бы слетать на луну. А с нашей (в мире имеется ввиду) религиозностью, можно и лунные кладбища делать - Японцы что то такое планировали. При разумной стоимости сразу найдется множество применений. Сколько сейчас "трешовых" телеканалов, футбольных клубов, и т.д., как то они существуют.
Да, стоимость упадёт, только до текущего уровня цен НОО Земли. А там и так слабое шевеление. Миллиардеры летают как туристы... не более. Пока что крайне слабая активность.
Сейчас на НОО летает Ф9, это 15 тонн за $60 млн, по $4 млн за тонну. Если взять цифру для Старшипа в $5 млн за пуск, то в самом простом сценарии имеем 2 тонны за запуск, т.е. уже $2.5 млн за тонну, но уже на Луну и обратно, при общем весе ПН в 25 тонн.
Если у нас на Луне подготовлена некоторая инфраструктура (жилые помещения, кислород на месте неспешно производится, все такое), то в 25 тонн можно немало народу упаковать. Не по 100 тыс с человека, конечно, но в целом доступно для миллионов жителей Земли.
Сейчас на НОО летает Ф9, это 15 тонн за $60 млн, по $4 млн за тонну.
Отлично, если на Луне не будет людей, то и грузы какие запускать? Я говорю про человеческую деятельность на орбите. А там цены - 50 млн за 1 место.
Если взять цифру для Старшипа в $5 млн за пуск, то в самом простом сценарии имеем 2 тонны за запуск, т.е. уже $2.5 млн за тонну, но уже на Луну и обратно, при общем весе ПН в 25 тонн.
Старшип без дозаправки не может доставить на поверхность Луны ничего. 5 млн - это очень оптимистично и это может быть при полном возврате ступеней и не в 1-й год.
50 млн за место - потому, что нет ни рынка, ни конвейера. Если пуски становятся дегшевле на порядок, и Старшип доказывает свою надежность, то и эта цифра упадет минимум на порядок.
Цифра в 2 тонны на запуск - из расчетов в посте, она учитывает все необходимые запуски танкеров. Учитывая, что "первый год" вполне может быть и 2022 - я согласен и на 2, 5 или даже 10-ый год.
Для снижения цены за счёт объема - нужны эти объемы, они пока очень слабые. НАСА даёт 2 слота для туристов в год. С вводом в строй модулей от Аксиом что-то должно изменится. Но, если это делать в рамках Драконов/Фалконов, то я бы не рассчитывал дешевле 25-30 млн за место.
Когда Старшипы будут возить людей и возвращать на Землю - мне сложно сказать. Если взять Илонтайм, то минимум лет 5, а то и все 10. Я не знаю, как Маэдзава согласиться на полёт на Старшипе да ещё и с реактивной посадкой... в 24-м году, как сейчас они там планируют.
>Такое ощущение, что начало статьи писал один человек, вполне вменяемый, а заканчивал другой
Casey Handmer, автор оригинала, интересный человек, типа вундеркинд не вполне нашедший себя в жизни, соответственно больше стремится показать себя и свои идеи, в противовес дуракам которые типа окружают со всех сторон, умеренная разновидность фоменко, так что ваше ощущение вероятно не обманывает :)
ps
как обычно imho
Начало - тоже из поста Кейси взято.
много чего у него на сайте есть, заносит его иногда, вероятно без внимания публики трудно ему, хочет мир спасти от чего-нибудь, быть умным это типа как вести спортивную машину, крепко руль держать надо
Это да. Разносторонняя личность (в разных смыслах).
еще одна разносторонняя личность - это Mr. McDonald, здесь цикл переводов его статей был по истории интернета вчастности (вероятно помните), просто мороз по коже оригиналы читать (переводы даже не пробовал), дело в том что когда он писал свои тезисы phd, под это дело доступ к архивам получил, но судя по написанному и сам добавил немало, особенно в части интерпретации деталей, те части которые слегка знаю из независимых источников произвели впечатление, но итоговые тезисы таки стоит почитать на его сайте (по-моему они здесь не переводились) , но советую пристегнуться :)
здесь
https://technicshistory.files.wordpress.com/2016/11/cfm_7-11-11.pdf
Изменилась стоимость вывода полезной нагрузки и возможности автоматики.
В итоге для одного и того-же результата нужно пулять меньшую веса и по меньшей цене.
это как с антарктидой. В первый раз пошли ради рекорда... а сейчас есть научные базы.
Что еще там делать человеку?
Наука. НОО освоили, далее хотят Луну. То есть, снизить затратны на МКС и аналоги и перекинуть эти деньги на Луну. Вполне достижимо.
Ну, не понял, и не понял. А вот сумрачный японский гений сразу всё понял, и заказал туристический облёт Луны.
Так что вас просят не беспокоиться, а сэр Ричард после возвращения из своего суборбитального полёта уже высказал свой интерес к бизнесу лунной гостиницы.
По моему цена в 5 млн за Старшип несколько оптимистичная.
Ну т.е. всё это будет круто и выгодно даже если цена будет в 20 раз больше, но сразу относишься осторожнее к другим оценкам автора.
Какие 5 млн? Сколько тогда Раптор должен стоить? А Супер Хэви? А междуполетное обслуживание?
Раптор сейчас стоит $1млн, Маск говорил, что они планируют около $250 тыс при массовом производстве. На "Старшипе" (который вторая ступень) таких 6, т.е. полтора миллиона. Бустер в любом случае многоразовый, и да - берется допущение, что межполетное обслуживание практически не стоит ни денег, ни времени. Понятно, что до этого если и дойдет, то не сразу.
При отладке технологий и повышения количества, стоимость производства в пределе стремится к стоимости энергозатрат на производство и материалов. Конечно до уровня рентабельности полиэтиленового пакета далеко, но за счёт низкой базы в данном вопросе возможны существенные прорывы до определённой степени.
100-1000 полётов на технике. Это кратное снижение стоимости пусков. Так должно работать. Но получится ли - вопрос хороший. Даже если Старшип будет стоять 500 млн за 1 шт., делим на 100 полётов - 5 млн + обслуживание и заправка. Но если 100 млн и 1000 полётов? - это 100 тыс. + заправка и обслуживание.
Не забывайте, что Шаттл, например, облажался именно на цене и продолжительности обслуживания.
Да, это так, планы были по 30 пусков в год, каждый. Но... у Маска Додд спрашивал, для сравнения со Старшип, на что тот ответил, что Шаттлы не могли постоянно серьезно дорабатываться ибо летели каждый раз люди, и полёт был очень дорогой, чтобы просто так запустить и угробить хоть 1 экземпляр. У них же - дешево в разработке и могут запускать грузы с новыми доработками. Да, по началу будет дорого, но как только будут возвращать ступени - ценник можно будет очень хорошо снижать в разы. Главные проблемы Шаттла - полный разбор, снятие движков и новая установка плиток. Ещё нужно не забывать, что это был первый опыт таких систем, очень многое не знали. Сейчас же, Маск и ко, знают куда больше, чем 50 лет назад. Да и материалы и технологии другие. По порядку. Движки - пару месяцев назад Спейсы установили 29 движков на Суперхеви за 16-17 часов или около того. То есть, в случае замены и съема, у них есть уже ответ. Да, плитки у них... проблемы с ними... но там в палатках готовят уже роботов, которые их будут устанавливать. Это одна из самых сложных частей. Послеполётная эксплуатация - у Спейсов уже есть более 5 лет опыта с Фалконами. Уже более половины пусков было на б/у ступенях. До блока 5 Ф9 летала не более 2х раз. Они выкатили блок 5, которые уже отлетали 10 раз, 2 бустера, в ближайшие месяцы планируют в 11-й раз запустить. Да, 2-я ступень идёт в расход, поэтому для Старшипа это будет новым вызовом в плане планки. Но, да, тут ещё Старшип нужно хоть раз на орбиту вывести и попробовать вернуть, а потому уже о чём-то конкретном говорить. Однако же, они могут угробить с десяток или 2 вторых ступеней без особых финансовых потерь при выводе ПН. Да, 1-я ступень уже в начале должна возвращаться, и чем раньше - тем лучше. 30 Рапторов - это ну. минимум 30 млн, если не более, ибо точно сложно сказать, сколько они сейчас стоят. Думаю, что ближе к 2-3 + другое оборудование. Там под 100 млн в себестоимости должна стоять 1-я ступень. Да, это, для таких систем, копейки, но бабло где-то нужно брать.
Думаю, что первые 5-10 пусков Старшипа могут сказать о многом. Это в случае если они состоятся.
Я читал слухи о себестоимости пуска Ф9 от 15 до 30 млн по разным оценкам, и, насколько я понимаю, продают они их по-прежнему по 50-60 млн, т.е. с каждого пуска около 30 млн дохода. С другой стороны, сейчас у них много пусков - "бесплатные" Старлинки.
По идее, Старшип должен быть заметно дешевле и в постройке, за счет стали, и в использовании (Мерлины надо промывать от сажи регулярно, это сейчас главный ограничитель каденса). Я слышал цифру в $1 млн за Раптор сейчас и $250 тыс при массовом производстве, т.е. "нижняя граница" стоимости Старшипа - $6 млн + СуперХэви $33 млн. Выходит, что да, Старшип потерять еще терпимо, а вот бустер - ооооочень нежелательно.
Требуемая Δv 8,3 км/с… В таком сценарии «Старшип» сможет доставить полезную нагрузку в 25 т. Для сравнения: «Шаттл» мог доставить 25 тонн на НОО; «Старшип» сможет доставить такой груз на Луну и обратно."
Да, но шаттлу для доставки с Земли на НОО нужны были те же 8 км/с, выходит, окажись заправленный шаттл на НОО, он тоже смог бы доставить 25 т на Луну и обратно?
Представил шаттлы, взлетающие на орбиту только для того, чтобы доставить туда сигару ТТУ, огромный внешний бак, тонны топлива, а затем ещё орбитальный монтаж этого добра... Красиво, блин!
У "Шаттла" были "почти две" ступени (ТТУ + расходный бак + орбитер), а у "Старшипа" после выхода на орбиту - одна.
Да, проблема в дешевой заправке. Система Спейс-Шаттл не была рассчитана на заправку.
При наличии ИБ тащить кучу топлива на лунную орбиту смысла нет - нужно цеплять груз к ИБ и медленно тащить его назад к Земле. Тогда старшипы используются только для переброски людей, припасов и оборудования которое не может пережить медленное путешествие на луну. Ну и если не очень торопимся то в принципе можно тормозить на пол-пути к луне и заправляться от ИБ, это тоже съэкономит топливо, но риск выше.
Интересно имея Старшип за несколько запуском можно закинуть в низкую орбиту большой и мощный буксир который и будет тягать необходимое топливо ? между заправочными гейтами на НОО, ГПО, НЛО ? Нужны заправки с топливом хотя бы на НОО, ГПО, НЛО а топливо с НОО дальше тащить уже буксиром а не гонять танке пусть и дольше. Эх пгирнать бы вожный астероид на НОО... Мечты ).
Такая схема тоже рассматривается. Штука в том, что при наличии "быстрой многоразовости" может оказаться выгоднее быстренько доставить грузы на метане, нежели строить эти орбитальные АЗС и логистику буксировки между орбитами. Т.е ИБ будут иметь смысл только при наличии более-менее стабильного грузопотока по одному и тому же маршруту.
Вопрос чайника: кто знает, объясните, зачем надо было возиться со стальным корпусом, если его все равно необходимо покрывать термозащитной плиткой? Вроде говорили, что сталь хотя и тяжелая, но за то у нее теплостойкость супер-пупер...
Рискну предположить, что плитки применяются исходя из соображения, что даже жаропрочная сталь (Вики подсказывает: при строительстве Starship используется марка AISI 304, выдерживающая [кратковременный] нагрев до 900 °C) вряд ли сможет сохранить прочностные качества при манёврах в атмосфере, и особенно при спуске, когда температура окружающей аппарат плазмы достигает нескольких тысяч градусов Цельсия.
Сталь намного дешевле и проще обрабатывать. ЕМНИП, сначала была речь про охлаждение испарением топлива, потом, видимо, выяснилось, что этого недостаточно, и нужна еще керамика - но керамики нужно меньше, чем для того же алюминия.
Я не удивлюсь, если по окончании тестов они сменят марку стали или еще чего-нибудь. Agile, так его.
Под супертеплостойкостью имели в виду, что сталь держит прочность в огромном диапазоне темератур — от минус двухсот градусов у жидкого кислорода в баках до плюс нескольких сотен. Но тысячи, до которых нагревается что-либо при входе в атмосферу с первой космической, в любом случае вне этого диапазона, и какая-то теплозащита всё равно нужна. Для нее рассматривали разные варианты, но плитка оказалась дешевле и надежнее.
я так понял с точки зрения безопасности. чтобы в случае минимальных дефектов теплозащитного покрытия корпус выдержал. Но выбор стали был сделан не по конкретно этой причине, а по совокупности причин.
Стальной корпус - очень дешевый. Не жалко даже десяток взорвать на тестах. Но, какая бы не была сталь, она не держит температуры входа в атмосферу.
Есть еще открытый вопрос со вторым ключевым компонентом - орбитальной дозаправкой.
Зачем возится с дозаправкой? Просто закидываем НОО полные баки и состыковываем с кораблем. Пустые можно оставлять на Луне.
Тут главное двигатели на Землю возвращать. Для них меньше теплозащиты понадобится, ПН можно будет увеличить.
На счет окупаемости. Маск может продавать "мечту вставить флаг" всем желающим. Китай рыдать будет если Индия, Япония, Корея и Тайвань окажутся там первыми.
А Индия - если Пакистан, ага.
С "состыковкой" не все гладко: неплохо бы, чтобы у болтающегося на орбите бака были какие-нибудь движки, хотя бы RCS, чтобы он не сильно болтался в процессе стыковки. А у возвращаемого на Землю "Старшипа" - какие-нибудь баки, чтобы он смог сесть. Ииии... оказывается, что проще в качестве бака использовать старшип. Опять же, унификация.
Строгая унификация выгодна в начале. Потом появляются всякие производные.
А насчет бак закрепить, так его все равно при перекачке закреплять придется. Если не перекачивать, то закрепил, краник открыл и все, "поехали".
Чтобы спускать же бак, это его не только дорогими плитками покрывать но и укрепить как следует надо. А это доп. вес для которого требуется доп. горючее для которого нужен бак по больше.
Не только закрепить при перекачке, но и для начала "закрепить" при стыковке, чтобы не вышло, как у Нолана в "Интерстелларе".
У нас уже есть Старшип, который этот бак выводит - с корпусом, плитками, ногами, крыльями и хвостом.
По моему, стыковка бака не сложнее чем стыковка и перекачка топлива. Плюсы: избавляемся о побочных эффектов от перекачки; экономим время (ниже коммент про скоропортящееся топливо); экономим выводимый вес. А еще, пустые баки можно как нибудь использовать на Луне.
Стыковка с управляемым кораблем намного проще, чем с неуправляемым "баком".
Это несложная задача для инженеров. "Лифтер" с нужными движками, можно отстыковать после "передачи" бака.
И куда его девать?
Ваше предложение имеет тот же недостаток, что "полу-многоразовые" схемы ступеней с возвратом движков на парашюте: система сильно усложняется (и вероятность отказа растет), а выгоды практически нет.
У Старшипа 1200 тонн топливной пары в баках, а полезная нагрузка - 100 тонн, т.е. чтобы вместо дозаправки "пристыковаться" к готовому баку на НОО - этот бак надо туда как-то вывести. Старшип его не поднимет, т.е. нам нужна ракета еще больше (куда больше-то??)
А с другой стороны - у нас есть флот кораблей (а это массовое производство, унификация пусковой инфраструктуры, обслуживания, топливной и возвратной логистики и т.п.), которые с небольшими доработками могут перевозить людей, грузы или топливо, и мы их тасуем, как нам нужно в каждый конкретный момент времени. Вот и выходит, что запускать 12 танкеров с орбитальной перекачкой может оказаться и проще, и дешевле.
И возвращаемся к "оптимальному" сценарию: поднимаемся на НОО, оперативно дозаправляемся под горловину, как можно быстрее (сиречь, без остановок) летим на Луну и бросаем там корабль на радость местным мародерам. Профит!
Согласно контракту с НАСА по программе HLS лунный посадочный модуль (Starship) должен иметь возможность находиться в ожидании до 90 дней на лунной орбите.
Notable strengths of the Starship HLS design include a 100 day loiter capability in lunar orbit, exceeding NASA’s goal of a 90 day loiter period.
https://www.nasaspaceflight.com/2021/04/nasa-starship-first-landings-on-ramp/
Так что даже если с буксиром все сложно. Не уверен, что такой вообще будет в ближайшее время. Сам Starship имеет хороший запас во времени по потерям топлива.
Сам Starship имеет хороший запас во времени по потерям топлива.
Откуда это известно? Те сведения о конструкции Старшипа, которыми я располагаю, говорят об обратном. Между топливом и космическим пространством всего лишь 3 мм стали, достаточно хорошо проводящей тепло, и даже экранно-вакуумной изоляции нет (в текущем варианте конструкции). Да даже если и была бы - она не панацея, и лишь ослабляет внешний нагрев, не прекращая его совсем.
Нет, похоже, что удел Старшипа - короткие челночные рейсы до НОО, амил-гептил возить, для специально построенных дальних кораблей. Но уж для этих челночных рейсов Старшип идеален. Ну и ещё можно, как тут уже подсказано, отправлять Старшипы в один конец, без возврата.
Если вам недостаточно ссылки на nasaspaceflight, то вот ссылка на документ НАСА.
https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/option-a-source-selection-statement-final.pdf
In particular, SpaceX’s quiescent lunar orbit operations capability will allow it to loiter for 100 days prior to rendezvous with the crew vehicle. This capability exceeds NASA’s stated goal period of 90 days, which allows for additional flexibility for crew launch in the event unexpected circumstances arise that could delay the commencement of Artemis missions.
Ещё раз повторяю, лететь в более-менее дальний космос на криогенном топливе собрались в первый раз. Почтеннейшей публике этот факт бросается в глаза, а авторы проекта отмалчиваются.
Центавр 5 обещают держать полгода на орбите. И да, тоже криотопливо.
Кроме Centaur V при объединении двух компаний Boeing и Lockheed Martin в United Launch Alliance (и объединении наработок двух их ракет Delta и Atlas) возникла идея о разработке новой "долгоживущей" второй ступени. Она получила название Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) и в ней задумано применение технологии Integrated Vehicle Fluids (IVF).
Суть технологии в том, чтобы лучше изолировать тонкими отражающими пленками/фольгой баки ступени с жидким криогенным топливом и окислителем, добавить снаружи (сбоку от основных двигателей) небольшие легкие двигатели внутреннего сгорания, работающий на парах водорода и кислорода. Такие двигатели нужны для выработки электроэнергии, «умного» расхода лишних паров топлива, для обеспечения импульсов ориентации в поперечном направлении, а также для поддержания давления в баках при помощи системы автогенераторного наддува (Autogenous pressurization).
Описал планы для применения этой ступени в своей статье тут: Как спасти вторую ступень?
Она получила название Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) и в ней задумано применение технологии Integrated Vehicle Fluids (IVF).
Не кроме, а вместо ACES будет Центавр 5, ибо отказались.
Вроде же у них header tanks были, по крайней мере, для "посадочного" топлива? Это если куда-нибудь на Марс; на Луну должно хватить отражающего корпуса + керамической плитки + "правильной" ориентации корабля. Возможно, будут еще использовать солнечные панели в качестве экрана.
В космосе вакуум. топливо получается не таким-уж скоропортящимся, если мы летим всего-то до луны. и имеем много топлива. В случае ИБ у нас явно есть источник энергии, значит можно даже охлаждать топливо.
В космосе вакуум.
Вы ещё про космический холод вспомнили бы. Да, в тени холод, а на солнечной стороне совсем наоборот. Вакуум сам по себе ни от чего не спасает, нагрев (как и охлаждение) происходит ЭМ-излучением.
В случае ИБ у нас явно есть источник энергии, значит можно даже охлаждать топливо.
Знали бы вы, сколько энергии жрут эти охлаждалки и насколько невелик их тепловой КПД... Чтобы держать в криогене под тысячу тонн топлива, солнечных батарей потребуются квадратные километры. Нет, если уж так хочется летать на криогенном топливе, лучше дождаться появления космических ядерных электростанций достаточной мощности.
Теплоемкость тысячи тонн метана ~ 2 ГДж/K. Предположив, что стенка бака имеет площадь 500 квадратных метров, имеет идеальную теплопроводность и поглощает, скажем, 10% падающего излучения, получим мощность нагрева прямым солнечным излучением 1366*500*0,1= 68,3 кВт. То есть топливо будет нагреваться на 1 градус за ~ 8,1 часа, точка плавления метана - 90,7 К, критическая температура - 190,6 К, то есть даже без охлаждения наш бак способен продержаться ~800 часов. ИМХО, для лунных рейсов вполне хватит, тем более термоизоляцию можно и получше сделать, а на орбите сбрасывать тепло во время захода в тень планеты.
Разверните в вашем расчете корпус движками к солнцу
Что касается термоизоляции, то это, как и в случае с бортовой охлаждалкой, приводит к потерям в грузоподъёмности, т.е. хвост вытащили — нос увяз. Ну, а замечание про тень Земли — это вообще не про полёт к Луне.
для метана:
критическое давление: 4,58 МПа; критическая температура: −82,4 °СМаксимальная допустимая температура — температура кипения при максимальном давлении, которое может выдерживать бак. Вряд-ли бак выдержит почти 46 атмосфер.
По сути, запас температуры определен, в основном, тем насколько можем позволить себе переохладить метан глубже точки кипения. При атмосферном давлении можем переохладить на 21 градус без перехода в твердое состояние. Уже это даст порядка 160 часов, что немало.
Это с одной стороны.
С другой — поток тепла завышен на порядки. В нескольких местах читал, что планируют разворачивать двигателями к Солнцу. Теплоизолировать только «дно» бака — заметно проще (останется поток тепла через конструкции)
Вряд-ли бак выдержит почти 46 атмосфер.Где-то видел упоминание, что давление наддува в баках Старшипа — около 6 атмосфер (образуется оно газификацией исходного криогенного топлива, исходя из него и рассчитывалась толщина стенок).
И вспомнил где — это там, где Маск отказался иметь на борту «горячие» рулевые движки и предпочёл для экономии веса и простоты конструкции банально стравливать давление наддува через клапаны с нужной стороны. Утверждалось, что давления 6 атмосфер достаточно для создания требуемого рулевого момента, а нужный для этого избыток топлива невелик.
Можно ещё технологию Integrated Vehicle Fluids (IVF) применить.
В этом видео объясняется, что это за идея.
около 6 атмосферДля внутренних баков с топливом для возвращения — легко поверю.
В Википедии про Старшип пишут, что баки SN7… SN7.2 делали из стали AISI 304L. Для сталей AISI 304/304L удалось нагуглить, что в диапазоне температур -161… — 196 гр.Ц, предел упругой деформации (по деформации 0.2%) в диапазоне 220..400 МПа (в разных источниках попадались несколько разные числа). Там, правда, есть ещё графики, которые не понятно как интерпретировать. Возможно, что при длительной криогенной работе, предел упругой деформации будет в разы выше, тогда 6 атм. возможны и для основного бака. Судя по результатам испытаний SN7.2, так и есть.
Калькулятор прочности трубы от давления насчитывает для трубы диаметром 9 м с толщиной стенки 3 мм из материала прочностью 400 МПа, что уже при 3 атм. она порвётся.
Нашел описание тестирования SN7.2:
Musk has previously said that that 6 bar was the bare minimum necessary for orbital flight, translating to 7.5-8.5 bar to achieve an industry-standard safety margin of 25-40%
Тогда получается, что увеличение прочности при низких температурах компенсирует большую плотность стали чем у алюминиевых сплавов. Возможно, даже полностью.
Вдобавок к сказанному учтите, что в невесомости топливо плавает в баке и жидкая фаза контактирует со стенками бака лишь частично (особенно если смачиваемость стенок плохая, или если там ледяная шуга). Плюс, металлические стенки бака в тени излучают тепло так же легко, как поглощают, а половина старшипа покрыто термоплиткой.
Не, там подразумевается перегрев топлива до критической температуры без потерь. Но как указали ниже, расчёт в целом основан на неверном представлении ситуации - с одной стороны, метан до критической точки перегреть не выйдет, бак лопнет раньше, но с другой стороны никто не будет поворачивать "Старшип" к Солнцу незащищённым боком и ждать пока бак взорвётся.
Что за х.. автор городит, что за х.. переводчик добавил? Нахрена нам полная простыня текста, когда можно было бы свернуть перевод до нескольких абзацев. Для практики перевода технических текстов?
Почему никто не задался вопросом: какого хрена сейчас полеты на Луну так редки, хотя на другие планеты солнечной системы периодически что то отправляют?
Все дело в том, что снарядить полет к Марсу будет на порядок дешевле, чем на Луну. Если кратко, то основными проблемами будут слабая гравитация и отсутствие атмосферы, а также гравитационное влияние системы Земля - Луна.
И второе: многие выросли на романтическом представлении о космосе, которое создали писатели фантасты в 40х - 70х годах. Но космос слишком огромен и пуст, а живые организмы не приспособлены для длительного пребывания в космосе. Не надо путать фантазии с реальностью, а прагматическая реальность говорит о том, что даже развитые цивилизации не могут освоить космические пространства.
Почему никто не задался вопросом: какого хрена сейчас полеты на Луну так редки
Потому что они сейчас уже не так редки. С 2000 года по настоящее время было 15 миссий к Луне, если я не ошибся в подсчётах - не меньше чем к Марсу за то же время, например. И это при том, что Луну в 60-е-70-е уже изучили достаточно плотно.
Дополню ссылками на список миссий к Луне и Марсу. Там даже таблички с количеством миссий появились.
а прагматическая реальность говорит о том, что даже развитые цивилизации не могут освоить космические пространства.
С многими цивилизациями знакомы?
Простыня за тем, что она даёт полнее ощутить масштабы ветки будущего, в которой Старшип вышел в серию и достиг основных озвученных для него целей.
По ссылкам, которые привел коллега @Everm ниже, видно, что с 2010 по 2020 на Луну отправлено 11 миссий против 6 на Марс, так что - чаще, просто эти миссии реже освещаются непрофильными СМИ (видимо, из-за меньшего "фактора захватывающести").
Возможно, к Марсу долететь и проще, но пилотируемые полеты на Луну в этом десятилетии хотя бы как-то планируются, а вот на Марс - совсем нет, даже Маск осторожничает.
А по поводу развитый цивилизаций - мы как бы до сих пор не знаем ни одну цивилизацию хотя бы первого уровня по Кардашёву, и нам не обязательно "осваивать космос", достаточно колонизировать хотя бы соседнюю планету, и это сейчас задача инженерная и экономическая, фундаментальных препятствий для неё нет, а приспособленность - дело наживное, дедушка Чарльз не даст соврать.
Почему-то все рассматривают космическую промышленность только в свете экспорта на Земле. И логично, выходит что невыгодно. Или выгодно, но только если добываются некие очень ценные ресурсы
Только дело в том, что космическая промышленность, чтобы добывать редкие и ценные ресурсы, впервые должна быть самодостаточной.
То есть, на первое время (долго!), все добытое космической промышленности, на 100% будет потребляться этой самой промышленности. И только потом, когда там будут автономные поселения, работающая энергетика, пищевая промышленность, заводы, люди, можно говорить об экспорте на Земле.
Но надо же как-то начинать. Все и сразу невозможно получить в принципе.
Я бы сказал, автор скорее пытался впихнуть хоть какую-то задачу в сценарий доставки груза с Луны. Понятно, что на практике материалы с Луны нужно там же (на поверхности или хотя бы НЛО) и использовать.
Вроде как антиутопичную идею "импортировать кислород с Луны, потому что свой кончился" уже даже фантасты не рассматривают, слишком уж ерунда выходит.
Я бы сказал, автор скорее пытался впихнуть хоть какую-то задачу в сценарий доставки груза с Луны.
Притом, что важнейшая задача, это чтобы люди там жили, рождались и умирали. Все остальное получится само собой.
Давайте вспомним.
Компьютер Аполлона по мощности был как современный калькулятор. Но он не смотря на очень ограниченные ресурсы позволил попасть в толщину листа бумаги расположенного на другом конце футбольного поля.(попасть под нужным углом в атмосферу земли стартовав с орбиты луны)
Но с увеличением мощности компов у программистов упала культура программирования при ограниченных ресурсах.
А не произойдет ли аналогичная ситуация с запусками, на решение простых вопросов на орбите, потребуются неоправданно избыточных ресурсов?
В процессе TEI у Аполлона были все же коррекции, так что компьютер там не то чтобы чудесный. Можно сколько угодно скучать по good old days, но если бы сейчас у нас было железо (и требования к софту) а-ля 60-ые - та же "быстрая многоразовость" была бы в принципе невозможна, аэродинамическую + реактивную посадку в атмосфере те машины бы не потянули никак.
Реголит не спайс. Не взлетит.
Меня радует регулярное появление на Хабре серьёзных статей на еосмическую тематику в последнее время. Этот перевод - одна из таких статей.
Полноценный ответ в коротком комментарии не поместится, но вот несколько замечаний. Первое - Старшип в том виде, в котором он рассматривается в статье, на Луну летать не будет. Лунный пилотируемый лендер, заказанный НАСА, предназначен исключительно для полёта с ОЛО (окололунной орбиты, в статье обозначается НЛО) на поверхность Луны и обратно.
Причины:
При попытке сесть на Луну с топливом для взлёта, обычный Старшип с большой вероятностью потерпит катастрофу. Представьте, что наделают сотни тонн топлива в баках диаметром девять метров при маневриовании при посадке, например. Да, вес в шесть раз меньше, но масса-то та же.
Лунный лендер должен иметь опоры, но не обязан иметь аэродинамические поверхности для управления процессом посадки на Землю.
А ещё - если в космосе сохранение запаса криогенного топлива большой проблемы не создаёт, то на поверхности Луны проблемы встают в полный рост.
Я рассчитываю в ближайшее время написать несколько статей по мотивам опубликованных намХабре статей.
В заявке для Артемиды - да, но сдается мне, что если (когда?) у нас будет летающий Старшип с минимальным межполетным обслуживанием и орбитальной дозаправкой - всю Артемиду (SLS + Orion + Gateway) нафиг закроют, потому что, ну, делать вид, что в этом гигантском летающем шредере для денег есть какой-то смысл - будет совсем невозможно.
А дальше - если расчеты в статье верны, то большинство кораблей полетят в один конец (200+ тонн за раз против 25!) - хотя да, с них можно снять всю аэродинамику, но при посадке маневрирование будет намного менее энергично, чем на Земле, потому что посадка целиком реактивная, и не нужно возиться с belly flop.
С криогенным топливом в долгосрочных пилотируемых миссиях вопрос интересный, но при наличии 200-тонных грузовиков - ИМХО, решаемый.
«Что, если»: Starship