Comments 77
Все гораздо проще, прозаичней, и печальней. SSTO - это мечта, дань перфекционизму в хорошем смысле этого слова. Вспомните, нигде в фантастических книгах, фильмах, на которых выросло не одно поколение как политиков, так и инженеров, нет этого балета с разделением ускорителей/ступеней. От Эдмонда Гамильтона, с его "Межзвездным патрулем" (1928г., первая классическая "космоопера", заложившая каноны жанра), "Звёздными королями" (1947г) и до Тысячелетнего Сокола и капитана Зеленого с Алисой - все было не так "костыльно", как в реальности.
И если с иными вещами, вплоть до доступных каждому вполне получилось "сказку сделать былью" (Интернет, LCD экраны, сотовая/спутниковая связь/навигация, компьютеры, роботы-пылесосы-полотеры-окномойки, копеечные квадрокоптеры/БПЛА и наземные/надводные радиомодели, да тысячи их), и мы не заметили прихода этого будущего, потому что мы в нем живем - то SSTO пока что остается мечтой. Что касается прямотока... прямоток все равно не даст возможности выхода на орбиту - скорости, увы, не те. Так что все равно придется тащить массу классического ракетного движка, топливо и окислители. Впрочем, вынырнуть в космос (за линию Кармана) гипотетически возможно, но мякотка в том, что практической пользы от этого не будет - разница в скоростях условной орбитальной станции и такого ныряльщика будет составлять километры в секунду, соответственно спокойно причалить и передать груз, как в Звездных войнах - не выйдет.
Фактически, у человечества одна проблема - отсутствие компактного и мощного источника энергии. Ну или на крайний случай - компактного накопителя. Атомные технологии - мощные, но не компактными, ни безопасными их не назовешь. Однако за неимением иных - есть еще один проект, который можно было бы реанимировать с учетом новых появившихся возможностей. Да, я про Орион. Можно было бы поднять до высоты километров в 70-100 его на реактивных бустерах, а дальше он мог бы стартовать на своей "основной тяге". Тем более, что технологии наработки "горючего" на сегодня ни разу не rocket science, раз их освоили даже северокорейцы.
Есть ли хотя бы теоретические перспективы по более эффективному топливу или из химии уже выжато всё, что можно?
Всё что близко или лучше водород + кислород(фтор+водород/гидразин, аммиак, диборан, метан), к примеру РД-301/11Д14, чрезвычайно огнеопасно и/или токсично. Больший УИ можно выжать только добавляя металлы в состав топливной пары. Но с их подачей/хранением серьёзные не решённые проблемы, да и эффект 5-10% максимум.
Потому из химии выжали всё ещё в прошлом веке, в этом лишь проценты дожимают.
Рекомендую цикл постов Цивилизация пружин.
Атомарный металлический водород. При переходе его в молекулярную фазу высвобождается в 20 раз больше энергии, чем при сжигании аналогичной массы водорода с кислородом. Что даёт скорость истечения в 21 км/с, и позволяет добиться размеров автомобиля, ступени, выводящей на орбиту массу одного космонавта. Одна проблема, всё наработанное количество атомарного водорода за всю историю, было утеряно экспериментаторами где-то на полу лаборатории.
Вы ещё забыли про то, что он создаётся под давлением около 4млн атмосфер. Сколько будет нужно энергии потратить, чтобы заправить ракету, я боюсь представить. Но дешевле вероятно возить на кислород метане.
Он хоть и метастабилен(теоретически), но на практике фазовый переход пока происходит в обе стороны. И в каких пределах тоже не понятно. Может для атмосферного давления, он должен быть охлаждён до почти абсолютного нуля.
Не забыл, но к его качествам как топлива, это не имеет никакого отношения. Дело не в энергии, а в компактности и стоимости ракетных ступеней.
Любое топливо рассматривается с точки зрения денежной эффективности.
Если запустить тонну ПН с таким топливом будет стоить столько же, сколько десять тонн с обычным топливом, то рассматривать целесообразность применения будут разве что военные.
Вам с таким подходом в самый раз изобретать ракету на угле.
У чистого углерода УИ низкий. Не говоря уж о проблемах его подачи в сопло.
Потому и изобретать там нечего.
Зато цена низкая и получать легко, неужели это не имеет решающего значения?
Конечно нет. УИ то низкий, а значит на орбиту ракета может вывезти лишь саму себя, без полезной нагрузки. И то в лучшем случае.
Ну а атомарный водород может человека вывести, при ступени массой в автомобиль. Вопрос был про топливо, а не про нюансы его использования.
С тем же успехом можно сесть на кучу взрывчатки или ядерную бомбу и тоже выйти на орбиту, остальное мелкие нюансы.
Не бывает топлива без нюансов. Почем у вас можно купить этого замечательного водорода с тонну так примерно? Как нельзя, ни за какие деньги, да неужели?
Вы же сами пишете, что его наработали в смешных количествах. А значит до практического применения — как минимум лежит путь по налаживанию его производства в промышленных масштабах, и этот путь еще не пройден.
Есть ли хотя бы теоретические перспективы по более эффективному топливу или из химии уже выжато всё, что можно?
Нет, уважаемый Vaitek, мне тут наказывают, что даже теоретических перспектив нет.
Но это уже не химия, а энергия фазового перехода. Металлический водород и без окисления имеет прекрасный теоретический УИ.
Не, я с этим не спорю. Теоретически еще что-то выжать можно, и про добавление металлов написали уже двое. Это правда. Из металлов выжать УИ еще можно. Тут уже как раз скорее практические вопросы возникают, еще далеко не решенные. Но пока что-то не видно никаких способов их решить.
Теоретическая перспектива - октанитрокубан. Напряженная структура тоже свой вклад дает.
Ну а атомарный водород может человека вывести, при ступени массой в автомобиль.
На бумаге - может. В реальности - пока нет, и неизвестно когда сможет. Поэтому люди летают на скучных дешевых углеводородах или на чуть более веселом и дорогом водороде.
Любое топливо рассматривается с точки зрения денежной эффективности.
Да, но тут есть несколько аспектов:
Есть вещи к которым невозможно привесить ценник. Например, наука. Вопрос, сколько стоит закон Архимеда или общая теория относительности, просто не имеет смысла.
Цена вопроса зависит от цены энергии. При текущих ценах на энергию, такое топливо очень дорого. Но что будет при цене, допустим, в 1000 раз меньше? Разница с обычным химическим топливом возможно станет незначительной
- Мимо. Даже военные имеют ограниченный бюджет и не могут себе позволить космическое топливо по космической цене.
- Вы рассуждаете про теоретическое топливо, для которого пока(?) не удалось достичь хоть какой то метастабильности, для которого нужна теоретическая добыча электроэнергии в тысячу раз дешевле чем сейчас. О практическом применении термояда пока и речи не идёт, стоимость получается на порядок(в лучшем случае на два) дешевле. Это аспект на десятилетия вперёд, сейчас его не имеет смысла рассматривать.
тут надо определиться, мы про бюджет или про эффективность. Если про эффективность, то это разница между полученным и затраченным. Если полученное стремится к бесконечности (а ценность знаний где-то именно в том районе) то и эффективность стремится к бесконечности. Если же про бюджет, то да, вы конечно правы.
А в чём, собственно, проблема? Если сделать такие расчёты сейчас, то будет понятно куда двигаться, а где, наоборот, тупик. Физика и химия за следующие 10-100 лет вряд ли сильно поменяется.
- Любой бюджет ограничен и как правило выбирается самое дешёвое решение(при прочих равных). Это касается что государства, что частников.
- Для начала нужно хотя бы достичь метастабильности металлического водорода с приемлемыми условиями(или вообще хоть какими нибудь).
А потом уже можно рассуждать о его теоретических сферах применения.
Если запустить тонну ПН с таким топливом будет стоить столько же, сколько десять тонн с обычным топливом, то рассматривать целесообразность применения будут разве что военные.
Не совсем. даже если вывод на орбиту будет в 10 раз дороже по деньгам, то при высоких двельта-в (к примеру перехват межзвездных объктов) из-за снижения требуемой массы топлива цена может быть меньше из-за экономии для вывода на орбиту.
Иными словами если топливо невыгодно для первых ступеней из-за высокой стоимости, это не значит что оно будет невыгодно для верхних ступеней.
Ещё раз, русским по белому:
Любое топливо рассматривается с точки зрения денежной эффективности.
Если на верхних ступенях и/или дальше в космос, оно будет выгоднее, то очевидно что его будут использовать(если достигнут практически применимой реализации)
Ещё раз.
изначально вы писали другое.
Если запустить тонну ПН с таким топливом будет стоить столько же, сколько десять тонн с обычным топливом, то рассматривать целесообразность применения будут разве что военные.
Я обяснил что топливо используют не только для запуска.
Это был конкретный пример сравнения разных видов топлива. Он никак не противоречит использованию на более поздних этапах.
Вот мой другой коммент из этой же ветки к примеру:
Popadanec 8 мая 2023 в 10:58
Даже если это получится, проблемы получения, а значит дороговизны это не решит.
Для миссий за орбитой марса, это ещё может быть экономически оправдано, но вот всё что ближе пока даже в теории не рассматривается.
Конечно имеет. Вам к этому вашему автомобилю придется прицепить холодильную установку, которая будет поддерживать температуру 4-5К, и бак, выдерживающий миллионы атмосфер. И подозреваю это будет весить.
То, что он при таких условиях получается, ещё не говорит, что его так же хранить нужно.
Ну просветите нас, при каких нужно.
Пока метастабильности при атмосферном давлении и температуре около нуля по цельсию плюс минус, не удалось добиться.
Она вообще пока возможна лишь теоретически.
Ну, а вдруг получится её добиться при минус 50 цельсия и при 10 атмосферах? Это что-то сильно испортит?
Даже если это получится, проблемы получения, а значит дороговизны это не решит.
Для миссий за орбитой марса, это ещё может быть экономически оправдано, но вот всё что ближе пока даже в теории не рассматривается.
Согласно закону сохранения энергии, ту энергию, которую вы затрачиваете на производство топлива, вы потом поолучаете при его сгорании. Так что она вам вернётся.
Есть ещё детонационные двигатели.
Возможность «нырнуть» в атмосферу и сбросить на Москву атомную бомбу осталась лишь дезой для русских. В реальности «челнок» не был способен не только к такому кавалерийскому наскоку, но и к ряду миссий,
Не знаю что там за деза, русские и так прекрасно понимали что может, я чего не может челнок, так как сами строили свой.
С орбиты нельзя ничего "сбросить", а надо сводить. Чтобы свести с орбиты, нужно затратить немало энергии. Поэтому гораздо проще такие людоедские миссии как "сбросить на Москву атомную бомбу" выполнять с помощью баллистических ракет, которые забрасывают "бомбу" по параболе (точнее, по эллипсу) на высоту, и она сама падает.
Врядли русские об этом не догадывались.
Тут приведены предполагаемые варианты использования Шаттла, и расчёты по "сбросу" спецгруза тоже.И многое приходилось предполагать, пусть маловероятное, но очень неприятное.
Перед ним стояла довольно непростая задача. Во-первых, ещё не было в полной мере поставлена техническая задача, потому что ни военные, ни тем более НПО Энергия не владели полной картиной того, что же такое американцы там замышляют. Они не знали и не могли знать, что NASA изо всех сил и используя все возможности пытается спасти свою пилотируемую космонавтику. Но зато они видели, что американцы строят нечто, что не даёт никакой экономии и в целом невыгодно. Они видели, что к разработке подключены Минобороны США и ЦРУ. Они видели, что предварительные габариты корабля вроде бы позволяют снимать с орбиты массивные объекты, например советские спутники и орбитальные станции. Они даже видели, что система при пуске с авиабазы Ванденберг сможет, в теории, осуществить боковой манёвр до 2000 км и на первом же витке пролететь где-то между Москвой и Ленинградом.
Так а чем строительство Бурана должно было помочь? Сбросить с него бомбу на Вашингтон первым?
На орбите одновременно находятся и шаттл и буран, оба отслеживаются с земли. Как только шаттл начинает маневрировать в сторону Москвы, буран тоже начинает маневр в сторону Вашингтона.
Трудно даже перечислить число проблем с таким подходом. Хотя судя по остальным вашим комментам смысла особо в этом нет
Для шаттла промежуток времени от начала отслеживаемого маневра до падения заряда минут 5.
Через пять минут после тормозного импульса он только линию Кармана пересекает
Трудно даже перечислить число проблем с таким подходом
А кто сказал, что проблем не должно быть? Постройка шаттла - это сама по себе уже сложная техническая проблема.
Через пять минут после тормозного импульса он только линию Кармана пересекает
Это штатный вход в атмосферу для гражданского применения шаттла. Он может делать это по разному. У боеголовки тоже могут быть управляющие поверхности и двигатели, она может маневрировать.
Может на абордаж Шатл взять хотели) Военные - тоже люди, иногда генерируют бредовые идеи и претворяют их в жизнь...
Кстати говоря: "система при пуске с авиабазы Ванденберг сможет, в теории, осуществить боковой манёвр до 2000 км и на первом же витке пролететь где-то между Москвой и Ленинградом", размер крыльев шаттла был обусловлен как-раз заложенной возможностью подобного маневра. В реальности этот маневр ни-разу не проводили и шаттл по сути таскал совершенно не нужный, для его задач, вес (для обычного планирования с орбиты такие большие крылье не были нужны, скорее как на dream chaser и спирали).
Чтобы свести с орбиты, нужно затратить немало энергии.
Поэтому гораздо проще такие людоедские миссии как "сбросить на Москву атомную бомбу" выполнять с помощью баллистических ракет
Сведение с орбиты гораздо проще и менее энергозатратно, чем запуск ракеты с земли, иначе для посадки кораблей пришлось бы тащить такую же ракету на орбиту, которой эти корабли пускают.
Сущность шаттла не в этом, а в том, что это орбитальное оружие. Старт баллистической ракеты может отслеживаться в самом начале взлета. У противника есть 10-30 минут на нанесение ответного удара, пока ракета в полете. Для шаттла промежуток времени от начала отслеживаемого маневра до падения заряда минут 5.
Судя по мемуарам Чертока, одними из причин постройки Бурана была именно необходимость "догнать" США, опасение бомбардировки (это как барражирующий бомбардировщик с практически неограниченной дальность) и возможности "кражи" спутников.
Воздушно-реактивным же двигателям, единственным дееспособным типом которых на высоких скоростях остаётся ПВРД, нужно только горючее – окислителем выступает атмосферный воздух, и его массу с собой тащить не надо. А ведь окислителя на жидкостной ракете больше, нежели горючего.
Есть ещё один плюс - окислителя в воздухе лишь 23%, остальные газы работают как рабочее тело, нагреваясь и выбрасываясь в реактивную струю, но также не требуют их везти с собой. Это ещё больше увеличивает удельный импульс.
«Лётный» ГПВРД на псевдоскачке впервые разработан российскими специалистами – осесимметричный модельный двигатель на криогенном топливе крепился в носовой части зенитной ракеты 5В28 (В-880) комплекса С-200М.
Довольно интересный факт. Можно ли где-то об этом почитать подробнее? Не понятно как в зенитной ракете использовать криогенное топливо, ведь оно требует заправки прямо перед пуском. И его ещё негде взять в чистом поле.
Интересная статья.
В целом не понятно зачем морочиться с одноступенчатым стартом и решать кучу противоречивых задач и возить на орбиту очень много явно не нужной там массы. Явно проще стартовать с самолёта-носителя, который взлетает, разгоняется и остаётся в атмосфере. А на орбиту летит лишь часть взлётной массы, которая там реально нужна.
а вы видели - какой размер должен быть у такого самолета, чтобы он мог выводить спутники весом в тонну ?
А теперь представьте, что перед вами стоит задача вывести не спутник массой в тонну, а спутник, плюс сам самолёт (о чём, собственно, статья). Что проще?
проще - запускать ракету как у СпейсХ
так как действительно проще, если в постановке задачи вовремя остановиться, поставить точку на "вывести спутник".
В этом случае, никакой SSTO преимуществ не даст, а вот издержек добавит изрядно. Однако, понятие "челнок" подразумевает другое, "очень часто туда-обратно". И в эпоху шаттлов инженеры грезили именно о полётах, сопоставимых с обычным транспортом – заправились, полетели, прилетели, заправились, снова полетели. Грезили, да только не осилили, да и не нашлось практических задач под такие космические самолёты.
То же случилось и с авиацией – после появления реактивных самолётов, всё застопорилось на 50+ лет. Да, инженеры построили сверхзвуковые самолёты, но им не нашлось мирного применения. Не нашлось задач, оправдывающих издержки.
Смысла если не ноль, то около того. В атмосфере сильно не разгонишься и высоко не взлетишь.
В результате удаётся сэкономить совсем немного.
Да и размер/вес у самолёта будет таким, что бетонные плиты под ним будут проминаться.
Тут пишут что от 8-и (высота 10км, скорость <1M) до 20-и (20 км, 3М) %% можно наэкономить. Вроде, не много, но и не мелочь. Кроме того, можно запускать из разных мест, что даёт выгоды по начальной скорости и орбите. То есть такой самолёт может взлететь из района Восточного (или с мыса Канаверал) долететь до нужной точки над океаном и осуществить запуск. С обоих космодромов до экватора — 5000 км.
При всём при этом масса спутников сегодня сильно меньше чем была, так что такая система вполне может иметь экономические перспективы
То что перспективы есть, это понятно, иначе бы не строились и не исследовались подобные варианты запуска, но они имеют достаточно ограниченную сферу применения.
Ракета должна конструироваться с учётом такого старта, а значит длительные вибрации в горизонтальном положении(пока самолёт долетит до места расстыковки) и ограничения по топливу(криогенное нужно доливать), насос может хапнуть воздух. Для ПН тоже ограничения касаются. Некоторые нельзя перевозить горизонтально, только вертикально. Практически все не любят длительных вибраций(классический старт это несколько минут и ты на орбите). Проблемы с температурой, т.к. с самолётом, ракета успевает замёрзнуть(возможно даже обледенеть). Людей так не запустишь, т.к. ПН слишком мала. Есть серьёзные ограничения по размеру из за обтекателя.
а теперь примените свои аргументы к идее одноступенчатого самолётного старта, которому посвящена статья
на подходе и многоразовый корабль типа «Шаттла», только лучше
Насчет "лучше" можно поспорить
Возможность «нырнуть» в атмосферу и сбросить на Москву атомную бомбу осталась лишь дезой для русских.
Это в СССР придумали, чтобы оправдать создание "Бурана".
NASP всегда был «чёрной программой», то есть отличался высшей степенью секретности. С его закрытия прошло почти тридцать лет, но данные о целях исследований всё ещё неполны и противоречивы.
У нас вот только недавно конструкцию посадочного модуля на Венеру рассекретили, а тут военная программа.
Жизнь после «Шаттла»: NASP и Hyper-X