Есть ещё проблема что посаженную ступень, нужно как-то вывезти с места посадки, т.е. нужна дорога. Можно конечно построить несколько сот км дорог в направлениях основных пусковых курсов, но боюсь влетит это в копеечку и вся затея с повторным запуском несколько теряет смысл.
Либо вертолётом, но тут надо смотреть что там будет за ступень и выдержит ли она такую перевозку.
Разработчиков из Bigelow спрашивали про самовосстанавливающиеся материалы, они сказали что думают над этим, но в данный момент технологии таких материалов недостаточно развиты для использования в космосе.
7) нужно разработать надежную систему перекачки криогенного топлива из одного бака в другой
8) нужно придумать, каким образом производить достаточно лёгкие и прочные топливные баки в виде двойного конуса
9) нужно придумать как доставлять на космодром ракету такого диаметра.
А про центр масс ещё не забываем что его сложнее контролировать при большом диаметре ракеты, а это значит новые алгоритмы, новые испытания, в общем всё плохо.
Там, возможно, вот что происходит:
1) сначала ракета падает со скоростью свободного падения.
2) Потом ракета включает 3 двигателя и скорость снижения начинает уменьшаться.
3) Затем, перед самым касанием, выключает 2 двигателя и скорость снижения начинает _уменьшаться медленнее_.
Но т.к. она уже околонулевая это визуально воспринимается как нечто похожее на зависание. На самом деле это просто снижение с почти постоянной небольшой вертикальной скоростью.
Т.е. если бы два двигателя в этой ситуации не выключались, то ракета действительно зависла бы ненадолго, а потом полетела бы обратно вверх.
1) возникает проблема разведения ступеней, пустые баки нужно очень быстро и аккуратно отделить от ракеты и увести в сторону, иначе ракета с радостью пролетит сквозь них.
2) через отсек с полезной нагрузкой нужно будет провести внушительных размеров трубопровод для керосина\кислорода
3) стенки отсека с полезной нагрузкой должны будет выдерживать внушительные продольные нагрузки т.к. сверху на них будет давить топливный бак, массой тонн в четыреста, умноженной на перегрузку (которая достигает 4g).
4) и в результате всё равно не получится ракета «заправил, вымыл и запустил снова»
Кстати не знаю уж что там с эффектом масштаба для космической индустрии в целом, а говорить о эффекте масштаба при производстве Протонов можно только в рамках анекдота. Не потянет промышленность даже 15 протонов в год, не говоря уж о тысячах.
Это выдающийся результат для двигателя с открытой схемой.
Нашел интересный комментарий на эту тему на реддите:
«У меня есть теория на эту тему: для многих ракетных двигателей серьёзной проблемой является стабильность сгорания и причина этого заключается в устройстве форсунок.
В двигателях с открытым циклом, топливо и окислитель впрыскиваются в камеру сгорания через форсунки, которые создают сложную пространственную структуру капель топливных компонентов, при которой капли разбиваются на более мелкие и топливо эффективно смешиваются с окислителем. При этом достигаются условия для более качественного сгорания, и капли испаряются и сгорают преимущественно в центре камеры сгорания, откуда их проще всего перенаправить в сопло.
У такого подхода есть несколько слабых мест:
— испарение капель топлива и окислителя сложно поддается компьютерному моделированию: большинство программ моделирования просто не работают, т.к. процесс включает в себя и одновременное испарение и быстротечную химическую реакцию с выделение различных газов. К тому же речь идёт о микроскопических частицах, поведение и параметры которых тяжело изучить, измерить и понять даже под микроскопом, не говоря уж о камере сгорания с давлением в 100 атмосфер.
— капли решительнейшим образом сопротивляются расщеплению на более мелкие — им больше нравится оставаться большими
— форсунки приобретают сложную форму и пространственное распределение капель при различных скоростях потока (т.е. при различных уровнях дросселирования) быстро становится неоптимальным
— такие двигатели трудно масштабируются. Капли нельзя масштабировать, они упрямо сохраняют прежний размер даже в большом двигателе, а значит для большого двигателя всё нужно пересчитывать с нуля.
— становится сложно контролировать точный момент сгорания. В идеале для получения максимального удельного импульса не обязательно сжигать все компоненты топлива, нужно просто получить выхлоп с минимальной удельной массой и, тем самым, получить максимальную скорость выхлопа. (Остаток компонентов топлива может сгореть уже вне двигателя) Но для того чтобы такого достичь, нужно точно контролировать время и скорость испарения топлива и окислителя, а это непросто если имеешь дело с каплями.
— по этим причинам, обеспечить стабильное сгорание и дросселирование в таких двигателях тяжело и результат получается не самый эффективный, даже при использовании оптимизированных для дросселирования игольчатых форсунок (pintle injector) как в Merlin
Если же мы возьмём, для сравнения, двигатель закрытого цикла с газогенератором, то мы увидим, что в нём в камеру сгорания впрыскиваются не жидкости, а продукт работы газогенератора, т.е. газ. Газ не нужно расщеплять на более мелкие частицы, он с радостью сам распределяется по камере сгорания и процесс этот легко смоделировать. Смешивать газы друг с другом также гораздо проще чем смешивать капли жидкости.
Таким образом сгорание в закрытом цикле, а особенно замкнутый цикл с полной газификацией имеет большое преимущество в вопросе стабильности сгорания в широком диапазоне режимов. Кроме того он имеет преимущество в плане масштабирования самого двигателя т.к. с точки зрения термодинамики, нет существенных различий между большим и маленьким двигателем, т.к. нет никаких макроскопических капель, которые порождают всякие нелинейности.
В общем если моя теория верна, то у РД-180 должен быть неплохой диапазон дросселирования, а у Раптора и BO он должен быть и вовсе выдающимся.
И похоже, так оно и есть: РД-180 может дросселироваться до 50%, BO до 20%, и я уверен что у Раптора возможности будут ещё более глубокими.
Кроме того, думаю, что прототип Раптора будет гораздо проще смаштабировать до полноразмерного двигателя для BFR, в то время как размеры Мерлина увеличить будет проблематично.
Бесспорно, у двигателей с полной газификацией есть свои серьёзные технические проблемы, например сумасшедшие давления и коррозия элементов, но в вопросах физики сгорания они устроены проще чем такие двигатели как Мерлин.»
Ссылка: https://www.reddit.com/r/spacex/comments/4i81a9/elon_musk_on_twitter_max_is_just_3x_merlin_thrust/d2w55jd
В этом треде автор очень много ещё всякого интересного пишет: почему атмосферное давление не влияет на дросселирование, пишет о 9g при посадке Фалкона на 3х двигателях, и о том, почему посадка на 5 или 9 двигателях не имеет смысла. Рекомендую.
Учитывая во что обойдётся логистика обеспечения постоянно действующей базы на Марсе в течение 10 лет, вопрос цены не так однозначен. В любом случае, дешевле всего вообще никуда не летать)
Не ну, справедливости ради, SLS проектировали когда ещё никакого Маска не было и казалось что она стоит своих денег. Ктож знал что проект CCTCap выстрелит, на рынок придет новый игрок и так цены уронит. Это сейчас у них начались разговоры «все ли правильно мы делаем», а совсем недавно такой уровень цен никого не удивлял.
Кстати, интересный вопрос, а нельзя ли сейчас убрать пару мерлинов и запилить falcon 7 с прежними характеристиками. Вроде бы тяговооруженности хватает, а тут, всё-таки, какое-никакое снижение массы и цены.
Не очень понятно зачем отправлять туда сейчас трёх смертников, если, условно, можно подождать 10 лет и отправить туда пару десятков человек, которые вернутся.
Ну камон, ну какое заносчивое задротство. Приходит человек и начинает какие то умозрительные доводы приводить типа того что «посадка ракеты-носителя на баржу это та же посадка аполлона на луну», при этом не потрудившись разобраться в предмете хоть сколько-нибудь. Ну блин, ну хоть почитай что-то по теме, хоть зелёногокота, или, я не знаю, в ксп поиграй хотя б чтоли, в потом приходи потрясать своим бесценным мнением.
С какой стати противостояние воинствующему дилетантству стало снобизмом и заносчивым задротством? Блин, ну много же кто нормально комментирует и умудряется не устроить срач на три десятка комментариев и словить минусов. Да, бесспорно, критический текст будет принят настороженно и надо приложить какие-то усилия чтобы тебя правильно поняли. Но вообще то тут публика не сильно тупая собралась, не стоит уж так сходу их в сектантстве обвинять. Нормально писать надо и нормально всё будет.
Чувак, да ты можешь быть сто раз профессором МФТИ, MIT, Бауманки и чего угодно, но если ты не в состоянии обосновать тупейший тезис «в посадке Аполлона и Фалкона нет принципиальной разницы» то дело не в свидетелях Маска, дело в тебе. Ты не можешь даже внятно сформулировать и обьяснить свою мысль (я догадываюсь что она, видимо, заключалась в том что в разработках SpaceX нет чего-то кардинально нового и все они уже существовали ранее по отдельности) так чтобы это не приняли за бред очередного школьника. Ну и ладно, не судьба значит. Хабр, типа, нынче совсем не тот.
На самом деле, это ты себя повёл как заносчивый, прости, мудак, когда начал разговор с тезиса «нет разницы между технологиями 50 летней давности и тем что вы тут обсуждаете», а после того как тебе объяснили почему это не так, начал про какие то ракеты и истребители вспоминать. Ну, видимо, ты просто не умеешь слушать собеседника. Посмотри сам, ты ни один довод толком не опроверг, только бездоказательное «я не понимаю к при чём тут грузоподъемность» и «просто нужно взять движок помощнее». После такого возникает вопрос что общение «на равных с краснодипломниками» проходит у тебя как то не так.
Уютный кружок дрочеров на Маска конечно уютен, но поверь, адекватно сформулированную критику здесь вполне себе воспримут, просто надо чтобы она заключалась не в «это всё технологии 50-х годов а ещё вы все зазомбированные, плак-плак».
А уж рассказы о безумно интересных неопубликованных статьях и потрясание друзьями из Физтеха (он общается с ними на равных, Карл!) и обещание дорасти до преподавателя выглядят и вовсе смешно. Мне конечно жалко немного что, (судя по твоим предыдущим каментам) достаточно адекватный персонаж так нелепо слился. Но в целом всем насрать.
Кстати, есть симуляция, показывающая что первая ступень вполне может самостоятельно выйти на низкую орбиту. Без груза правда. https://www.youtube.com/watch?v=lpDYyOg6sfA
Судя по всему, карма тебе скоро понадобится чтобы просто что-то комментировать, глупый человек.
Ну ничего, пусть это будет для тебя приятным сюрпризом.
Что мы имеем в сухом остатке.
1) Нужно сделать девайс, способный забросить 100 тонн на высоту 80км со скоростью 3000м\с.
2) Аппарат должен управляемо снижаться на гиперзвуке в турбулентной атмосфере.
3) Аппарат должен быть способен запустить двигатели при снижении в атмосфере.
4) Аппарат должен целым приземлиться на поверхность.
5) И должен сделать это в указанной точке, а не абы где.
Хорошо, допустим некоторые ракеты и самолёты умеют п.п. 2,4 и 5, Аполлон умеет п.4. Многие ракеты-носители умеют п.1. Дальше что? Пункты 4 и 5 умеет моя бабушка, например, давайте её сравним с Миг-25 чтоли.
Смысл в том, что Фалкон выполняет все эти пункты, и именно в этом и заключается «принципиальное техническое отличие». Привязываться к какому-то одному параметру бессмысленно, какая разница, что Аполлон снижался быстрее чем Фалкон, если он делал это в вакууме, и был одноразовым. Какая разница, что SR-1 умеет летать на 3М, если у него полезная нагрузка меньше тонны? Это, блин, разные технические решения, они отличаются принципиально и решают различные задачи.
Вы заявили что между посадкой Аполлона и Фалкона нет принципиальной разницы. Ну вот я вас и поправляю.
1) Посадка без зависания требует более сложных алгоритмов, накладывает совершенно иные требования по перегрузкам, точности навигации и т.п. Аполлон по сравнению с этим примитивная игрушка.
2) Различие заключается в том что запускать двигатели в движении против сверхзвукового потока воздуха Аполлону было не нужно, а это между прочим серьёзная техническая задача и кроме SpaceX так никто больше не умеет.
3а) И много вы знаете крылатых ракет, способных безопасно приземлится хотя бы на футбольное поле, не разлетевшись на куски?
3б) При чём здесь крылатые ракеты, если мы говорим о посадке Аполлона и о посадке Фалкона?
4) Опять вы сливаетесь в набросе про Аполлон. Ну да, бывают самолёты и ракеты которые умеют до 3М разогняться. Только эти самолёты не могут 100+ тонн на 80 км закинуть, как не мог и аполлон.
5) Нет, это означает что посадка «как у Аполлона» для Фалкона невозможна.
Вам всё предоставили, вы просто читать не умеете.
1) У лунного модуля было дросселирование двигателя в широких пределах вплоть до зависания, а у фалкона — нет. Это принципиальное различие.
2) У лунного модуля двигатель запускался в вакууме, а у фалкона — на сверхзвуковой скорости навстречу потоку воздуха. Это принципиальное различие.
3) Лунный модуль садился куда-нибудь в квадрат со стороной несколько км, а фалкон садится на баржу 90х50м. Это принципиальное различие.
4) Лунный модуль садился в вакууме, а фалкон проходит сквозь турбулентную атмосферу на гиперзвуке. Это принципиальное различие.
5) Лунный модуль представлял собой 15 тонную компактную конструкцию 10х10х7 метров, предназначенную специально для посадки на луну, а фалкон — тонкостенная труба (ломающаяся от поперечных нагрузок) высотой 40м, и весом под 50 тонн. Это принципиальное отличие.
Либо вертолётом, но тут надо смотреть что там будет за ступень и выдержит ли она такую перевозку.
8) нужно придумать, каким образом производить достаточно лёгкие и прочные топливные баки в виде двойного конуса
9) нужно придумать как доставлять на космодром ракету такого диаметра.
А про центр масс ещё не забываем что его сложнее контролировать при большом диаметре ракеты, а это значит новые алгоритмы, новые испытания, в общем всё плохо.
1) сначала ракета падает со скоростью свободного падения.
2) Потом ракета включает 3 двигателя и скорость снижения начинает уменьшаться.
3) Затем, перед самым касанием, выключает 2 двигателя и скорость снижения начинает _уменьшаться медленнее_.
Но т.к. она уже околонулевая это визуально воспринимается как нечто похожее на зависание. На самом деле это просто снижение с почти постоянной небольшой вертикальной скоростью.
Т.е. если бы два двигателя в этой ситуации не выключались, то ракета действительно зависла бы ненадолго, а потом полетела бы обратно вверх.
2) через отсек с полезной нагрузкой нужно будет провести внушительных размеров трубопровод для керосина\кислорода
3) стенки отсека с полезной нагрузкой должны будет выдерживать внушительные продольные нагрузки т.к. сверху на них будет давить топливный бак, массой тонн в четыреста, умноженной на перегрузку (которая достигает 4g).
4) и в результате всё равно не получится ракета «заправил, вымыл и запустил снова»
Нашел интересный комментарий на эту тему на реддите:
«У меня есть теория на эту тему: для многих ракетных двигателей серьёзной проблемой является стабильность сгорания и причина этого заключается в устройстве форсунок.
В двигателях с открытым циклом, топливо и окислитель впрыскиваются в камеру сгорания через форсунки, которые создают сложную пространственную структуру капель топливных компонентов, при которой капли разбиваются на более мелкие и топливо эффективно смешиваются с окислителем. При этом достигаются условия для более качественного сгорания, и капли испаряются и сгорают преимущественно в центре камеры сгорания, откуда их проще всего перенаправить в сопло.
У такого подхода есть несколько слабых мест:
— испарение капель топлива и окислителя сложно поддается компьютерному моделированию: большинство программ моделирования просто не работают, т.к. процесс включает в себя и одновременное испарение и быстротечную химическую реакцию с выделение различных газов. К тому же речь идёт о микроскопических частицах, поведение и параметры которых тяжело изучить, измерить и понять даже под микроскопом, не говоря уж о камере сгорания с давлением в 100 атмосфер.
— капли решительнейшим образом сопротивляются расщеплению на более мелкие — им больше нравится оставаться большими
— форсунки приобретают сложную форму и пространственное распределение капель при различных скоростях потока (т.е. при различных уровнях дросселирования) быстро становится неоптимальным
— такие двигатели трудно масштабируются. Капли нельзя масштабировать, они упрямо сохраняют прежний размер даже в большом двигателе, а значит для большого двигателя всё нужно пересчитывать с нуля.
— становится сложно контролировать точный момент сгорания. В идеале для получения максимального удельного импульса не обязательно сжигать все компоненты топлива, нужно просто получить выхлоп с минимальной удельной массой и, тем самым, получить максимальную скорость выхлопа. (Остаток компонентов топлива может сгореть уже вне двигателя) Но для того чтобы такого достичь, нужно точно контролировать время и скорость испарения топлива и окислителя, а это непросто если имеешь дело с каплями.
— по этим причинам, обеспечить стабильное сгорание и дросселирование в таких двигателях тяжело и результат получается не самый эффективный, даже при использовании оптимизированных для дросселирования игольчатых форсунок (pintle injector) как в Merlin
Если же мы возьмём, для сравнения, двигатель закрытого цикла с газогенератором, то мы увидим, что в нём в камеру сгорания впрыскиваются не жидкости, а продукт работы газогенератора, т.е. газ. Газ не нужно расщеплять на более мелкие частицы, он с радостью сам распределяется по камере сгорания и процесс этот легко смоделировать. Смешивать газы друг с другом также гораздо проще чем смешивать капли жидкости.
Таким образом сгорание в закрытом цикле, а особенно замкнутый цикл с полной газификацией имеет большое преимущество в вопросе стабильности сгорания в широком диапазоне режимов. Кроме того он имеет преимущество в плане масштабирования самого двигателя т.к. с точки зрения термодинамики, нет существенных различий между большим и маленьким двигателем, т.к. нет никаких макроскопических капель, которые порождают всякие нелинейности.
В общем если моя теория верна, то у РД-180 должен быть неплохой диапазон дросселирования, а у Раптора и BO он должен быть и вовсе выдающимся.
И похоже, так оно и есть: РД-180 может дросселироваться до 50%, BO до 20%, и я уверен что у Раптора возможности будут ещё более глубокими.
Кроме того, думаю, что прототип Раптора будет гораздо проще смаштабировать до полноразмерного двигателя для BFR, в то время как размеры Мерлина увеличить будет проблематично.
Бесспорно, у двигателей с полной газификацией есть свои серьёзные технические проблемы, например сумасшедшие давления и коррозия элементов, но в вопросах физики сгорания они устроены проще чем такие двигатели как Мерлин.»
Ссылка: https://www.reddit.com/r/spacex/comments/4i81a9/elon_musk_on_twitter_max_is_just_3x_merlin_thrust/d2w55jd
В этом треде автор очень много ещё всякого интересного пишет: почему атмосферное давление не влияет на дросселирование, пишет о 9g при посадке Фалкона на 3х двигателях, и о том, почему посадка на 5 или 9 двигателях не имеет смысла. Рекомендую.
С какой стати противостояние воинствующему дилетантству стало снобизмом и заносчивым задротством? Блин, ну много же кто нормально комментирует и умудряется не устроить срач на три десятка комментариев и словить минусов. Да, бесспорно, критический текст будет принят настороженно и надо приложить какие-то усилия чтобы тебя правильно поняли. Но вообще то тут публика не сильно тупая собралась, не стоит уж так сходу их в сектантстве обвинять. Нормально писать надо и нормально всё будет.
Чувак, да ты можешь быть сто раз профессором МФТИ, MIT, Бауманки и чего угодно, но если ты не в состоянии обосновать тупейший тезис «в посадке Аполлона и Фалкона нет принципиальной разницы» то дело не в свидетелях Маска, дело в тебе. Ты не можешь даже внятно сформулировать и обьяснить свою мысль (я догадываюсь что она, видимо, заключалась в том что в разработках SpaceX нет чего-то кардинально нового и все они уже существовали ранее по отдельности) так чтобы это не приняли за бред очередного школьника. Ну и ладно, не судьба значит. Хабр, типа, нынче совсем не тот.
На самом деле, это ты себя повёл как заносчивый, прости, мудак, когда начал разговор с тезиса «нет разницы между технологиями 50 летней давности и тем что вы тут обсуждаете», а после того как тебе объяснили почему это не так, начал про какие то ракеты и истребители вспоминать. Ну, видимо, ты просто не умеешь слушать собеседника. Посмотри сам, ты ни один довод толком не опроверг, только бездоказательное «я не понимаю к при чём тут грузоподъемность» и «просто нужно взять движок помощнее». После такого возникает вопрос что общение «на равных с краснодипломниками» проходит у тебя как то не так.
Уютный кружок дрочеров на Маска конечно уютен, но поверь, адекватно сформулированную критику здесь вполне себе воспримут, просто надо чтобы она заключалась не в «это всё технологии 50-х годов а ещё вы все зазомбированные, плак-плак».
А уж рассказы о безумно интересных неопубликованных статьях и потрясание друзьями из Физтеха (он общается с ними на равных, Карл!) и обещание дорасти до преподавателя выглядят и вовсе смешно. Мне конечно жалко немного что, (судя по твоим предыдущим каментам) достаточно адекватный персонаж так нелепо слился. Но в целом всем насрать.
Ну ничего, пусть это будет для тебя приятным сюрпризом.
Что мы имеем в сухом остатке.
1) Нужно сделать девайс, способный забросить 100 тонн на высоту 80км со скоростью 3000м\с.
2) Аппарат должен управляемо снижаться на гиперзвуке в турбулентной атмосфере.
3) Аппарат должен быть способен запустить двигатели при снижении в атмосфере.
4) Аппарат должен целым приземлиться на поверхность.
5) И должен сделать это в указанной точке, а не абы где.
Хорошо, допустим некоторые ракеты и самолёты умеют п.п. 2,4 и 5, Аполлон умеет п.4. Многие ракеты-носители умеют п.1. Дальше что? Пункты 4 и 5 умеет моя бабушка, например, давайте её сравним с Миг-25 чтоли.
Смысл в том, что Фалкон выполняет все эти пункты, и именно в этом и заключается «принципиальное техническое отличие». Привязываться к какому-то одному параметру бессмысленно, какая разница, что Аполлон снижался быстрее чем Фалкон, если он делал это в вакууме, и был одноразовым. Какая разница, что SR-1 умеет летать на 3М, если у него полезная нагрузка меньше тонны? Это, блин, разные технические решения, они отличаются принципиально и решают различные задачи.
Вы заявили что между посадкой Аполлона и Фалкона нет принципиальной разницы. Ну вот я вас и поправляю.
1) Посадка без зависания требует более сложных алгоритмов, накладывает совершенно иные требования по перегрузкам, точности навигации и т.п. Аполлон по сравнению с этим примитивная игрушка.
2) Различие заключается в том что запускать двигатели в движении против сверхзвукового потока воздуха Аполлону было не нужно, а это между прочим серьёзная техническая задача и кроме SpaceX так никто больше не умеет.
3а) И много вы знаете крылатых ракет, способных безопасно приземлится хотя бы на футбольное поле, не разлетевшись на куски?
3б) При чём здесь крылатые ракеты, если мы говорим о посадке Аполлона и о посадке Фалкона?
4) Опять вы сливаетесь в набросе про Аполлон. Ну да, бывают самолёты и ракеты которые умеют до 3М разогняться. Только эти самолёты не могут 100+ тонн на 80 км закинуть, как не мог и аполлон.
5) Нет, это означает что посадка «как у Аполлона» для Фалкона невозможна.
1) У лунного модуля было дросселирование двигателя в широких пределах вплоть до зависания, а у фалкона — нет. Это принципиальное различие.
2) У лунного модуля двигатель запускался в вакууме, а у фалкона — на сверхзвуковой скорости навстречу потоку воздуха. Это принципиальное различие.
3) Лунный модуль садился куда-нибудь в квадрат со стороной несколько км, а фалкон садится на баржу 90х50м. Это принципиальное различие.
4) Лунный модуль садился в вакууме, а фалкон проходит сквозь турбулентную атмосферу на гиперзвуке. Это принципиальное различие.
5) Лунный модуль представлял собой 15 тонную компактную конструкцию 10х10х7 метров, предназначенную специально для посадки на луну, а фалкон — тонкостенная труба (ломающаяся от поперечных нагрузок) высотой 40м, и весом под 50 тонн. Это принципиальное отличие.