Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 12
Пишите, конечно!
В вики написано что луна-3 была первым аппаратом пролетевшим по траектории свободного возврата. То есть в добавок такая траектория и расчитывалась или это просто приятный бонус из-за удачного положения луны по отношению к земле?
Нет, это был не бонус. Хотя термин «свободного возврата» какой-то странный. Сначала траектория облета Луны планировалась достаточно далекой от Луны. Чтобы ее гравитация меньше влияла на траекторию. Но при анализе стало ясно, что тогда оптимальный район приема сигналов с нее будет в южном полушарии. А СССР в северном. Тогда траекторию изменили. Было решено воспользоваться грав полем Луны, оно должно было так изменить траекторию станции, чтобы после облета «Луна-3» вернулась в северное полушарие.
Первый случай использование грав поля другого объекта для изменения траектории. Расчет такой траектории был куда более сложным, но она очень серьезно упрощала и удешевляла наземный сегмент. Причем такую траекторию нужно было задать изначально. При старте с Земли. Корректировать траекторию станция не могла.
Первый случай использование грав поля другого объекта для изменения траектории. Расчет такой траектории был куда более сложным, но она очень серьезно упрощала и удешевляла наземный сегмент. Причем такую траекторию нужно было задать изначально. При старте с Земли. Корректировать траекторию станция не могла.
Пишите ещё!
Хоть я и не люблю разного рода исторические ремарки, данная статья весьма заинтересовала, про траектории интересно расписано, спасибо!
Не слышал раньше, что уже хоронят в космосе, а оказывается, уже и на Луне хоронили! https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D1%83%D0%BC%D0%B5%D0%B9%D0%BA%D0%B5%D1%80,_%D0%AE%D0%B4%D0%B6%D0%B8%D0%BD
Немного не в тему. Интересно было бы увидеть выкладки по расчету запуска Falcon с посадкой на платформу. С учетом, что ресурс двигателей первой ступени там на порядок должен быть лучше (за счет щадящей эксплуатации), чем на обычных одноразовых ракетах, где двигатели работают один раз фактически на полный износ.
Т.е. насколько такие многоресурсные двигатели будут тяжелее и насколько слабее, чем одноразовые? Насколько больше топлива потребуется для вывода ПН такими менее эффективными двигателями? А если учесть, что от одноразовых двигателей требуется только один режим работы — форсированный, а у Falcon — многорежимный со сложной системой управления, то какова еще дополнительная обвеска, снижающая общий КПД?
Если исходить из формул Циолковского, то там борьба идет за каждый грамм и каждый процент КПД двигателя (в том числе отношение тяги к массе двигательной системы). И это все в геометрическом отношении влияет на конечную массу выводимого на орбиту.
Есть ли такие математические выкладки? Мне кажется, что никак Falcon не может быть даже близко эффективным к обычным ракетам. Есть какой-то порог в силе тяжести и плотности-протяженности атмосферы, который ставит крест на многоразовости ракетных двигателей первой ступени и вообще первой ступени. С учетом еще стоимости диагностики и ремонта после каждого пуска. Может где-то на Луне, может на Марсе это имеет смысл, но не на Земле.
Более эффективными на Земле могут быть только иные способы выведения на начальном участке, например, с использованием подъемной силы (как самолет).
Т.е. насколько такие многоресурсные двигатели будут тяжелее и насколько слабее, чем одноразовые? Насколько больше топлива потребуется для вывода ПН такими менее эффективными двигателями? А если учесть, что от одноразовых двигателей требуется только один режим работы — форсированный, а у Falcon — многорежимный со сложной системой управления, то какова еще дополнительная обвеска, снижающая общий КПД?
Если исходить из формул Циолковского, то там борьба идет за каждый грамм и каждый процент КПД двигателя (в том числе отношение тяги к массе двигательной системы). И это все в геометрическом отношении влияет на конечную массу выводимого на орбиту.
Есть ли такие математические выкладки? Мне кажется, что никак Falcon не может быть даже близко эффективным к обычным ракетам. Есть какой-то порог в силе тяжести и плотности-протяженности атмосферы, который ставит крест на многоразовости ракетных двигателей первой ступени и вообще первой ступени. С учетом еще стоимости диагностики и ремонта после каждого пуска. Может где-то на Луне, может на Марсе это имеет смысл, но не на Земле.
Более эффективными на Земле могут быть только иные способы выведения на начальном участке, например, с использованием подъемной силы (как самолет).
> насколько многоресурсные двигатели будут тяжелее
Незначительно. Многоресурсность усложняет и удорожает конструкцию, повышает требования к материалам, режимам работы и т.п. но из дополнительной массы там разве что дополнительные заряды для системы запуска двигателя, это копейки.
> насколько слабее
Нинасколько. Многоразовость не влияет на тягу и удельный импульс двигателя.
> от одноразовых двигателей требуется только один режим работы
Это не так. При запуске тяга двигателя изменяется в довольно широких пределах. На низких высотах слишком высокая скорость приведёт к повышенным потерям от трения об атмосферу. А на поздних стадиях полёта масса ракеты падает в несколько раз и если тягу не снижать, то продольные перегрузки могут повредить ракету или нагрузку.
> какова ещё дополнительная обвеска
Общий вес всех технических доработок, требующихся для возврата ступени составляет примерно 2 тонны. Это ничто по сравнению с 100+ тоннами забрасываемого груза (второй ступени с нагрузкой). Т.е. если не выполнять посадку, то гипотетическая версия falcon 9 на одноразовых двигателях и без ног сможет вывести на НОО примерно на 200 кг больше
> Это всё влияет на конечную массу выводимого на орбиту
На конечную массу выводимого на орбиту больше всего влияет то что первая ступень не сжигает примерно 15% топлива и без этого смогла бы выводить почти в два раза большую нагрузку (20 тонн на НОО вместо 13).
> Никак Falcon не может быть даже близко эффективным к обычным ракетам
Фалкон в одноразовом исполнении даже и не близок к обычным ракетам, он их превосходит примерно в полтора раза, это правда. Производители обычных ракет должны пойти свечку в церкви Маску поставить, за то что он продолжает тратить деньги на идею многоразовости и экспериментирует с переохлаждением. А давно мог бы ценник ещё раза в полтора уронить и отнять остатки рынка у них. (Это преувеличение конечно, но у флакона действительно выдающиеся характеристики за свою цену, так это он ещё не одноразовый)
> с учётом стоимости диагностики и ремонта
Пока нет цифр, бессмысленно говорить о стоимости диагностики.
> Может где-то на Луне
Для запуска чего-либо с Луны вообще не нужна огромная ракета, там 1 космическая скорость всего 1600м\с.
Кроме того посадка в стиле флакона там гораздо более затратна с точки зрения топлива т.к. атмосферы нет. В третьих сам процесс посадки по сравнению с землёй относительно тривиален т.к., опять же, нет атмосферы, не нужно запускать двигатели двигаясь напротив сверхзвуковому потоку воздуха, нет турбулентности и т.п.
> Более эффективными могут быть другие способы… например самолёт
Не могут. При последнем запуске флакона, в момент отделения 2 ступени у ракеты была скорость 6920км\ч и летела она на высоте 69км. При этом для того чтобы вывести нагрузку потребовалась ещё вторая ступень массой в сотню тонн. Много ли вы знаете самолётов, способных поднять 100 тонн груза на высоту в 70км?
Незначительно. Многоресурсность усложняет и удорожает конструкцию, повышает требования к материалам, режимам работы и т.п. но из дополнительной массы там разве что дополнительные заряды для системы запуска двигателя, это копейки.
> насколько слабее
Нинасколько. Многоразовость не влияет на тягу и удельный импульс двигателя.
> от одноразовых двигателей требуется только один режим работы
Это не так. При запуске тяга двигателя изменяется в довольно широких пределах. На низких высотах слишком высокая скорость приведёт к повышенным потерям от трения об атмосферу. А на поздних стадиях полёта масса ракеты падает в несколько раз и если тягу не снижать, то продольные перегрузки могут повредить ракету или нагрузку.
> какова ещё дополнительная обвеска
Общий вес всех технических доработок, требующихся для возврата ступени составляет примерно 2 тонны. Это ничто по сравнению с 100+ тоннами забрасываемого груза (второй ступени с нагрузкой). Т.е. если не выполнять посадку, то гипотетическая версия falcon 9 на одноразовых двигателях и без ног сможет вывести на НОО примерно на 200 кг больше
> Это всё влияет на конечную массу выводимого на орбиту
На конечную массу выводимого на орбиту больше всего влияет то что первая ступень не сжигает примерно 15% топлива и без этого смогла бы выводить почти в два раза большую нагрузку (20 тонн на НОО вместо 13).
> Никак Falcon не может быть даже близко эффективным к обычным ракетам
Фалкон в одноразовом исполнении даже и не близок к обычным ракетам, он их превосходит примерно в полтора раза, это правда. Производители обычных ракет должны пойти свечку в церкви Маску поставить, за то что он продолжает тратить деньги на идею многоразовости и экспериментирует с переохлаждением. А давно мог бы ценник ещё раза в полтора уронить и отнять остатки рынка у них. (Это преувеличение конечно, но у флакона действительно выдающиеся характеристики за свою цену, так это он ещё не одноразовый)
> с учётом стоимости диагностики и ремонта
Пока нет цифр, бессмысленно говорить о стоимости диагностики.
> Может где-то на Луне
Для запуска чего-либо с Луны вообще не нужна огромная ракета, там 1 космическая скорость всего 1600м\с.
Кроме того посадка в стиле флакона там гораздо более затратна с точки зрения топлива т.к. атмосферы нет. В третьих сам процесс посадки по сравнению с землёй относительно тривиален т.к., опять же, нет атмосферы, не нужно запускать двигатели двигаясь напротив сверхзвуковому потоку воздуха, нет турбулентности и т.п.
> Более эффективными могут быть другие способы… например самолёт
Не могут. При последнем запуске флакона, в момент отделения 2 ступени у ракеты была скорость 6920км\ч и летела она на высоте 69км. При этом для того чтобы вывести нагрузку потребовалась ещё вторая ступень массой в сотню тонн. Много ли вы знаете самолётов, способных поднять 100 тонн груза на высоту в 70км?
например, с использованием подъемной силы (как самолет)
Чтоб самолёт было выгодно использовать вместо первой ступени, он должен быть гиперзвуковым, и при этом ещё способным тащить на себе вторую ступень, которая тоже весит не копейки.
Дополню немного
1) Реальный ресурс двигателей — дело такое, сложное… вот например одноразовый НК-33 в своё время успешно прожигался на 100-кратный ресурс.
Вес движков в общем не такой уж и большой, чтобы изменение ресурса его сильно меняло, тут больше талант конструктора важен, чтобы слабых мест не оказалось.
2) Борьба идёт за каждый процент, да, но достижение этого процента делает движок дороже на порядок. Т.е. тут важно и вовремя остановится.
Вот так и получается, что ракета вроде и никакая по характеристикам, а конкурентов обходит.
Да, добавлю — стоимость топлива для полёта порядка 0.1% от стоимости запуска. Т.е. экономить его никакого смысла. Бак для топлива хоть и дороже, но ненамного.
3) Что касается самолёта — самолётный взлёт не окупается, слишком быстро проходится атмосфера. С самолётной посадкой уже интереснее, но между авиаторами и ракетчиками давно кошка пробежала. А сконструировать эффективный самолёт ракетчикам никак — талантов настолько широкого профиля пока нема.
1) Реальный ресурс двигателей — дело такое, сложное… вот например одноразовый НК-33 в своё время успешно прожигался на 100-кратный ресурс.
Вес движков в общем не такой уж и большой, чтобы изменение ресурса его сильно меняло, тут больше талант конструктора важен, чтобы слабых мест не оказалось.
2) Борьба идёт за каждый процент, да, но достижение этого процента делает движок дороже на порядок. Т.е. тут важно и вовремя остановится.
Вот так и получается, что ракета вроде и никакая по характеристикам, а конкурентов обходит.
Да, добавлю — стоимость топлива для полёта порядка 0.1% от стоимости запуска. Т.е. экономить его никакого смысла. Бак для топлива хоть и дороже, но ненамного.
3) Что касается самолёта — самолётный взлёт не окупается, слишком быстро проходится атмосфера. С самолётной посадкой уже интереснее, но между авиаторами и ракетчиками давно кошка пробежала. А сконструировать эффективный самолёт ракетчикам никак — талантов настолько широкого профиля пока нема.
Странно, что в статьях не упоминается — в начала 20 века Юрий Кондратюк придумал оптимальную схему полёта на Луну, которую использовали американцы а Apollo.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Кондратюк,_Юрий_Васильевич
https://ru.wikipedia.org/wiki/Кондратюк,_Юрий_Васильевич
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
С Земли на Луну. История и математика. Часть 2