Разработка АКС и перспективы космонавтики

hcube>Ну, не так уж он и крупнее . Союз - 350 тонн, Протон - 700. На первом 5 двигателей первой ступени, на втором - 6...

hcube, Вы можете говорить по существу? Я утверждаю, что в результате мозговой осады на форуме "Космос" было получено, что стоимость выведения на низкую околоземную орбиту килограмма полезной нагрузки носителями "Союз" и "Протон" составляет около $2500. Это уникально низкое значение удельной стоимости для современных одноразовых носителей, отчасти связано с уникально низкой стоимостью многих статей расхода по этим программам (например, заработной платы), отчасти с тем, что основные расходы на разработку как самих носителей, так и производственно-экспериментальной базы давно были списаны в государстве, которое уже более 10 лет не существует, отчасти с уникально большой серией этих носителей, особенно, "Союза", отчасти с тем, что все это действо осуществляется практически без затрат на амортизацию, что в конце концов приведет к гибели этой производственной системы.

Далее, я утверждаю, что в условиях нормально развивающейся (западной) рыночной экономики удельная стоимость минимум в 3 - 4 раза выше, и, даже если использовать такой фактор, как массовость производства, сравнимую с той, которая характерна для носителя "Союз", удельная стоимость выведения полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту одноразовыми носителями будет там, как минимум, в 2 - 3 выше, то есть составит 5000 - 7500 $/кг. Это – их естественный предел.

И число двигателей первой ступени, и все остальное, о чем говорите Вы, прямого отношения к обсуждаемой проблеме не имеет, тем более что стартовая масса носителя «Союз» уж никак не 350 тонн. И все это я здесь и сейчас обсуждать не намерен.

Димитър>>Если ориентироваться на общую стоимость 1000 долл/кг на ЛЕО, то здесь входит и стоимость носителей, и експлуатацонных расходов, и прыбиль, и т.д.

Ориентироваться надо на уровень 300$/кг, иначе в данной системе предложений все просто теряет смысл. За 1000$/кг надо добраться до точки либрации. Норму прибыли, я думаю, можно заложить минимальную, с учетом прибыли от сопутствующих видов деятельности.

Димитър>>Доля разработки может быть где-то не более 30 % (300 долл.) Значит 10 Гигабаксов надо распределить на 33 000 тонн! Если наш носитель заберет 50 % от всех существующих грузов - он окупится за 33000/660 = 50 лет. Экономистам это не понравится!

При снижениии стоимости выведения на полтора порядка естественно надо ориентироваться на практически полный захват рынка. За 20 лет грузопоток должен быть не меньше 200 - 250 тысяч тонн. И вот это экономистам понравится.

Димитър>>Вывод: Делать новых носителей без существенного увеличения грузооборота НЕРЕНТАБЕЛЬНО.

Совершенно верно.

Димитър>200 000 тонн радиоакт. отходов в космос - я за!

Это хорошо, я рад .

Димитър>Но надо убедить политиков мира это сделать, а я лично не вижу как.

А пускай оно сами попробуют убедить кого-нибудь хранить все это на своем заднем дворе. Уже и Африка этого делать не хочет. Может быть Китай . Я думаю, остается только Россия. Если русский народ готов сделать из своей страны мировую радиоактивную свалку, то тогда я - не русский.

Димитър>Streamflow: Ну, так 200 миллиардов предлагается заработать, а не взять у кого-либо. Взять надо гораздо меньше.
Димитър> Не меньше нескольких миллиардов.

Согласен, ну, так в чем же дело?

Ну так это совершенно паритетная ситуация с АКС . Там тоже предполагается что АКС 'есть' ).

Что же до стоимости - если носитель в крупной серии продается за $3.5M, пусть даже с учетом только заработной платы и комплектующих, то при конвеерном производстве он будет стоить еще дешевле. В пределе, конечно . И какая разница - инвестировать эти самые $2G в НИОКР по АКС или в создание поточной линии по сборке Союзов? Помнится, завод по производству тех же жигулей выпустил этих жигулей миллионы с момента начала эксплуатации, и, вроде, разваливаться не собирается. То есть производство Союзов серией в миллион штук на одном и том же оборудовании - это совершенно не проблема . Так что не надо передергивать - мол, де, аммортизации фондов никакой, на НИОКР отчислений нет... зачем трогать работающую систему?

Бродяга>Streamflow-у.
Бродяга>Читал я ваш теорминимум, но не значит это, что я буду в него верить как в священное писание.:)

Здоровый скепсис - это совершенно правильный подход, однако полное отрицание теорминимума - ненаучно .

Бродяга>Вы делаете упор на доле массы ПН, с этой точки зрения ?может и плох, а я вам говорю про эксплуатационные расходы и технический риск связанный с внедрением новых технологий.

И я сейчас говорю о них. В конце третьей статьи теорминимума намечаются первые переходы от технических характеристик носителей к экономическим. В январе, я надеюсь, выставлю на сайте статью, в которой обосновывается метод оценки главных экономических показателей перспективных носителей и межорбитальных буксиров.

Бродяга>Все разработки носителей вроде Хотола были брошены именно исходя из этих соображений.

В первую очередь они были брошены потому, что вообще не получилось НИЧЕГО. Доказательство моей точки зрения - Interim Hotol (Кстати, он здорово похож на МАКС).

Бродяга>У вас там например упоминается вопрос о теплозащите и ничего не сказано как его решать...

Решения по теплозащите довольно стандартны, ни шатко ни валко они разрабатываются соответствующими структурами, и, на мой взгляд, не требуют новых концептуальных подходов. Так что в решение этих вопросов я не считаю нужным вмешиваться.

Бродяга>...тот же Х15 нагревался до 500 град. С., а Х15 не был "летающим водородным баком".

В том то и дело .

Бродяга>Вы делаете упор на некий чудо-двигатель...

Это не так. Я делаю упор на системность решений и на разработку подсистем, адекватно удовлетворяющих требованиям системы в целом. Двигатель же использует только те технологии, которые применяются в аэрокосмосе (в первую очередь я имею в виду ТРДД и водородно-кислородный ракетный двигатель RL-10) уже не менее 40 лет.

Бродяга>...эдак лет 5-7 назад я прочитал то же самое про двигатель Ролс-Ройс для Хотола...

Патенту на "Ласточку" уже более 10 лет.

Бродяга>...(который вроде как существовал в природе уже)...

Ошибаетесь.

Бродяга>...и где тот Хотол?

Именно там, где он и должен быть - на свалке истории.

Бродяга> Потом вы можете дать примерные характеристики своего АКС, вес, полезную нагрузку, как оно должно выглядеть примерно?

А разве я не дал? Берите стартовую массу 300 - 400 тонн, и умножайте на нее все безразмерные величины из теорминимума. А по поводу представления внешнего вида - есть определенные ограничения, связанные с новизной решений в области аэродинамики.

Не люблю аргументы авторитарного плана, но тем не менее, а что, если это так выгодно и реально, в США и других развитых странах полные идиоты сидят?:) И разработчиков там своих полно, есть смысл обсуждать только то, что возможно в нашей стране (скорее всего ничего, но тем не менее).
А отходы я уже предлагал заделывать в океанское дно, на глубину километр-два под базальтовую платформу. Существенных аргументов против не было (кроме теоретической возможности переработки этих ТВЭлов когда-либо). На самом деле проще их зарыть на континенте, но это рассматривается предельный случай, когда никто не захочет их у себя складировать никак.

hcube>Ну так это совершенно паритетная ситуация с АКС . Там тоже предполагается что АКС 'есть' ).

Вы о чем?

hcube>То есть производство Союзов серией в миллион штук на одном и том же оборудовании - это совершенно не проблема .

!

Streamflow-у.
Меня собственно интересуют не уникальная форма вашего носителя, кторая естественно является сугубо секретной и не подлежащей разглашению,:D а площадь поперечного сечения и Сх. При массе топлива 100т эта штуковина будет занимать 1400 кубометров, если она только водородный бак и больше ничего.

Бродяга>Не люблю аргументы авторитарного плана, но тем не менее, а что, если это так выгодно и реально, в США и других развитых странах полные идиоты сидят?:)

Основываясь на опыте личного общения, я полагаю, что не совсем полные . А Вы думаете, то что я говорю - совершенно тривиально? Что это не затрагивает ничьих интересов?

Бродяга>И разработчиков там своих полно, есть смысл обсуждать только то, что возможно в нашей стране (скорее всего ничего, но тем не менее).

Обсуждать бессмысленные вещи - не в моих привычках.

Бродяга>А отходы я уже предлагал заделывать в океанское дно, на глубину километр-два под базальтовую платформу.

Вам уже было показано, что это противоречит международным соглашениям. Далее, это явно небезопасно, не очень дешево, и не перспективно (не имеет побочных положительных эффектов).

Бродяга>На самом деле проще их зарыть на континенте, но это рассматривается предельный случай, когда никто не захочет их у себя складировать никак.

Да, технически проще, но на это я уже сегодня отвечал.

Интересно что скажет международное сообщество по поводу вывода 200000 тонн радиоактивных отходов в космос. Не думаю чтобы они были очень довольны.:D Есть кстати один фактор в космосе - метеорные потоки, вы можете сказать что астероид в ваше хранилище не попадёт, а как быть с метеорными потоками? Строить защитный экран от объектов которые движутся со скоростями около 30 км/с?

[ 26-12-2002: Message edited by: Бродяга ]

Бродяга>Меня собственно интересуют не уникальная форма вашего носителя, которая естественно является сугубо секретной...

Термин "секретная" здесь не является адекватным.

Бродяга>...и не подлежащей разглашению,:D а площадь поперечного сечения и Сх. При массе топлива 100 т эта штуковина будет занимать 1400 кубометров, если она только водородный бак и больше ничего.

Естественно. В теорминимуме приводится коэффициент объема корпуса испытанной компоновки "tau" = 0.206. Вполне возможно его увеличение до величины 0.25. При типичной нагрузке на крыло 3 - 4 кПа, легко оценить располагаемый объем . Площадь поперечного сечения первой ступени (без воздухозаборника), насколько я помню, около 4 - 5 % от площади крыла. Сопротивление довольно легко оценивается из представленных значений K_max и подъемной силы по приводимым в теорминимуме формулам.

Далее, недавно я звонил своему бывшему начальнику в ЦАГИ, и он нашел мою работу по аэродинамике таких компоновок. Я полагаю, что после переработки через некоторое время я также выставлю ее на сайте.

Бродяга>Интересно что скажет международное сообщество по поводу вывода 200000 тонн радиоактивных отходов в космос. Не думаю чтобы они были очень довольны.:D

Это зависит от технического обеспечения безопасности такого мероприятия, и от PR.

Бродяга>Есть кстати один фактор в космосе - метеорные потоки, вы можете сказать что астероид в ваше хранилище не попадёт, а как быть с метеорными потоками?

Это уже обсуждалось на форуме НК.

Бродяга>Строить защитный экран от объектов которые движутся со скоростями около 30 км/с?

Не строить экран, а уводить хранилище чуть в сторону (smart depository).

Более наглядным вариантом я считаю предложение некой конкретной схемы носителя и режима полёта с примерной оценкой того что будет происходить (нагрев и т. п.). Собственно говоря это ведь ваша идея АКС, есть заинтересованные, хорошо если им будет понятнее.:) Я например не могу понять почему вас не устраивает самолёт-носитель для плотных слоёв атмосферы. 400т вроде не так много, 250 уже есть самолёт.
Насчёт метеоритов этих (я назвал метеорами), станцию вообще не уводят. Потом станция не 200000т объект. Тут главное - как их обнаружить заблаговременно, если с астероидом это возможно, то с рассеянным потоком не думаю.

Бродяга>Более наглядным вариантом я считаю предложение некой конкретной схемы носителя и режима полёта с примерной оценкой того что будет происходить (нагрев и т. п.).

Я полагаю, что рассчитывать нагрев, а также рисовать нервюры и стрингеры сейчас:
a) преждевременно;
b) нерационально для одного человека или даже для маленькой группы, зарабатывающей себе на жизнь совсем другим.
Серьезная детальная техническая разработка требует серьезных ресурсов.

Бродяга>Собственно говоря это ведь ваша идея АКС, есть заинтересованные, хорошо если им будет понятнее.:)

Хорошо бы, да есть соотношение стоимость/эффективность .

Бродяга>Я например не могу понять почему вас не устраивает самолёт-носитель для плотных слоёв атмосферы.

А разве первая ступень носителя Star Liner - не самолет?

Бродяга>400 т вроде не так много, 250 уже есть самолёт.

Стартовая масса Ан-225 - больше 600 т.

Бродяга>Насчёт метеоритов этих (я назвал метеорами), станцию вообще не уводят.

Я знаю .

Бродяга>Потом станция - не 200000 т объект. Тут главное - как их обнаружить заблаговременно, если с астероидом это возможно, то с рассеянным потоком не думаю.

Тут, конечно, не помешало бы специальное исследование. Но в первом приближении: рассеянные потоки - просто игнорировать .

Streamflow-у.
В таком случае я просто не понял какую вы концепцию рассматриваете как основную. Я так думал что что две ступени.
Для АН-225 я имел в виду ПН, мне кажется это практически готовая первая ступень (если её на иголки не распилят).

Бродяга> В таком случае я просто не понял какую вы концепцию рассматриваете как основную. Я так думал что что две ступени.

Основная, она же единственная концепция: двухступенчатый аэрокосмический носитель, первая ступень - гиперзвуковой самолет с ВРД на водороде (airbreather), разгоняющийся примерно до М = 12.5, вторая ступень - совершающий горизонтальную посадку аппарат с несущим корпусом и водородно-кислородным РД (типа X-33).

Бродяга> Для АН-225 я имел в виду ПН, мне кажется это практически готовая первая ступень (если её на иголки не распилят).

Берите его себе . Мне Ан-225 для выхода на орбиту даром не нужен. Пускай возит тяжелые грузы.

Streamflow-у.
В своё время вы привели аргумент для отказа от промежуточного старта - эксплуатационные расходы. Расходы на один полёт обычного самолёта примерно тысяч 100 долларов, может 200. Явно промежуточный носитель даёт экономию и снимает проблему полёта в плотных слоях атмосферы. Не понимаю ваших соображений. Сам по себе ваш АКС никому не нужен, стоимость даже в 100 долларов/кг за доставку груза самолётом очень велика.

Прошу прощения, не хотел обидеть вас словосочетанием "никому не нужен". Я понимаю, что согласно вашей концепции дополнительный самолёт-носитель ухудшает теоретические показатели. Но это не просто ступень КА, а крайне дешевая ступень. У вас нет рассмотрения такого случая (с точки зрения стоимости).

Бродяга>В своё время вы привели аргумент для отказа от промежуточного старта - эксплуатационные расходы. Расходы на один полёт обычного самолёта примерно тысяч 100 долларов, может 200.

Какого? Як-12 или Боинг-747? Так Вам нужен обычный самолет?

Бродяга>Явно промежуточный носитель даёт экономию и снимает проблему полёта в плотных слоях атмосферы.

А что это за проблема? А по поводу экономии - докажите.

Бродяга>Не понимаю ваших соображений.

So do I.

Бродяга>Сам по себе ваш АКС никому не нужен, стоимость даже в 100 долларов/кг за доставку груза самолётом очень велика.

Вам не угодишь . Сейчас, бывает, доставляют даже больше, чем за 20 k$/кг.

Бродяга>>Интересно что скажет международное сообщество по поводу вывода 200000 тонн радиоактивных отходов в космос. Не думаю чтобы они были очень довольны.:D

Streamflow>Это зависит от технического обеспечения безопасности такого мероприятия, и от PR.

То Streamflow! Уважая Вас как известного газодинамика, не могу не отметить мммм... мягко говоря, нецелесообразность Вашего предложения по выводу РА отходов в космос ни с какой точки зрения (ни с точки зрения экономической целесообразности, ни с точки зрения безопасности). Может быть Вы предложите более интересную концепцию полезности ВКС, а вывод РА отходов в космос не будем дальше дискутировать. Боюсь, что даже захоронение долгоживущих изотопов в сверхглубоких скважинах будет более дешевым и безопасным.

[ 26-12-2002: Message edited by: Адрон ]

Бродяга>Прошу прощения, не хотел обидеть вас словосочетанием "никому не нужен".

Ничего. Само по себе вообще мало что нужно, и АКС к этим вечным ценностям не относится .

Бродяга>Я понимаю, что согласно вашей концепции дополнительный самолёт-носитель ухудшает теоретические показатели. Но это не просто ступень КА, а крайне дешевая ступень. У вас нет рассмотрения такого случая (с точки зрения стоимости).

Двух ступеней достаточно, поэтому третья не нужна. Не пойму, на что Вам далась эта третья ступень? Естественно, думал я о летающем шасси, но на интуитивном уровне (а интуиция у меня хорошая) решил сразу все это исключить именно по экономическим соображениям. Самая дешевая ступень - это та, которой нет вообще .

По-моему доказательства очевидны - менее плотная атмосфера на высоте 10км позволяет съэкономить топливо на пролёт этой части атмосферы, потом в случае если АКС будет только садиться самостоятельно (мне кажется) можно сделать более оптимальную конструкцию, нет проблемы с взлётом с аэродрома и др.
Самолёт можно использовать наиболее удобный с точки зрения массы ПН, тот же АН-225, если у вас стоимость доставки на орбиту 300 долларов/кг это не так существенно.

Адрон>То Streamflow! Уважая Вас как известного газодинамика, не могу не отметить мммм... мягко говоря, нецелесообразность Вашего предложения по выводу РА отходов в космос ни с какой точки зрения (ни с точки зрения экономической целесообразности, ни с точки зрения безопасности).

По поводу экономической целесообразности размещения отработанных радиоактивных материалов в точке либрации плодотворная дискуссия прошла на одноименном топике на форуме НК. По моему получается вполне целесообразно.

С политико-экологической точки зрения, я полагаю, - тоже.

Безопасность - это действительно сложный и наименее проработанный сейчас аспект этой проблемы. Однако при надежном носителе и наличии систем индивидуального аварийного спасения контейнеров, она, как я полагаю, может быть доведена до вполне приемлемого уровня.

Адрон>Может быть Вы предложите более интересную концепцию полезности ВКС, а вывод РА отходов в космос не будем дальше дискутировать, дабы никто не ощутил себя дискредитированным?

Другие концепции пытается разработать, например, Sheikh. Если у него что-то получится, то я буду этому рад, но там все гораздо сложнее (многоаспектнее). Сама идея выведения отработанных радиоактивных материалов не моя, она давно была предложена, никого не шокировала, просто в тех условиях не была экономически выгодной. Поэтому не понимаю, о какой дискредитации Вы ведете речь (особенно после заинтересованного обсуждения всяких импульсных ЯРДов и ТЯРДов) .

Бродяга>По-моему доказательства очевидны - менее плотная атмосфера на высоте 10 км позволяет съэкономить топливо на пролёт этой части атмосферы, потом в случае если АКС будет только садиться самостоятельно (мне кажется) можно сделать более оптимальную конструкцию, нет проблемы с взлётом с аэродрома и др.

Вы предлагаете разменять некоторое уменьшение площади крыла, массы шасси и топливных баков первой ступени АКС на еще одну ступень - летающее шасси со стартовой массой не меньшей, чем исходная масса АКС. Если первая ступень у нас не инвалид, а эффективный носитель, то костыли в виде летающего шасси ему не нужны. Эта ступень все сама сэкономит.

Бродяга> Самолёт можно использовать наиболее удобный с точки зрения массы ПН, тот же АН-225, если у вас стоимость доставки на орбиту 300 долларов/кг это не так существенно.

Ан-225 для АКС приличных размеров не подойдет, придется создавать специальную конструкцию в виде так называемого летающего шасси, совершенно непривычного для неспециалиста вида. Вы думаете, я мало видел его рисунков? Громоздить ступени - это не лучший выход, лучше всего бы иметь одну ступень, но это, к сожалению, совершенно на Земле не проходит.

Для лучшего понимания происходящего на этом топике напишу о своей философии концептуального проектирования.

1. Может быть те, кто сейчас впервые знакомится с аэрокосмическими носителями, думают, что в предлагаемой концепции все идеи совершенно новые и оригинальные. Это совершенно не так. Уже в течение не менее 40 лет проводились временами очень серьезные, но мало известные широкой публике разработки аэрокосмических носителей, многие идеи были предложены и доведены до достаточно глубокой стадии проработки, и они мной использовались. Однако ни одна из разработок АКС не была доведена до создания летного образца. Именно размышления на тему "Почему так происходит?" привели к системному анализу существовавших проектов и к формулированию предлагаемой концепции АКС.

2. Анализ позволил выделить ключевые проблемы создания эффективного АКС: топливо, рациональная схема, масса конструкции, силовая установка, аэродинамика, нагрев, экономика. Проблема рационального выбора топлива по моей оценке к тому времени была решена (водород, водород + кислород). Из оставшихся часть проблем требовала, как представлялось, концептуального разрешения (рациональная схема носителя, ВРД для разгона на нижней части траектории, экономические оценки), часть – серьезных технологических разработок (масса конструкции (новые материалы и конструктивные схемы), ВРД для разгона на верхней части траектории в атмосфере (скрэмджет), аэродинамический нагрев). При этом такие разработки, так или иначе, идут, и дадут, скорее всего, приемлемые результаты, а вот с концептуальными проблемами дело обстояло хуже. Кроме того, на аэродинамику АКС, на мой взгляд, по различным причинам вообще обращали недостаточное внимание, ну а тут, кстати, была завершена разработка, как оказалось, очень подходящей компоновки.

3. Технологические разработки требуют серьезных ресурсов, коллективов специалистов и опытно-экспериментальной базы, а концептуальные – желания, информации, времени и, максимум, персонального компьютера. Поэтому я сосредоточился именно на них. При определенных условиях даже одиночка может добиться существенных результатов на этом пути. Меньшая часть полученных результатов представлена упомянутом выше сайте, в основном постепенно там же будет представлено и остальное. Сейчас центр работ от собственно АКС переходит на его применение, а также на создание целостной эффективной транспортной системы в ближнем околоземном космосе и на исследование способов ее коммерческого использования.

Streamflow-у.
Почему я сосредоточился на первой ступени? Очень просто, я не верю в чудеса. Я верю, что есть хорошая конструкция для полёта на гиперзвуке, и есть хорошая конструкция для полёта в плотных слоях атмосферы, но не верю что возможно и то и другое одновременно, особенно если принимать во внимание что это должно быть Дёшево и Надёжно.
Вы грубо говоря хотите сделать Конкорд работающий на водороде, который сможет летать на скорстях до 12.5М, неся при этом отделяемую вторую ступень. Верю, что такая штуковина возможна в принципе, но не верю однозначно, что эксплуатация её будет дешевой. Вам не нравится тот же МАКС из теоретических соображений, масса ПН мала по отношению к массе носителя. Но никого не интересует это соотношение, а интересует конечная цена, в этом плане доказательств преимуществ АКС просто Нет, т. к. не ясно что это будет такое конструктивно (я уже предлагал его из скандия сделать, отличный материал, "алюминий" с температурой плавления 1500 град. С и стабильный в отличии от композитов, одна беда стоит доллара 2 за г.).
Потом двигатель, отлично если он будет сделан, но что мешает сделать прототип с чисто ракетным двигателем? Масса ПН будет меньше, но зато будет продемонстрирована принципиальная возможность такого аппарата. А так ведь нет ничего. В значительной степени это и определяет отсутствие интереса к АКС, ракеты вот есть, а АКС это нечто вымышленное.
Кстати насчёт "приличных размеров" АКС вы имеете в виду длину или вес. Если вы достигните своих характеристик, то АКС в 250 т будет выводить 25-50т ПН, по-моему очень прилично.