"Антарес" в целом, как он есть.
§1. Буксир.
В основе гидразинового буксира - силовая рама в форме шестигранной призмы, которая также служит элементом силовой фермы всей сборки в целом. Внутри рамы - топливные баки, двигатель, топливные магистрали, СУ и т.п. Оболочки (стенок, то есть) как таковой нет, аналогично тому, как это было на картинках проекта буксира под шаттл, заявленного перед их полетами (не состоялся).
Буксиры собираются сотами в несколько слоев.
В каждом слое буксиры работают параллельно (одновременно), а сами слои представляют последовательные, сбрасываемые после выработки топлива ступени корабля, как у обычной ракеты.
( Вероятно, можно сделать буксир не только гидразиновым, но и "резиновым", меняя, главным образом (в разных модификациях), ёмкость топливных баков, подгоняя массу под возможности используемого носителя, но оставляя при этом идентичной систему питания двигателя (турбоагрегаты, задвижки или что там еще), сам двигатель, систему управления и т.п.
Возможно, в принципе, все же целесообразно иметь несколько версий, так как 100-тонный и 5-ти тонный буксир в основе, вероятно, должны иметь
двигатели разной мощности, а следовательно и отличающееся их обеспечение.
Однако, конкретно в Марсианском проекте, ориентируясь на "Протонное стартовое горло", принимем за единый стандарт ускорительный блок массой в 20 тонн. )---
Параметры берем на основе "Фрегата" (УИ 320, масса топлива/масса конструкции 5:1).
Мы возьмем, по плохому, 4:1, 20 тонн буксира = 16 тонн топлива + 4 тонны конструкции.
§2. Жилые отсеки.
1) Жилым модулем является 20-ти тонный алмазовидный салютоид (
), удостоверенная длительность непрерывной работы которого, как известно, заведомо превышает необходимый 2-3 летний ресурс.
2) Исходя из грубой оценки числа "Прогрессов", обслуживавших "Салюты", примем за потребную расходуемую массу по СЖО около 7 тонн на одного человека на всю миссию, длительностью около 2-х лет, или 20 тонн на 3 человека.
3) Схема полета по жилым отсекам.
При старте в состав сборки входят три идентичных модуля, общей массой 3*20 тонн, плюс, соответственно, 20 тонн припасов. Итого 80 тонн "кабины пилота".
Один модуль оставляется на околомарсианской орбите, еще один отстыковывается непосредственно перед выдачей импульса на переход на околоземную орбиту при возвращении.
Таким образом, от Земли отправляется 3 модуля, 80 тонн,
к Марсу прибывает 3 модуля, 70 тонн (половина припаса израсходована),
от Марса стартует 2 модуля, 50 тонн,
к Земле прибывает 1 модуль с последней банкой консервов, 20 тонн.
§3. Оценка характеристических скоростей.
Общая схема полета:
(1) Старт с орбиты 300 км от Земли
(2) Приход к Марсу с выходом на орбиту Деймоса (23.5 тыс км)
(3) Соответственно, старт от Марса
(4) Приход к Земле с выходом на ГСО
На ГСО экипаж снимается с орбиты высотным "Союзом".
Итак, (на основе А.Рой, "Движение по орбитам", М:Мир, 1981.
(1) Орбитальная скорость - 7.726,
приращение до скорости убегания - 3.200,
гиперболический избыток для перехода на траекторию полета к Марсу - 0.377,
потребная ХС маневра = 0.377 + 3.200 = 3.577
(2) Орбитальная скорость на орбите 23.5 тыс км - 1.265,
скорость убегания на этой орбите - 0.524,
гиперболический избыток прихода - 0.314,
ХС = 0.314 + 0.524 = 0.838
Для (3) и (4) оценка будет несостоятельная. Так как мы планируем время пребывания у Марса в пределах одного месяца, возврат пойдет не по Гомановской траектории.
Тем не менее, в силу того, что массовые характеристики на этих этапах существенно менее напряженные, а также принимая во внимание возможность всякого рода хитростей (использование Луны для пертурбационного торможения и т.п.), будем все же руководствоваться Гомановскими оценками для предварительного проектирования миссии.
(3) По соображениям симметрии ХС = 0.838
(4) Орбитальная скорость - 3.067,
приращение до скорости убегания - 1.27,
гиперболический избыток - 0.877,
ХС = 0.877 + 1.270 = 2.147
§4. Массовая оценка этапа возвращения (4)
Итак, ХС = 2.147, скорость истечения 3.2, ПН = 20 тонн.
Два буксира, 8 тонн железа + x тонн остаток топлива.
При x = max = 32 тонны имеем:
3.2 * ln( 60/(60 - 32) ) = 2.4388... > 2.147 с запасом.
§5. Массовая оценка этапа старта от Марса (3)
Тогда при старте от Марса
ПН = 2 полных буксира + 2 жилых модуля + 10 тонн припасов = 90 тонн
При использовании для старта n буксиров
dv = 3.2 ln( (ПН + n*20)/(ПН + n*4);
при n = 1 dv = 0.503
n = 2 dv = 0.904, считаем достаточным.
Итак, стартовая конфигурация = ПН + 2 полных буксира, масса 130 тонн
Итого 2 жилых и 4 реактивных модуля. И 10 тонн консервов.
§6. Массовая оценка этапа прилета к Марсу (2)
При прилете к Марсу
ПН = 130 тонн, потребная XC торможения 0.838
Оцениваем dv при разных n:
при n = 1 dv = 0.36
при n = 2 dv = 0.667
при n = 3 dv = 0.931 - О! Оно!
Итого на подлете + 3 буксира, полная масса = 130 + 60 = 190 тонн.
§7. Старт от Земли
ПН = 190 тонн + 10 тонн еще не съеденных консервов, потребная XC = 3.577
при n = 52 dv = 3.557..., между прочим, соответствует старту с орбиты 450 км.
при n = 53 dv = 3.5771
при n = 54 dv = 3.5965...
Итак, n = 53, полная стартовая масса = 200 + 53*20 = 1260 тонн = 63 запуска Протона.
Конечно, самый крутой этап - старт от Земли.
Можно, однако, улучшить параметры, отделяя отработавшие блоки в процессе набора стартового импульса. Например, если мы выстраиваем буксиры по 7 штук в слою, то слой за слоем "отшелушиваются" от сборки по мере выработки топлива, захватывая с собой 7*4=28 тонн бесполезного железа. Думаю, результат будет заметный.
Но я уже несколько ...э... отбил пальцы об клаву... чтобы считать такой вариант.
Что вы, в конце концов, хотите от скромного метафизика широкого профиля?
PS.
Ну и что, 65 протончиков?
Умножить на 50 миллиончиков (оптовая, однако, закупочка), с вас получится за "большой пинок" всего-навсего 3 млрд 250 млн баксиков.
Плюс разработочка, тестики, утряска-увязка, игого выйдет (если строго следить), штук 5 - 6 миллиардиков зелененьких бумажечек. Не так-то уж и много.
И то ведь, не в Малаховку чай намылились.
PPS. Нумеру привет!