О космосе - общая ветка

[SDA]

А фото случайно не со стенда на прошедшем Авиасвит ХХИ?
УЖ больно напоминает виденную там мной конфигурацию изделий на стенде

 

[ЛевМих]

Задумался, сюда или в "Идиотизмы":confused2:. Все-таки решил - сюда.
В "Известиях" - интервью с Главным Конструктором пилотируемых комплексов РКК «Энергия» Н.А. Брюхановым (и, судя по безупречной технической корректности основного текста, это действительно интервью, а не авторская "журналажа"). Вот преамбула.

1 февраля научно-технический совет Федерального космического агентства планирует рассмотреть проект пилотируемого космического корабля, который в перспективе, через 7–8 лет, должен заменить нынешние «Союзы». Судьба корабля нового поколения складывается непросто: уже готовый эскизный проект пришлось доделывать с учетом возросших требований — из транспорта для полетов на околоземную орбиту потребовалось создать межпланетный корабль, способный доставить космонавтов к Луне. О том, что получилось в результате,...

читайте далее: http://izvestia.ru/news/543178#ixzz2IcVVh4RQ

А далее - амбула:confused2:: леденящие душу подробности, понятные (и даже очевидные) всем, кто хоть немного представляет устройство "космических кораблей" и проблемы их разработки и эксплуатации. Тезисно:
1) Вдвое большая удельная кинетическая энергия при входе в атмосферу -> принципиально другой уровень теплозащиты.
2) Возвращение с лунной орбиты -> увеличение запаса топлива от менее тонны до 8 тонн.
3) Необходимость в основном сохранить "облик" возвращаемого аппарата (в данном случае, ИМХО, сохранить аэродинамику, баллистику и базовые принципы конструкции) -> сокращение числа мест с 6 до 4 - но утверждается, что "При необходимости можно поставить еще два кресла и вернуть на Землю до шести человек".
4) Существенно другие БРЭО (в частности, теперь нужно увеличить на 2 порядка дальность радиосвязи), система жизнеобеспечения (в несколько раз увеличилась продолжительность обитаемого полета) и др.:

Также появились вопросы по системе терморегулирования, электропитания и другим направлениям. Фактически нам пришлось весь проект пересматривать, переделывать практически все, что было сделано в 2011-м и начале 2012 года.

Т.о., под лозунгом непонятно для чего нужного РФ "летания на Луну" похерили эскизный проект нового 6-местного орбитального транспортного корабля (с многоразовым возвращаемым аппаратом) для давно созревшей и перезревшей замены "Союзов" (которым уже более 50 лет от начала разработки и 45 лет от начала эксплуатации базовой модели). Получается корабль другой "весовой категории" по габаритам и массе двигательного отсека и по самым разным затратам, и при том реально лишь 4-местный, - т.е., заведомо неконкурентоспособный по отношению к реально востребованным орбитальным транспортным кораблям. Да и сроки создания корабля при такой новой концепции заведомо значительно возрастут (не считая 2 лет, которые уже потеряли, переделывая ЭП) - а "свято место пусто не бывает" и "дорого яичко к Христову Дню". Воистину, "чуднЫ дела Твои, Господи!"

 

[MikVolg]

ЛевМих,
В последнее время у нашего руководства в мозгах прочно поселилась парадигма "прорывной мегаидеи". Им неинтересно совершенствовать ближний космос, им нужно остаться в веках и потому фраза "А не замахнуться ли нам на планету нашу Марс?" и.т.п. звучит постоянно. Кипучесть энергии не приемлет серости коммерческого применения.

 

[imkas]

Задумался, сюда или в "Идиотизмы". Все-таки решил - сюда.

Первое желание всегда более правильное.

Имхо, тема для "пива и чипсов". Для меня все стало ясно, когда под "Клипер" Семенов предлагал в качестве носителя "Зенит". Ну а "Русь-М" - это продолжение этой темы.

Еще вот аргумент - проект "Ангара".

 

[Vik63]

В последнее время у нашего руководства в мозгах прочно поселилась

Где где поселилась?

 

[SDA]

Надо было в "идиотизмы" запостить.
Вот уже в который раз наши начальники "от космоса" предлагают использовать для полёта на Луну аппараты, предназнченные изначально для доставки/съёма груза/людей с околоземной орбиты.
То Клиппер называть пытались лунным кораблём, теперь вот этот нерождённый проект пытаются на Луну отправить.
Очень хочется мне спросить в глаза у этих вот начальников, как они собирались на Клиппере на Луну высаживаться и как вообще этот шестиместный заменитель Союза на нашу соседку сядет?
Наверное подразумевается, что у них там в комплекте поставки прилагается лунный посадочный модуль? Просто нам тупой публике это не говорят, а в сводном паспорте в разделе "комплектность" написано будет: "модуль лунный посадочный возвращаемый 1 шт."

Но это интервью ещё мелочи.
Однажды в очередном якобы документальном фильме на каком-то центральном канале в стиле "ура-мы-круче-всех" рассказывали про неудачи проекта Н-1. Всё шло по плану, показали стандартные кадры, рассказали стандартный набор данных, а в конце,пустив слезу, бросили фразу ".... это была первая межпланетная ракета предназначенная для полёта человека на Марс"!

Вот так-то! Оказывается одного носителя Н-1 достаточно, чтобы забросить с Земли на Марс и вернуть обратно экспедицию! А американцы то не знали, что можно на САТУРНе-5 съездить прямо на МАРС!

 

[ЛевМих]

В последнее время у нашего руководства в мозгах прочно поселилась парадигма "прорывной мегаидеи". ...

Это все так. Но, ИМХО, интереснее поведение руководства РКК "Энергия", которое не может не понимать технико-экономический идиотизм этой конкретной "прорывной мегаидеи" - однако явно подыгрывает вышестоящим народоначальникам. Более того, высокие Решения и Постановления (ВПК, ЦК и СовМина) в СССР всегда по существу готовились не в указанных т.н."Директивных органах" (там они только формализовались), а рук-вом заинтересованных организаций-исполнителей:confused2:.

ИМХО, в данном случае интерес следующий. Понимая абсолютную нереализуемость этой "прорывной мегаидеи" при нашей жизни и трудности реализации предыдущего проекта в ранее заявленные сроки, рук-во "срубает бабло" на обозримое им будущее (типа до своей пенсии) и, как говорили на нашей фирме о подобных случаях, "гонит зайца дальше". Аналогичный случай был еще с Ходжой Насреддином, когда он взялся за длительное обучение шахского осла.

 

[MikVolg]

интереснее поведение руководства РКК "Энергия", которое не может не понимать технико-экономический идиотизм этой конкретной "прорывной мегаидеи" - однако явно подыгрывает вышестоящим народоначальникам.

Пока живут на свете хвастуны,
Мы прославлять судьбу свою должны!
Какое небо голубое,
Мы не сторонники разбоя:
На хвастуна не нужен нож,
ему немного подпоешь -
И делай с ним, что хошь!

Много ли Димочке надо? Пообещай прославить его в веках......
Вот и соревнуются. То лампочки светодиодные, то айфоны российские......

 

[mErLin]

"Mein Fuhrer, наша новая модификация V-2-TMA-МС++ позволит Германии победить уже в следующем, 1946г! Эт здорово, дорогой Вернер! Всего за 50% от стоимости проекта и пост зам. главного конструктора для племянника моего друга Геббельса я подпишу бюджет. Ах да, чтоб не забыть - закупка новых кульманов должна обязательно идти через Центр Арийских Микротехнологий. И увеличения паек для пленных в Пенемюнде не ждите. Времена нынче тяжёлые - эти недочеловеки опять заблокировали у моей Евочки счёт в Сбербанке". Где-то так...

 

[imkas]

под лозунгом непонятно для чего нужного РФ "летания на Луну" похерили эскизный проект нового 6-местного орбитального транспортного корабля (с многоразовым возвращаемым аппаратом) для давно созревшей и перезревшей замены "Союзов" (которым уже более 50 лет от начала разработки и 45 лет от начала эксплуатации базовой модели). Получается корабль другой "весовой категории" по габаритам и массе двигательного отсека и по самым разным затратам, и при том реально лишь 4-местный, - т.е., заведомо неконкурентоспособный по отношению к реально востребованным орбитальным транспортным кораблям. Да и сроки создания корабля при такой новой концепции заведомо значительно возрастут (не считая 2 лет, которые уже потеряли, переделывая ЭП) - а "свято место пусто не бывает" и "дорого яичко к Христову Дню". Воистину, "чуднЫ дела Твои, Господи!"

Было, конечно много эмоций, но факты, конечно же, лучше.

По "перезревшей замене "Союзов". Для начала нужно сформулировать задачи пилотируемой космонавтики. Раньше это было военные приложения, затем - производство в условиях вакуума и микрогравитации. А что сейчас? Космический туризм? "Мелко, Хоботов!" И к тому же, при стандартах безопасности космонавтов и астронавтов, применяемых в СССР и США - заведомо убыточный (экономически) проект. То, что сейчас предлагают "частники" - аттракционы для авантюристов, ничего не гарантирующие в плане сохранности жизней их участников. Научные исследования? - Космонавты абсолютно не нужны - автоматы и лучше, и надежней, и дешевле. То есть, зачем летать в космос человеку? Естественно, есть общефилософский ответ - колонизировать доступное пространство. Но при современном уровне технологий колонизация даже Луны - это все равно, что колонизация Америки древними египтянами с их технологиями и папирусными лодками.

Ну ладно, технологии нужно развивать, даже если сначала непонятно зачем (все история развития техники - именно такой сценарий: сначала чудачество изобретателей, затем заморочки "яйцеголовых", затем дубинка у вояк, и наконец после всего этого - "сковородка у домохозяйки"). Посему решим, что "Клипер - нужен!"

Теперь о прозе. "Союз" vs "Клипер"
Первое. Надежность и отработка. Не помню, какая статистика у "Союзов" и "Прогрессов" (немаленькая, конечно), но у РН "Союз" - порядка 1700(!!!) запусков.Скажите, что опыт переносится на последующие изделия? А вот и не всегда и если есть кому передавать и кому воспринимать. Тот разгонный блок серии "Д" (Д, ДМ, ДМ2, ДМ3) яркий тому пример, когда РКК "Энергия" ("тогдашняя" - не "нынешняя") так и не смогла довести до ума относительно несложную (по сравнению с пилотируемым кораблем) ракетную ступень, и хруничевцы послали их в пеший сексуальный поход, разработав для "Протона" "Бриз-М". То есть, глубокие сомнения в том, что РКК "Энергия" сможет создать аппарат по надежности сопоставимый с "Союзом"? Есть ли для этого у нее ресурсы, как кадровые, так и материальные?

Второе. Носитель. Под "Клипер" Р-7 в существующих и отработанных модификациях не подходит. Увеличение энергетики - это уже новый носитель, со всеми вытекающими последствиями, в первую очередь по надежности. Когда под "Клипер" предложили "Зенит" - это было достойное зрелище. Не знаю, требовалось ли от Украины финансовое участие в проекте (подозреваю, что да), но идея пилотируемых полетов на РН "Зенит" развеселила очень многих в КБ "Южном". Дело в том, что двигатель первой ступени РД-170 построен по замкнутой "окислительной" схеме - в газогенераторе ТНА используется "кислый" газ (с избытком окислителя) который потом дожигается в камере сгорания. (для сравнения зарубежные РД используют только "сладкий" газ без дожигания, то бишь его выбрасывают). Почему так? А хрен его знает. Глушко (глава "Энергомаша") решил выпендриться - сделать двигатель с максимально возможной для этой топливной пары удельной тягой и Уткин (не так давно возглавивший КБ "Южное") не смог его переломать.
Так вот схема эта - на редкость капризная. Кто имел дело с кислородом, особенно жидким - понимают почему. А тут горячий генераторный газ с огромным окислительным потенциалом по газовым трактам перебрасывается в камеру сгорания. Только советские инженеры с огромнейшими ресурсами для отработки и финансовым карт-бланшем могли позволить себе такое творчество. Сколько было отработок этого двигателя, не одна авария носителя по этой причине - в общем действительно "через тернии - к звездам".
Правда, вот и амерам в усеченом виде (РД-180) для Атлас-5 продали. Но когда РД-180 - на "Русь-М" для пилотируемых полетов - кроме как "аффигеть!" слов других нет.

Так на чем "Клипер" и его "потомки" все-таки полетит?

 

[SDA]

Да никуда Клиппер не полетит и кактамегозовут на 6 мест тоже не полетит!
Они нафиг не нужны! Потому что, как верно заметил Имкас -- нужно сформулировать цель!
А уж под неё городить реальные проекты.
Цели не сформулированы даже в варианте "ради прогресса науки и техники".
Нынешнее руководство Роскосмоса мечется и паникует. Видимо не хватает интеллектуального потенциала понять куда двигаться дальше ;( !
Вот и придумывают, то клиппер, то ангару..... метания всё это непоследовательные.

Нужен наш Кеннедеи, который выйдет на площадь и скажет: "мы в течении 20 лет полетим на Марс ради того, что сделать это человечество просто обязано, а походу должны реализовать следующие насущные экономически-целесообразные проекты + проекты научной направленности: далее по списку. Ответственный реализатор Сергей Павлович фон Браун, прошу любить и жаловать. А если кто-то попробует украсть бабло, то оторву яйца прилюдно на этой же площади"......

Справедливости ради стоит заметить, что и у наших заклятых друзей тоже наблюдается стагнация в отрасли..... глобальные цели они тоже сформулировать не могут.
Хотя придумали одну выгодную штуку -- отдать частникам извоз ради удешевления стоимости. И судя по всему скоро добьются в этом направлении успеха.

 

[mErLin]

глобальные цели они тоже сформулировать не могут.

ИМХО, единственная глобальная цель гражданской некоммерческой космонавтики, которую можно реализовать существующими технологиями - квадратно-гнездовое посылание АМС и скурпулёзное собирание физико-химических данных о потенциально-колонизируемых планетах. Эта цель вполне сформулирована. Годятся сегодняшние скорости и массы. АМС для Марса уже получаются вполне серийными. Пропускная способность канала связи и надёжность САУ - удовлетворительные. Кто-бы в королёвско-брауновские времена мог послать аппарат в систему Сатурна исключительно чтобы померять какое-нибудь соотношение метана-этана или температурный градиент в атмосфере. Долететь-бы, да попасть в планету. А теперь за недолёт уже дают тумаков. Т.е. затык уже не в космонавтике, а в научных приборостроителях и постановщиках экспериментов - какой-бы ещё хреномер придумать, чтобы обнаружить в атмосфере Марса 10-валентный фторид озверина в следовых количествах, от воздействия которого у будущих космонавтов может случиться на долгом обратном пути опухание гондураса. Таких прикладных исследований на ближайшие дцать лет ещё огого сколько. Успеть-бы закончить к моменту внедрения в практику маршевого термоядерного двигателя

 

[SDA]

Давайте сначала ITER запустим, а потом будем фантазировать о применении его в космосе!

 

[mErLin]

Давайте сначала ITER запустим, а потом будем фантазировать о применении его в космосе!

SDA, ну лет за 50 ITER по-любому запустят. А может даже и систему с практическим выходом энергии. Потихоньку оно движется. А может у итальянского мошенника из LENS что-нибудь великое вылупится

 

[imkas]

ну лет за 50 ITER по-любому запустят. А может даже и систему с практическим выходом энергии. Потихоньку оно движется

Как систему для стационарной, "земной" энергетики - может быть..
А вот в качестве движителя для космических аппаратов - то каков прогноз по времени будет? И каков будет принцип этого движителя?

 

[SDA]

И каков будет принцип этого движителя?

В том то и прелесть термоядерного источника энергии, что движителем может быть всё что угодно. При огромном количестве халявной энергии движитель и его принципы действия уже не важны.

Как сказал шутя один офицер ВМФ, который меня учил ".... а ядерная силовая установка расталкает какой хошь авианосец до какой хошь скорости, ибо энергии до чёрта!"
Можно тупо вёслами в космосе махать и потихоньку двигаться с небольшим но постоянным ускорением.

Если энергии будет до чёрта, то в моду войдут МГД-генераторы совмещённые с ионным прямоточным двигателем. Или что-то типа того.

 

[mErLin]

И каков будет принцип этого движителя

Электротермический, МГД, с чисто электростатическим ускорением. Да любой, при помощи электричества или тепла выбрасывающий рабочее тело с большей скоростью, чем это делают нынешние химические. Дело не в принципе, а в mv^2/2. Химические движки неэффективны, поскольку нужно возить значительную массу рабочего тела (она-же - энергоноситель). Увеличь скорость истечения вдвое и массы нужно в 4 раза меньше. Сейчас вот доводят магнитоплазменный VASIMR. Даже в его первой рабочей версии - тяга половина кгс. Для электроракетного двигателя это очень много. Потому-что, при скорости истечения 50км/с (не самая высокая для ЭРД) реактивной массы расходуется меньше на 2 порядка. При такой тяге он может работать годами. Сделать более тяговитый движок мешают не технологические ограничения, а отсутствие "батарейки". Те самые полкило тяги образуются из 200кВт электрической мощности.

http://www.adastrarocket.com/aarc/VX200

 

[ЛевМих]

Дело не в принципе, а в mv^2/2. Химические движки неэффективны, поскольку нужно возить значительную массу рабочего тела (она-же - энергоноситель). Увеличь скорость истечения вдвое и массы нужно в 4 раза меньше.

Это не так. Т.е., разумеется, увеличение скорости истечения позволяет уменьшить расход рабочего тела, но не в квадрате, а лишь пропорционально, и энергия здесь не причем. Это вроде бы очевидно, но, поскольку уважаемый mErLin не первый, кто наступает на эти грабли, и вообще вопрос поучительный, "разжую" его подробно:confused2:. Прошу прощения за много букв, но, ИМХО, вопрос этого стоит.

Разумеется, в замкнутой системе (здесь - ракета и продукты, вылетающие из двигателя) выполняются и закон сохранения энергии, и закон сохранения импульса. Но эти законы работают совершенно по разному. По закону сохранения импульса, импульс, уносимый продуктами, вылетающими из двигателя, просто уравновешивается импульсом, получаемым ракетой. А по закону сохранения энергии, энергия, выделяемая в двигателе, делится между вылетающими продуктами и ракетой в пропорции, которая зависит от некоторых параметров системы.

Соответственно, "массовая эффективность" любого ракетного двигателя (т.е., реактивного двигателя, не связанного с окружающей средой, - в отличие, например, от воздушно-реактивного) - это т.н. "удельный импульс" двигателя, т.е., импульс силы тяги в Н*сек на 1 кг расхода массы рабочего тела. Удельный импульс (в секундах) - основной параметр любого РД, и он численно равен скорости истечения, деленной на G. А вот энергетическая эффективность любого РД, понимаемая как импульс силы тяги в Н*сек на 1 Дж расхода энергии (только такая "энергетическая эффективность" является характеристикой именно двигателя, а не всей системы), очевидно, обратно пропорциональна скорости истечения, т.е., обратно пропорциональна массовой эффективности.

Этот антагонизм, в частности, является одной из причин различия принципов выбора рабочего тела в разных классах РД. Например, в классическом ионном двигателе с электростатическим ускорением технически может быть получена скорость истечения в тысячи км/сек (при вполне технически реальном напряжении в сотни кВ - как в клистроне РЛС). Но если лимитирует не расход рабочего тела, а масса источника энергии, то выгоднее снижать скорость истечения, снижая напряжение и/или применяя более тяжелые ионы (цезий, ртуть и т.п.).

А вот в классическом ядерном РД (нагрев рабочего тела в активной зоне реактора) надо минимизировать расход рабочего тела, а лимитирующий параметр - температура в активной зоне. В этом случае наилучшее рабочее тело - с минимальным молекулярным весом, т.е., водород, в принципе позволяющий получить скорость истечения около 10 км/сек (при температуре нагрева, типичной для ЖРД).

ЗЫ. К вопросу о различии массовой и энергетической эффективности РД примыкают некоторые важные, но мало кем осознаваемые, различия между любыми ракетами (включая реактивные снаряды - РС, а также т.н. "выстрелы" к безоткатным орудиям и к реактивным гранатометам) и любым классическим (не безоткатном) огнестрельном оружии. Далее для определенности употребляются термины РС и пушка.

И в РС с вылетающими газами, и в пушке с вылетающими снарядом и газами, сохраняются и импульс, и энергия. Но из-за того, что масса ствола пушки намного больше массы заряда и снаряда, практически вся энергия заряда передается вылетающим в одну и ту же сторону снаряду и газам, между которыми она делится по справедливости. В результате у РС и у пушки совершенно различная зависимость максимальной скорости снаряда от отношения начальной суммарной массы снаряда с метательным зарядом или РС с топливом к конечной массе летящего снаряда.

А именно, для пушки максимальная скорость снаряда как функция растущего отношения суммы масс снаряда и метательного заряда к массе летящего снаряда сначала быстро растет пропорционально корню из массы заряда, а затем растет все медленнее, в пределе стремясь к скорости истечения газов. Для бездымных порохов скорость истечения около 2 км/сек, и скорости самых быстрых реальных снарядов - около 1,5 км/сек (подкалиберные снаряды современных танковых пушек). Зато подствольному гранатомету хватает метательного заряда примерно такого же, как в пистолетном патроне.

А максимальная скорость одноступенчатой ракеты пропорциональна логарифму отношения начальной и конечной масс этой ракеты (пресловутая "формула Циолковского"). Т.е., эта скорость сначала растет пропорционально массе топлива, оставаясь значительно меньше, чем скорость пушечного снаряда с аналогичным соотношением масс. Поэтому безоткатные орудия и реактивные гранатометы намного менее энергетически эффективны, чем "обычные" пушки, и их существование оправдано только отсутствием отдачи и соответственно намного меньшей массой орудия. Но зато при большом отношении масс скорость растет медленно (логарифмически), но формально неограниченно, и реально может примерно в 2 раза превысить скорость истечения (так было в жидкостных ракетах средней дальности).

 

[MikVolg]

формально неограниченно, и реально может примерно в 2 раза превысить скорость истечения

Кстати, а почему именно в 2?
Как-то задумался об этом, но так и руки (мозги ) не дошли разобраться. Ведь система динамическая и каждую следующую единицу времени импульс прикладывается к телу, уже имеющему некую скорость. Естественно берём сферического коня в вакууме, не учитывая сопротивления окружающей среды.

 

[ЛевМих]

Кстати, а почему именно в 2?
... Ведь система динамическая и каждую следующую единицу времени импульс прикладывается к телу, уже имеющему некую скорость. ...

Поскольку "каждую следующую единицу времени импульс прикладывается к телу, уже имеющему некую скорость", надо написать дифференциальное уравнение движения тела с переменной массой и решить его:confused2:. В отечественной традиции оно называется "уравнение Мещерского" и решается в одно касание. В итоге - формула, в эпоху "родины слонов" приписанная Циолковскому (он нечто подобное описал словами, но формулу написать никак не мог, ибо не знал математики в необходимом для этого объеме). А именно, текущая (или конечная) скорость (разумеется, без потерь на воздух и на проекцию ускорения силы тяжести) равна скорости истечения, умноженной на натуральный логарифм (с основанием е = 2,718...) отношения начальной массы ракеты к текущей (или к конечной) массе. Это отношение для реальных РС ("Град" и т.п.) не намного больше 1, для тактических ракет и ОТР порядка 2...3, а для одноступенчатых жидкостных РСД реально порядка 10 ( около 8,5 для РСД Р-12 и почти 13 для Р-14). А натуральный логарифм от 10 равен 2,3. Так что не "именно в 2", а, как я и писал, "реально может примерно в 2 раза". На самом деле у Р-14 даже в 2,6 раза!

ЗЫ. При написании следующего поста я обнаружил ошибку в числах и поправил здесь числа по Р-12 и Р-14. Я первоначально по памяти взял массу пустой ракеты с ГЧ, но ошибочно думал, что это масса без ГЧ, и добавил по 1,5 тн на ГЧ. До исправления выше было ошибочно указано соотношение масс, равное 7 для Р-12 и "почти 10" для Р-14.