Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
От: zverjuga Беларусь  
Дата: 11.01.21 09:08
Оценка: 14 (3) +4
формула Циолковского для расчета максимальной теоретической скорости, которую может достичь ракета под воздействием реактивной тяги, выглядит следующим образом

V = I * ln(M1/M2)

где I — удельный импульс ракетного двигателя. для максимального упрощения за такой импульс можно принять скорость истечения газов
M1 — начальная масса ракеты (с топливом)
M2 — конечная масса ракеты (то есть, полезной нагрузки, которая она тащит в космос)

на сегодняшний момент I в современных ракетах является практически постоянной величиной и зависит от топлива. его можно принять равным 3.3-4.5 км/сек — это то, что можно выжать из ракетных двигателей и современного топлива. здесь люди уже уперлись в потолок (достигли совершенства) и все работы ведутся над соотношением масс, то есть — гигантоманией. чтобы начальная масса корабля была как можно больше, а конечная — как можно меньше. самое большое соотношение масс, которое было достигнуто — было порядка 1000 (это когда американцы на своем самом большом корабле забросили в космос аппарат "новые горизонты" для изучения Плутона).

теперь смотрим на логарифмы

для примера приводим следующие цифры

ln(1) = 0
ln(10) = 2.3
ln(100) = 4.6
ln(1000) = 6.9

отсюда видно, что улучшая качество корабля в 1000 раз, мы теоретически можем его ускорить всего лишь в 7 раз. то есть, теоретический предел скорости, который могут достичь химические корабли за счет гигантомании — 30 км/сек. практическая скорость будет конечно же меньше. самая большая скорость, которую могли развить на химической ракете была 16 км/сек

то есть тут становится совершенно очевидно, что гигантоманией заниматься нет никакого смысла и что это тупик, так как все усилия сжираются логарифмом

то есть, согласно формуле Циолковского, заниматься нужно в первую очередь удельным импульсом. в химических ракетах уже достигнут предел этого импульса, поэтому двигатели должны быть другого типа, например ионные (ядерные), в которых импульс может быть десятки и сотни километров в секунду.

источник
проклятый антисутенерский закон
Re: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый
От: vlp  
Дата: 12.01.21 00:42
Оценка: +1
Z>на сегодняшний момент I в современных ракетах является практически постоянной величиной и зависит от топлива. его можно принять равным 3.3-4.5 км/сек — это то, что можно выжать из ракетных двигателей и современного топлива. здесь люди уже уперлись в потолок (достигли совершенства)

"летающие машины тяжелее воздуха невозможны".

нет там никакого потолка. Там есть куча нерешенных технических задач (если перестать считать "современное топливо" чем-то постоянным и неизменным). https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19860018652/downloads/19860018652.pdf
Отредактировано 12.01.2021 0:47 vlp . Предыдущая версия .
Re[2]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый
От: Mur1can США  
Дата: 12.01.21 03:19
Оценка:
думаю на текущем топливе никакого прорыва не будет. Может Илон чо придумает на батарейках.
Коплю на ланцер
Re: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
От: vsb Казахстан  
Дата: 12.01.21 04:26
Оценка:
Для двигателей другого типа нужна промышленность, расположенная в космосе. До этого пока далековато. А так — да, в перспективе химические ракеты будут использоваться для поднятия с Земли в космос людей и лёгких деталей (микросхемы, например). А подавляющий объём космического корабля должен собираться в космосе из материалов, добытых в космосе же. Это позволит очень сильно удешевить сборку (но, конечно, требует развитой космической промышленности).

А вообще самая большая проблема, имхо, нет особой финансовой мотивации развивать дальний космос. Вот и сидит змея, укусившая себя за хвост, на планете. Всё, что нужно среднему человеку, производится на Земле или в крайнем случае летает в маленьких спутниках по орбите.
Re: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый
От: Don Reba Канада https://stackoverflow.com/users/49329/don-reba
Дата: 12.01.21 05:48
Оценка:
Никто на этот путь и не рассчитывает. Формула Циолковского известна всем, кто хоть немного интересуется ракетами. 🤷‍♂️

SpaceX разрабатывает Starship с целью максимально удешевить и ускорить запуск грузов к Марсу на многочисленных кораблях.
Ce n'est que pour vous dire ce que je vous dis.
Отредактировано 12.01.2021 5:50 Don Reba . Предыдущая версия .
Re[2]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
От: syrompe  
Дата: 12.01.21 17:28
Оценка:
Здравствуйте, vsb, Вы писали:

vsb>Для двигателей другого типа нужна промышленность, расположенная в космосе. До этого пока далековато.


А что это принципиально поменяет-то?
Если при старте с Земли вы можете условно разогнать ракету до 30км/с, то с орбиты — до 38км/с.
До Марса как было лететь полгода так и осталось. Про межзвездные перелеты вообще говорить не стоит.

На преодоление Земной гравитации (еще аэродинамические потери) у современных ракет уходит 15-20% топлива.
Все остальное уходит на разгон до первой космической.
Re: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
От: Шахтер Интернет  
Дата: 12.01.21 17:55
Оценка:
Здравствуйте, zverjuga, Вы писали:

Мысль абсолютно правильная. Формула Циолковского вообще -- унылая вещь.
Она закрывает дорогу к звёздам и делает полёты в космос на ракетах дорогим удовольствием.
Альтернатива -- орбитальная башня.
Либо двигатели не химического типа. Но с последним проблема. Толком ничего жизнеспособного пока не сделано.
Более-менее жизнеспособен только ионный движок в открытом космосе -- и всё пока.
В XXI век с CCore.
Копай Нео, копай -- летать научишься. © Matrix. Парадоксы
Re[3]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
От: vsb Казахстан  
Дата: 12.01.21 18:08
Оценка: +1
Здравствуйте, syrompe, Вы писали:

S>А что это принципиально поменяет-то?

S>Если при старте с Земли вы можете условно разогнать ракету до 30км/с, то с орбиты — до 38км/с.
S>До Марса как было лететь полгода так и осталось. Про межзвездные перелеты вообще говорить не стоит.

Принципиально меняет то, что можно летать на ионных двигателях (например с помощью ядерного двигателя). С Земли на таком не улетишь — тяга маленькая, а в космосе — запросто. Второй момент это форма корабля и защита от нагревания атмосферой, в космосе это все не нужно, при взлете с Земли это важно и это добавляет массу (и топливо).
Отредактировано 12.01.2021 19:10 vsb . Предыдущая версия .
Re[2]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
От: ArtDenis Россия  
Дата: 13.01.21 09:19
Оценка:
Здравствуйте, Шахтер, Вы писали:

Ш>Более-менее жизнеспособен только ионный движок в открытом космосе -- и всё пока.


Ну вообще-то ещё есть гравитационные манёвры. Но при таком манёвре главное — не ошибиться
[ 🎯 Дартс-лига Уфы | 🌙 Программа для сложения астрофото ]
Re[2]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
От: Lazytech Ниоткуда  
Дата: 13.01.21 11:24
Оценка:
Здравствуйте, Don Reba, Вы писали:

DR>SpaceX разрабатывает Starship с целью максимально удешевить и ускорить запуск грузов к Марсу на многочисленных кораблях.


Ну, подешевеет доставка 100 человек на Марс с 1 трлн долларов до 100 млрд долларов (хотя это, наверное, излишне оптимистичная оценка). Что дальше?
Отредактировано 13.01.2021 11:27 Lazytech . Предыдущая версия . Еще …
Отредактировано 13.01.2021 11:26 Lazytech . Предыдущая версия .
Отредактировано 13.01.2021 11:25 Lazytech . Предыдущая версия .
Re[3]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
От: Pyromancer  
Дата: 13.01.21 11:27
Оценка:
Здравствуйте, syrompe, Вы писали:

S>Здравствуйте, vsb, Вы писали:


vsb>>Для двигателей другого типа нужна промышленность, расположенная в космосе. До этого пока далековато.


S>А что это принципиально поменяет-то?

S>Если при старте с Земли вы можете условно разогнать ракету до 30км/с, то с орбиты — до 38км/с.
S>До Марса как было лететь полгода так и осталось. Про межзвездные перелеты вообще говорить не стоит.

Если считать по изменению скорости половина пути к Марсу находится на низкой орбите Земли. По меньшей мере можно за несколько запусков натаскать на орбиту топлива и там заправиться и это будет куда выгодней чем отправить одну огромную ракету прямо на Марс.
Re[2]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
От: Lazytech Ниоткуда  
Дата: 13.01.21 11:29
Оценка: 5 (1)
Здравствуйте, Шахтер, Вы писали:

Ш>Альтернатива -- орбитальная башня.


Сдается мне, придет какой-нибудь Thunderf00t и разнесет эту идею как абсолютно нежизнеспособную на практике.

К сожалению, многие великолепные в теории идеи не выдерживают столкновения с суровой действительностью.

https://www.youtube.com/watch?v=RyTjdkNEgV0
Отредактировано 13.01.2021 11:37 Lazytech . Предыдущая версия .
Re[3]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый
От: ksandro Мухосранск  
Дата: 13.01.21 15:03
Оценка:
Здравствуйте, Mur1can, Вы писали:

M>думаю на текущем топливе никакого прорыва не будет. Может Илон чо придумает на батарейках.


Вроде он уже "придумал" дозаправку на орбите. Не знаю дойдет ли это до воплощения в железе, или так и останется красивыми картинками, но ИМХО идея годная.
Re: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
От: Cyberax Марс  
Дата: 13.01.21 22:09
Оценка: :)
Здравствуйте, zverjuga, Вы писали:

Z>на сегодняшний момент I в современных ракетах является практически постоянной величиной и зависит от топлива. его можно принять равным 3.3-4.5 км/сек — это то, что можно выжать из ракетных двигателей и современного топлива. здесь люди уже уперлись в потолок (достигли совершенства) и все работы ведутся над соотношением масс, то есть — гигантоманией.

Космические перелёты делятся на две стадии:
1. Попасть на орбиту (8 км/c).
2. Всё остальное.

И самое сложное сейчас — это набрать эти первые 8 километров в секунду.

После чего на орбите уже можно в спокойной обстановке использовать ионные двигатели, VASIMIR, nuclear salt-water и т.п. У них теоретически запас delta-V можно получить на порядок больший по сравнению с химическими ракетами.
Sapienti sat!
Re[3]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
От: Don Reba Канада https://stackoverflow.com/users/49329/don-reba
Дата: 13.01.21 23:26
Оценка:
Здравствуйте, Lazytech, Вы писали:

L>Ну, подешевеет доставка 100 человек на Марс с 1 трлн долларов до 100 млрд долларов (хотя это, наверное, излишне оптимистичная оценка). Что дальше?


Откуда такие цифры? Это выходит по 500 ракет на человека.
Ce n'est que pour vous dire ce que je vous dis.
Re[4]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
От: Mur1can США  
Дата: 14.01.21 03:45
Оценка: +2
Понравилась идея про космическую верфь — т.е. сначала снижаем стоимость подъёма грузов (чем Маск и занимается), а потом строим в космосе верфь, которая позволит строить корабли, не связанные с необходимостью преодоления атмосферы. Думаю вариант вполне годный.
Коплю на ланцер
Re[4]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
От: Lazytech Ниоткуда  
Дата: 14.01.21 04:44
Оценка:
Здравствуйте, Don Reba, Вы писали:

DR>Откуда такие цифры? Это выходит по 500 ракет на человека.


Цифры взял с потолка. Вот более реальные оценки:
https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20200000973/downloads/20200000973.pdf

Что касается марсианских планов Маска...

There are two phases for the first human mission to Mars via Starship:[citation needed]

In 2022, at least 2 Starship cargo vehicles will land on Mars.[needs update]
They will confirm water resources and identify hazards.
They will place power, mining and life support infrastructure for future missions.

In 2024, 2 Starship crew vehicles will take the first people to Mars.[needs update]
2 Starship cargo vehicles will bring more equipment and supplies.
They will place a propellant production plant.
They will build up a base to prepare for expansion.


All your base are belong to us. (c)
Отредактировано 14.01.2021 5:00 Lazytech . Предыдущая версия . Еще …
Отредактировано 14.01.2021 4:59 Lazytech . Предыдущая версия .
Re[5]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
От: zverjuga Беларусь  
Дата: 14.01.21 09:37
Оценка:
Здравствуйте, Lazytech, Вы писали:

L>Что касается марсианских планов Маска...


Маск говорил, что в 2050-ому году хочет запустить на Марс миллион человек на 10000 ракетах

Предполагается, что корабль сможет одновременно принимать на борт до 100 человек и до 100 т груза.


учитывая, что ионных двигателей у него нету и что на орбите он ничего не строит, можно только догадываться, какого размера будут его корабли (хотя на самом деле их не будет)
проклятый антисутенерский закон
Re[6]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
От: Lazytech Ниоткуда  
Дата: 14.01.21 09:49
Оценка:
Здравствуйте, zverjuga, Вы писали:

Z>учитывая, что ионных двигателей у него нету и что на орбите он ничего не строит, можно только догадываться, какого размера будут его корабли (хотя на самом деле их не будет)


Смутно подозреваю, что великолепные планы Маска в отношении покорения Марса силами SpaceX будут урезаны, как это фактически уже происходит с планами в отношении прокладки скоростных туннелей силами The Boring Company. Я так понял, пока что у Маска не получилось ни прокладывать подземные туннели задешево, ни обеспечить высокую скорость перемещения по ним. Но, конечно же, в космосе всё будет гораздо проще.

https://www.youtube.com/watch?v=HVS-YTUf7cM
Отредактировано 14.01.2021 10:01 Lazytech . Предыдущая версия . Еще …
Отредактировано 14.01.2021 9:59 Lazytech . Предыдущая версия .
Отредактировано 14.01.2021 9:57 Lazytech . Предыдущая версия .
Отредактировано 14.01.2021 9:55 Lazytech . Предыдущая версия .
Отредактировано 14.01.2021 9:53 Lazytech . Предыдущая версия .
Отредактировано 14.01.2021 9:52 Lazytech . Предыдущая версия .
Re[3]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
От: hardkeks  
Дата: 21.01.21 16:59
Оценка: +1 :))
Здравствуйте, Lazytech, Вы писали:

L>Ну, подешевеет доставка 100 человек на Марс с 1 трлн долларов до 100 млрд долларов (хотя это, наверное, излишне оптимистичная оценка). Что дальше?


Репликаторов нужно разрабытывать и передачу сознания. Зачем возить на Марс кожаные мешки?
Подождите ...
Wait...
Пока на собственное сообщение не было ответов, его можно удалить.