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).
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.
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?
Re[3]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
Здравствуйте, Khimik, Вы писали:
C>>И самое сложное сейчас — это набрать эти первые 8 километров в секунду. K>В тему: тут была какая-то дикая новость, что компания Rotary Rocket создавала аппарат, поднимающийся в верхние слои атмосферы посредством обычной вертолётной тяги: K>Спрашивается, а что мешает поднимать первую ступень ракеты в верхние слои обычными грузовыми вертолётами (на тросах)?
Проблема не в высоте, а в скорости. Вертолётом или самолётом можно дать примерно 1 км/с приращения к скорости. Но они при этом наложат сильные ограничения на размеры ракеты, так что в итоге это не окупается.
Для общей перспективы: первая ступень ракет даёт скорость где-то до 2.5-3 км/с, при этом она занимает где-то 80% веса всей ракеты. Но эти 2.5 км/с — это уже жуткий гиперзвук (7 махов), никакие тросы это не выдержат. Собственно, никакие существующие самолёты это не выдержат.
Но даже это ещё не всё. Вторая ступень — очень лёгкая, и её просто так не приземлить. Нужно добавлять аблативную тепловую защиту и прочие сложности. В итоге и получается SpaceX и их стальной космический корабль. Для которого нужна гигантская первая ступень, с обязательным переиспользованием.
Из интересного есть разые что Skylon: https://en.wikipedia.org/wiki/Skylon_(spacecraft) — они пытаются сделать самолёт, который может разгоняться до 6 махов на реактивном двигателе. После чего они ракетными двигателями уже спокойно добираются до орбиты.
Sapienti sat!
Re[4]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
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[3]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
Здравствуйте, Khimik, Вы писали:
K>В тему: тут была какая-то дикая новость, что компания Rotary Rocket создавала аппарат, поднимающийся в верхние слои атмосферы посредством обычной вертолётной тяги:
Вылитый пепелац.
K>Спрашивается, а что мешает поднимать первую ступень ракеты в верхние слои обычными грузовыми вертолётами (на тросах)?
Самолетом лучше. И проще и можно задать не только высоту, но и скорость. Недостатков тоже уйма. Вертолетом в "верхние слои" не поднять.
Re[2]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
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)
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).
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[6]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
Здравствуйте, __kot2, Вы писали:
__>товарищ Илон обычно планы озвучивает в расчете что все пойдт идеально (а оно никогда не идет). этим отличается от большинства контор, которые озвучивает планы с запасом, чтобы потом стыдно не было. чел он умный, он понимает, что это планы нереальные скорее всего, но это просто такой способ мотивации, чтоли, ставить нереальные планы, что типа все будет идеально.
Маск, помимо прочего, обещает снизить стоимость вывода килограмма груза на орбиту в сотни раз. А одна представительница (более того, инженер) SpaceX пару лет назад заявила, что в ближайшие 10 лет начнутся регулярные межконтинентальные пассажирские полеты на ракетах SpaceX.
__>моя персональная оценка — Старшип полетит, но сильно позже планируемых сроков
Смутно подозреваю, что в итоге полет Старшипа на Марс обойдется как минимум на порядок-два дороже, чем обещает Маск.
Здравствуйте, Lazytech, Вы писали:
L>А кормить их чем?
Как чем, картошкой.
А вообще сначала нужно с энергетикой решить вопрос.
Чему нас С&C учит — сначала электростанция, потом завод, потом казармы.
Или сначала казармы, потом завод... но электростанция точно в первую очередь!
Селиться предлагаю под землёй, не морочиться с куполами.
Re[2]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый
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
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?
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.
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?
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[3]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый
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[3]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
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
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.
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
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.
Здравствуйте, Lazytech, Вы писали: L>Что касается марсианских планов Маска...
товарищ Илон обычно планы озвучивает в расчете что все пойдт идеально (а оно никогда не идет). этим отличается от большинства контор, которые озвучивает планы с запасом, чтобы потом стыдно не было. чел он умный, он понимает, что это планы нереальные скорее всего, но это просто такой способ мотивации, чтоли, ставить нереальные планы, что типа все будет идеально.
моя персональная оценка — Старшип полетит, но сильно позже планируемых сроков
Re[2]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
C>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.
Тогда нужно переселяться на астероиды.
Re[4]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
Здравствуйте, scf, Вы писали:
scf>крылатые ракеты с ядерными двигателями уже приняли на вооружение. Когда-нибудь технология дойдёт и до гражданского космоса.
уже дошло, ядерный буксир использует ядерную силовую установку.
а в крылатых ракетах немного другой принцип. там используется воздух в качестве реактивной тяги, в космос такая ракета не улетит.
проклятый антисутенерский закон
Re[7]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
Здравствуйте, Lazytech, Вы писали: L>Маск, помимо прочего, обещает снизить стоимость вывода килограмма груза на орбиту в сотни раз. А одна представительница (более того, инженер) SpaceX пару лет назад заявила, что в ближайшие 10 лет начнутся регулярные межконтинентальные пассажирские полеты на ракетах SpaceX.
когда ракета делается, то тут вопрос — а кому это вообще надо? если это icbm, то ее все равно никак не переиспользовать и тут важны вообще другие показатели, чем для вывода на орбиту, типа прочности, помехоустойчивости, автономности и маневренности, плюс, возможность хранить заправленной и очень долго. вопрос — кто платит? конечно, военные, которым нужно максимально простую конструкцию
исторически были еще крупные проекты типа хаббла и вебба, разных спутников дальнего космоса. разработка таких вещей, типа вебба, настолько огромная, что стоимость ракеты тут вообще незначительная. кстати, хаббл финансировался тоже военныеми — они на самом деле сделали несколько их и запустили как спутники-шпионы.
запуск чего-то в дальний космос — дико дорогой и сложный научный проект, финансируемый типа академией наук и там на зарплату ученых уйдет столько денег, что опять не сильно важно сколько ракета стоит
исторически снижение стоимости запуска просто не было сильным приоритетом, как мало кто из программистов воюет за снижение цена на проезд в метро. 1 рубль или 100 рублей — да без разницы
если же мы пытается считать деньги, то выясняется что сама ракета и запуск в общем-то вообще недорогие, особенно если мы будем переиспользовать ее или части ее. в идеале ты платишь только за топливо, космодром свой (поэтому его и строят) и зарплаты людей в ЦУПе и так далее распределяются на все запуски
__>>моя персональная оценка — Старшип полетит, но сильно позже планируемых сроков L>Смутно подозреваю, что в итоге полет Старшипа на Марс обойдется как минимум на порядок-два дороже, чем обещает Маск.
это зависит от того, получится ли сделать двигатели необслуживаемыми и от перезаправки на орбите. эту самую перезаправку, кстати надо будет делать очень быстро, так как пока Старшип на орбите, у него топливо будет выкипать и его придется сбрасывать. то есть если заправщик будет требовать обслуживания, то придется "все начинать заново". но в принципе, все осуществимо. теоретически.
Re[5]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый
Здравствуйте, zverjuga, Вы писали: Z>уже дошло, ядерный буксир использует ядерную силовую установку.
по моему это вообще единственный вариант дальнейшего развития, тут только вопрос над контролем над этим самым топливом. это чисто политическое решение, чем техническая проблема. если бы никого не волновала возможность загрязнения при аварии или то, что топливо сопрут, то все бы давно, еще где-нить с 60ых-70ых летали только на ядерных двигателях. но наверняка на земле их просто вообще никогда не разрешат
Re[8]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
Здравствуйте, __kot2, Вы писали:
__>если же мы пытается считать деньги, то выясняется что сама ракета и запуск в общем-то вообще недорогие, особенно если мы будем переиспользовать ее или части ее. в идеале ты платишь только за топливо, космодром свой (поэтому его и строят) и зарплаты людей в ЦУПе и так далее распределяются на все запуски
Если Маску удастся снизить стоимость доставки грузов на орбиту хотя бы на порядок, уже за это ему, надо полагать, поставят памятник еще при жизни. А пока что воз и ныне там.
__>это зависит от того, получится ли сделать двигатели необслуживаемыми и от перезаправки на орбите. эту самую перезаправку, кстати надо будет делать очень быстро, так как пока Старшип на орбите, у него топливо будет выкипать и его придется сбрасывать. то есть если заправщик будет требовать обслуживания, то придется "все начинать заново". но в принципе, все осуществимо. теоретически.
По идее, теоретически гораздо интереснее бороздить просторы космоса на кораблях хотя бы с ядерными силовыми установками, да где ж они?
Re[9]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
Здравствуйте, Lazytech, Вы писали: L>Если Маску удастся снизить стоимость доставки грузов на орбиту хотя бы на порядок, уже за это ему, надо полагать, поставят памятник еще при жизни. А пока что воз и ныне там.
как я уже говорил, в этом для многих нет смысла, посколько расходы на обслуживающий персонал и, часто, полезную нагрузку сильно перевешивают стоимость доставки на орбиту. если бы джеймса вебба можно было бесплатно туда отправить это сильно бы расклад по его бюджету бы не поменяло, например. военных в общем-то тоже мало волнует стоимость запуска тех же спутников-шпионов — 100 миллионов это будет стоить или 1 миллион. ну то есть разница будет конечно, но мало значимая. кто-то еще будет жаловаться наверняка что мало получится распилить.
L>По идее, теоретически гораздо интереснее бороздить просторы космоса на кораблях хотя бы с ядерными силовыми установками, да где ж они?
они испытаны, работают. проекты закрыты из-за опасности рассеивания топлива при аварии.
Re: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
Здравствуйте, zverjuga, Вы писали:
Z>формула Циолковского для расчета максимальной теоретической скорости, которую может достичь ракета под воздействием реактивной тяги, выглядит следующим образом
Z>V = I * ln(M1/M2)
Z>где I — удельный импульс ракетного двигателя. для максимального упрощения за такой импульс можно принять скорость истечения газов
Формула Циолковского применима ко всем видам реактивного движения, когда выбрасываемое рабочее тело на борту.
Ионные и проч. не химические двигатели имеют более высокую скорость истечения вещества. В пределе для фотонного двигателя — скорость света.
На современном уровне развития не химические двигатели при высокой степени истечения дают малый удельный импульс, т.к. негде брать много энергии для разгона большой массы рабочего тела. Ждем управляемый термояд в компактном форм-факторе хотя бы.
Для фотонного двигателя желательно чтобы все рабочее тело улетало со скоростью света. Т.е. химические и ядерные реакции с выделением фотонов не очень подходят, т.к. будет оставаться какой-то "шлак". Обычно тут предлагают аннигиляцию вещества и антивещества, дающую фотоны в гамма диапазоне. Сейчас антивещество получают на ускорителях в мизерных количествах. Как его хранить и использовать в двигателе — пока отдано на откуп фантастам.
Есть также варианты без транспортировки рабочего тела на борту. Например, солнечный парус.
Как его модификация — разгон стационарным лазером большой мощности.
Сложно создать большой удельный импульс даже с учетом того, что при отражении от паруса корабль получает удвоенный импульс фотона.
Re[5]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый
Здравствуйте, Лось Чтостряслось, Вы писали:
ЛЧ>кто ж тебе гостайну доверит?
Радостно сообщат, когда примут. Смысл её существования, как и всех СЯС, чтобы потенциальный противник зал, что его ждет неминуемый ответ в случае чего, а вовсе не в том чтобы иметь возможность в тихую изподтишка ударить. Опять же похвастаться достижением, если оно случится не преминут. А полной уверенности в возможности реализации нет.
Re[2]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
Здравствуйте, Cyberax, Вы писали:
C>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. C>Космические перелёты делятся на две стадии: C>1. Попасть на орбиту (8 км/c). C>2. Всё остальное.
C>И самое сложное сейчас — это набрать эти первые 8 километров в секунду.
В тему: тут была какая-то дикая новость, что компания Rotary Rocket создавала аппарат, поднимающийся в верхние слои атмосферы посредством обычной вертолётной тяги:
Здравствуйте, Khimik, Вы писали:
K>В тему: тут была какая-то дикая новость, что компания Rotary Rocket создавала аппарат, поднимающийся в верхние слои атмосферы посредством обычной вертолётной тяги:
K>Спрашивается, а что мешает поднимать первую ступень ракеты в верхние слои обычными грузовыми вертолётами (на тросах)?
это был экспериментальный образец, который закончился полным провалом.
проклятый антисутенерский закон
Re[4]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупиковый путь?
Здравствуйте, Cyberax, Вы писали:
C>Но даже это ещё не всё. Вторая ступень — очень лёгкая, и её просто так не приземлить. Нужно добавлять аблативную тепловую защиту и прочие сложности.
Не нужно защиту, как раз потому как лёгкая. Вот только с местом посадки там большой разброс. И запас топлива необходимый для посадки, если по-масковски, или другие приспособы, если по другому, очень сильно ухудшают характеристики ракеты.
Re[4]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
В этом видео Фил Мейсон, в частности, показывает, почему повторное использование ступеней ракет отнюдь не всегда приводит к реальному снижению себестоимости вывода груза на орбиту.
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?
Надо разработать искусственную матку, инкубатор.
Тогда на Марсе можно будет иметь сколько угодно человек.
Re[4]: Почему гигантомания в химических ракетах - это тупико
Думаю вариант вполне годный.
Но, конечно же, в космосе всё будет гораздо проще. 
