Правильно ли мы строим ракеты?

[crazy_terraformer]

Кто-нибудь знает что-нибудь новенькое о ЯРД на ядерной лампе?
Единственный ЯРД,который можно использовать в атмосфере Земли, если будет твёрдая гарантия безаварийности.

[bob]

Кстати, пока что не стоит унывать. Это только провал первой попытки прямолинейной реализации заявленной в топике идеи. (Напомню: я забыл об отношении массы двигателей первой ступени к массе сухих топливных баков.) Сдаваться после первой же прикидки рано. Надо ещё подумать. Правильно здесь предлагали вернуться к стартовому ускорителю ТТРД, как у шаттла (он хорош как раз тем, что двигатель и бак - одно и то же, поэтому его выгоднее отделять).

Кто-нибудь знает что-нибудь новенькое о ЯРД на ядерной лампе?
Единственный ЯРД,который можно использовать в атмосфере Земли, если будет твёрдая гарантия безаварийности.

Можно, но только на сверхтяжёлых ракетах, в которых сейчас нет никакой надобности (реактор тяжёлый, и лёгким его ну никак не сделать). Кроме того, никто не даст такой летучий чернобыль использовать в атмосфере и в околоземной окрестности, поскольку страшный риск. Цена первой же аварии (а аварии неизбежны) - непомерно высока (получится взрыв "грязной бомбы" большой массы).

[Змей Петров]

Кстати, пока что не стоит унывать. Это только провал первой попытки прямолинейной реализации заявленной в топике идеи.

На мой взгляд самое слабое место - прочностные характеристики второй ступени. Они потянут за собой изрядную дополнительную массу.

(Напомню: я забыл об отношении массы двигателей первой ступени к массе сухих топливных баков.)

Учитывая, что эти движки весьма дорогая штука(и они, при однократном запуске, ресурс и близко не вырабатывают), их возвращение(как с первой, так и со второй ступени сразу) вполне возможно имеет экономическое обоснование. Не скажу, что это реализуемо, но идея интересная.

Единственный ЯРД,который можно использовать в атмосфере Земли, если будет твёрдая гарантия безаварийности.Можно, но только на сверхтяжёлых ракетах, в которых сейчас нет никакой надобности

В атмосфере - абсолютно исключено(тут нужны совершенно немыслимые мощности). Только для разгона с орбиты и далее.

(реактор тяжёлый, и лёгким его ну никак не сделать).

Да не такой уж и тяжелый. Советсткий стендовый прототип имел массу 2т при 100 000 кВт тепловой мощности, с лёгкой радиационной защитой. Была достигнута скорость истечения водорода ~9км/c.

[Инопланетянин]

Кстати и перекликаясь с непригодной ступенью Маска, а что если сделать всю первую ступень большим дирижаблем? Во время работы двигателей топливо вытесняется горячими продуктами сгорания. После отсоединения первой ступени она плывёт на горячем воздухе и спускается по мере остывания.
Не слишком идиотская идея?

[mikeRmen]

Кстати и перекликаясь с непригодной ступенью Маска, а что если сделать всю первую ступень большим дирижаблем? Во время работы двигателей топливо вытесняется горячими продуктами сгорания. После отсоединения первой ступени она плывёт на горячем воздухе и спускается по мере остывания.
Не слишком идиотская идея?

Да нет нормальная , идиотская идея))). Но проще Масковскую первую ступень все таки подтормаживаить и сажать, как было в позапрошлый раз.

[mikeRmen]

Кто-нибудь знает что-нибудь новенькое о ЯРД на ядерной лампе?
Единственный ЯРД,который можно использовать в атмосфере Земли, если будет твёрдая гарантия безаварийности.

Если вы про ГФЯРД где ядерная реакция идет в "колбе" и греет излучением обтекающее рабочее тело. ТО без изменений, основные вопросы к материалу колбы, уж больно он выглядит фантастическим.

(реактор тяжёлый, и лёгким его ну никак не сделать)
Да не такой уж и тяжелый. Советсткий стендовый прототип имел массу 2т при 100 000 кВт тепловой мощности, с лёгкой радиационной защитой. Была достигнута скорость истечения водорода ~9км/c.

Последнее время меня терзают сомнения по поводу ТФЯРД. Мне кажется что головняк связанный с ядерным реактором, не окупает получаемый уд.имп. И проблема даже не технические а организационно-политико-экономические. Из-за проблем с безопасностью массовое применение тфярд вырядили возможно, а единичное применение не окупают разработку, проще вонючки натаскать на орбиту.

[bob]

Да нет нормальная , идиотская идея))). Но проще Масковскую первую ступень все таки подтормаживаить и сажать, как было в позапрошлый раз.

В общем, попробую систематизировать ТЗ темы. Нужен простой способ спасения ВСЕХ двигателей, насосов и автоматики, поскольку на них приходится львиная доля стоимости ракеты. (Ракетопланы не предлагать: их уже много было, начиная со спирали и бора и кончая шаттлом и бураном - ни технически, ни экономически они все себя не оправдали.) И ещё нужно упрощение наземной инфраструктуры и обслуживания ракет. Возможно это всё делать даже ценой существенного перерасхода топлива, поскольку оно намного дешевле предпусковых и пусковых операций, обслуживания системы и заведомо дешевле ключевых узлов ракет. Топливом разбрасываться можно. Технологичными железками и трудозатратами - нет. Предлагаю исходить из этих постулатов.

P.S. В общем-то Маск со своей ракетно-возвращаемой ступенью примерно так и думал, но метод его чрезмерно сложен, рискован, и требует нетривиальных технических решений. Я же предлагаю искать решение максимально тривиальное, топорное и безотказное. Чем более низкотехнологичным оно будет, тем лучше. Только так делаются жизнеспособные вещи.

[crazy_terraformer]

Кроме того, никто не даст такой летучий чернобыль использовать в атмосфере и в околоземной окрестности, поскольку страшный риск. Цена первой же аварии (а аварии неизбежны) - непомерно высока (получится взрыв "грязной бомбы" большой массы).

А жаль построили бы космодром где-нибудь на Новой Земле, пустыне Гоби, а лучше в Трансантарктических горах, ну и плевать на локальное заражение там, где никто не живёт.
Надо подобрать место с подходящими воздушными течениями для локализации запланированных и незапланированных радиоактивных выбросов.

Про топливо для твердофазного гетерогенного РД-0410:
"Была проведена совершенно фантастическая по объему работа, в результате которой выбрали оптимальную форму стержней ядерного топлива — витые стерженьки с сечением в форме четырехлепесткового цветка, размер лепестков — всего пара миллиметров при длине стержня примерно в метр! Такие стержни, упакованные в плотную пачку, образуют систему каналов, свойства которых не изменяются, даже если стержни в процессе работы растрескиваются. Больше того, обломки размером даже в доли миллиметра оказываются заклинены соседними кусками стержня и остаются на месте! В сопло уносятся только совсем микроскопические частицы, максимум в десятки микрон."
Неплохо было бы, если бы РД-0410 возродили и на основе его сделали разгонные блоки для марсианского межпланетного корабля и никаких фантастических капельных охладителей или громоздких радиаторов с массой теплоносителя не надо.
Первый блок выведет корабль с орбиты Земли на траекторию к Марсу и сбрасывается, второй тормозит и сбрасывается уже возле Марса и т.д.

[bob]

Была достигнута скорость истечения водорода ~9км/c.

Это далеко не блестящий результат. При такой скорости истечения УИ будет лишь немногим больше, чем у обычных неядерных ракет.

[rain]

В общем, попробую систематизировать ТЗ темы. Нужен простой способ спасения ВСЕХ двигателей, насосов и автоматики, поскольку на них приходится львиная доля стоимости ракеты

bob, ваша затея ничего не даст. Вы и плясать то не с той стороны начали. Для формирования какого-то ни было подобия ТЗ, сначала нужно было определится с массой выводимой полезной нагрузки. Страниц через 20 толчения воды в ступе, до вас дойдёт, что двигателей удовлетворяющих ТЗ (чтобы и тяга была охватывающая весь необходимый диапазон, и УИ, и дросселировался произвольно от 0 до 100%, и весил при этом с один килограмм, желательно) нет и не предвидится. В итоге либо придете к варианту Маска, либо нагородите неработоспособных в принципе химер, и разойдетесь, довольные собой.

[Змей Петров]

Это далеко не блестящий результат. При такой скорости истечения УИ будет лишь немногим больше, чем у обычных неядерных ракет.

Естественно. Но ничего лучшего пока и не предвидится.
И напомню, что речь про старт с Земли на ЯРД вообще не идёт. Никакой теплообменник и близко не потянет потребные мощности.
C ЯРД речь о разгоне начиная с околоземной орбиты.

[Змей Петров]

Для формирования какого-то ни было подобия ТЗ, сначала нужно было определится с массой выводимой полезной нагрузки.

А что за проблема? Задаемся достигнутой на текущий момент максимальной полезной нагрузкой ~30т.

что двигателей удовлетворяющих ТЗ (чтобы и тяга была охватывающая весь необходимый диапазон, и УИ, и дросселировался произвольно от 0 до 100%, и весил при этом с один килограмм, желательно) нет и не предвидится.

А что за "весь необходимый диапазон" тяги? Чем он ограничен сверху и снизу?
И почему - "дросселироваться произвольно от 0 до 100%" нужно?
И почему движки при этом должны весить по 1кг?

[crazy_terraformer]

Это далеко не блестящий результат. При такой скорости истечения УИ будет лишь немногим больше, чем у обычных неядерных ракет.

Естественно. Но ничего лучшего пока и не предвидится.
И напомню, что речь про старт с Земли на ЯРД вообще не идёт. Никакой теплообменник и близко не потянет потребные мощности.
C ЯРД речь о разгоне начиная с околоземной орбиты.

Сбрасываем тепло рабочим телом до температуры, при которой конструкционные материалы двигателя сохраняют свои свойства и или используем воздушное охлаждение в плотных слоях атмосферы. Гелий или жидкий натрий в теплообменник, первый сжать легче чем водяной пар ,у второго давление паров по сравнению с водой ничтожно, греть их можно до более высоких температур.

[Змей Петров]

Советский стендовый прототип имел тепловую мощность 100 000 кВт при массе 2т.
Первая ступень Протона имеет тепловую мощность 30 000 000 кВт.

[noxx77]

В общем, попробую систематизировать ТЗ темы. Нужен простой способ спасения ВСЕХ двигателей, насосов и автоматики, поскольку на них приходится львиная доля стоимости ракеты. (Ракетопланы не предлагать: их уже много было, начиная со спирали и бора и кончая шаттлом и бураном - ни технически, ни экономически они все себя не оправдали.)

А масковская вертикалка оправдывает? ИМХО как раз нужен ракетоплан, но для спасения исключительно движков. На худой вертикалка, но со сбрасываемым основным баком, чтобы не сажать "сигару" и обойтись маленькими ногами.

[bob]

bob, ваша затея ничего не даст. Вы и плясать то не с той стороны начали. Для формирования какого-то ни было подобия ТЗ, сначала нужно было определится с массой выводимой полезной нагрузки. Страниц через 20 толчения воды в ступе, до вас дойдёт, что двигателей удовлетворяющих ТЗ (чтобы и тяга была охватывающая весь необходимый диапазон, и УИ, и дросселировался произвольно от 0 до 100%, и весил при этом с один килограмм, желательно) нет и не предвидится. В итоге либо придете к варианту Маска, либо нагородите неработоспособных в принципе химер, и разойдетесь, довольные собой.

Это пока конкурсное ТЗ, рамочное, а не финальное. И Маск не панацея от всех космических бед. Должно существовать более простое решение. И оно должно быть универсально применимо безотносительно к массе и объёму полезной нагрузки, от лёгких ракет-носителей до тяжёлых.

[mikeRmen]

Это пока конкурсное ТЗ, рамочное, а не финальное. И Маск не панацея от всех космических бед. Должно существовать более простое решение. И оно должно быть универсально применимо безотносительно к массе и объёму полезной нагрузки, от лёгких ракет-носителей до тяжёлых.

    Мне кажется как раз наоборот универсальные решения невозможно применить ко всему диапазону средств выведения. Чем больше система тем проще и выгоднее как можно больше компонентов делать многоразовыми, так как с ростом габаритов удельные характеристики растут быстрее чем масса, и появляется больше свободной массы для размещения средств спасения. Для малых ракет надо искать выход в оптимизации производства или поиск решений по использованию серийных компонентов из других отраслей промышленности. Грубо говоря "берём водопроводную трубу большого диаметра и...".

 В ракете из стартового топика есть несколько очевидных проблем. 1. Необходимость тащить на орбиту массу неиспользуемых двигателей съедает часть ПН. 2. Необходимость обеспечить теплозащиту для возврата ступени с двигателями съедает часть ПН. 3. Посадка на парашютах нет проста как кажется на первый взгляд. Мы не можем сесть как "Союз" где-угодно, для дальнейшего использование необходимо сесть на нужное нам поле-площадку, сесть аккуратно, с нулевой горизонтальной скоростью,  дабы парашюты не перевернули ступень, не сломали опоры итд. Поэтому даже при парашютной посадке без жрд обойтись врядли получиться. Из плюсов у нас остается спасение условного двигателя" второй ступени, и отсутствие маневра с возвратом первой ступени "по Масковски". Так что скорее всего на данный момент спейсы реализуют наиболее адекватную схему многоразовости.

 Касательно ракетопланов, применение самолетных решения только увеличивает стоимость, сложность и сроки разработки. Слишком тяжелое решение для средства спасения ступени, по сути превращающее ступень в самолет с бочками топлива,жрд и очень большой сухой массой.

Еще по поводу вторых ступеней носителей. Возможно стоит обдумать не как их возвращать на землю, а как их использовать на орбите. В качестве отлетных ступеней, буксиров, элементов  космических аппаратов.
 

[bob]

Касательно ракетопланов, применение самолетных решения только увеличивает стоимость, сложность и сроки разработки. Слишком тяжелое решение для средства спасения ступени, по сути превращающее ступень в самолет с бочками топлива,жрд и очень большой сухой массой.

Согласен. Ракетопланы - это бзик. Уступка детской мечте, и не более того.

1. Необходимость тащить на орбиту массу неиспользуемых двигателей съедает часть ПН. 2. Необходимость обеспечить теплозащиту для возврата ступени с двигателями съедает часть ПН. 3. Посадка на парашютах нет проста как кажется на первый взгляд. Мы не можем сесть как "Союз" где-угодно, для дальнейшего использование необходимо сесть на нужное нам поле-площадку, сесть аккуратно, с нулевой горизонтальной скоростью,  дабы парашюты не перевернули ступень, не сломали опоры итд.

Абсолютно верно. Но это нужно обойти. В частности, переворот ступени (как раз в варианте "союза") ни к чему плохому не приводит. Сколько бы его ни катили по степи широкой безо всяких опор, он не испортится, поскольку чугуний не портится никогда.

[noxx77]

Еще по поводу вторых ступеней носителей. Возможно стоит обдумать не как их возвращать на землю, а как их использовать на орбите. В качестве отлетных ступеней, буксиров, элементов  космических аппаратов.

При наличии аккумуляторов атмосферы вроде PROFAC'ов и Орбитронов, возможно их довыведение на орбиты заводов и изготовление техники там.

[noxx77]

Касательно ракетопланов, применение самолетных решения только увеличивает стоимость, сложность и сроки разработки. Слишком тяжелое решение для средства спасения ступени, по сути превращающее ступень в самолет с бочками топлива,жрд и очень большой сухой массой.

Предположим, что спасаются по-самолётному только двигатели, а бак отстреливается.
1) Нет необходимости в тяжелой теплозащите, т.к. защищаемая площадь невелика.
2) Посадка по-самолётному - хорошо отработанная технология.