Вопрос по окнам запуска на Марс

[SpaceMan]

Уважаемые форумчане, добрый день!
Я новичек в атсрономии и космонавтике, но очень интересуюсь будущим полетом людей на Марс (даже немного вложился в проект Маска).
В этой связи буду очень признателен, если сможете уточнить один вопрос, а по второму высказать свое мнение.

Вот нашел расчет оптимального графика запуска ракет с Земли на Марс.
Данные не новые http://enu.kz/repository/2009/AIAA-2009-6470.pdf , но я правильно понимаю, что расчеты должны были (и будут) оставаться неизменными?

Так же очень интересует мнение людей, которые увлекаются космонавтикой. Как вы считаете, есть малейший шанс запустить ракету с экипажем к Марсу в 2024 году (при условии минимальной необходимой технической подготовки к данной экспедиции)? Если говорить по простому - в процентах, как бы вы оценили вероятность старта в 2024м году? Или подобные заявления Маска - чистой воды PR-ход.
Большое спасибо! Для меня это очень важные вопросы.

[Грехов Михаил]

Как вы считаете, есть малейший шанс запустить ракету с экипажем к Марсу в 2024 году (при условии минимальной необходимой технической подготовки к данной экспедиции)? Если говорить по простому - в процентах, как бы вы оценили вероятность старта в 2024м году? Или подобные заявления Маска - чистой воды PR-ход. Большое спасибо! Для меня это очень важные вопросы.

PR, не более того. Дело в том, что концепция Маска не выдерживает критики по формуле Циолковского в плане достижения скорости между второй и третьей космической, чтобы отправить в один старт РН до Марса. При этом скажем РН "Союз-2" в заправленном виде - 313 тонн. Выводит на НОО около 9,2 тонны. То есть 313/9= 34 раза меньше исходного веса. Для достижения Луны это соотношение должно быть еще выше. Марса-еще выше! То есть грубо говоря если Сатурн-5 послал на Луну в оба конца 3-х астронавтов, то наверное он же смог бы наверное послать их на Марс в один конец.

Однако на полгода полета тех условий не хватит у экипажа ни СОЖ, ни пищи.... ни свободы заниматься физически....да и радиация тоже свое берет. Следовательно,  нужен более внушительный корабль размером никак не менее ОС "Мир" а то и еще побольше. С очень существенными параметрами выживаемости и обеспечения. Еще и с посадочным модулем. Его ступень РН не сможет набрать нужной скорости и доставить сразу много людей, ибо чем-то они должны будут питаться, дышать, пить и др.

Еще и обратный путь надо организовать.... в земных условиях скажем для обеспечения МКС надо 4-ре "Прогресса" в год  ну и 2 "Союза" для ротации экипажей. Грубо говоря надо 4*3=12 модулей "Прогресса" со жратвой, водой и всем необходимым на троих + НЗ запас. Энергетику, модуль доставки на поверхность (с ТЗП, парашютом и как положено)

Никакого топлива из метана и углекислоты они там получить не смогут и подавно.... опять энергетика и целый завод.

До 2024 года - осталось 7 лет. Ясно и подавно, что за 7 лет такие НИОКР и с испытаниями, выводом на реальный полет к Марсу не организовать никак!

Расчеты -да, неизменные. Существует только одна, самая выгодная траектория. Других нет.   

[LV46]

Если говорить по простому - в процентах, как бы вы оценили вероятность старта в 2024м году?

30/70. На то, что не полетит. Или даже не в этом виде, а какой-нибудь простой облет Марса.

Дело в том, что концепция Маска не выдерживает критики по формуле Циолковского в плане достижения скорости между второй и третьей космической, чтобы отправить в один старт РН до Марса.

В презентации ясно было показано, что запуск к Марсу будет с несколькими дозаправками, а не за один старт.

Еще и обратный путь надо организовать.... в земных условиях скажем для обеспечения МКС надо 4-ре "Прогресса" в год  ну и 2 "Союза" для ротации экипажей. Грубо говоря надо 4*3=12 модулей "Прогресса" со жратвой, водой и всем необходимым на троих + НЗ запас.

Во-первых оно и так влезет в BFR. А во-вторых делите пополам, потому как всё необходимое на обратную дорогу будет доставлено грузовыми BFR.

До 2024 года - осталось 7 лет. Ясно и подавно, что за 7 лет такие НИОКР и с испытаниями, выводом на реальный полет к Марсу не организовать никак!

Это результат манипулирования сознанием таких космических гигантов как НАСА и Роскосмос, которые и по 30 лет могут пилить свои проекты. Людям прочно вбивается в голову длительность разработок чего-либо. Потому как сравнить не с чем. Монополия. Вот и кажется, что всё долго.
За 7 лет можно с нуля всё построить и запустить. Просто работать надо.

[SpaceMan]

Михаил, LV46, большое спасибо за пояснения!
Честно через сравнительный подход мне намного понятнее стало.
Вообще я был удивлен достаточно резкой сменой концепции Маска через ввод BFR, такие резкие движения может и способны оказаться выгоднее долгосрочно, но сложно представить, что они ускорят планы на начало 20х по полетам на Марс. Выходит, уже 2 ракеты должны быть готовы и успешно слетать в 22-23х годах, без этого старт 24го в любом случае отложится.
Ну а Михаил, как я понял, в целом сомневается в самой концепции.
А что думаете про проекты NASA по высадке людей на Марс?

[Грехов Михаил]

В презентации ясно было показано, что запуск к Марсу будет с несколькими дозаправками, а не за один старт.

За одну с дозаправкой танкером.

Во-первых оно и так влезет в BFR. А во-вторых делите пополам, потому как всё необходимое на обратную дорогу будет доставлено грузовыми BFR.

Ну людишек то у него в корабле много. Условно говоря на троих в год надо 4-ре "Прогресса". "Прогресс" довозит 2.5 тонны на МКС. Итого 4/3*1.5*2.5=5тонн всяческих штук на каждого в один путь и в другой. Летят у него вроде под 100 человек в одном корабле. Итого 500тонн только груза и для него+ помещений.+ на каждого обеспечение (скафандр, спальное место и др) Каждому человеку хотя бы требуется какой-то объем для обитания, тренировок и др. То есть вариант "как сельди в бочке маршрутке" не прокатит. Хотя бы если брать по производственному помещению, то это 4,5 кв. метра при высоте потолка 2 метра. То есть около 10м3 минимум. Итого 1000м3. Плюс что-то займет техника. Системы переработки воды, кислорода и прочее. Тоже весят. Итого - масса корабля на НОО получится под 3 тыс тонн только конструкций и склад (с учетом того, что корабль должен еще быть и прочным с ТЗП). По сути заправленный "Сатурн-5"

Мы выяснили, что отношение веса при выводе на НОО (по трехступенчатой схеме -а у Маска-двухступенчатая) составляет 34. Итого -  102 тыс тонн и такое РН будет больше "Сатурна-5" по всем размерам в 5 раз, а не "чутка побольше" как у него нарисовано. (см рис. Если "рост" Сатурн -5 110метров, то тут будет 550 - Останкинская Телебашня -см картинку с нужным соотношением). Соответственно и топлива на НОО выводить тоже под 1000 тонн или больше (для справки -с трудом создаваемая МКС-всего 500тонн). Еще старт городить и инфраструктуру... нам нужно всего и побольше! И до этого в грузовике отправить наверное 700 тонн на Марс. с учтетом того, что это в 100 раз больше того, чем мы туда сейчас закидываем

Это результат манипулирования сознанием таких космических гигантов как НАСА и Роскосмос, которые и по 30 лет могут пилить свои проекты. Людям прочно вбивается в голову длительность разработок чего-либо. Потому как сравнить не с чем. Монополия. Вот и кажется, что всё долго. За 7 лет можно с нуля всё построить и запустить. Просто работать надо.

А кто оплачивать будет? Да и не все так гладко у самого Маска. Он кажется уже давно обещал отправить людей в своем "Драгоне" хотя бы на МКС. Тем самым восставновить пилотируемый доступ США к МКС. Ну и где??? Что сопли жует? Причина-одна.... если спутник грохнется -то и фиг с этим. А если люди -то кому нести ответственность и сидеть в местах не столь отдаленных?

Кроме этого и посадка выглядит странновато -торможение двигателями.... без парашютов. А оптимум - с ними. То есть сначала аэродинамическое торможение, потом парашют, а на конечном этапе чуть двигатели Значит топлива надо много на остаток. И значит это топливо должно остаться после дозаправки и разгона на Марс. Тоже не так просто.

А еще статистика.... Когда надо было срочно ломиться на Луну, то бюджет NASA- 4,5% от Федерального. Чтобы мы устроили точно такой-же "флаговтык" на Марс или даже такой хороший вояж с марсоходами, тем-сем... сейчас надо не менее такого-же. Сейчас падает до уровня 0,5. То есть финансирование должно быть раз в 10 больше. Откуда брать? 

[библиограф]

Каждому человеку хотя бы требуется какой-то объем для обитания, тренировок и др.

Негров возили из расчёта 70 см на человека и 80 см высота

[LV46]

За одну с дозаправкой танкером.

4 дозаправки.

Хотя бы если брать по производственному помещению, то это 4,5 кв. метра при высоте потолка 2 метра. То есть около 10м3 минимум. Итого 1000м3.

Зачем вы считаете то, что уже посчитано в презентации? Письмо что ли в SpaceX напишите, мол, у меня тут расчеты с вашими не сходятся. 
Жилых помещений 825м², 40 кабин на 100 человек.

А кто оплачивать будет?

Это совсем другой вопрос, а не вопрос технический, ведь вы по-другому писали:

До 2024 года - осталось 7 лет. Ясно и подавно, что за 7 лет такие НИОКР и с испытаниями, выводом на реальный полет к Марсу не организовать никак!

Кроме этого и посадка выглядит странновато -торможение двигателями....

Ну да, особенно странно это звучит по отношению к SpaceX. 

[Грехов Михаил]

4 дозаправки.

Пока что вижу только 2 дозаправки. Собственно на отлет к Марсу и отлет от Марса обратно. Но в любом случае весьма много ротации челноков. Надо иметь целый флот шаттлов-общаг и шаттлов-заправщиков и шаттлов-грузовиков. То есть на одну поездку -3 штуки сразу делать.

Зачем вы считаете то, что уже посчитано в презентации? Письмо что ли в SpaceX напишите, мол, у меня тут расчеты с вашими не сходятся. 
Жилых помещений 825м2, 40 кабин на 100 человек.

А складские помещения в это входят? Помещения с приборами и оборудованием? Вентиляционные ходы? Какие-то системы переработки воды и утилизации отходов? Довольно много всего в космическом корабле принадлежит СОЖ и всякому там. Даже если 825м3 разделить на 100, то каждому достанется по кубику 2х2х2 метра. Написано про "гермобъем" - моя понимает это как все целиком... Если так, то в куб со стороной 2метра все не влезет.... и человек и 5 тонн груза ему и СОЖ и др. А-ля негры на барже. Или какую гибернацию исследовать и открывать.... чтобы бац.... заснул на неделю и вроде как жрать не надо.... потом проснулся -чет поел размял кости и опять спать.... и так 1.5 года. Спать и жрать. А нет пока таких разработок. Да и мышцы и сердце атрофируются и кальций вымоется. Потом на Марсе и тем паче на Земле - ой как тяжело будет. А еще ведь и психология есть.... где есть гарантия, что эти 100 человек не перессорятся? В узком экипаже еще есть шанс. Показанные солнечные панели -а хватит ли их на все обитание? На МКС 6 человек постоянно. И то вон какие лопухи на всех.

Ну да, особенно странно это звучит по отношению к SpaceX.

1-ая ступень, которую компания уже посадила не достигает первой космической скорости и еще может сесть при в общем-то лютом перееохлаждении кислорода, запасе топлива в оной и др. При полете на Марс скорость влета в атмосферу будет много поболее. Атмосфера там куда более разряжена. Посему хорошо полностью затормозить не удастся. Скорее всего надо тормозить с гиперзвука. А это много топлива. А раз много топлива остается в баках, то и высокую отлетную скорость получить непросто. Надо еще больше топлива. Переохладить кислород малореально. Все-равно нагреется и давай либо распирать бак, либо куда-то надо стравливать. Или высококипящее что-то использовать.

Концепция в целом не айс. Имеет смысл если такое дело -то организовывать на НОО отлетную базу -лететь на корабле с другими свойствами -там этот корабль пристыковывается к станции на НОО Марса, от туда люди пересаживаются в посадочный модуль с ТЗП и потом спускаются. Это оптимальнее по конструкции во всех отношениях. Нет смысла таскать с собой тяжелый корабль с ТЗП и разгонять его туды-сюды.

Даже на видео -приземляется 1-ая ступень. На неё тут же без всякого анализа, деффекто скопиии (не увозят в ангар на проверку) краном ставят танкер и чуть ли не в этот день тут же запускают. Это как вообще? На кого рассчитано?

Или вот:

Максимальная доставляемая на Марс полезная масса при полной заправке топливом составляет 450 т. Сухая масса аппарата – 150 т. Масса топлива – 1950 т. О внутреннем устройстве корабля и системе обеспечения жизнедеятельности информации нет. Известно, что для удобства пассажиров он будет оборудован баром и кинотеатром.
Итого 2550 тонн. РН "Сатурн-5" в боекомплекте - 2965 тонн. То есть приближаясь к ней по массе. Ну мы вот уже посчитали, что на матобеспечение надо 500тонн+ вес самих колонизаторов. - Итого около 510 тонн. ОС "Мир" в сборе - это 200 тонн. на 3-х человек. Ну хорошо.... в пределе можно разместить и 10 (допустим пересменка с Шаттлом. Но как корабль массой 150 тонн вместит 100 пассажиров? 1.5 тонны всякого (включая двигатели и баки и СОЖ) на одного пассажира? А где 5 тонн жратвы/еды? Чет не сходится....

Более того -этот Маск-фантаст в своих промопризентациях этот корабль чуть ли не на Европу к Юпитеру посылал. При том что Европа там в аккурат в радиационных поясах крутится. а они, на секундочку в тысячи раз мощнее Земных..... 

[LV46]

Пока что вижу только 2 дозаправки.

Повнимательней приглядитесь. 4 танкера (точнее один танкер сделает 4 ходки).
А при старте с Марса вообще никаких дозаправок не будет. Корабль, как предполагается, заправится полностью произведенным на месте топливом.

А складские помещения в это входят? Помещения с приборами и оборудованием?

central storage, galley, and solar storm shelter

Центральное хранилище, камбуз и укрытие от солнечного шторма.

Вентиляционные ходы?

Какие вентиляционные ходы? Это вам не Ностромо.
Думаю будут какие-нибудь стандартные вытяжки по типу МКСовских.

Даже если 825м3 разделить на 100, то каждому достанется по кубику 2х2х2 метра.

А теперь отнимите от этого кубика 6м³ и умножьте на 100 (это мы отбрасываем спальные кабинки, берем грубо по 2м³ на человека, хотя можно и меньше). Оставшихся 625м³ хватит на всё остальное с головой. Люди еще к тому же не все будут одновременно бодрствовать, 2/3 будет спать, если что.

Посему хорошо полностью затормозить не удастся.

А крыло там думаете просто так приклеили?

А это много топлива. А раз много топлива остается в баках, то и высокую отлетную скорость получить непросто. Надо еще больше топлива.

Вы конкретней говорите сколько нужно топлива.
На картинке указаны 240 тонн СН₄ и 860 тонн О₂ при полной заправке корабля.

[LV46]

Ну мы вот уже посчитали, что на матобеспечение надо 500тонн

Это с учетом того, что грузовые корабли привозят еще тучу всякого гуано. Кислород соответственно тоже не надо возить, кислород брать из бака. Еще не факт, что воду не будут получать прямо из топлива, горением или окислением метана. И всё получится не так уж и страшно.

[Dioksan]

Презентации BFR не более чем пиар.

Скорее долетят Локхид\Боинг + мб Энергия.

Для ознакомления можно посмотреть концепт Энергии на 6 человек с высадкой. Что бы забрасываемые массы оценить и проч.

https://www.energia.ru/ru/history/mars/concept.html

[Грехов Михаил]

Концепт "Энергии" что на сайте устарел -сейчас по последним представлениям вместо лопухов СБ -реактор мегаваттного класса.

[Dioksan]

Ну сб есть, а реактора нет и не понятно будет ли.

[Грехов Михаил]

Повнимательней приглядитесь. 4 танкера (точнее один танкер сделает 4 ходки).
А при старте с Марса вообще никаких дозаправок не будет. Корабль, как предполагается, заправится полностью произведенным на месте топливом.

Ну видимо то что нарисованы 4хракеты стоит понимать как для одного старта надо 4-ре заправщика? Будет очень дорого.... весьма. И люди должны будут ждать... И получить топливо на месте из марсианской атмосферы -не удастся.

Центральное хранилище, камбуз и укрытие от солнечного шторма.

Тогда маловат объем. нужно больше.

Какие вентиляционные ходы? Это вам не Ностромо. Думаю будут какие-нибудь стандартные вытяжки по типу МКСовских.

Имеется ввиду не те, внутри которых можно прямо ходить, а те, которые для охлаждения оборудования- то есть есть зазоры, вытяжки, то-се и это съедает полезный объем даже на МКС и на ОС "Мир". А тут 40 кают. К каждой надо вытяжку, вентиляцию и удаление отработанного воздуха и его регенерацию. То есть должно быть СОЖ целое на 100 человек и удаление влаги (конденсация на охлажденном теплообменнике). Ничего не сказано о терморегулировании. На МКС -целая система с внушительными радиаторами. Наивно полагать, что корабль сам будет поддерживать нужный тепловой режим.

А крыло там думаете просто так приклеили?

Оно мало что даст такое мелкое. С учетом крайне разреженной атмосферы Марса.  Да и на видео их чет почти и не видно. Более того -летит корабль и откуда ни возьмись раскрываются лопухи СБ. А где они были спрятаны? Где для них место внутри корабля и механизмы раскрытия?  Есть ниши, но они заняты посадочными механизмами с лапами.

Вы конкретней говорите сколько нужно топлива.
На картинке указаны 240 тонн СН4 и 860 тонн О2 при полной заправке корабля.

дело не сколько в самом топливе, а в соотношении масс полностью заправленного корабля и той массы, что должна остаться.   

[Змей Петров]

В общем, приложив неимоверные усилия, деньги и время существенно больше 7 лет при нынешнем уровне можно отправить экспедицию на Марс. Даже с возвратом.
Но.
Первое и главное - какой в этом смысл?
Второе - экипаж получит внушительные дозы радиации.

[Грехов Михаил]

Угу.... и прилетят на планету на которой кроме пустыни ничего и никого нет. Не курорт в общем-то.... да и что там делать то будут? Ну выйдут.....посмотрят и чего? Если исследовать -то это должны быть не какие попало люди, а специализированные и квалифицированные. Отбор по здоровью/способностям и др.

[LV46]

Ну видимо то что нарисованы 4хракеты стоит понимать как для одного старта надо 4-ре заправщика? Будет очень дорого.... весьма.

Формуле Циолковского уже не противоречит?

И получить топливо на месте из марсианской атмосферы -не удастся.

Какие громкие заявления. У SpaceX другое мнение.
И у НАСА тоже.

The Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE) is a 1% scale prototype model aboard the planned Mars 2020 rover that will produce oxygen from Martian atmospheric carbon dioxide (CO2) in a process called solid oxide electrolysis.

На ровере Марс2020 будет установлена модель прибора, в масштабе 1%, для получения из марсианского СО₂ кислорода.
https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Oxygen_ISRU_Experiment

Тогда маловат объем. нужно больше.

Объема достаточно с головой.

дело не сколько в самом топливе, а в соотношении масс полностью заправленного корабля и той массы, что должна остаться.   

А это много топлива. А раз много топлива остается в баках, то и высокую отлетную скорость получить непросто. Надо еще больше топлива.

Сколько должно остаться? Из чего вы делали ваши выводы? Покажите расчеты.

[Змей Петров]

Покажите расчеты.

Покажите для начала свои.

[LV46]

Покажите расчеты.

Покажите для начала свои.

Не я утверждаю, что не хватит топлива, про формулу Циолковского, про невозможность получить нужные компоненты топлива на Марсе и так далее. Вам минус за игнорирование принципа "бремя доказательства лежит на утверждающем".

[Грехов Михаил]

Вы попробовали у вас не получилось. Тем более атмосфера там ни при чем. Вы вообще смотрели видео?

Да, смотрел. Топливо предполагается получать с помощью реакции Сабатье:
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O + энергия или:
3CO2 + 6H2 → CH4 + 2CO + 4H2O

1. СО2 предлагается брать из атмосферы Марса. Давление там 0,01кг/см2. То есть чтобы получить достаточное количество топливо нужна станция по сжатию СО2 - с учетом его низкого давления это не так просто..... и получить потом топливо.

2. Где брать водород? На Марсе его нет. С собой не привезли. Можно привезти много воды-и это опять проблемы (или добыть там-вроде есть под землей) и разлагать на кислород и водород. Но добытую с трудом воду надо очистить, переработать, и при том, что процесс электролиза весьма энергоемкий. Где брать её?

То есть за кажущейся фенькой и простотой стоят весьма нетривиальные сложные технические задачи. Сжать, разложить, сжижить, закачать в баки. А на секундочку-тысячи тонн надо. 100 человек прилетят на Марс и тут же за дело - добывать себе топливо на обратный путь.... :-) Кроме того, условия на Марсе не тоже самое, что и на Земле. Сложнее все. Любая серьезная неисправность (вышел из строя турбокомпрессор) - каюк.

Формуле Циолковского уже не противоречит?

Ок. не противоречит. :-)  Но какой ценой.....

Сколько должно остаться? Из чего вы делали ваши выводы? Покажите расчеты.

Черт его знает. Тут речь идет о том, что нужно топливо, чтобы разогнать то топливо, которое потребуется для торможения на Марсе. Интересно было бы узнать -сколько остается в той-же Фалькон-9 на обратный путь и торможение.