Межпланетный Транспорт: двигатели и стратегии

[alex_semenov]

UPD: А вот то что "загнули одним рывком" - это всё в гравитационным. Вот им действительно нет разницы как происходить - сразу или по частям, хотя интуиция подсказывает, что лучше бы начинать свободно падать повыше, там где гравитация уже меньше... но думаю что врёт интуиция и интегрально тож на тож и выйдет

Нет.
С гравитационными мы разобрались. Это потери которые возникать ТОЛЬКО из-за того что мы приобретаем скорость не мгновенно.
ГРавитационная потеря - это потеря на ВИСЕНИЕ ракеты на ракетном хвосте.
Не важно как она висит...
Если мы мысленно все импульсы разгона (не важно сколько и как по направлению) получаем мгновенно, но потери все равно есть, значит это не гравитационная потеря.

О Бейруте. Есть в сети видео с хорошего ракурса и очень высокого качества (можно выбрать).
Конечно лучше посмотреть все. Но я поставил на нужный момент (но качество обязательно выберете самое высокое!):
ПЕТАРДЫ, СЕР-Р-Р!!!
Видите?
Вспышки. И ни раз. И даже не два. Там долго взорвалось что-то типа "фейерверков". И так хорошо видно! Патроны? Петарды? Явная ПИРОТЕХНИКА или боеприпасы. Несколько раз там  хорошо жахнуло что-то (явная детонация взрывчатки). Но селитру не достало. Ну а потом... ахнуло вместе с удобрениями. То есть никакая это не сварка. Я думаю было так. Смешное и трагическое - всегда рядом. Склад был заброшен. Часто использовался для контрабанды (ну кто из проверяющих пойдет рыться в старых мешках с пыльной селитрой?). Но местные пацаны повадились тырить через дырку вверху "ничейное". Схрон использовался эпизодически. В очередной раз Абдула-контрабандист договорился С Саидом-кладовщиком что завтра ночью завезет очередную партию товара на пару дней. Саид дал добро (хорошие же бабки! и уже ни раз!), но вспомнил, что у него там дырка. Поэтому позвонил куму Джамшуту что бы тот срочно приехал и заварил. Джамшут пообещал но, восток-дело тонкое... приехал через день. Когда контрабанда была уже на складе (тщательно прикрытая каким-нибудь мусором). Ну и начал варить. Искры сыпались, сыпались и "мусор" загорелся. Так как внизу - мусор, Джамшут не сразу полез тушить (он вообще не при делах!). Долго небось пререкался с помощником, кто побежит за огнетушителем или там песком... А когда стало ясно, что горит не просто мусор - работнички хутко смылись. Ну  а остальное - на видео. В очень хорошем качестве и ракурсе.
Если вы сомневаетесь что в начале были боеприпасы, то вот точно горят боеприпасы.  Что говорится, "найдите три отличия"

[elind]

о вообще-то потери на управление - это все-таки в первую очередь потери по повышенное сопротивление от органов управление или от того что вектор тяги направлен мимо вектора движение.

потери на управление. Вызываются они тем, что для энергии скорость аддитивна векторно, а для бюджета ХС - скалярно, и если мы сообщаем ракете несколько приращений скорости под углом друг к другу, то потери на управление будут равны разности алгебраической и векторной сумм приращений.

Мы говорим об одном и том же.
Приведённый мною пример - выделение одного вида потерь, со сведением остальных видов в ноль (при мгновенном изменении скорости гравитационных потерь нет -

интеграл не дельта-функции от нуля до нуля даёт ноль).
При реальном старте же ракета разгоняется постепенно (большие грав. потери), но зато практически сразу начинает заворачивать на горизонталь (радиальное приращение мало по сравнению с тангенциальным, и потери на управление малы).

[библиограф]

О Бейруте. Есть в сети видео с хорошего ракурса и очень высокого качества

Итальянский фотограф на выставке World Press Foto 2021 на днях взял первый приз

[библиограф]

Закись азота, наддув баков сжатым кислородом. Аммиак, водородом или метаном.
2NH3+3N2O—> 4N2+3H2O

Эта реакция идет со взрывом, готовая жидкая взрывчатка, послабее нитроглицерина, но всё же. 

[crazy_terraformer]

Аммиак можно разбодяжить водой. Или сделать  детонационный ракетный двигатель. Хотя для большой тупой ракеты это уже повышение уровня IQ

[crazy_terraformer]

Т.е. даже малочувствительное взрывчатое вещество, если его собрать много в одном месте, может представлять серьезную опасность (и уж тем более перекись, которая может детонировать просто от того, что бак в которую её заливают был чем-то загрязнен).

Команду мойщиков незадолго до старта привязывают ремнями к буйкам недалеко от стартовой позиции и вопрос решён.

нитрат аммония ещё менее чувствительный, но вот недавно в Ливане порт с удобрениями таки внезапно испарился.

Ливан, Ливан, порт.... Ассоциации вызывает эта информация: Хезболла, тайные поставки оружия, Израиль, терроризм, спецслужбы, спецоперации, беспилотники...

[Андрей Курилов]

Возможно 2 км/с в конце разгона - глупая максима. Не надо так много.

Именно разгон до 1,5-2 км/с даст энергетический оптимум для паровой первой ступени и водородной 2-й ступени.
Смотрите.
При УИ пара 1,2-1,5 км/с оптимальная конечная скорость 1-й ступени равна грубо 2 км/с.
До НОО остаётся набрать ещё где-то 7 км/с.
При УИ водородного двигателя 4,5 км/с - это также оптимум.

[Андрей Курилов]

Получаем 545 К или С (тут не важно) - РАЗНИЦЫ температуры, которую нужно добавить к уже нагретому до 100 С воде, что бы в сопле получить 100 С пар, что бы вырвавшись на свободу он при 100 С полностью перешел из жидкости в газ на уровне моря. То есть надо держать в котле температуру 100+545=645 С.

важно.
645 Ц - это сильно далеко за крит точкой воды 374 Ц.
при 645 Ц вода не может перейти в пар - она и так давно уже ГАЗ, независимо от давления.
вы не поняли основную идею субкритического паролета:
воду нагревают до 200-300+ Ц, не доходя до крит точки, держа ее под давлением, чтоб она не испарилась.
вода при  этом расширяется, но остается ЖИДКОЙ (хотя ее плотность падает, сближаясь с плотностью пара, заодно падает и теплота парообразования).
перегретая вода запасает в себе ЭНЕРГИЮ.
теперь, если сбросить давление - эта энергия высвободится, в форме взрывообразного испарения части воды, при котором она будет охлаждаться до новой точки равновесия, соот этому пониженному давлению.

Давление сразу по всей массе рабочего тела - плохо. Вы получите всё тот же порт Бейрута на стартовом столе.
Я предлагаю греть до +100 Ц солнечным коллектором, пока самовар не закипит и не полетит сам.
Но. Если прекратить подсвечивать 1-ю ступень при старте, то ракета далеко не улетит, так как большая часть воды в баке просто замёрзнет.
Удельная теплота испарения воды по моей прикидке где-то в 3 раза превосходит удельную теплоту, выделяющуюся при остывании от +100 до 0 Ц.
Поэтому - солнечный коллектор. 1-я ступень подсвечивается гигаваттами энергии до высоты 2-5 км, продолжая запасать энергию в воде.
Дальше ракета поднимется сама примерно до 10-20 км и разгонится примерно до 2 км/с.

[Андрей Курилов]

Нет, всё-таки это всё - сон разума.
Какую проблему мы решаем?
Нам нужно разменять высокий УИ на старте на высокую тягу.
С ТТРД возиться не хочется, а нагретый самовар запасает в себе слишком мало энергии.
Можно заменить воду, скажем, на пропан или аммиак - но тогда почему бы это тупо не сжечь?
И опять получаем ЖРД.
Как совместить тупую паровую 1-ю ступень с химическим ЖРД?

На самом деле выход есть.
Делаем 1 ступенчатую ЖРД на LH2+LO2.
Но при старте разбавляем выхлоп большим количеством воды.
Тяга становится - намного больше, УИ - ниже.
По мере разгона разбавляем водой всё меньше, таким образом уменьшая тягу и увеличивая УИ.
Т.е. на старте у нас это работает как H2 + O2 + H2O, а ближе к концу разгона как H2 + O2.

Навеяно РД-701, который может работать в 2-х режимах: LH2+LO2+RP1 и LH2+LO2
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%94-701

[Mercury127]

Ливан, Ливан, порт.... Ассоциации вызывает эта информация: Хезболла, тайные поставки оружия, Израиль, терроризм, спецслужбы, спецоперации, беспилотники...

разгильдяйство...
разумеется, если перекись удобрить петардами, как в Бейруте - она с радостью рванет, как селитра в Бейруте...
но люди вроде бы и так уже неоднократно летали на 1 кт взрывчатки.
ну да, один раз слетали немножко неудачно:

Однако инженеры Morton Thiokol предложили объединять части секций с помощью соединений, изолируемых с помощью двух уплотнительных колец, которые отличались от применявшихся на «Титане»[7]. Гидравлические испытания 1977 года показали, что вода под давлением, использовавшаяся для симуляции работы ускорителя, выгибала наружу металлические стенки секции, из-за чего соединение выгибалось внутрь, при этом уплотнительные кольца переставали обеспечивать герметичность. Данный эффект, названный «вращением соединения» (англ. joint rotation), мог вызвать резкое падение давления и разрушение уплотнительных колец, а затем — прорыв струи горячих газов и разрушение соединения, что в конечном итоге могло привести к разрушению ускорителя и челнока[8].

Инженеры Космического центра Маршалла указывали на то, что предложенное «Thiokol» соединение частей ускорителя недопустимо. Один из инженеров предположил, что из-за вращения соединения использование второго уплотнительного кольца вообще бесполезно, однако менеджер проекта твердотопливных ускорителей Джордж Харди не придал этому особого значения и не передал отчёты инженеров подрядчику. В итоге соединение частей с помощью уплотнительных колец было допущено к полётам в 1980 году[7].
...
Позднее было выяснено, что выбросы дыма были вызваны разгерметизацией соединения секций ускорителя от ударной нагрузки во время пуска двигателей. Соединение выгнулось внутрь, ослабив крепление и открыв путь разогретым до 2760 °C газам наружу. Подобное случалось и раньше, однако в прошлом основное уплотнительное кольцо ударом выбивалось из своего гнезда и плотно прижималось к стенкам, обеспечивая надёжную изоляцию на время работы ускорителя. Однако в этот раз из-за низкой температуры основное уплотнительное кольцо стало твёрже и потеряло эластичность, из-за чего не смогло вовремя сформировать изоляцию. Второе кольцо из-за изгиба соединения вообще не могло обеспечивать изоляцию. Образовалась утечка горячих газов, которые буквально испарили кольца в месте крепления к внешнему баку. Однако пробка из окислов алюминия, образовавшихся при сжигании топлива, временно запечатала прожог в повреждённом соединении.

те опять таки разгильдяйство. "селитра неуиноватая!"
ну погоревали, приняли меры, и дальше полетели. даже никого не расстреляли вроде.
с кем не бывает...

[alex_semenov]

Из рубрики: "Это забавно и познавательно"
Некоторое время назад (2014), как всегда, сорвалась очередная попытка научно-фантастического сериала "Вознесение". (сделали один сезон и оборвали на полуслове. Не ясно. Либо пипл не прохавал, либо слишком далеко от Линии Партии и Правительства)
Ascension



Нельзя сказать что сюжет был гениален.
Интрига  в том что группу людей закрыли в симуляции космического полета на всю жизнь. В темную. Они думают что реально летят к А Центавре. И несут на борту американскую культуру 50-х, 60-х (что как бы уже своего рода космопанк).
Я вряд ли обратил бы на сериал внимание, если бы по сюжету эксперимент не стартовал в 1963-м году...



... якобы на межзвездной версии взрыволета "Орион" (обратите внимание. Тут макет заканчивается полноценной толкающей плитой!).
Хотя внешне (и в ряде деталей) дизайн звездолета более-менее соответствует "духу идеи", но сериал полон научно-технических и инженерных благоглупостей. Самая большая (вопиющая) - а как на псевдо-звездолете возникает сила тяжести?
Корабль имеет структуру башни... В космосе там бы была невесомость...



Люди на борту совсем дебилы? Никто не задался элементарным вопросом? Как возникает в корабле земная гравитация?

Ускорение от двигателей? Допустим (на секунду). Но во-первых мы бы чувствовали "волнообразные" перегрузки. Это раз (хотя это уж слишком сложно). Но главное. Два. Двигатель "Орино" может создавать ускорение под 1g, но он не может делать это несколько поколений человеческих жизней к ряду (не волшебная же прямоточка из "Тау ноль" Пол Андерсон). Месяц - два - максимум (при том ускорение будет меняться так как меняется масса корабля). Годы и годы (столетия?) будут в инерционном полете. В невесомости. Экипаж это должен знать как отче наш! Так откуда гравитация?
Ну да бог с ними.
Мы уже привыкли к подобному и даже большему технокретенизму у деятелей искусства (дудя в любимую дуду, я думаю, это еще одно яркое проявление научной контрреволюции. Мол, мы сами техно-дебилы, наши зрители - еще большие дебилы. И мы так живем! Это наше кредо!!! Не учите нас родину любить!!! Наша родина - быть технокретинами!!!)
Там масса ЗАБАВНЫХ благоглупостей и поменьше (для любителей их вылавливать).
Но вот благоглупость, близкая к обсуждаемой тут теме (почему я вспомнил об этом тут, в этой теме):



Как водится. Это обычно для киношников. Видимо, пригласили хороших спецов. Они сделали дизайн корабля включив туда НЕВАЖНЫЙ элемент реализма. Но потом их нафик прогнали НЕ ПОНЯВ зачем этот элемент... и стали играться с ним просто как с красивой картинкой.
Видно? Дизайнеры предусмотрели для ядерного взрыволета (есть плита, возможно даже магнитная, есть амортизаторы. Все по уму!) еще и СТАРТОВЫЙ БУСТЕР. Видите внизу... под плитой импульсного двигателя и  бак с соплами... я бы даже сказал котел. Да?
У него - пять сопел.
То есть умницы. Поняли что взрыволет желательно поднять вертикально вверх перед тем как пустить ядерный двигатель.
Конечно ума сделать на бустер клиновоздушное сопло (оно напрашивается тут) у дизайнеров уже не хватило. А возможно киношники забраковали? Дебилам киношникам и толкающая плита - непонятно. А клино-воздушное сопло - вообще взрыв мозга!
А если им объяснили бы, они сказали бы через губу: мы понимаем, но зрители - нет.
Сопла должны быть настоящие, узнаваемые. 5 штук - вообще шикарно. Даже форма взята от F-1. Америка узнает своих героев!
В общем. То что прилепили бустер - это умницы.
Но сама конструкция бустера - кретинско-киношная.
Однако... Всматриваемся дальше.
Форма бустера в виде этокого приплюснутого (и закрытого сверху крышкой) котла, как бы намекет. Там... пар... Или вода. Ибо размер бустера по сравнению с кораблем очень небольшой и значит бак заполнен чем-то ну очень плотным. Не менее 1 т/м³. Верно?
Нет?

Мне во всяком случае так все время казалось. Что это паровой бустер... Ну там поднять на 30-40 км, а там...

Самое смешное!
По-всей видимости бустер с шикарными, узнаваемыми соплами внизу всего нагромождения деталей взрыволета так пришелся по вкусу дуралеям-киношникам, что они его не отделили после старта экспедиции. И на многочисленных фото (и даже, кажется, кадрах где звездолет показан со стороны уже как бы в многолетнем полете) межзвездный Орион так и летит к А. Центавре с унитазом на жопе с не отделенным бустером (и значит сам ядерный импульстый двигатель не дал ни единого импульса! Спалились заговорщики!!!!).
 
И смех и грех!
Всякий раз встречаясь с таким кретинизмом (в том же новом "Ради всего человечества!") я спрашиваю себя: может этот не вопиющий, воинствующий кретинизм, это такой масонский заговор? Ну типа "скрытые" (у всех на носу) секретные месседж (Дена Брауна читали? у него тема этого очень развита)? Но месседжи кому и о чем? Гм... Рептилоидам с Нибиру (смотрите: мы - идиоты! Как вы приказали!)? Потомкам о нас? Крик о помощи? Отчаяния? Внеземным цивилизациям?
 

[Rattus]

Люди на борту совсем дебилы? Никто не задался элементарным вопросом? Как возникает в корабле земная гравитация?

Не дебилы, а просто это знание от них, возможно, не требовалось и даже было вредно: иначе как бы они поверили в реальность симуляции-то!? А уж в 63-м году-то можно было навешать при подготовке почти какие угодно сказки: хотя Востоки-3-4 с первой телетрансляцией из космоса уже отлетали, но качество было понятно какое - эффекты невесомости там разглядеть надо специально всматриваться.
Возможно под это там даже был заточен какой-нибудь будущий сюжетный ход типа "на третий день Зоркий Глаз стал догадываться, что у сарая нет одной стены".

[olenellus]

По-всей видимости бустер с шикарными, узнаваемыми соплами внизу всего нагромождения деталей взрыволета так пришелся по вкусу дуралеям-киношникам, что они его не отделили после старта экспедиции.

Россия — родина слонов. В добром советском фильмер 1985 года "Корабль пришельцев", художественно повествующем об аварийном пуске Востока 1К с собаками на борту, есть такие кадры. Обнаружение совершившего посадку спускаемого аппарата.

[Андрей Астрофизический]

Всякий раз встречаясь с таким кретинизмом (в том же новом "Ради всего человечества!") я спрашиваю себя: может этот не вопиющий, воинствующий кретинизм, это такой масонский заговор? Ну типа "скрытые" (у всех на носу) секретные месседж (Дена Брауна читали? у него тема этого очень развита)? Но месседжи кому и о чем? Гм... Рептилоидам с Нибиру (смотрите: мы - идиоты! Как вы приказали!)? Потомкам о нас? Крик о помощи? Отчаяния? Внеземным цивилизациям?

Не ищите злого (да и вообще любого) умысла в том, что можно объяснить банальной некомпетентностью.
Киношники просто сообщают "Мы - техно-кретины". Совершенно искренне, правдиво, без всякой задней мысли. И без малейшего подозрения о том, что они и есть техно-кретины.

[alex_semenov]

Россия — родина слонов. В добром советском фильмер 1985 года "Корабль пришельцев", художественно повествующем об аварийном пуске Востока 1К с собаками на борту, есть такие кадры. Обнаружение совершившего посадку спускаемого аппарата.

Гм... Мне в сове время фильм понравился. Даже, кажется, это последний ВМЕНЯЕМЫЙ по сюжету фильм о космосе, сделанный славянами... Попробую защитить создателей фильма. По сюжету, разве этот корабль там вышел на орбиту? 200 секунд полета и сбой. Вроде ж Там не сработала последняя разгонная ступень, поэтому аппарат с собаками и упал где-то по трассе выведения. Нет? Если так, то все верно. Ступень (не сработавшая) - за кораблем.
Другой вопрос, а как это все осталось целым?
Да, там виден парашют.



Но он вообще мог отстрелиться без разделения? И вообще опустить больше чем шарик на землю?
В общем, да... Похоже перегнули. Хотя тут степень кретенизма куда меньше...
Но я думаю логика была та же. Пипл не поймет что этот шарик - тот самый корабль-спутник... Хотя в начале фильма нам же показали тест такого шарика...

Не ищите злого (да и вообще любого) умысла в том, что можно объяснить банальной некомпетентностью.
Киношники просто сообщают "Мы - техно-кретины". Совершенно искренне, правдиво, без всякой задней мысли. И без малейшего подозрения о том, что они и есть техно-кретины.

Если вы видите только одно решение- вы не видите ни чего.
Теория заговора тут маловероятная,  шутливая, но все равно СЛЕГКА допускается. И это - здраво.  А вот ВОИНСТВЕННОЕ желание все списать на исключительно глупость - настораживает.
Пунткик какой? Любой ценой создать "слепое пятно" на идею злономеренного замысла в сознании? Только глупость правит миром? Никакого мирового заговора нет и быть не может?
Это что за максима?
Вы у доктора когда в последний раз ее проверяли, голубчик?

Я лично считаю что миром на 75% правит глупость обыкновенная и на 25-глупость злонамереннея. Тупые заговорщики. Они есть точно. И они однозначно - кретины (у них все получается против их воли, но все же есть след, не объяснимый никакой случайность и невинной глупостью). Такой вариант подходит?

Не дебилы, а просто это знание от них, возможно, не требовалось и даже было вредно: иначе как бы они поверили в реальность симуляции-то!? А уж в 63-м году-то можно было навешать при подготовке почти какие угодно сказки: хотя Востоки-3-4 с первой телетрансляцией из космоса уже отлетали, но качество было понятно какое - эффекты невесомости там разглядеть надо специально всматриваться.
Возможно под это там даже был заточен какой-нибудь будущий сюжетный ход типа "на третий день Зоркий Глаз стал догадываться, что у сарая нет одной стены".

Ну хотя бы капитан корабля, штурман, инженер должен ЗНАТЬ АЗЫ ШКОЛЬНОГО КУРСА ФИЗИКИ из учебника Перышкина?
Вы видели какие экзамены по небесной механики сдают обычные космонавты? А этих звездолетчиков как растили?
Не получается спасти сюжет вашими натяжками. Ну никак.
Одно спасение. Тут непреодолимой силы фактор. Ну как еще можно имитировать правильный космический полет никуда не летя?
Ну разве что все-таки запустить с Земли, но оставив их на орбите, задраив все иллюминаторы. Но это весь сюжет сорвало бы. Как спрятать такую махину на столько лет на орбите? Да и стоило бы это куда больше... Контроль - хуже... В общем сыпется задумка.
Там люди начали сбегать (догадываться и ...) и попадать в нашу реальность. Это обещало новый, не космический но все же захватывающий сюжет.
В общем спорить не о чем. Из за гравитации нужно было или от сюжета отказываться (и мы фильм не увидели бы) или от физического реализма. Отказались от последнего. Можно понять как "необходимый прием". Поэтому я их за это и не сильно и буцаю. Да, вопиющий ляп. Но без него - нет сюжета. Ну не получалось иначе! Но вот бустер не отстрелить - это уже явная демонстрация воинственного кретинизма. Тут никакой сюжетной необходимости не было. Это наглость. Мол, пипл схавает. Дебилу массовому ТАК  понятней? А отдельные умники - сожрут (суки!).
Знайте свое место (нубы-наукообразы)! Вы никто и зовут вас никак!
Понимаете МЕССЕДЖ?
Это полная его расшифровка. Дебил - центр мира. Все для него! Он - бог и царь. А умники - на подтанцовке ему.
Так этот мир устроен.
Вот это прощать нельзя ни "киношникам"-халтурщикам, ни рептилоидам-заговорщиком с Нибиру! Не важно есть последние или нет.

[alex_semenov]

Нет, всё-таки это всё - сон разума.
Какую проблему мы решаем?
Нам нужно разменять высокий УИ на старте на высокую тягу.

Правильно. В этом - главная задумка.
КАЧЕСТВЕННО - так.
Количественно - не ясно. Но в принципе мы можем опираться на опыт обычных носителей.
Тот же "Морской дракон". Первая ступень у него - такой бустер. Можно условно считать что мы хотим улучшить его параметры.
Кстати, я кажется понял логику оптимизации траектории выведения.
Да. Три потери. Гравитационная, управления (не учет этой много путало), аэродинамическая (четвертую инерционную ракетчики не считают. Это уже моя заумь. Но ее тоже можно попробовать покрутить). Одни траектории минимизируют одну потерю, растут другие. Оптимизация - найти по всем трем минимум.  И современные ракеты так и пускаются.
Мой "ход конем" - не годится. Он может снизить гравитационную потерю (допустим) но расте потеря на управление.
Значит слишком много выкрутить супербустером не получится.
Но все же кое-что наверное можно.

С ТТРД возиться не хочется, а нагретый самовар запасает в себе слишком мало энергии.

Да. Недостаточно. Но это не значит слишком мало.
Ну давайте нагреем воду до 200 С. Не 20 (за бортом).
Это еще вода.
Давление? Ну если пропорционально то мы имеем 16 атм.
Калькулятор уточняет что 16 барах 204 С температура перегретого пара.
Теперь считаем энергию выкачанную в эту нагретую воду. 4 220 Дж/кг/К*200 =844 000 Дж/кг.
Теплота испарения воды 2 130 000 Дж/кг. То есть мы нагрев воду до 200 С и подперев ее 16 атм, закачали в нее почти 40% энергии, необходимой для испарения ее в двигателе (что бы выхлоп был пар а не капельки воды).

Можно заменить воду, скажем, на пропан или аммиак - но тогда почему бы это тупо не сжечь?
И опять получаем ЖРД.
Как совместить тупую паровую 1-ю ступень с химическим ЖРД?
На самом деле выход есть.
Делаем 1 ступенчатую ЖРД на LH2+LO2.
Но при старте разбавляем выхлоп большим количеством воды.
Тяга становится - намного больше, УИ - ниже.
По мере разгона разбавляем водой всё меньше, таким образом уменьшая тягу и увеличивая УИ.
Т.е. на старте у нас это работает как H2 + O2 + H2O, а ближе к концу разгона как H2 + O2.

Все верно.
Но зачем возится тут с водородом? Он же НЕПРИЯТНЫЙ в обращении. Много занимает места.
И его супер-пупер энегетика (13,3 МДж/кг всей рабочей массы, с кислородом) не нужна. Достаточно метан+кислород 9,7 МДж/кг.
Прикиньте. Нужно добавить 60% энергии на килограмм воды чтобы он испарился окончательно.
Это 0,126 кг/кг воды. Это если вы ее нагрели до 200 С.
Если же берете холодную (почти лед ~0 С) то вам нужно 209 грамм метан-кислородного топлива на килограмм воды в этом паровозе.

Навеяно РД-701, который может работать в 2-х режимах: LH2+LO2+RP1 и LH2+LO2
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%94-701

Да. Но это уже идеи для второй ступени.
Которая летит уже в космос.
Как мы видим, оптимальное управление не сильно способствует идеи сначала подняться, а потом разгоняться. Гравпотери мы снизим, на управление - вырастут. Так что маневрировать приходится по всем ступеням.

[Mercury127]

Теплота испарения ПАДАЕТ по мере приближения к крит точке. До нуля. А вот теплоемкость РАСТЁТ. Это верно для всех жидкостей, исходя из уравнения Ван-дер-Ваальса.
В непосредственной близости от крит точки запас тепла в жидкости более чем достаточен для мгновенного её испарения при снятии давления почти без падения температуры.
И уж тем более речь не идёт о замерзании.

[alex_semenov]

Теплота испарения ПАДАЕТ по мере приближения к крит точке. До нуля. А вот теплоемкость РАСТЁТ. Это верно для всех жидкостей, исходя из уравнения Ван-дер-Ваальса.
В непосредственной близости от крит точки запас тепла в жидкости более чем достаточен для мгновенного её испарения при снятии давления почти без падения температуры.
И уж тем более речь не идёт о замерзании.

Тем лучше.  То есть мои оценки топлива на доиспарение завышены. Прекрасно! Но меня беспокоит давление в районе критической точки. Оно же ~221 бар (атм)?



Это ж ничем не сдержать! Это уже не технология "большой тупой" (в смысле дешевой и надежной)... Да и плотность воды там становится где-то в 3 раза ниже чем обычная тонна/м³. Это нехорошо. У водородно-кислородного топлива в среднем именно такая плотность и получается (треть от тонны). Так зачем же себе усложнять жизнь, сильно приближаясь к критической точке?
Лучше остаться где-то по-середине. 16 атм давление в "баке" - ТИПИЧОЕ давление наддува для "Морского дракона" из нержавеющей стали (если не ошибаюсь с толщиной стенки бака в 8 мм. Надо уточнять.)
В чем смысл всех этих страданий?
Наша задача с бустером (первой ступенью) - разменять импульс на тягу.
Мы знаем, что в начале, при отрыве хороший импульс нам нафик не нужен особо. Мы тут как раз если медленно ползем вверх теряем по-страшному на гравпотери. Поэтому лучше очень резво подниматься вверх (первые 50 км). За это можно заплатить и ростом стартовой массы (если она за счет воды и тяга тупого двигателя этот рост перебивает). Вот ради этого и строим бустер-паровоз. Ради этого ставят РДТТ на современные ракеты (На шаттле половина стартовой массы - ускорители. А вклад их в разгон до орбитальной - мизерный. Зато тяга на старте почти вся - их!).
Но паровоз для водоплавоющей и очень тяжелой ракеты - более расово-павильное решение чем PДТТ (в СССР вообще очень долго не умели строить большие РДТТ, хотя "катюшу" освоили во всех вариантах блестяще!). При росте размера паровая ракета должна выглядеть очень хорошо!
Поэтому.
Нибелунги из их нацистского рая/ада на нас смотрят с надеждой! Сумрачный германский гений должен перейти по наследству победителям. Как самурайский меч - победителю самурая. Верно?

[Mercury127]

Все лучшее уже взяли. Перекись, кись-кись-кись!
По сути та же перегретая вода. Но при обычных Т и Р.

[AlexAV]

Перекись из неё родимой синтезируйте и вот Вам монотопливо ракетное.

Из относительно безопасных монотоплив есть ещё нитрометан. Взорвать при особом таланте можно и его, но по сравнению с концентрированной перекисью он более безопасен (хотя случае его детонации при транспортировки в больших объёмах были, так что при особом умение можно и его).

Кстати, даёт довольно солидный УИ, существенно больший, чем перекись и сравнимый с двухкомпонентными топливами. Вакуумный УИ при давление в камере 100 атм получается 290 секунд, а при давление на выходе 1 атм (т.е. у Земли) - 250 секунд (получено с помощью этого калькулятора http://rocketworkbench.sourceforge.net/equil.phtml).