Как Илон Маск обманул формулу Циолковского

Зеленый Кот
6 ч
SpaceX смогла доказать, что научилась использовать в ракетах многоразовые первые ступени. Что это значит для космической отрасли?

31 марта произошло знаковое событие для частной космонавтики, а может быть, и для всей космической отрасли. Ракета Falcon 9 частной космической компании SpaceX смогла вывести на геопереходную орбиту телекоммуникационный спутник SES-10. Главной особенностью пуска стала первая ступень ракеты, которая однажды уже участвовала в космическом пуске и была безопасно возвращена на Землю.

С момента объявления Илоном Маском цели — достижение многоразовости первой ступени — многочисленные критики по обе стороны океана обращали внимание на очевидный факт: возвращаемая первая ступень снижает массу выводимой полезной нагрузки. С точки зрения логики критика верна: если «ноги на ракете» приводят к снижению массы полезной нагрузки на 30%, а многоразовая первая ступень приводит к снижению стоимости запуска на 30%. Одно покрывается другим, и вывод кажется очевидным: ноги не нужны. Этой логики придерживались и многочисленные российские космические эксперты, и чиновники Роскосмоса.

Действия SpaceX, продолжающей свои эксперименты с возвращаемой ступенью, рассматривались с разных точек зрения: от «вводит в заблуждение инвесторов» и «пиарится», до «готовит технологии посадки на Марс». При этом, кажется, никто не сомневается в прагматичности Маска, для которого главным приоритетом является финансовая прибыль. Отсутствие понимания мотивов Илона Маска приводят к пророчествам типа «скоро пузырь многоразовости лопнет», и известия о технических или финансовых проблемах SpaceX воспринимаются как близкие вестники краха.

Тем временем SpaceX занималась и занимается накоплением уникального опыта эксплуатации многоразовых систем, которые оказываются на порядки дешевле предыдущего многоразового опыта США — Space Shuttle. Пока одни пророчат «не взлетит», другой учится летать. Двигатели модернизируются, программное обеспечение и авионика развиваются, мощность ракеты растет, а цена — и так самая выгодная на рынке и без многоразовости.

Примеру SpaceX с развитием многоразовых систем последовали несколько крупнейших аэрокосмических производителей.

Главный конкурент SpaceX на американском рынке — ULA — вспомнил о своем проекте 2008 года по спасению ракетных двигателей первых ступеней и воплощает его в новой ракете Vulcan. Европейский производитель Airbus занялся разработкой системы Adeline, тоже с возвращением двигателей.

Новичок в космическом деле Blue Origin последовательно готовится к 2020-м годам вытеснять конкурентов на рынке космических запусков своей многоразовой ракетой New Glenn.

Такое поведение конкурентов SpaceX может показаться карго-культом: «Маск делает, и мы делать будем», но только на первый взгляд. Соображение «ноги ракеты требуют 30% массы, а значит, невыгодны» базируется на предположении, что в каждый пуск ракета летит всегда с максимальной нагрузкой. Однако практика далеко не всегда подтверждает, казалось бы, логичный вывод. К примеру, космические корабли Dragon, которые SpaceX запускает на низкую орбиту по контракту от NASA, нагружают ракету Falcon 9 FT примерно на 45%. Такие пуски вполне позволяют потратить 30% ресурса на возвращение первой ступени. Но госконтракты находятся вне мирового рынка запусков, поэтому целесообразно сравнивать только коммерческие пуски на геопереходную орбиту. Данная орбита наиболее востребована на мировом рынке запусков коммерческих телекоммуникационных космических аппаратов. Именно пуски на геопереходные орбиты требуют от ракеты максимальной энергетики, и здесь наиболее закономерен вопрос экономической эффективности «ног у ракеты». И именно в этом сегменте российские ракеты занимали до недавнего времени существенную долю рынка.

Обратимся к практике. Ближайший аналог тяжелой версии Falcon 9 по цене и выводимой нагрузке — российский «Протон-М». Мы рассмотрим коммерческие пуски за 10 лет на геопереходную орбиту, куда предельная нагрузка «Протона-М» — 6,35-7,1 т. Для строгости подсчетов будем учитывать только верхний предел: 6,35 т.

Как видим, лишь раз удалось достичь 91% эффективности. То есть мощности ракеты практически никогда не задействуются полностью. При повышении энерговооруженности ракеты, например за счет использования переохлажденного кислорода, как на Falcon 9FT, получается выиграть еще несколько процентов. Что и позволяет если не каждой, то почти каждой ракете выполнять полноценный контракт и возвращать ступень, не теряя в прибыли. Если же спутник действительно окажется тяжелый или орбита сложнее, то с ракеты можно снять системы посадки, именно так и было сделано при предыдущем пуске Falcon 9 со спутником EchoStar 23 две недели назад.

Судя по всему, те же расчеты провели и в ГКНПЦ имени М. В. Хруничева, где производят ракету «Протон». Результатом стала не новая многоразовая ракета, а облегченные модификации «Протон Средний» и «Протон Легкий». Здесь снижение стоимости около 10-15% достигается за счет исключения третьей ступени и увеличения топливных баков первых двух. «Протон Средний» может обойти в цене одноразовый Falcon 9 FT, проигрывая в полтора раза по выводимой массе, но если технология частичной многоразовости будет освоена SpaceX в полной мере, то ценовое преимущество снова может быть утеряно.

бнопня
Я тебе доверяю больше, чем Илону Маску...... .....там, где огромные бабки, правду искать не стоит

как по мну, то даже если наполовину разобрать и совсем уже повредившиеся детали, пусть даже 50% заменить на новые, все равно выйдет дешевле постройки новой макаронины

Формулу Циолковского в студию!

А где гарантия того что сейчас была использована для запуска именно ТА ступень, а не новая?

ну не знаю. По мне надо делать межорбитальный буксир на высокоимпульсных двигателях малой тяги. Тогда нагрузки на низкую орбиту можно выводить легкими ракетами, а еще лучше гиперзвуковыми ракетопланами.
Хотя технически мне идея посадки "на хвост" нравиться,напоминает иллюстрации к научной фантастике времен моего детства.

Устанешь в превосходной степени переписывать для текстового режима. Но коли такой умный, то наверняка разберешься вот в этом. Тут и рассказано и показано и объяснено что к чему, какие коэффициенты и какие переменные и критерии вычисления.
Переводя на русский язык, могу сказать только то, что понял и только за себя: ракета, которая собирается летать с планеты, для которой ускорение свободного падения >=нашей планете, должна уметь часть себя самой использовать как горючее. Иначе выводимая масса будет крайне скромной и о достижении приличных скоростей можно забыть.
Проще говоря: чем больше ступеней у ракеты, тем большая масса будет выведена на орбиту.
Остальные математические изыски, пожалуйста, объясните Вы нам. Большего я там не понял...

Минусуют школьнеги, которым в понедельник в школу?! Хехехе! вас там ждут! Ученье свет, а неученье - чуть свет и на работу!

Это сообщение отредактировал Hanglider - 31.03.2017 - 22:46

А потом окажется,что ракета после приземления была заменена и вся эта многоразовость - фейк

вроде шатлы тоже были многоразовыми и чем закончилось ?
просто ответь )
да сейчас всё совсем по другому и наука не стоит на месте но а смогут ли сегодня высадится на луне ? а почему ?

Это сообщение отредактировал avd8 - 31.03.2017 - 22:48

В тексте говорится, что многоразовая ступень экономит 30% стоимости пуска... путем замещения 30% грузоподъемности "ногами".
Ниже приводится таблица об энергоэффективности, где самое нижнее значение 73%, тобишь стоимость пуска обойдется на 3% дешевле чем возвращаемая ступень. А в среднем 80%, т.е. одноразовая на 10% дешевле возвращаемой.

Собственно это статья сама все поясняет. Спасибо ТС.
Судя по этому я делаю выводы, что Маск - шарлотан. Всегда будут появляться люди которые будут делать привычные вещи "через жопу" и в итоге греть на этом деньги.

Ах да, чуть не забыл. Для ракет которые загружены не на 100% не обязательно заливать топливо на 100% (а топливо еще тоже имеет вес).

Неистово плюсую ТСу, я наконец понял в чем подвох у Маска и что от его "революции" толку ноль, если не минус.

В качестве эпилога:
Уильям Дженнингс тоже утверждал, что такая конструкция паровоза более эффективна и нарубил на этом кучу бабла, хотя по факту, конструкция, хоть не сильно, но УХУДШАЛА ТТХ, поскольку создавала дополнительную силу трения

Это сообщение отредактировал Garret - 31.03.2017 - 23:08

А где то тихо плачет шатл , как быстро забыли о его многоразовости .

Это сообщение отредактировал радист73 - 31.03.2017 - 22:51

Как механик, занимающийся иногда ремонтом, скажу: -часто работа по замене запчасти стоит во много раз дороже самой запчасти. Потому, если разбирается какой-то узел для замены одной железяки, то имеет смысл поменять другие, дабы не разбирать несколько раз. В случае с ракетой всё намного критичней. Ракета не автомобиль. Автомобиль можно эвакуироать обратно в сервис, а ракета с грузом просто упадёт. Значит, при переборке ракеты многие запчасти должны быть заменены. А стоимость работ по тестированию и замене может сожрать всю экономию.
Пы.Сы. По молодости, по причине дефицита и презервативы по два раза использовали.

зато у роскосмоса на строительстве космодрома 70 лярдов пропали…а Максу слабо???

При всём уважении к тебе, но где финансовые расчёты? Где стоимость пусков с тех же "Протонов" и "Фалконов"? Да и Макс пока ещё сосёт деньги с НАСА. А Роскосмос пытается на свои запускать. Вот когда Макс развернёт свою деятельность в космосе полностью за свой счёт, тогда и можно будет говорить об успехе.

ну да…и значит на бу ракете будет дешевле летать…потому что он будет из кармана компенсировать????

подъебал про луну…..потому что не осталось шуток и подъебов про повторное использование ???и вообще про Макса???

11 месяцев потребовалось рабочим Илона Маска, чтобы повторно подготовить к запуску ракету SpaceX, рассчитанную аж на целых сто полётов

только все еще на пчть кругов на износ и микротрещины проверить и тд.... не очевидно. Надо считать, а у нас для этого недостаточно данных.
Со своей колокольни - зачастую нож сделать с нуля проще чем восстановить нож заказчика. Дело не в сложности, дело во времени. А за потраченное время сделаешь с нуля и получишь за него больше. Так почти во всем.

Б/У ракета данном случае почти что автомобиль после хозяина, который основательно ушатал авто, подшаманил и выставил на базар.
Не всякий хочет на таком кататься. А космонавт на б/ушной ракете будет испытывать некоторое волнение.
Узлы, которые возвращаются Маском на землю, свой ресурс значительно отработали при первом запуске. Дальше- капиталка.

Автор, тебе минус за тупой заголовок, в первую очередь. Потому что никакой е..аный бизнесмен Маск со своей компанией, ни кто бы то ни было другой не сможет обмануть формулу Циолковского И она не имеет абсолютно НИКАКОГО отношения к многоразовым ступеням, она нужна для определения параметров космического корабля при проектировании, а какие там будут ступени: одноразовые, многоразовые, разноразовые - похуй вообще!