Пользователь
267,3
рейтинг
3 февраля 2014 в 19:05

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3: виды жидкого топлива, геометрические размеры, транспортировка


В третьей части «Незаметных сложностей ракетной техники» я бы хотел рассказать о ещё не охваченных в первой и второй частях проблемах, которые требуют решения. Эта статья посвящена развитию темы различных ограничений, которые приводят к инженерно неоптимальным решениям.

Виды жидкого топлива


После начальных экспериментов, когда ракеты летали на этиловом спирте, азотной кислоте, скипидаре и прочих веселых веществах, самыми распространенными стали три пары ракетного топлива: кислород/керосин, кислород/водород, несимметричный диметилгидразин/азотный тетраксид. Естественно, у каждого вида топлива есть свои плюсы и минусы, которые мы сейчас и рассмотрим. Однако, сначала мне хочется дать определение удельного импульса, которое так и не прозвучало всё это время:
Удельный импульс — это мера эффективности ракетного топлива. Согласно одному из определений, это количество секунд, в течение которых двигатель может развивать тягу 1 Ньютон, истратив 1 кг топлива. Удельный импульс измеряется в секундах или в метрах в секунду. УИ 1 с = 9,8066 м/с

Кислород/керосин. УИ 358 c в пустоте, усредненная плотность (плотность смеси в соотношении для работы двигателя) 1,036 г/см^3. Самое популярное топливо, самое простое в работе и самое освоенное. Главных недостатков два — не самый высокий УИ, и то, что кислород хранится в баках в жидком виде. На ракеты-носители иногда даже не ставят теплоизоляцию, и при старте с неё красиво падает намёрзший из воздуха лёд. Но для разгонных блоков теплоизоляция нужна и требует дополнительной массы. Также жидкий кислород нельзя хранить месяцами для коррекций орбиты. Есть любопытный физический хак — переохлажденный кислород, т.е. кислород при температуре ниже температуры кипения. Он чуть плотнее, поэтому в такой же бак его поместится больше, и он не так активно закипает при заправке. На этой паре летает очень много современных ракет-носителей — «Союз», «Зенит», «Атлас», «Фалькон».
Кислород/водород. УИ 455 с в пустоте, усредненная плотность 0.3155 г/см^3. Наибольший УИ, но есть серьезные недостатки. Жидкий водород доставляет гораздо больше проблем, чем кислород. Во-первых, из-за низкой плотности пары кислород/водород бак будет в 2-3 раза выше баков других топливных пар при том же диаметре. Во-вторых, бак надо делать с теплоизоляцией, потому что иначе жидкий водород будет активно испаряться. Даже с теплоизоляцией надо дренировать бак и подпитывать его жидким водородом практически до момента старта. Дренаж испарившегося водорода нужно отводить, потому что его смесь с воздухом взрывоопасна. Разгонный блок с этими компонентами должен отработать в течение нескольких минут, долгоживущие модификации блоков, которые жили часами, были изготовлены в единичных экземплярах и оказались сильно дороже. На этой паре летали шаттлы и «Энергия», летают «Дельта» американцев, «Ариан-5» европейцев и «H-II» японцев.
НДМГ/АТ. УИ 344 с в пустоте, усредненная плотность 1,185 г/см^3. УИ чуть ниже кислорода/керосина, очень высокая плотность, кипит при плюсовой температуре, самовоспламеняется при смешении компонентов, вроде бы мечта, а не топливо. Одна беда, НДМГ — жуткий яд. Высший класс токсичности по NFPA 704, мутаген, тератоген, канцероген. АТ тоже не подарок, но на класс опасности ниже, ядовит примерно как хлор, и растения после него хорошо растут — азотистое удобрение. К небольшим недостаткам этой топливной пары можно отнести коррозию материалов (но с этим можно бороться) и более высокую стоимость, чем у пары кислород/керосин. На ней летают «Протон», «Великий поход» китайцев и GSLV индусов. Летали «Титаны» американцев и «Ариан» европейцев, но в ракетах-носителях он постепенно будет сходить на нет. Опасность разлива сотен тонн компонентов при аварии и необходимость дезактивации участка падения отработанной ступени делает бесперспективным использование этой пары в ракетах-носителях. Но она используется в разгонных блоках и двигательных установках спутников, потому что может долго и без проблем храниться в полёте.

Геометрические размеры ступени, транспортировка


С точки зрения геометрии, максимальный объем при фиксированной площади достигается для шара. И аэродинамическое сопротивление и полная поверхность цилиндра пропорциональны квадрату радиуса, поэтому ракеты должны были бы быть достаточно невысокими и широкими. Однако, в реальности, ракеты очень тонкие и высокие. Дело в том, что увеличение диаметра увеличивает сложность изготовления и транспортировки ступени. У меня была гипотеза, что мера сложности работы со ступенью обратно пропорциональна квадрату радиуса. Я собрал данные о пусках ракет за последние двадцать лет (много пусков даст статистическую базу, а не очень большой временной диапазон не приведет к ошибке из-за изменения технологий) и построил график количества пусков в зависимости от наибольшего диаметра ступени (самого широкого бака). Что интересно, гипотеза подтвердилась:

Ещё можно вспомнить байку о том, как ширина двух древнеримских лошадей привела к ограничению полезной нагрузки «Спейс Шаттла». Это, конечно, байка, и даже отдел стандартизации NASA потрудился её опровергнуть, но общий принцип верен — задача транспортировки ставит большие проблемы для разработки ракет-носителей.

Расчеты

Я сделал документ в Google Docs. Можно посмотреть размеры ступени в зависимости от желаемой характеристической скорости, топлива и диаметра. Надеюсь, Google позволит вам скопировать данные в свой документ, чтобы поиграться с параметрами. Установленные параметры настроены на что-то похожее на универсальный блок «Дельты-IV». Обратите внимание на гораздо более высокую, чем реальная, характеристическую скорость. В реальности ещё есть потери на сопротивление воздуха, гравитацию, двигатель выдаёт меньший импульс у Земли из-за атмосферного давления и т.п.
Во втором листе документа есть данные по пускам ракет за последние двадцать лет и диаметру наибольшего бака, а также график по собранным данным.
Открыть документ

Кто как может

США повезло не только с широтой. Их космодром находится на берегу моря, и не составляет проблем привезти ступени на корабле или барже:

Слева баржа для транспортировки внешнего топливного бака «Спейс-Шаттла», по центру перевозка от причала в здание вертикальной сборки, справа транспорт «Дельта Маринер» перевозит ступени РН «Дельта-IV» и «Атлас- V»

Поэтому американцы могли возить ступени «Сатурна-V» диаметром 10,1 м и внешние топливные баки шаттлов восьмиметрового диаметра.
У европейцев космодром Куру тоже находится у самого берега, что опять позволяет использовать большие ступени — 5,4 м у «Ариан-5»:


Ну а у нас ситуация гораздо сложнее. Первую ступень Н-1 диаметром 17 метров сваривали уже на Байконуре, центральный блок «Энергии» возили на самолёте. Диаметр «Протона» фактически 4,1 м, боковые баки первой ступени присоединяются уже при сборке ракеты на Байконуре. И, по слухам в Интернете, при транспортировке блоков ракеты приходится перекрывать встречное движение по железной дороге. Вот он — тайный враг отечественной космонавтики — железнодорожный габарит:


Уже на вагонах «Ангары» с диаметром 2,9 м ясно виден индекс негабаритности — по ширине он почти предельный (5 из 6):


Железнодорожный транспорт для нас пока остается единственно доступным. Возить на самолёте дорого, да и ограничение размера присутствует. Новые специальные самолёты будут стоить сильно дороже. Собирать на месте очень дорого — надо новый завод строить. По рекам транспортировать тоже не получается — будут нужны специальные баржи для рек и корабли для движения по Северному морскому пути. Учитывая, что сейчас в «Роскосмосе» есть некоторое шевеление по поводу разработки сверхтяжелой ракеты, становится очень любопытно, какие геометрические параметры там выберут, и как её будут транспортировать?

Компоновка


Времена, когда денег в космос вливали много, и можно было строить такой инженерно-красивый «Сатурн-V», увы прошли. Теперь во всем мире мода на «летающие заборы» из универсальных модулей, которые должны быть удобными и дешевыми:

Слева направо: «Дельта-IV», «Атлас-V», «Фалкон-9», «Ангара»

При массовом производстве такие УРМ должны получаться дешевыми. Есть любопытный ролик, пусть и несколько из будущего, потому что в нём используется сварка трением, которую пока не освоили:

Кстати, сравните с предыдущим видео, построенный цех вполне узнаваем. Ещё на цех и оборудование можно посмотреть тут и тут.

Стартовые сооружения


Меня очень занимал вопрос, чем была вызвана такая странная компоновка у «Ангары» версии 1995 года?

Не нужно думать, что эту схему делали дилетанты или «враги народа». Представьте, что на дворе первая половина девяностых. На Байконуре раздрай, Казахстан, ставший независимым, может устроить проблемы с использованием космодрома. «Протон» надо чем-то заменять. Но денег у государства ни на что нет, и масштабные проекты однозначно не получатся. А на космодроме «Плесецк» есть почти достроенный старт для РН «Зенит». «Зенит» выводит на орбиту почти четырнадцать тонн. Если сделать новую ракету в размерности «Зенита», привесив дополнительные баки, то полезную нагрузку можно увеличить. Так и появилась эта странная конструкция.
Этот же фактор уже готового стартового сооружения пророчит хорошее будущее «Союзу-2.1в». Старты для обычных «Союзов» есть на Байконуре, Плесецке, Куру (но туда вряд ли пустят — конкуренция «Веге»), строится старт на «Восточном».
Кстати, идею параллельного расположения баков реализовали ещё в «Протоне». На первой ступени стоит один бак окислителя диаметром 4,1 м. и шесть баков горючего, на которых стоят двигатели. Получилось даже изящно — на дно бака окислителя выведены коммуникации, что сделало ненужной отдельную кабель-мачту. А первая ступень стала заметно короче, что полезно для уменьшения изгибающих нагрузок и упрощает работу с ракетой в целом. Что любопытно, эту идею и сейчас не хотят забывать — вот, например, картинка неких эскизов из доклада от ноября 2013 года:

вторая слева ракета — параллельно расположенные баки на первой ступени, третья слева — боковые и центральный баки для разных компонентов

Деньги


Это ограничение фактически разлито по всем остальным, потому что любое инженерное решение имеет свою цену. Для наглядности — некрасивые ракеты на КДПВ в большинстве своем стали такими некрасивыми из-за того, что использовались уже готовые блоки разных диаметров, и увеличение диаметра спутников привело к необходимости создания надкалиберных обтекателей.

Первая слева ракета — «Тор — Эйбл». На уже существующую баллистическую ракету «Тор» поставили ступень «Эйбл», которую сделали для ракеты «Авангард».
Вторая — «Таурус». Под ступени ракеты «Пегас» воздушного старта поставили ступень с МБР «MX»
Третья — «Ариан-4». К сожалению, прямых предков я не нашёл, откуда она такая некрасивая появилась — неясно.
Четвертая — «Ариан-6». Переход на новые твердотопливные блоки, а верхняя ступень остается с «Ариан-5», поэтому она большего диаметра.
Пятая — «Ангара» версии 1995 года. О ней я уже говорил.

P.S. Из четырех последних статей две были написаны фактически по вашим заявкам. У меня есть список интересных тем, по которым можно сделать статьи, и он ещё далеко не исчерпан, но мне хочется узнать — есть ли какие-то темы, на которые вы хотели бы прочитать научно-популярную статью о космонавтике? Предлагайте свои пожелания в комментариях, если они меня заинтересуют, то я их поставлю в свою очередь статей.
Филипп Терехов @lozga
карма
543,7
рейтинг 267,3
Пользователь
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (82)

  • +3
    С жидким водородом есть ещё одна проблема — сложно подобрать материалы, которые в нём не разрушались бы. А к тем, которые его нормально переносят — очень высокие требования с точки зрения отсутствия примесей.
  • +4
    Как насчет двигателей на радиоактивном топливе? Пару лет назад читал о разработке таких двигателей.
    • +2
      Разрабатывали в 60-е гг в СССР и США, потом забросили. Не особенно жалко, штука была достаточно грязная. Если охота почитать подробнее, гуглите NERVA и РД-0410.
      • +3
        Ну да, для пуска с земли грязно, но есть же еще межпланетные перелеты, вот где такие штуки были бы хороши.
        • +1
          У тех ЯРД удельный импульс был не так высок — ~900 секунд. Связка «ядерный реактор+электрореактивный двигатель» лучше. УИ несколько тысяч.
          • +1
            Для межпланетных перелётов вообще пока лучше ничего не придумали. Тут и безопасно, и экономично.
            А NERVA не так уж и страшен. В США в 60ые вообще импульсно-ядерные движки разрабатывали. Только в прямом смысле это двигателем называть сложно. Ядерный заряд позади корабля сбрасывался. И корабль в прямом смысле летел на взрывной волне(экраны поглощающие позади корабля стояли(которые также и защитную функцию должны были выполнять). Совсем фантастика, до такого додуматься.
            • +5
              «Страна багровых туч» — у них движки ещё круче, под ракетой происходит аннигиляция и толкает ракету. Хотя может они подсмотрели идею у американцев, или наоборот.
              • +2
                «Спокойной Вам плазмы»
              • +3
                Только на орбиту «Хиус» выходил с помощью ЖРД, а уже в космосе включался фотонный двигатель.

                image
                • +1
                  На боковых колоннах были не ЖРД, а какие-то «атомно-импульсные» двигатели.
                  • 0
                    именно ЖРД были, сравнительно недавно читал Стругацких
                    • 0
                      Нет, вот прямая цитата:
                      «Хиус» — комбинированный планетолет: пять обычных атомно-импульсных ракет несут параболическое зеркало из «абсолютного отражателя».
        • 0
          Излишки тепла отводить некуда. На Земле это просто решается — водоём, ну в крайнем случае через воздух. А в космосе — вакуум. Т.е. только излучением. Серьезная проблема.
          • 0
            Тепло отводится водородом, он же является рабочим телом. За счет низкой атомарной массы водорода и достигается высокий УИ.
  • +11
    Очень хочется узнать о внутреннем устройстве бака, как добиваются максимально полного расхода топлива? Чем они изнутри покрыты? Как устроены топливоприемники, есть ли внутреннее наполнение против перемещения топлива (плеска)?
    • +1
      Спасибо, учту.
  • +9
    Было бы интересно почитать о системах управления такие как: типы гироскопов, бортовые компьютеры, стартовое оборудование, связь всего этого вместе между собой, а так же системы питания, RCS, телеметрии итд итп. То есть вся мелкая начинка :)

    И большое вам спасибо за очередную интересную статью! :)
    • +1
      Да-да, поддерживаю про систему управления. Я читал, что многие неудачи современных пусков молодых космических держав (вроде Южной и Северной Кореи) вызваны как раз именно этой частью системы: ступени не разделяются вовремя, двигатели второй ступени не запускаются и проч. Почему это так сложно и сложно именно сейчас — в эпоху гораздо более бурного развития цифровых технологий (=технологий электронного управления), чем собственно технологий ракетных?
      И, кстати, в одной из предыдущих статей было написано, что при разработке первых космических ракет инженеры не могли гарантировать запуск двигателей в невесомости. Почему?
      И вообще — как происходит старт. В отчёте о недавнем падении «Протона» едва ли не самой интересной частью было последовательное описание по секундам, какие системы в какой последовательности включаются, что проверяют и как это влияет на ход полёта.
      Так что это очень интересные темы, особенно для Хабра.
      • 0
        И, кстати, в одной из предыдущих статей было написано, что при разработке первых космических ракет инженеры не могли гарантировать запуск двигателей в невесомости. Почему?
        Насколько я понимаю тогда еще не было хорошо изучено поведения топлива в баках в невесомости. Это как газовый сифон или огнетушитель где рабочее тело выталкивается газом давящим сверху, но если жидкость будет плавать то это не получиться.
      • +1
        вот что нашел в wiki «Влияние невесомости неизбежно учитывается в конструкции жидкостного ракетного двигателя, предназначенного для запуска в невесомости. Жидкие компоненты топлива в баках ведут себя точно так же, как и любая жидкость (образуют жидкие сферы). По этой причине подача жидких компонентов из баков в топливные магистрали может стать невозможной. Для компенсации такого эффекта применяется специальная конструкция баков (с разделителями газовой и жидкой сред), а также — процедура осадки топлива перед запуском двигателя. Такая процедура состоит во включении вспомогательных двигателей корабля на разгон; создаваемое ими небольшое ускорение осаживает жидкое топливо на днище бака, откуда система подачи направляет топливо в магистрали»

        То есть сначала ракете нужно придать небольшое ускорение что бы топливо по инерции собралось на дне бака, а потом открывать магистраль в противном случаи вместо топлива пойдут газы наддува бака которые это топливо должны вытеснять.
        • 0
          Напомнило начало из «Тигр! Тигр!»
          Фойл осмотрел ходовой отсек «Номада». В баках еще сохранилось топливо. Один из четырех хвостовых двигателей был работоспособен.

          Фойл восстановил систему подачи топлива в камеру сгорания. Баки находились на солнечной стороне корпуса, и температура держалась выше точки замерзания. Но в невесомости топливо не польется по трубам.

          Фойл перерыл судовую библиотеку и узнал кое-что о гравитации. Если заставить корабль вращаться, центробежная сила погонит топливо в камеру сгорания уцелевшего двигателя. Если воспламенить топливо в камере сгорания уцелевшего двигателя, несбалансированный импульс придаст «Номаду» вращательный момент.

          Но воспламенить топливо, пока корабль не вращается, нельзя, как нельзя и раскрутить корабль, не воспламенив сперва топливо.

          Он нашел выход из тупика. Его вдохновил «Ворга». Фойл открыл дренаж и торопливо наполнил камеру вручную. Залил насос. Теперь, если воспламенить горючее, оно создаст достаточный импульс, чтобы сыграла свою роль центробежная сила.
    • 0
      Здесь надо будет постараться набрать интересных фактов, это будет посложнее :)
  • 0
    Говоря про толливо, не могу не оставить здесь этого видео
  • +2
    Хотелось бы почитать пост с подборкой разных технокурьёзов, нештатных ситуаций, случаев из рода «нарочно не придумаешь», об оригинальных идеях и уникальных технических извращениях.

    Или вот ещё хотелось бы, чтоб космос стал ближе. Поясню на примерах.
    Первый пример: я погуглил как-то и узнал, что, оказывается, МКС можно сфотографировать с земли, для меня было это так удивительно — увидеть её силуэт на фоне солнечного диска, сопоставить размеры и на глаз прикинуть расстояние до неё) Или где-то видел даже фото её с земли, где стрелкой указывалось светлое пятно и утверждалось, что это работающий в открытом космосе автронавт/космонавт.
    Пример 2. Быть может, будет информация о том, как можно стать чуть ближе к космосу путём: поездки на экскурсию на космодром, покупки сувениров космической тематики, может быть — где-то можно недорого купить в качестве сувенира старые списанные элементы ракет, или там часть скафандра, или уменьшенную копию ракеты? Скажем, было бы здорово иметь реальную многоразовую ракету длиной полметра-метр с жидкостным движком и парашютом, которую можно самому заправить и запустить вверх на несколько сотен метров)) Или просто сувенирную модельку высотой сантиметров 30 для офисного стола, только чур металлическую и хорошо детализированную! Я бы, скажем, купил 30-сантиметровый «Союз», где-то за 1000 р, если он был бы качественно и детально сделан, а не так, как китайцы клепают сувенирные модели машинок. А в него снизу ещё можно встроить несколько зажигалок и баллончик со сжиженным газом. :) Ну я смотрю на это с позиции простого человека, который хотел бы купить сувенир)) Существует что-то подобное, или все такие сувениры и модельки ракет делаются исключительно вручную в одном экземпляре для камер первого канала?
    Пример 3: может, кому-то будет интересна информация о том, как встретиться с космонавтами и создателями ракет, проводятся ли где-то конференции и встречи ветеранов-ракетчиков с любителями и молодёжью.

    Вот хотелось бы почитать какую-то информацию такого рода, когда космос становится ближе. Извиняюсь, если коммент немного сумбурный)
    • 0
      >МКС можно сфотографировать с земли
      Думаю, что только через телескоп. Впрочем, я не очень представляю, на что сейчас способна фотооптика.
      Но насчёт «пятна, которое астронавт» — точно нет, даже с телескопом нет.

      >недорого купить в качестве сувенира старые списанные элементы ракет, или там часть скафандра, или уменьшенную копию ракеты
      Маленькую ракету купить вполне можно, и целиком и самому собрать. Продаются и корпусные детали и движки, а в подмосковье регулярно проводятся РакетФесты, где моделисты запускают ракеты и радуются.
      • +3
        image
        — фотография APOD от 2009 April 10 apod.nasa.gov/apod/ap090410.html
        Сделана Ralf Vandebergh ralfvandebergh.startje.be/vieuw.php?qid=303316

        > The used instrument is a high quality optics, lightweight constructional 10 inch (0.25m) Newtonian reflecting telescope.
        • 0
          Я откровенно в шоке.
          • 0
            Еще лет 50 и на орбите можно будет рассмотреть выражение лица астронавта…
    • 0
      >Быть может, будет информация о том, как можно стать чуть ближе к космосу путём: поездки на экскурсию на космодром
      В Звёздный городок на экскурсию можно съездить, в Центр подготовки космонавтов.
    • +1
      Байки — это хорошо, ими стоит разбавлять серьезные вещи, статьи только про байки будут только при их переизбытке )
      Вещами, побывавшими в космосе торгуют много где, легко гуглится. Не-статусные вещи типа коробки из-под еды и прочего торгуются недорого.
    • 0
      (2): Эххх, ещё в середине 90-х были кружки авиамоделирования, в которых строили в т.ч. ракеты, но это было для более взрослых мальчиков, чем я был тогда=(
  • 0
    Служил в РВСН и видел на складах маленькие (менее 10 см) стеклянные ампулы в картонных коробках с надписью «Гептил». Мы все имели представление о том, что это за жидкость, хотя на вооружении уже стояли Тополя. Но зачем такие маленькие упаковки? Где это могло использоваться?
    Черт возьми, этот вопрос меня мучает много лет.
    • +1
      Наверно это была газовая индикаторная трубка granat-e.ru/trubki_ind_itm.html используется для измерения содержания различных веществ в воздухе.
      • 0
        Не, те были потолще, покороче и без синих вставок, просто, как обычные ампулы.
        • 0
          Содержимое может очень сильно варьироваться, зависит от того на какое вещество необходима реакция и с какой чувствительностью.
        • 0
          Похожи на радиолампы по форме и диаметром сантиметров пять? С буро-зелёной жидкостью внутри?
          • 0
            2-3 см в диаметре а горлышко узкое, запаянные, с прозрачной жидкостью внутри.
  • –1
    У меня совсем банальный вопрос. Почему Буран все таки опередил свое время. Почему штаты развивали в то время свою программу челноков, а у нас после одного единственного полета закрыли программу. Почему не возобновить программу, и не построить новый Буран?
    • +2
      Он был как раз вовремя — гонка вооружений (Буран мог выполнять стратегические задачи), противостояние держав, наш ответ шаттлу. Проект был похоронен под обломками железного занавеса и никому не был нужен в период развала СССР. А сейчас он уже экономически не интересен…
    • +1
      Потому что у шаттлов одноразовым был только бак с топливом. Обычная дешёвая бочка. И то он был дороже в эксплуатации, чем обычные одноразовые ракеты. А Бурану для вывода требовалась сверхдорогая и одноразовая ракета-носитель Энергия. Там стоимость запуска вообще была невероятная.
      • 0
        Трудоёмкость поддержания «многоразовости» у составляющих шаттла была такой, что уж лучше бы они были одноразовыми.
    • –3
      Опередил своё время, может быть, потому что был полностью автоматическим и умел летать в беспилотном режиме. Шаттлы этого не умели никогда.
      • +2
        Системы автоматической посадки стояли на шаттлах с самого начала. Просто у них это не считалось «серьёзным преимуществом» и в автоматическом режиме они никогда не летали и сами пилоты не хотели доверять машине посадку и рулили самостоятельно. Но при необходимости шаттл вполне мог сесть и сам.
        www.nasa.gov/offices/oce/llis/0194.html
      • 0
        В самый важный момент — торможение о плотные слои атмосферы, т.н. «roll-reversals» рулит компьютер. Да и могли в США полностью автоматическую систему сделать, просто не посчитали нужным.
        • 0
          Ок, независимо от шаттла. Системой управления создатели «Бурана» очень гордились. Особенно тем эпизодом, что перед самым заходом на посадку челнок сделал неожиданный для земных служб разворот, так как автоматика посчитала, что скорость слишком велика и её надо сбить. Думаю, что риторика по этому поводу была бы другой, если бы всё это было в то время в порядке вещей.
          • 0
            Да, какие-то блоки делали на острие достижений прогресса. А в целом по итогам эксплуатации системы оказались неудачные.
          • 0
            В Шатле тоже не все так просто :) Там при посадке запас кинетической энергии есть на случай если измениться ветер, а если он не изменился то они наматывают лишний круг над ВПП что бы ее убрать :)
            • 0
              Да, история вообще непростая :) Но тут штука в том, что по рассказам занятых в программе «Энергия-Буран» такое поведение аппарата было для них сюрпризом и «Буран» чуть ли не с другой стороны зашёл на посадку, не оттуда, откуда ждали.
    • +1
      Если очень коротко, то и «Шаттл» и «Буран» оказались экономически неэффективны. А конкретно «Буран» ещё и был погребен под обломками развалившегося СССР. Сколько вокруг этой темы мифологии развелось, надо будет и об этом написать.
  • +2
    С точки зрения геометрии, максимальный объем при минимальной площади достигается для сферы.

    режим «зануда» включен
    Не совсем так. Оптимизировать обычно получается только один параметр :). У шара по сравнению с другими телами максимальный объём при данной площади поверхности или минимальная площадь поверхности при данном объёме.
    У сферы вообще нет объёма, потому что сфера — это [двумерная] поверхность шара.
    режим «зануда» выключен
    • 0
      ок, исправил.
  • 0
    По поводу того, что было бы интересно…

    Сейчас у меня ощущение, что на данный момент люди на орбите — это дорого, опасно и в общем-то не очень нужно. Беспилотные спутники справляются практически со всем, что нужно в космосе делать. И это как-то грустно.

    Есть ли какие-то перспективы у пилотируемой космонавтики? Иными словами, существуют ли сейчас и могут ли в обозримом будущем появиться задачи, которые сделают оправданной работу человека на орбите?
    • 0
      Люди в космосе — это всегда было дорого и опасно, и, по большому счету, делать в космосе людям нечего. Кроме того, люди в космосе — это ещё и дико дорого. Но пока не реализовали ИИ, люди будут в космосе нужны, и они будут летать туда.
    • +1
      Автоматика пока не способна справится с нештатными ситуациями, а задержка сигналов управления с земли ставит крест на возможности дистанционного управления во время нештатных ситуаций. Нет пока механизмов например для замены солнечных панелей или вышедших из строя блоков у того же Хаббла.
      • 0
        — а задержка сигналов управления с земли

        сколько? 1-2 секунды?
  • 0
    Ну, конечно, самое интересное — это байки.
    Еще было бы интересно почитать про то, с чего и ради чего начиналась пилотируемая космонавтика, а именно, про боевые орбитальные станции.
    • 0
      Орбитальные станции — это уже лунная гонка, начиналась пилотируемая космонавтика с вопроса «а можно ли вообще там находиться»? Врачи пугали всякими ужасами — невозможностью дышать, пить, видеть и т.п.
  • +1
    Семейство «Ариан» ведет своё начало от боевых ракет.


    А от каких именно? Я думал, что как раз «Ариан» — один из немногих носителей, не имеющих военного предка.
    • 0
      Да, похоже, вы правы. Я слишком широко понял фразу «derived from missile technology», сейчас прямых военных предков я не нашёл. Забавно, как эта ракета меня обманула — НДМГ/АТ, привычный для военной техники, надкалиберная первая ступень. Хорошо, в статье исправил, спасибо. Даже любопытно, откуда ж она такая некрасивая? Первая ступень такая широкая, потому что не поместились двигатели?
      • 0
        ИМХО, первая ступень сама по себе широкая, она такой была ещё на «Ариане-1», которая вполне себе адекватно выглядит, первая ступень широкая, видимо, потому, что потребный объем топлива легче для конструкторов оказалось поместить в более широкой, но менее длинной конструкции — всякие там жесткости на изгиб и т.д. А вот надкалиберный обтекатель действительно придает ракете странный вид.
        • 0
          Да, ещё с «Ариан-1» это тянется. Что любопытно — первые две ступени — НДМГ/АТ, третья — кислород/водород, четвертая — твердотопливная. Явных предков, откуда они этот винегрет натащили — нет. Но целых четыре ступени на разных компонентах. Денег не хватало, что ли?
          • 0
            Нет, тут как раз все понятно.
            Просто первым ступеням нужно выработать как можно большую тягу, а верхние должны обладать как можно большим удельным импульсом, так достигается более эффективный запуск. Последнюю ступень сделали твердотопливной, потому что пока криогенное топливо долетит до нужной точки, оно уже и испарится.
          • +1
            Насчет НДМГ/АТ — предположу, что за время работы над «Диамантом» и «Европой» у французов накопилось ощутимое количество наработок по гидразинным двигателям такой мощности (у французов, емнип, изначально все более-менее мощные двигатели — например, на «Диаманте» были гидразинными).
  • –1
    Интересно — а почему не развиваются альтернативные безракетные способы доставки? Типа «Космический лифт» — ведь технически почти все есть — например углеродистые трубки и система точной навигации?
    • +4
      по той же причине, по какой не построили паровоз сразу же, как научились выплавлять металлы и разводить костер
    • +1
      например углеродистые трубки
      Их удельная прочность пока ещё недостаточна для построения космического лифта — достаточные по прочности экземпляры пока в длине не превышают сотен микрометров. Плюс есть вопрос в стоимости выведении противовеса: там нужна конструкция минимум на порядок тяжелее МКС, затраты на выведение которой будут измеряться сотнями миллиардов долларов. Плюс нужны корабли обслуживания, которых опять же нет (противовес, на секундочку, будет висеть в районе 100 000 километров от Земли, туда попросту нечем доставлять обслуживающий персонал).
      • 0
        А если не делать «противовес» на геостационарной орбите, а сделать подвижную и низкоорбитальную — ну так на 500-1000 км, где летает МКС? Да — надо будет туда топливо постоянно подбрасывать и орбиту подымать. Ну так — за счет транзитных грузов — туда и топливо для лифта привозить.
        • 0
          На геостационарной орбите должен быть не противовес, а центр масс всей системы, т.е. противовес должен быть ещё дальше. А на LEO если свешивать трос на землю, то туда сразу трубопровод нужно будет строить, т.к. из-за атмосферного торможения станции дай боже виток сделать.
      • 0
        противовес должен быть порядка 2000 тон
    • 0
      Насколько мне известно, конкретно космический лифт развивается, но до реализации далеко. Если судить по той же википедии, каждый год проходят Space Elevator Games. Я знаю, что Microsoft тоже спонсирует подобные мероприятия, может даже эти игры. В английской википедии говорится, что Google тоже занимался космическим лифтом в каком-то виде.

      Но если бы там был существенный прогресс, мы бы уже знали.
    • 0
      Материаловедение пока не позволяет — не хватает прочности материалов. Зато уже для Луны, как я где-то читал, лифт уже можно сделать на существующих материалах.
  • 0
    Если у криогенного топлива технические проблемы, а гептил ядовит, то почему не используют пару керосин-АТ?
    • 0
      Если АТ — это амил (азотный тетраоксид), то смысл его использовать с керосином? Он ядовит (не так, как гептил, но все же очень и очень), коррозивен. В случае пары «гептил-амил» есть плюс в виде самовоспламенения, в случае с керосином такого плюса не будет.
    • 0
      Низкий удельный импульс. Смотрите таблицу.
      Да и АТ ядовит как хлор, тоже радости мало.
  • +1
    Когда-то давно читал научно-популярную книгу о ракетных топливах, там рассказывали в т.ч. про перспективные. Например на основе атомарного азота или кислорода, который объединяется в молекулы с выделением тепла. У них количество тепла на единицу массы было в десятки раз больше, чем у кислорода/водорода. Еще был вариант использовать озон вместо кислорода. Но там была проблема — в таком состоянии газ мог находиться только при очень низких температурах. Интересно, сейчас исследования есть по этой теме?
  • +2
    Интересно, а как запускают двигатели ракет? В случае пары НДМГ/АТ все просто — самовозгорание смеси, а вот как насчет других видов топлива? Мужик с зажигалкой под ракетой? Хотя, судя по видео запусков Шаттла, на стартовом столе установлены какие-то фальшфейеры, от которых собсно и загорается выбрасываемое из камеры сгорания топливо.
    • +2
      На «Союзе», емнип, зажигают пиропатронами. В целом бывают следующие варианты:
      — пиропатроном
      — искрой
      — нагревательным элементом
      — самовоспламеняющимся компонентом (даже на керосинных двигателях, вроде бы на F-1 использовалась как раз такая «химическая» схема).
      • 0
        Сейчас осваивают лазерное зажигание, кстати. Должна быть хорошая вещь.
  • 0
    спасибо, прочел с интересом
  • 0
    в 2009 Для подъема трехметровой ракеты на высоту 450 метров была использована смесь порошкового алюминия и ледяной крошки, получившая название ALICE.

    Новое топливо способно заменить все существующие в настоящее время жидкие и твердые энергетические ресурсы, создающие ракетную тягу.
    Кроме того, состав его настолько прост, что производство ALICE можно наладить не только в любой точке земного шара, но и на поверхности, например, Луны.

    Несмотря на то, что для полномасштабного использования экологического топлива еще потребуется приложить немало усилий, усовершенствуя формулу, уже сейчас ALICE может быть использовано для вывода спутников на нижние орбиты Земли.

    Топливо делается из простой взвеси крупиц алюминия в дистиллированной воде. Получившаяся масса за 24 часа до старта охлаждается до температуры -30 градусов Цельсия. В результате ALICE превращается в аморфное соединение средней густоты, похожее по консистенции на зубную пасту. В таком виде топливо заправляют в баки запускаемой ракеты.

    ALICE – лишь один из многих проектов NASA по созданию экологически чистого и дешевого топлива. В прошлом году на базе ВВС США в Техасе было проведено успешное испытание сверхзвукового самолета, заправленного необычным горючим – смесью синтетического и природного газа в пропорции 50/50.

    Кроме того, американское космическое агентство не оставляет надежды привлечь к своим проектам талантливых самородков. NASA организовало особый вид соревнований — Green Flight Challenge – для воздухоплавательных устройств и ракет на «зеленом» топливе.

    Согласно регламенту соревнования, участники должны продемонстрировать способность их разработки преодолеть по воздуху 200 миль со средней скоростью 100 миль в час. При этом расход топлива не должен превышать один галлон на 200 миль (примерно один литр на 85 километров). Победитель получит приз в размере 1,5 миллиона долларов и возможность продолжить работу под патронажем NASA
    • 0
      Откуда цитируете-то, хоть? Кстати, судя по статье в Вики и ссылкам в ней, ALICE — совсем не «крупицы» (кусочки размером с крупу), а порошок нано(размерных)частиц алюминия.
      • 0
        из какого-то популярного журнала. Собственно просто хотел обратить внимание на то что наука не стоит на месте

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Интересные публикации