SpaceX: откуда ноги растут (версия)

[jayrandom]

Читал сегодня про российский проект модулярных ракет-носителей "Ангара" (часть 1, часть 2). Интересная история, но не менее интересна параллель с разработками SpaceX:

* лёгкий вариант Ангары (А1.1 и А1.2) - простая двухступенчатая схема, обе ступени RP-1/LOX - компоновка аналогична Falcon 9
* средний вариант Ангары (А3) - пакет из трёх идентичных первых ступеней плюс одна вторая, то же топливо - компоновка аналогична Falcon Heavy
* есть ещё тяжёлый вариант Ангары (А5), который у SpaceX не реализован, но почему бы и нет?

Конкурирующий с Ангарой проект - Союз-5 или Феникс замечателен прежде всего попыткой перейти на сжиженный метан+кислород (MetaLOX). И снова: SpaceX в срочном порядке разрабатывает MetaLOX-двигатель Raptor для своего следующего семейства ракет BFR/MCT, в котором тоже предполагалась базовая труба бОльшего диаметра, а потом тройной пакет из них.

* * *

В одном из своих интервью Элон Маск рассказывал, что первой его попыткой влезть в рынок ракет-носителей была поездка в Россию с целью "купить МБР". Попытка не удалась, и он решил строить "свои МБР". Или немножечко удалась?

Comments

[b-my.livejournal.com]

"Фалькон" - дивайс не новаторский, но более чем самобытный.
Разница (за каждой из которых принципиально иной путь, на котором ничего с параллельного скоммуниздить нельзя):
- главное - двигатели. У "Ангары" сверхнапряжённые очень дорогие (в человеко- и станкочасах) движки РД-190, рекордные давления, исключительные характеристики. У "Фалькона" - в буквальном смысле прошлый (20-й) век по цифродрочерству, но дешёвое и технологичное.
- подход к надёжности: русские добиваются идеальной надёжности двигателей, сбой - авария всего; "Фалкон" изначально предполагает отказ одного движка как нехорошее но нормальное для миссии событие;

Конструкция, ИТ-система СУ, крепление модулей, размерность модулей, подход к масштабированию... там всё разное.

Модульность - "генеральная линия" развития РН годов с 80-х ("Энергия"-"Зениты", "Дельта").

"Феникс" != "Союз-5", последний лишь предлагался как основа для.

Метан - новая мода.
И да, Маску он нужен по умолчанию, ибо он нужен для разрекламированной многоразовости: нет сажи/коксования и испаряется сам, не надо после полёта чистить от остатков системы и двигатель.

[jayrandom.livejournal.com]

Да, пожалуй.

Мне кажется, много одинаковых движков открытого цикла и умный софт, который разрешает любому отвалиться - это правильный подход для того, где Фальконы используются - рутинный такой бизнес по выводу спутников. Без надрыва. И, как практика показала, один движок действительно глох, и миссия при этом не проваливалась. Тем более, если после миссии можно сесть, отвалившиеся движки поменять, и дальше, на следующую миссию - деньги зарабатывать.

Другое дело - какая-нибудь лунная/марсовая гонка (политическая или борьба за рынок), где каждый килограмм и каждый день опоздания на учёте. Оказывается, лунным астронавтам показывали выкладки по надёжности Сатурна-5, и кумулятивно по всем ступеням вероятность LOCV (loss of crew & vehicle) получалась близкой к 1/7, которую можно было дотянуть до 1/16, но был риск опоздать. И от желающих всё равно не было отбою.

Похоже, SpaceX пытается усидеть на обоих стульях - Фалькон использовать как основную рабочую лошадь, чтобы основной гражданский деньгопоток на себя перевести (утверждают, что до стабильности Фалькону осталось совсем чуть-чуть), а Раптор закрытого цикла на метане - для конкуренции по-взрослому с текущими военными контракторами и BE-4.

* * *

Кстати, модульность кажется не такой уж простой задачей. Особенно, если хочется, чтобы работал cross-feed (не знаю, как по-русски - все двигатели питаются из боковых ступеней, которые отваливаются раньше, и остаётся ещё полная центральная труба со своими движками). У тяжёлой Дельты кроссфида нет, у тяжёлой Ангары она заявлена, у тяжёлого Фалькона - "в первых версиях не будет, потом поглядим".

Атлас тоже формально - модульный конструктор, только из этих модулей почему-то в действительности работает только несколько хорошо опробованных комбинаций, и основной параметр, которым играют - это количество твердотопливных ускорителей. Остальное как-то устоялось, а на тяжёлый Атлас вообще забили.

* * *

Метан, кроме его предполагаемой доступности на Марсе, хвалят ещё за то, что это газ, и его можно использовать для создания давления в баках вместо гелия. Т.е. можно выкинуть целую подсистему, что сразу и хорошо, и хорошо.

[b-my.livejournal.com]

Ну, это не то чтобы "абсолютно правильный путь" (для доступности космоса нужно придумать что-то ещё, РД - тупик), но, похоже, на данном уровне технологий локальный оптимум. И первое, и второе - не мой ПМСМ, а легко доказывается: первое - ценой потраченного топлива и размером/ценой/заявленным ресурсом ступени, второе - фактическими ценами запусков.

***
Модульность - непростая задача, а схема с переливом (cross-feed по-русски) вообще нигде не реализована. И на тяжёлой "Ангаре" её тоже нет.
***
Вытеснительная подача легко делается отдельным баллоном гелия, водорода, отводом из ГГ или маленьким газогенератором (тупо горелкой, которая подаёт продукты горения в бак). Состояние топлива при н.у. не имеет особого значения, потому что в баке оно всё равно жидкость, из которой при надобности легко делается газ. Что метан, что керосин, что НДМГ - для космической ракеты пофигу (не пофигу только военным, у которых ракеты должны стоять долго, по возможности без обслуживания и затрат энергии).
Низкая температура кипения ещё в плюс для охлаждения, ну и немножко добавляет УИ за счёт чуть более высокого термодинамического КПД.

А на Марсе, его, НЯП, всё равно нужно синтезировать из СО2 и воды. При таких делах метан - лишь один из многих вариантов.