Космические запуски

[Red_Herring]

В отличие от темы "Новости космических миссий" я предлагаю обсуждать запуски и носители, в первую очередь орбитального класса, и в меньшей степени суборбитальные миссии. Текущий список можно найти на https://en.wikipedia.org/wiki/2023_in_spaceflight. В этом году было уже 99 успешных орбитальных запусков. И несколько неудачных, включая первый запуск старшина.

Китайцы выиграли "метровую гонку" успешным запуском Zhuque-2. Да, это орбитальная ракета среднего класса, менее мощная чем, скажем, Фалкон 9, но эта первая ракета с метаном в качестве горючего (причём на обеих ступенях), достигшая орбиты. Чем хорош метан? Он чище чем керосин, и существенно более плотный, чем водород (да и сжижать его существенно проще, чем водород). При этом нагара на соплах практически не образуется (дорога к многоразовости). Считается, что произвести его за пределами Земли много проще, чем керосин.

Бустеры (первые ступени) Флакона-9 B1058 и B1060 произвели по 16 запусков-посадок. До сих пор СпейсХ сертифицировала 15-кратное использование бустеров. Теперь их цель, судя по всему, 20-кратное. Пока, очевидно, они будут использовать бустеры с 15 и более запусками только для своих Старлинков. При этом запустили последнюю пачку Старлинков версии 1.5. Теперь будут запускать только Старлинки версии 2 мини (которы вдвое тяжелее (800 кг против 300 кг) и вчетверо производительнее своих предшественников. А Старлинкам 2, которые ещё в 1.5 раза тяжелее, придётся ждать Старшипа.
Вот Список бустеров Фалконов

[Red_Herring]

Спейс запустила уже в этом году 60 флаконов (57 "Falcon 9" и 3 "Falcon Heavy"). Это столько, сколько они запустили за весь 2022 (там были только "Falcon 9"), а в предыдущие годы было гораздо меньше. И собираются ещё 2 "Falcon Heavy" и много "Falcon 9". До сотни, обещанной Маском, вряд ли дойдут, но приблизятся. По некоторым подсчётам у них на счету около 80% массы всего запущенного в этом году в мире.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Falcon_9_and_Falcon_Heavy_launches Можно увидеть рост числа запусков. У них три стартовых площадки: KSC: LC-39A (в центре Кеннеди), CCSFS: SLC-40 (на базе ВВС Кейп Канаверал) и VSFB: SLC-4E (Ванденберг, Калифорния). Расстояние межу первыми двумя--5 км, и LC-39A используется для запусков пилотируемых и Хэви, которые требуют больше времени для подготовки, поэтому по числу запусков она уступает SLC-40, которую, однако, по некоторым сведениям модифицируют, чтобы с нее можно было запускать и пилотируемые корабли. А вот SLC-4E используется для запусков на околополярные орбиты (в южном направлении). И СпейсХ начала рентовать ещё одну площадку на Ванденберг, но пока, вроде, не начала приспосабливать для своих нужд.

А самое интересное--это конечно в Бока-Чита (Техас), где готовится очередной экспериментальный запуск Старшипа.

[ozheredov]

Red_Herring в сообщении #1607738 писал(а):

Спейс запустила уже в этом году 60 флаконов

с боярышником (а точно речь про Space, а не про некоторую другую компанию, которая нам (не Вам!!!!!! ) и ближе, и роднее?

[Gagarin1968]

Red_Herring в сообщении #1601241 писал(а):

Чем хорош метан? Он чище чем керосин, и существенно более плотный, чем водород (да и сжижать его существенно проще, чем водород). При этом нагара на соплах практически не образуется (дорога к многоразовости). Считается, что произвести его за пределами Земли много проще, чем керосин.

Есть и ещё преимущества.
Во-первых, сжиженный природный газ - это очень дешёвое топливо.
Во-вторых, его добыча, переработка и использование давно освоено не только космической, но и другими отраслями промышленности.
И в-третьих, метан обладает высокой охлаждающей способностью, а это позволяет отводить лишний нагрев работающего двигателя.

[EUgeneUS]

Какие-то странные представления...

1.

Gagarin1968 в сообщении #1607750 писал(а):

Во-первых, сжиженный природный газ - это очень дешёвое топливо.

Во-первых, сжиженный природный газ, это не жидкий метан, о котором была речь выше.

2.

Gagarin1968 в сообщении #1607750 писал(а):

И в-третьих, метан обладает высокой охлаждающей способностью, а это позволяет отводить лишний нагрев работающего двигателя.

Ещё лучшей охлаждающей способностью обладает водород. Например, генераторы на электростанциях охлаждают водородом.
Кроме того, охлаждение частей двигателя топливом и-или окислителем - это общее место для ЖРД. Все так делают.

3.

Red_Herring в сообщении #1601241 писал(а):

Чем хорош метан? Он ... существенно более плотный, чем водород...

Это скорее минус. Есть два противоречивых требования:
а) нужно топливо и окислитель с возможно меньшей молекулярной массой. Так как в этом случае достигается больший удельный импульс при той же температуре.
б) но чем легче топливо, тем больше нужны баки.

4.

Red_Herring в сообщении #1601241 писал(а):

Он чище чем керосин,.... При этом нагара на соплах практически не образуется (дорога к многоразовости).

Видел такие аргументы, но это не объясняет почему его пытаются использовать даже для одноразовых ракет.

5.

Red_Herring в сообщении #1601241 писал(а):

Считается, что произвести его за пределами Земли много проще, чем керосин.

А при чем тут двигатели ракет-носителей для старта с Земли?

На самом деле, всё гораздо проще.
1. Ключевой параметр ракетного двигателя - удельный импульс, который связан однозначно со скоростью истечения газов.
2. Чтобы увеличить удельный импульс нужна пара топливо-окислитель:
а) с максимальной энергией сгорания.
б) с минимальными молекулярными массами.
3. При всем богатстве выбора, выбор-то невелик. И весь он описан в таблице здесь.
И что мы видим в этой таблице?
Да, есть экзотика с очень хорошим удельным импульсом (характерной скоростью), типа фтор-литий-водород (реально поставленный рекорд по удельному импульсу химического двигателя, но после взрыва на заводе с выбросом фтора тему свернули ), или кислород-водород-бериллий (тоже чудесны многотонные выбросы бериллия в атмосферу ), или кислород-диборан, тоже неплохо

Но если отбросить экзотику, то
а) По сути со стороны окислителя, кроме жидкого кислорода альтернатив нет. Высококипящие пары хороши для МБР, а для коммерческих запусков так себе, хотя Протон на них летал.
б) кислород-водород - всё чудесно. Недаром Шаттлы, Ариан-5 и Энергия летали на этой паре. Кроме одного - температура кипения водорода, что сильно удорожает топливо.
в) кислород-керосин. Неплохо. Но что может быть лучше его? И вот тут-то выбора почти нет:
- либо метан.
- либо ацителен.
Ацителен по удельному импульсу даже лучше будет. Но это достигается повышением температуры горения на 230 градусов (3290 для пары кислород-метан против 3521 для пары кислород-ацителен).

То есть метан - это компромисс. Сильно хуже водорода, но нет заморочек с сильно низкими температурами. И чуть лучше керосина. Да, нужен комплекс для его сжижения, хранения и заправки, но это не сложнее, чем обращение с жидким кислородом, который все равно нужен.

-- 02.09.2023, 19:37 --

Факторы:
1. "Меньше загрязняет двигатель"
2. "Можно производить на Марсе"
конечно, имеют место быть, но это скорее уже вторично.

[Red_Herring]

EUgeneUS в сообщении #1607761 писал(а):

Какие-то странные представления...
3.

Red_Herring в сообщении #1601241 писал(а):

Чем хорош метан? Он ... существенно более плотный, чем водород...

Это скорее минус. Есть два противоречивых требования:
а) нужно топливо и окислитель с возможно меньшей молекулярной массой. Так как в этом случае достигается больший удельный импульс при той же температуре.
б) но чем легче топливо, тем больше нужны баки.

Да, а) это так. Но компенсируется б)

Цитата:

4.

Цитата:

Он чище чем керосин,.... При этом нагара на соплах практически не образуется (дорога к многоразовости).

Видел такие аргументы, но это не объясняет почему его пытаются использовать даже для одноразовых ракет.

Ну очевидно потому что все хотят многоразовости. Ведь кто пытается? Тот же ULA с «Вулканом», поставивший на BE-4 собирается возвращать двигатели на парашютах. РокетЛаб с «Нейтроном» планируют многоразовость. Китайцы, очевидно, тоже.

Цитата:

5.

Цитата:

Считается, что произвести его за пределами Земли много проще, чем керосин.

А при чем тут двигатели ракет-носителей для старта с Земли?

А при том, что использовать на разных ступенях разное топливо (что иногда делалось раньше) резко усложняет логистику.

Цитата:

На самом деле, всё гораздо проще.
1. Ключевой параметр ракетного двигателя - удельный импульс, который связан однозначно со скоростью истечения газов.
2. Чтобы увеличить удельный импульс нужна пара топливо-окислитель.
а) с максимальной энергией сгорания.
б) с минимальными молекулярными массами.
3. При всем богатстве выбора, выбор-то невелик. И весь он описан в таблице здесь.
И что мы видим в этой таблице?
Да есть экзотика с очень хорошим удельным импульсом (характерной скоростью), типа фтор-литий-водород (реально поставленный рекорд по удельному импульсу химического двигателя, но после взрыва на заводе с выбросом фтора тему свернули ), или кислород-водород-бериллий (тоже чудесны многотонные выбросы бериллия в атмосферу ), или кислород-диборан, тоже неплохо

Но если отбросить экзотику, то
а) По сути со стороны окислителя, кроме жидкого кислорода альтернатив нет. Высококипящие пары хороши для МБР, а для коммерческих запусков так себе, хотя Протон на них летал.

Протон летал, на страх супостату, а более--себе! В США запускают ракеты так, чтобы начальный участок траектории проходил на океаном. А тут запускали с Байконура, от которого до океана далековато, да и от Восточного неблизко.

Цитата:

б) кислород-водород - всё чудесно. Недаром Шаттлы, Ариан-5 и Энергия летали на этой паре. Кроме одного - температура кипения водорода, что сильно удорожает топливо.
в) кислород-керосин. Неплохо. Но что может быть лучше его? И вот тут-то выбора почти нет:
- либо метан.
- либо ацителен.
Ацителен по удельному импульсу даже лучше будет. Но это достигается повышением температуры горения на 230 градусов (3290 для пары кислород-метан против 3521 для пары кислород-ацителен).

То есть метан - это компромисс. Сильно хуже водорода, но нет заморочек с сильно низкими температурами. И чуть лучше керосина. Да, нужен комплекс для его сжижения и заправки, но это несложнее, чем обращение с жидким кислородом, который все равно нужен.

Факторы:
1. "Меньше загрязняет двигатель"
2. "Можно производить на Марсе"
конечно, имеют место быть, но это скорее уже вторично.

Для кого вторично? Для Маска--первично.

[EUgeneUS]

Red_Herring в сообщении #1607767 писал(а):

Да, а) это так. Но компенсируется б)

Не компенсируется. Удельный импульс диктует сколько нужно топлива, чтобы выбраться из гравитационной ямы на орбиту. А вес баков относительно веса содержимого - пренебрежимо мал.

Red_Herring в сообщении #1607767 писал(а):

Ну очевидно потому что все хотят многоразовости. Ведь кто пытается? Тот же ULA с «Вулканом», поставивший на BE-4 собирается возвращать двигатели на парашютах. РокетЛаб с «Нейтроном» планируют многоразовость. Китайцы, очевидно, тоже.

1. Вот тут про ракету на метане, но ни слова про многоразовость.
2. Единственная работающая сейчас многоразовая система - бустеры от Флакона, летают таки на керосине. И гипотетический нагар этому таки не особо мешает.

Red_Herring в сообщении #1607767 писал(а):

В США запускают ракеты так, чтобы начальный участок траектории проходил на океаном. А тут запускали с Байконура, от которого до океана далековато, да и от Восточного неблизко.

География, данная нам в ощущениях

Red_Herring в сообщении #1607767 писал(а):

Для кого вторично? Для Маска--первично.

Что первично? Не очень понятно, так как Вы привели обширную цитату.
Экономика? Да, первична.
Производство топлива на метане на Марсе? Глубоко вторично.
Нагар на двигателях от керосина? Сложно сказать. Многоразовые Мерлины на Фалконах таки на керосине летают. А сколько Маск тратит на очистку их от нагара (и тратит ли на это хоть что-то) - неизвестно.

[Red_Herring]

EUgeneUS в сообщении #1607769 писал(а):

А вес баков относительно веса содержимого - пренебрежимо мал.

Если бы это было так, то были бы одноступенчатые ракеты орбитального класса. Да, вес баков первой ступени относительно невелик, но его надо тащить до момента разделения ступеней. У Фалконов бустеры отключаются на высоте, около 50 км, а затем выскакивают до 150 км.

Цитата:

Что первично? Не очень понятно, так как Вы привели обширную цитату.
Экономика? Да, первична.
Производство топлива на метане на Марсе? Глубоко вторично.
Нагар на двигателях от керосина? Сложно сказать. Многоразовые Мерлины на Фалконах таки на керосине летают. А сколько Маск тратит на очистку их от нагара (и тратит ли на это хоть что-то) - неизвестно.

Для Маска цель жизни это "на Марсе яблони цвели"--сделать человечество многопланетарным. Поэтому для него "производство топлива на Марсе" одна из основных целей.

[EUgeneUS]

Red_Herring в сообщении #1607771 писал(а):

Да, вес баков первой ступени относительно невелик, но его надо тащить до момента разделения ступеней.

Да, согласен, что массу баков ступени (а точнее: массу сухой ступени) нужно сравнивать с массой следующей ступени \ массой ПН. Грубо говоря, каждая тонна в массе сухой ступени - это минус тонна, которая НЕ полетела дальше.

Но все таки, в формуле Циолковского:
$\frac{M_0+M_k+M_t}{M_0 + M_k} = e^{\frac{V}{V_e}}$
отношение потребной скорости $V$ к характерной скорости истечения газов $V_e$ стоит в показателе.
Тут массы:
$M_0$ - масса ПН
$M_k$ - масса конструкции, включая баки
$M_t$ - масса топлива.
Поэтому и идёт битва за удельный импульс.

Red_Herring в сообщении #1607771 писал(а):

Для Маска цель жизни это "на Марсе яблони цвели"--сделать человечество многопланетарным. Поэтому для него "производство топлива на Марсе" одна из основных целей.

И всё таки, до производства топлива вне Земли - как до Луны пешком. А значит этот фактор вторичен. Экономика в текущем моменте - первична.

[DimaM]

EUgeneUS в сообщении #1607761 писал(а):

кислород-керосин. Неплохо. Но что может быть лучше его? И вот тут-то выбора почти нет:
- либо метан.
- либо ацителен.
Ацителен по удельному импульсу даже лучше будет.

Ацетилен очень взрывоопасен. Причем, в отличие даже от водорода, может детонировать даже сам по себе.