January 11th, 2015

la

С крыши на чердак

К наебнувшейся 1-й ступени "Фалькона".

Мне представляется, что путь достижения экономически эффективной многоразовости, который выбрал Space X - неправильный и тупиковый. Я могу ошибаться, я не проводил, конечно, детальных расчётов, это чисто интуитивное ощущение. Попробую обьяснить.

Чтобы добиться многоразовости, первая ступень ракеты должна быть утяжелена и усложнена, должна иметь более мощные двигатели чем для той же полезной нагрузки в случе обычной, теряемой, первой ступени. Система управления для неё требуется тоже несравненно более сложная чем для теряемой первой ступени. Мощные двигатели первой ступени, и её система управления - наиболее дорогие компоненты всей ракетной системы.

Рост стоимости ракетных двигателей с увеличением их мощности - намного быстрее чем линейный. При увеличении мощности двигателей, скажем, на 20%, их стоимость может возрасти на 50% или даже на 80%. Многоразовость (в данном случае - мягкая посадка на плавающую или стационарную платформу) требует существенного повышения мощности по сравнению с аналогичной теряемой ступенью. Чтобы посадить ракету обратно, требуется где-то 30-40% энергии от той что нужна до момента отделения второй ступени (это чисто интуитивные оценки, я не видел детальных расчётов). Ценой топлива можно пренебречь, но необходимым увеличением мощности и стоимости двигателей - нет.

К общей стоимости нужно прибавить: ремонт 1-й ступени даже в случае самого удачного, мягкого приземления; списание её в случае не слишком удачного приземления (подозреваю, даже в самом оптимистическом варианте это будет немаленький процент); ремонт и восстановление посадочной платформы в случае достаточно "жёсткой" посадки; прямые расходы и страховые выплаты если ступень приземлится сильно не туда куда ей положено. В общем, экономии средств я здесь не вижу.

Более перспективным мне представляется другой вариант: первая ступень в виде аналога самолёта. Наимее эффективный фактор первой ступени состоит в том что это чисто ракетный двигатель, несущий в себе как топливо так и окислитель (последний, как правило, намного более тяжёл). Но первая ступень работает в основном в плотной атмосфере, т.е. окислитель можно теоретически не носить на себе (что чудовищно затратно), а использовать атмосферный кислород как все самолёты. Пока не существует адекватной аэродинамической конструкции, которая позволяла бы эффективно забрасывать 2-ю ступень на достаточную высоту (скажем, на 20 км с околозвуковой скоростью, а лучше - со сверхзвуковой) по принципу авиационного двигателя. Но это для меня выглядит более привлекательным вариантом в будущем.