По ракете в каждый дом!

Владимир Х

Чер 14, 2020

Статті
3893
1

По ракете в каждый дом!

Сегодня любая сколько-либо развитая страна так или иначе нуждается в спутниках или их услугах. И чем больше развивается страна, тем сильнее ей нужны свои собственные спутники на орбите. И речь не только о военных, но также и телекоммуникационных, систем аварийного вещания и т.д.

Число стран, которым нужны свои аппараты на орбите постоянно растёт, как растут и их аппетиты. Но им не нужно проделывать весь технологический путь от первого спутника Земли до сегодняшних кубсатов, ведь, на рынке уже есть готовые решения и доступная современная электроника, при необходимости сделать свой. Однако, рынок запусков сейчас поделён между передовыми игроками, но не всех это устраивает. Кто-то преследует свои политические интересы и является “изгоем”, для многих компаний, сконцентрированных преимущественно в одной стране мира, а кто-то может и, просто, хотеть независимости и самостоятельности в запусках, так или иначе, эти страны или компании сталкиваются с тем, что им где-то нужно достать ракету…

Да, дело не из простых, но современные технологии могут прийти на помощь. Мы сейчас не будем рассматривать военное применение ракет, а только как систем доставки собственных сатов или научных аппаратов в глубины космоса.

Как же решить подобную проблему малым государствам или начинающим частникам, не имеющим опыта в космической отрасли и даже какой-либо основы? На самом деле, всё просто:

Аддитивные технологии и шаблоны!

Building a 3D printed rocket on a Creatr HS | Leapfrog 3D Printers
Ракета на 3D принтере – уже давно реальность, а не фантастика. Модель аэрокосмического инженера из Принстонского Университета, Бернардо Пачини

Технология 3D (Аддитивные технологии) печати позволяет практически полностью производить ракету на одной производственной установке, т.е. нам не нужно настраивать какую-нибудь огромную производственную линию и материальную базу, которую год мы только будем думать, как правильно устроить. Подобные решения сокращают не только затраты, но и требования к помещениям. Сейчас, по факту, для производства ракеты типа Электрон (Electron) от Rocket Lab или Тайран (Tyran) от Relativity Space, нам не нужен огромный завод и целое КБ. Нам нужен просторный ангар и 3D принтер, может не один, это уже в зависимости от наших аппетитов. Также, для обслуживания всего этого требуется минимум персонала и в разы меньше, чем для производства какого-нибудь Протона, к примеру. Да, ракеты разных классов, но в этом-то и суть, что некоторые, как Иран, пытаются в крупные ракеты, но нам-то нужно только создать коммуникационную сеть, а не выводить на орбиту по нескольку тонн за раз. А потому целесообразность, для начинающего в космической отрасли, учитывая затраты на развёртывание производства и эксплуатации крупных ракет, отсутствует.

Стандартные Шаблоны

Что же за шаблоны? Думаю, многие слышали про вселенную 40к и СШК. СШК – Стандартные Шаблонные Конструкции. По факту, это будущее колонизаторских миссии, так на всех физиков-ядерщиков у нас рано или поздно не хватит, а тот же ядерный реактор колонии или кораблю, летящем к другим звёздам, не роскошь, а необходимость. Да, нам пока до звёзд лететь рано, но вот идею СШК использовать можно уже сейчас.

В мире всё больше стран начинают нуждаться в своих собственных сатах, а потому, выход в виде продажи производственного шаблона – достаточно очевидное решение. Монетизация технологий во всей красе!

Relativity Space, печатающая ракеты на 3D-принтере, будет ...
Топливный бак, печатающийся на 3D принтере

Конечно, данная технология сильно поможет нам в будущем, т.к. чем дальше от Земли мы будем строить колонии, тем более самостоятельные они должны быть, но специалистами и учёными из всех областей колонию не укомплектуешь. А потому СШК будут, просто, необходимы.

Но, у каждой страны или компании есть свои потребности. Кому-то хватит сверхлёгких ракет, а кому-то захочется отправить, к примеру, зонд к другой планете и вот тут уже могут начаться проблемы, т.к. все сверхлёгкие ракеты выводят на Солнечную орбиту очень мало. Как же решить нашу проблему? На самом деле, решение уже давно существует. Его используют, как на FH, так и на Delta 4 Heavy.

Ракета носитель Delta 4 в разных своих вариациях

Итак, что у нас получается? Использование стандартных конструкций ракет позволит создать бизнес-концепцию и упростить начинающим странам вывод грузов на орбиту, независимо от политических настроений и идеологий государств, с развитыми аэрокосмическими отраслями, а также позволит создавать на основе существующих сверхлёгких ракет их более тяжёлые аналоги, само собой, за отдельную цену. Однако, данный подход позволит не только космос более доступным, но и создать “стандартные” аппараты, чьё производство будет шаблонным и не требовать больших затрат, а также траты времени и средств на разработку, что, к примеру, сейчас происходит повсеместно со спутниками. На орбите, не считая группировку Starlink, не так много похожих друг на друга аппаратов. Большая часть из них, буд-то бы произведение искусства, изготавливалось для каждого заказчика индивидуально, что, конечно, также приносит и свои недостатки.

Конечно же, мы не в компьютерной игре по типу KSP, где стандартные конструкции аппаратов не сильно-то теряют актуальность до самого конца. Само собой, в реальности конструкции будут постоянно улучшаться, всегда оставаясь на передовой массовых технологий. Вероятнее всего, на этих самых обновлениях точно также будут делаться небольшие состояния, как сейчас игровые издатели зарабатывают на платных DLC или “боевых пропусках”. Аналогично будет распространяться и обновления, либо по подписке, либо за отдельную плату.

Вообщем-то, вот вам моё видение будущего малого ракетостроения. А что же видится вам, когда вы печёте блинцы и смотрите трансляцию запуска РН Electron на канале Alpha Centauri? 🙂

212 коментарів

Розгорнути всі

Будь ласка, у свій профіль, щоб коментувати пости, робити закладки та оцінювати інших користувачів. Це займає всього два кліки.

Aleph Gamov
Чер 14, 2020 09:06

Заголовок немного пугает 🙂

6
Яків Бриль
Чер 14, 2020 09:36

Подібна схема можлива лише серед країн вільного світу, та й то — в дуже обмежених варіантах. Тому що будь-яка ракета, це зброя. На всіх “Залізних куполів” не напасешся

0
Владимир Х
Чер 14, 2020 12:10

Ну, куда ж без этого:)

0
Яків Бриль
Чер 14, 2020 13:06

А це первинне

0
Сергей Бойко
Чер 17, 2020 17:01

Подібна схема можлива лише серед країн вільного світу.Можно подумать, что “країни невільного світу” будут кого-то спрашивать, можно им ракеты строить,или нет.

0
Яків Бриль
Чер 17, 2020 17:04

Вони намагатимуться і далі копіювати зразки вільного світу. Але не маючи технологічної бази, їхні копії завжди відставатимуть. А якщо дядечко Сем влупить санкції по типу Джексона-Веніка, то й взагалі, ракетомодельками з пап’є-маше займуться

1
Ще відповіді: 165
Егор Стеклянников
Чер 22, 2020 02:15

Ага, разумеется 3д-принтеры могут работать только в атмосфере демократии.

-2
Яків Бриль
Чер 22, 2020 09:01

Ні, не так. Навіть сіу та апачі вміли стріляти з громових палиць, що добули в білої людини. Але рівно до того моменту, поки щось не ламалося чи не закінчувався порох. Західний вільний світ створює, не-вільний світ намагається повторити, або і взагалі не намагається повторити. А просто міняє “ніштяки” на жижу чи ще якусь нариту грязюку.

0
Ще відповіді: 2
Владимир Труфанов
Чер 14, 2020 17:04

Как говорится в ksp: не хватает мощности? Добавь движков!

3
Игорь Егоров
Чер 14, 2020 21:50

Во-первых, 3D-принтеров нужно много не ради аппетитов, а потому, что иначе ракету просто не напечатать. 3D-принтер, способный напечатать камеру сгорания ЖРД, не способен напечатать топливный бак, и наоборот.
Во-вторых, 3D-принтеры – это ОЧЕНЬ дорого. Топливный бак запросто можно “вылепить” из стеклопластика хоть в сарае. Печать же топливного бака – это принтер ценой далеко за сотню тысяч долларов. Причём дорого стоит не только сам принтер, но и “расходники”: порошки металла (например, нержавеющей стали) для селективного лазерного спекания (или сплавления) стоят чуть ли не как золото.

1
Владимир Х
Чер 15, 2020 09:29

Игорь, прошу обратить внимание, что я не зря использовал перед “один 3D принтер”, термин “производственная установка”. Т.е. речь идёт о установке полного цикла (печати всех деталей).

“Во-вторых, 3D-принтеры — это ОЧЕНЬ дорого. ”

Дорого – это строить несколько производственных линий и использовать кучу оборудования. А после всего этого нам нужна ещё и сборочная линия. 3D принтеры сейчас уже сравнялись по стоимости с обычными станками с ЧПУ(Если говорить о пром. секторе). Однако, многие детали ракет и двигателей требуют достаточно специализированное оборудование, по типу штамповочного оборудования, сварочных станков и т.д.
Я говорю о достаточно дешёвом развёртывании производства собственных ракет и нагрузки для них. Т.е. одна и та же производственная линия будет делать и ракету и спутник практически одновременно. Сначала делаются детали ракет, как только системы освобождаются, в производство уходят детали спутников. Обычное производство потребовало бы минимум 2 производственные линии и 2 сборочные. У нас же тут можно обойтись 1 производственной и 2 сборочными. Что в разы дешевле, т.к. финансовая нагрузка, связанная с оборудованием, в основном идёт от производственных линий.

“ечать же топливного бака — это принтер ценой далеко за сотню тысяч долларов. Причём дорого стоит не только сам принтер, но и «расходники»: порошки металла (например, нержавеющей стали) для селективного лазерного спекания (или сплавления) стоят чуть ли не как золото.”

Загуглите про компанию Releativity Space,если бы всё было так, как вы говорите, то никто бы не делал малой командой специалистов полный цикл производства ракеты на аддитивных технологиях.

1
Игорь Егоров
Чер 16, 2020 05:09

Игорь, прошу обратить внимание, что я не зря использовал перед «один 3D принтер», термин «производственная установка». Т.е. речь идёт о установке полного цикла (печати всех деталей).С таким же успехом можно назвать “одной производственной установкой” завод…
Для печати разных деталей нужны абсолютно разные принтеры.
“Одна производственная установка” – это, например, 3D принтер для печати керамикой + течь для выжигания полимерного связующего + печь для финального спекания. Но сделать на ней можно только керамические элементы и ничего более…

Дорого — это строить несколько производственных линий и использовать кучу оборудования.Всё это у вас в любом случае уже есть для производства и/или ремонта автомобилей, судов, самолётов, цистерн и т.д. и т.п.
Или вы собираетесь развёртывать космическую программу в стране, где из промышленности только кузнецы в деревнях?..

Т.е. одна и та же производственная линия будет делать и ракету и спутник практически одновременно. Сначала делаются детали ракет, как только системы освобождаются, в производство уходят детали спутников.Детали спутников – это почти полностью электроника. Металлическую раму для спутника, куда всю электронику вставлять, где угодно сделают.

Загуглите про компанию Releativity Space,если бы всё было так, как вы говорите, то никто бы не делал малой командой специалистов полный цикл производства ракеты на аддитивных технологиях.В том то и беда, что дают, ещё как дают! Под какой только бред не выделяют финансирование. Одних только вечных двигателей не дин десяток наберётся! Меня самого приглашали работать в старап, где занимались разработкой “торсионного генератора”, и на эту чушь инвесторы нашлись без проблем.

0
Ще відповіді: 4
788 877
Чер 14, 2020 22:06

Если я правильно понимаю смысл, то компания А создаёт ракету и продаёт её чертежи компании Б.
Для меня не понятно, зачем компании А продавать технологии своей ракеты, если она может просто предоставлять услуги запуска, как это и происходит сейчас, получая постоянную прибыль от коммерческих заказов. Компании Б в любом случае нужно организовать высокотехнологичное производство – нанять большое количество высококвалифицированного персонала(где найти нужных людей в стране без космической отрасли?), а также построить производственную линию для новой ракеты.
Я думаю, если страна хочет иметь свои средства выведения в космос, то как не крути, но свою космическую программу нужно начинать в любом случае, начиная с университетов соответствующей направленности, привлечением, по возможности, иностранных специалистов и выделением огромных денег на всё это.
Хотя, думаю, что устаревшие и неконкурентноспособные технологии вполне могут продавать, а это вполне может помочь на начальных этапах космической программы. Или может быть некоторая форма сотрудничества как в случае с Южной Кореей и Россией, где первая создала свою ракету на основе ангары согласно википедии. Ключевое слово “на основае” – это не было готовым решением.

Лично мне импонирует удешевление не путём создания унифицированной первой ступени, как в случае с Falcon Heavy, а изменения подхода к методу разработки как в случае со Старшипом. Добавление боковых бустеров – это просто “костыль”. Помню как в твитере Илону Маску запостили фотошоп “Старшип Хэви”, на это ответил Тим Додд(Everyday Astronaut). Он объяснил, что если добавлять боковые ускорители, то это гораздо менее эффективно чем просто увеличить диаметр ступени. Также он предположил, что скорее всего в SpaceX предпочтут создать новый Старшип, вместо добавления боковых бустеров. Так вот, на это ответил Маск, подтвердив его слова.
Я подводил к тому, что страны, которые думаю что смогут быть конкурентноспособными на рынке просто купив готовые решения – обречены и в лучшем случае получат средства выведения для внутренних нужд, не более.

0
Игорь Егоров
Чер 15, 2020 01:09

если добавлять боковые ускорители, то это гораздо менее эффективно чем просто увеличить диаметр ступениС точки зрения чисто технической эффективности – безусловно.
НО есть ещё экономическая…
Много “небольших” стандартных блоков, на основе которых можно собрать ракеты разной грузоподъёмности (тяжёлый Falcon 9 и сверхтяжёлый Falcon Heavy, например), могут быть в разы дешевле, чем одна ступень большого диаметра.
Сверхтяжёлым ракетам работы почти нет. Если тяжёлые запускаются по несколько штук в месяц, то сверхтяжёлые десятилетиями не запускались вообще. И даже сейчас на счету Falcon Heavy лишь три полёта за два года. И на ближайшие два года запланировано ещё лишь три полёта. Т.е. 1-2 полёта в год сверхтяжёлых ракет против 2-3 полёта тяжёлых ракет в месяц.
Сейчас, когда Falcon Heavy собирают из частей массового Falcon 9, малая частота полётов никак не мешает ему быть относительно дешёвым. Но если бы под него требовалась специальная оснастка и специальное оборудование (а именно так и происходит, когда вы увеличиваете диаметр ступени), то они бы почти всегда простаивали, что означало бы огромные накладные расходы.

1
788 877
Чер 15, 2020 18:28

Я согласен с вами, но мне есть что сказать.
С экономической точки зрения, добавление боковых ускорителей экономически оправдано в “классических” одноразовых ракетах, но мы входим в эру многоразовых ракет. И тут ситуация меняется, ведь посадка нескольких ступеней и их повторное обслуживание гораздо сложнее чем в случае с одной ступенью. В случае Falcon Heavy, ситуация довольно уникальная, ведь это единственная сверхтяжёлая ракета 21 века, да ещё и многоразовая! У неё попросту нет конкурентов. ФХ делает SpaceX более привлекательной в глазах военных и той же НАСА. Унификация первой ступени позволила разработать ФХ всего за 500 миллионов и в довольно сжатые сроки, а цена доставки сверхтяжёлых грузов рекордно низкая. Falcon Heavy – это тот случай, когда увеличение грузоподъёмности путём добавления боковых ускорителей полностью себя оправдывает, но это только потому, что нет конкуренции.
Я хочу сказать, что имеет смысл только себестоимость эксплуатации ракеты и абсолютно не важно нужно ли доставить сверхтяжёлый груз, или лёгкий, – если у тебя есть многоразовая ракета с себестоимостью запуска в 2 миллиона, то ты автоматически способен охватить весь рынок запусков. Добавление бустеров, как в случае с ФХ – это просто “костыль”, кратковременное решение, которое хоть целесообразно и оправданно, но является тупиковой веткой развития в долгосрочной. Для того, чтобы дешёвые частые запуски стали реальностью нужно отказаться от переусложнений и компромиссов. Страна, которая первой создаст такой “космический лифт” как Старшип – будет безусловным лидером космической индустрии.
Всё, что я написал выше, просто мои размышления и не особо имеют отношение к посту автора, потому как если для страны нужна банальная возможность иногда вывести свой спутник, то можно использовать и устаревшие технологии.

1
Ще відповіді: 8
Владимир Х
Чер 15, 2020 09:44

“Для меня не понятно, зачем компании А продавать технологии своей ракеты, если она может просто предоставлять услуги запуска, как это и происходит сейчас, получая постоянную прибыль от коммерческих заказов. Компании Б в любом случае нужно организовать высокотехнологичное производство — нанять большое количество высококвалифицированного персонала(где найти нужных людей в стране без космической отрасли?), а также построить производственную линию для новой ракеты.”

Всё сводится к тому, что многие сейчас не готовы мериться с тем, что не могут запускать сами. Никто не мешает нам продавать ещё и запуски, т.к., как вы и сказали, у нас самих должно быть оборудование, что бы производить и испытывать новые версии изделий.
И тут вопрос в том, будет такая страна или компания делать всё с нуля или ограничится нашим готовым решением. Я не говорю, что для компании это должен быть основной бизнес, но как его часть – очень даже, т.к., конечно, продавать технологию сборки ракет всем не получится, да и не каждый день будут требовать, другое дело, что тех, кто уже воспользовался услугой автоматически ловят на крючок подписки и обновления, а также индивидуальных заказов.

“Лично мне импонирует удешевление не путём создания унифицированной первой ступени, как в случае с Falcon Heavy, а изменения подхода к методу разработки как в случае со Старшипом. ”

Когда у тебя производственная установка, ты можешь и это, другое дело, что, само собой, всё будет ограничиваться только диаметром рабочей зоны. Но и мы тут до пилотируемых или тяжёлых ракет как бы идти и не собираемся…
Ступени иногда могут оказаться гораздо эффективнее увеличения диаметра, как, к примеру, на SLS. Эффективным в плане экономии, т.к. больший диаметр – это большие нагрузки, а значит, либо увеличивается расход материала, либо происходит замена на более дорогой.

“Я подводил к тому, что страны, которые думаю что смогут быть конкурентноспособными на рынке просто купив готовые решения — обречены и в лучшем случае получат средства выведения для внутренних нужд, не более.”

Многим странам и не нужно быть конкурентоспособными. Будем честны, космос – это не та отрасль, где какая-нибудь Индия или Венесуэла, вдруг, станут конкурентоспособными с мировыми лидерами. Про и речи нет, тут речь как раз об удовлетворении своих нужд и начальном этапе космонавтике. А развивать дальше институты и производство – это уже дело заказчика.

Тут можно привести пример с мобильным. Никто же не разрабатывает телефон или машину чисто под себя, а использует готовые решения, т.к. это для подавляющего большинства удобнее и перекрывает все существующие потребности.
Точно также и не всем странам нужно становиться первыми флаговтыкальщиками на Венере или строить свою долговременную космическую станцию. А вот Саты нужны всем. Само собой, я не настаиваю, что моё решение единственно верное и оно, прям, точно выживет на рынке. Время покажет, а пока это только моё видение возможного пути развития частников и применения аддитивных технологий.

0
788 877
Чер 15, 2020 18:46

Так я и не спорю, что для внутренних нужд может сгодиться и устаревшая ракета, просто ничего экономически эффективного можно не ожидать. Плюс “подводные камни” в виде поиска высококлассных специалистов.

0
Игорь Егоров
Чер 16, 2020 04:38

космос — это не та отрасль, где какая-нибудь Индия или Венесуэла, вдруг, станут конкурентоспособными с мировыми лидерамиВенесуэла – нет. А вот Индия уже сейчас весьма и весьма на уровне.
Запуск GSLV Mk III стоит около $50 000 000 и она выводит на геопереходную орбиту четыре тонны. Для многих геостационарных спутников это – самый дешёвый вариант запуска из всех, что есть сейчас в мире.
PSLV тоже весьма хороша по цене в своём классе.

3
Ще відповіді: 13
Яків Бриль
Чер 16, 2020 16:34

Почитав обговорення і зрозумів, що пропонований підхід може дуже згодитися в позаземних поселеннях на етапі виходу на самозабезпечення.

1
Ігор Возний
Чер 22, 2020 22:09

Ракета нужна! Многоразовая – в перспективе. 2 ступеньки, бустер – падающий обломками кучно, в закрытом квадрате 25х25, прибрежного района. Орбитер, высокого весового совершенства. На метан/кислороде. Все это реально и не фантастика, чтоб уж очень. Тонн 40-50 на старте и 500-900кг на НОО, ДЗЗ, разведка, своя система позиционирования (локальная) итп.

0