VentureStar – Шаттл 2.0?

ODRON

Лип 16, 2020

Відео
2308

Космические челноки бесспорно оставили свой след в истории космонавтики. Но излишняя и непредвиденная изначально дороговизна проекта в совокупности с недостаточной безопасностью не позволяли двигаться дальше. Поэтому уже в конце двадцатого века челнокам начали подыскивать замену. Было много различных вариантов, но, я думаю, самым интересным был одноступенчатый аппарат VentureStar (X-33) производства компании Lockheed Martin. В данном видео будет рассмотрена история аппарата, его нововведения и столкновение с суровой реальностью. Приятного просмотра!

31 коментарів

Розгорнути всі

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

Steven Lerner
Лип 16, 2020 19:27

Про дороговизну челноков – это миф. Как раз шаттлы были самыми экономически выгодными системами. И по сей день их экономичность остается непревзойденной. Проблема шаттлов была в их избыточных возможностях, невостребованных орбитальными потребностями.
Представьте себе, что вам надо отвезти на дачу покупки из городского супермаркета, а из транспорта у вас только карьерный БелАз. Представьте, что для поездок с женой и дочкой на дачу у вас есть только большой междугородний автобус.
После окончания строительства МКС, у шаттлов просто не осталось достойной работы.

В Венчур Стар важным было не то, что это космоплан, а то, что это был проект Single Stage To Orbit (SSTO). Эти аппараты должны были взлетать вертикально, без помощи дополнительных ракетных ускорителей выходить на околоземную орбиту, а потом возвращаться в атмосферу, осуществлять планирующий полет и садиться по-самолетному на специально подготовленные ВПП.
Ведь в чем основная причина того, что ракеты делают 2-ступенчатыми?
С высотой полета падает атмосферное давление, истекание рабочего тела из сопла атмосферного ЖРД теряет эффективность (поток истекающего рабочего тела расплывается) – нужны двигатели с бОльшим соплом, чтобы как можно больше удерживать поток рабочего тела в узком канале. Поэтому создают вакуумные версии двигателей.
Попытки сделать выдвижное сопло не увенчались успехом.
Решили сделать клиновоздушные ЖРД, у которых эффективность почти не меняется с изменением внешнего атмосферного давления. Под эту задачу создали линейный клиновоздушный водородный ЖРД XRS-2200
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/50/Twin_Linear_Aerospike_XRS-2200_Engine.jpg/1024px-Twin_Linear_Aerospike_XRS-2200_Engine.jpg
Появилась возможность попробовать сделать космоплан по программе SSTO.
На этапе сборки масштабированного прототипа Х-33, когда летный прототип был собран на 85%, NASA под надуманным предлогом закрыла программу.
Для Венчур Стар они хотели композитные баки, а технологии композитов ещё не были готовы. Для Х-33 они сначала согласовали алюминий-литиевые баки, а когда увидели, что Х-33 вот-вот начнет летать, срочно передумали и потребовали только композитов. На этом основании проект и прикрыли с обтекаемой формулировкой “по неготовности технологий”.
Через 4 года технологии композитов были готовы, но NASA отказалась от продолжения проекта.

Кстати, недособранный Х-33 стоит на консервации в Локхиде. Они всё ещё в состоянии довести этот проект хотя бы до испытаний.

15
Яків Бриль
Лип 17, 2020 10:44

Це готовий скелет статті про одноступеневі перспективи. Сюди ще в розгляд додати б Скайлон-подібні концепціі

2
Дмитрий Мордынский
Лип 17, 2020 13:11

Не согласен решительно с вами. Проблема шаттлов в том, что для полезной нагрузки 25 тонн на орбиту туда-сюда мы возим ещё 82.
Надёжность самой системы тоже под вопросом, теплозащита выполнена проблемно.

Ракеты делают двухступенчатыми не из-за двигателей а из за физики – чтобы уменьшить массу при взлете избавляемся от уже отработавшей

2
Владимир Х
Лип 17, 2020 16:57

Дмитрий, у F9 полезная нагрузка 22 тонны на НОО. У Шаттла до 30, но наличие стык. адаптера в грузовом отсеке для стыковки с МКС уменьшало этот показатель до 25-28 тонн. Это оптимальная нагрузка для большинства современных задач. Ракеты с большей ПН не пользуются особых спросом.

“туда-сюда мы возим ещё 82.”

Стоимость топлива невероятно низка, в сравнении со всей системой. Баки и даже твердотопливные бустеры стоили многократно дороже, чем всё топливо в системе, так что, это ни разу не аргумент. У Шаттла также была уникальная возможность доставлять некоторые грузы, которые обычными ракетами доставить было бы в разы сложнее и дороже. К примеру, фермы МКС.
Вернуть с МКС что-либо сейчас может только Crew Dragon, ещё немного Союз, но там вес по типу пачки чипсов, так что смысла его рассматривать нет. Crew Ragon возвращает до 3 тонн, а Шаттл до 25, при этом, Шаттл мог запросто вернуть целый модуль МКС. Больше ни одна существующая или когда-либо создавашаяся система на такое не способна. Не говоря про то, что после свода SkyLab, пока не было доступа к Миру, NASA использовало Шаттлы, как мини-станции на орбите. Что ни для одной другой системы сейчас нереально.

“Надёжность самой системы тоже под вопросом, теплозащита выполнена проблемно.”

Надёжность системы выше Союза, при том, так что с надёжностью проблем нет, были проблемы с реакцией прессы.
Теплозащита подвела только 1 раз, причём, из-за халатности, а не из-за конструктивных проблем, так что, о каких проблемах с теплозащитой вы говорите?

“Ракеты делают двухступенчатыми не из-за двигателей а из за физики — чтобы уменьшить массу при взлете избавляемся от уже отработавшей”

Так понимаю, с ракетостроением вы знакомы очень поверхностно. Ракеты делают 2-х ступенчатыми не из-за массы конструкции баков, а из-за того, что двигатели на разных высотах показывают разный КПД. Т.е. тяга одного двигателя может быть оптимальной у поверхности, а другого в вакууме и разряженных слоях атмосферы.
Проще говоря, с обычным колоковидным двигателем взлететь одной ступенью невозможно. Невозможно сделать это эффективно и с использованием одних и тех же двигателей. Именно поетому на одной и той же ракете используются разные модели двигателей.
Масса баков слишком мала, для ракеты, что бы они настолько влияли. Напомню, стартовая масса F9 равна 549 тоннам, а масса первой ступени всего 22,2 тонны(4%). Как бы, мягко говоря очевидно, что не баки тут весят много, а топливо. И топливо-то как раз-таки вырабатывается, т.е. его масса уменьшается со временем полёта.

КВРД решает эту проблему, т.к. его КПД практически одинаков на всех высотах. А потому появляется возможность строить полностью одноступенчатые аппараты. Если Шаттл после каждого полёта терял свой топливный бак и была вероятность невозможности восстановления бустера (каждого из двух), после его поднятия из океана, то у Venturer Star такой проблемы не было и все компоненты системы были полностью многоразовые, только топливо новое заливай и полезную нагрузку новую загружай.

Более остро проблема стоит с обычными ракетами. Система ракет Falcon на данный момент революционна и является уникальной, однако, даже она теряет свою верхнюю ступень, из-за невозможности найти экономически целесообразное решение для её спасения, не сильно влияющее на характеристики самой РН.

А деньги и не малые. Баки – не проблема, а вот двигатель и электроника, которые составляют порядка 70-80% от стоимости всей ступени, очень даже.
Одни только створки обтекателя (фаеринг) могут стоить по несколько лямов. А тут целая ступень с двигателем, который является самой дорогой частью любой ракеты.

Так что, одноступенчатые системы очень даже перспективны, мягко говоря.
Если бы NASA тогда довело КВРД Lickheed’а до эксплуатации, то сейчас F9 летал бы на КВРД и была бы одноступенчатой:)

4
Ще відповіді: 20
Игорь Егоров
Лип 18, 2020 07:45

Как раз шаттлы были самыми экономически выгодными системами.Экономически выгодными для чего?..
Для вывода на орбиту спутников? Нет, они были едва ли не на порядок дороже одноразовых ракет.
Для доставки на орбиту модулей космических станций? Нет, аналогично, Протон делает это чуть ли не на порядок дешевле.
Для доставки экипажей на космические станции? Нет, 2-3 Союза доставляли столько же людей дешевле.
Для обслуживания Хаббла? Для аккуратной доставки спутников с орбиты на Землю? Тут невозможно говорить о “самых эффективных системах”, т.к. он был ЕДИНСТВЕННЫМ, кто мог это делать (Буран по понятным причинам не считаем).

Шаттл никогда не был экономически выгодным. Он давал уникальные возможности – это да. Но, как показывает опыт, мы прекрасно обходимся без них.
Грубо говоря, хотя починить Хаббл без Шаттла невозможно, отсутствие Шаттла высвобождает столько денег, что можно было бы просто сделать новый Хаббл и запустить на одноразовой ракете. Если делать именно копию старого телескопа, где уже всё отработано, есть производственная оснастка и т.д., лишь исправив “косяк” с зеркалом, а не пытаться создать телескоп нового поколения, то это можно было бы осуществить за несколько лет по цене не сильно выше одного полёта Шаттла.

1
Steven Lerner
Лип 18, 2020 07:59

Знаете, повторять этот ваш фуфель, на этом сайте совсем не комильфо.

На каждый запуск шаттла, в 2011 году, NASA тратила около $450 миллионов.
За эти деньги, шаттл мог поднять на орбиту до 29 тонн в грузовом отсеке плюс 7-8 человек экипажа.
Мало того, шаттл доставлял не просто на орбиту, а с точностью до сантиметра, по адресу, на МКС до 20 тонн груза.
Пересчитаем по расценкам Роскосмоса?
7 астронавтов по $85 миллионов за место = $595 миллионов
Для доставки на МКС 20 тонн грузов, потребуется минимум 8 запусков Прогрессов по 135 миллионов за запуск. Итого, 1 миллиард 80 миллионов.
Все вместе 1 миллиард 675 миллионов.
Роскосмос обходится в 3,72 раза дороже.

Про то, что никакой корабль не может возить на МКС те огромные внешние конструкции или модули станции? Про то, что шаттлы ремонтировали и проводили техобслуживание телескопа Хаббл вы не забыли? Есть другой корабль, способный выполнять такие работы? Есть в мире корабль, способный вернуть из космоса 14 тонн оборудования?

3
Ще відповіді: 2
Ігор Возний
Лип 18, 2020 23:38

У клиновоздушников эффективность выше атмосферных коротышек-Лаваля, но меньше вакуумно оптимизированных. Есть тарельчатое сопло, но там проблемки с охлаждением критики, тороидальная КС по сути аэроспайк, но “вывернутый наоборот”. С ними в 90-х экспериментировали, но… На том много не попилишь. Все похерилось.
ИМХО модульный ЖРД с тарельчатым соплом самое то, для SSTO/TSTO VTHL

0
Maxim Mnukhin
Жов 17, 2021 16:35

Грустно, что проект закрыли. Ведь насколько мне известно, баки на electron от rocket lab композитные.

0
Maxim Mnukhin
Жов 19, 2021 23:53

Жаль, что его закрыли. Ведь буквально через год после закрытия программы (2004) удалось провести успешное испытание композитного бака! А сейчас при помощи аддитивных технологий можно изготавливать изделия сложной формы из простых материалов. Иными словами проект закрыт из-за бюрократических сложностей.

1