21

Дополнительный разгон Starship на старте

В одном из твитов главного инженера SpaceX Elon Musk говорится о возможности использовать посадочное устройство для дополнительного разгона Starship-Booster в момент страта.

Возникает интересны вопрос а насколько это эффективно?

Если принять дополнительное начальное ускорение в размере 4.0G, которое довольно стандартно для современной ракетной техники, а "высоту" разгона 165 метров, приблизительно равную высоте башни обслуживания, то можно разогнать ракеты до скорости чуть меньше 100.0м/с.

Если принять начальную тягу Starship-Booster 1.5G, то разгон до 100.0м/с позволит сэкономить приблизительно 400.0 тонн топлива. Довольно значительная величина учитывая что предполагаемый запас топлива первой ступени 3.300 тонн.

Стоит отметить что мощность такого устройства будет порядка 8,25 ГВт.

SpaceX

2.8K постов8.1K подписчика

Правила сообщества

Строго рекомендуется:

1. Поддерживать авторов и специалистов по теме плюсами :)

2. Адекватно задавать вопросы и адекватно отвечать на них

Запрещены:

1. Нарушения базовых правил Пикабу.

2. Посты не по тематике сообщества.
3. Троллинг сообщества, неаргументированный хейт, флуд, флейм и оскорбления пользователей, в т.ч. провокации спора, распространение сведений, порочащих честь и репутацию, принижающих квалификацию оппонента, переходы на личности.


В зависимости от степени нарушения может последовать:

А. Вынос поста в общую ленту (п.1, 2, 3 правил сообщества)

Б. Удаление поста (п.1, правил сообщества)

В. Занесение пользователя в игнор-лист сообщества (п.4 правил сообщества, а также при систематических нарушениях остальных пунктов)


Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @pikabu

2
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

ну тогда, единственный выбор это атомный взрыв под системой Старшип) Ибо накопителей/источников энергии такой емкости в реальности просто не существует.

раскрыть ветку (1)
1
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
27.500 тонного противовеса падающего со 100 метровой высоты теоретически уже достаточно
9
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Электромагнитные катапульты авианосцев имеют мощностью почти 300 МВт. А они разгоняют до 300 км в час всего лишь истребитель, который как минимум в 100 раз легче.


Пересчитайте, вы видимо ошиблись по мощности в 100 или даже 1000 раз.

раскрыть ветку (1)
0
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Действительно ошибся, но теоретическая минимальная мощность меньше 1.0ГВт, а если точней 826МВт. Стоит отметить что это теоретическая мощность, практическая будет разумеется выше.
показать ответы
0
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

К корпусу пусковой платформы?

Если я не сильно туплю после трех смен подряд, то балласт, цистерна с воздухом и рн вместе должны иметь среднюю плотность 1000килограмм на кубический метр. Ну, как у воды, что бы не тонуть и не всплывать.

Значит непосредственно балласт должен быть изготовлен из материала плотнее воды.

Какой массы он должен быть, что бы уравновесить всю конструкцию? Несколько десятков тысяч тонн?

Буровая платформа утонет нахуй если ей на рывок таким грузом дернуть, а ещё и в жопу постучит цистерна с воздухом и тоже ей дохуя энергии подарит.

Да и нельзя рапторы в соленую воду мокать, это сильно дохуя увеличит время предпусковой подготовки уже летавшей ступени

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Очень разумно и логично подмечено, а если еще дополнительно подсчитать стоимость этого мега сооружения то вполне возможно что бухгалтер предложит заплатить за эти жалкие сто тонн топлива и разойтись по домам, но идея какая красивая, взять и пяти тысяче тонной ракете пинка дать на взлете.

показать ответы
0
Автор поста оценил этот комментарий
Он по-любому есть, но толкануть 3300 тонн до 100 м/с непросто

Больше) Там только топлиа в первой ступени 3400 тонн. Но фундаментальная проблема как по мне - в прочности башни и стабильности всей системы. Построить кучу паровых цилиндров и огромный ресивер для пара - это как бы не rocket science, а типичная инженерная задача. И конечно, никаких электромагнитов, столько энергии не запасёшь.

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Лучше/легче, построить шахту и вытолкнуть из нее ракету поршнем.

2
Автор поста оценил этот комментарий
Экономию нужно считать в DeltaV. В русском варианте - "характеристическая скорость", мне больше нравится короткое английское название. По сути все сводится только к тому - какой остаётся запас DeltaV у аппарата после выхода на опорную орбиту. В вашем примере 160 м/с аппарат достигает, потратив 480 м/с DeltaV при ускорении 1,5g. Потому что гравитация его кушает. Правда на самом деле это его стартовое ускорение и по факту к той скорости он будет лететь 1,7g, да и на конечной скорости воздух будет подъедать уже 0,2g. А на скорости звука воздух будет давить уже очень прилично - более 1g при атмосферном давлении и давление будет нарастать квадратично от скорости движения. Спасение одно - свалить туда, где его значительно меньше. Проблема в том, что если набрать много скорости сходу, то тягу придется сразу убавить, да ещё и наклон ракеты выполнять активнее. Кароче не могу объяснить толком - нужен эксперимент в каком-нибудь симуляторе. Такой старт может быть был бы полезен при значениях стартового ускорения самой ракеты где-нибудь в 1,2g. Я бы лучше проверил, да не охота :-)
раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

При любых "аэродинамических" способах расчета катапульта будет "выгодна", при том значительно. Не выгодна она будет при "экономических" расчетах когда очень значительная стоимость катапульты будет давать весьма скромную экономию от конструкции ракеты.

показать ответы
Автор поста оценил этот комментарий

Starship Booster это же хохма на 1 апреля была вроде?

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

ну вот и посмеемся.

0
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

А выталкивать воду вы чем будете? Пороховой шашкой?)

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Цистерна заполнена воздухом и удерживается в погруженном состоянии балластом, после его сброса Архимед все сделает за меня.

показать ответы
0
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Просто стартовый стол из такой платформы конечно получится. Такая плавучая платформа это единственный выход. Но на такую стандартную платформу не удастся поставить катапульту для облегчения старта.

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

а если в качестве катапульты будет выступать 27.500 кубовая цистерна полностью погруженная воду посредством балласта. В момент старта балласт сбрасывается и цистерна начинает всплывать толкая вверх ракету расположенную на ней?

показать ответы
1
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Почему нельзя использовать пневматику? Один раз использовал - месяц наполняешь баллоны...

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

про пневматику я напишу в следующий раз.

1
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Он по-любому есть, но толкануть 3300 тонн до 100 м/с непросто.

Я бы посмотрел на обычный полет его Старшипа на орбиту, и штатную посадку. А уж потом рассуждал как сделать все это мероприятие более выгодным.

Похоже у SPaceX боооольшие проблемы с метонавым ЖРД. А они еще о многоразовости говорят. Я думаю нужно еще лет 5-6 чтобы довести концепцию Старшипа до коммерческого использования а-ля Фалкон.

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Толкать нужно starship-booster они суммарно должны весить 5500 тонн.
показать ответы
1
Автор поста оценил этот комментарий
Ну что ж, протестировал я систему "горячего старта" - воткнул ускорители в 4g, которые разгоняют до 100 м/с и отваливаются. Получил в результате экономию тоже порядка 100 +- 50 м/с
Правда погрешность выходит большевата при ручном выводе - если ставлю ракету слишком вертикально, то теряется до 200 м/с в особо кривых попытках, очень важно наклонять ракету к горизонту достаточно быстро. Но по ощущениям, несмотря на разброс в разных попытках - нет никакой суперэкономии, порядка 100 м/с
Стартовое ускорение было - 1,5g, очень быстрым кажется при ручном управлении на самом деле и требует хорошего наклона - порядка 30-40 градусов от вертикали к достижению скорости звука. А при запуске "с пинка" звуковой барьер подходит ещё быстрее и на меньшей высоте
раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

давай напишем код.

2
Автор поста оценил этот комментарий

https://aboutspacejornal.net/2018/02/10/параметры-полёта-falcon-9-и-falcon-heavy/  - телеметрия Falcon
Возможно пригодится для расчетов. Может я сам посчитаю хотя бы для вертикального взлета без учета наклона. Хотя наклон тоже влияет - большая стартовая скорость потребует большего стартового наклона для последующего предотвращения маневровых потерь. Хотя больно геморно все это кодить, может все-таки как-нибудь проверю в KSP, где есть какая-никакая симуляция звукового барьера, падения давления по высоте и требуется наклонение ракеты для вывода

Иллюстрация к комментарию
Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

спасибо.

показать ответы
3
Автор поста оценил этот комментарий

Мда.. Давай ты установишь KSP и проведешь эксперимент, а я на тебя подпишусь и подожду результатов? Лично мне пока лень проверять :-)

Если будет настроение - то проверю - что может дать такой толчок ракете, по крайней мере в KSP-шной системе. Можно конечно и мод RSS поставить, но вот это мне точно лень.

(Помимо прочего ракете после толчка придется быстрее выполнять наклон и делать его сильно больше обычного, иначе потом она может не успеть лечь на горизонтальный полет и пойдет выше НОО)

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
В таких вопросах я предпочитаю писать симуляции чем прибегать к сторонним решениям.
показать ответы
0
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Балласты одноразовые что ли предлагаешь?

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Балласт оснащён вторым цепным подвесом прикрепленным к корпусу пусковой платформы. Длина цепи отмерена таким образом чтобы «рывок» от балласта приходил на платформу уже после запуска ракеты.
показать ответы
0
Автор поста оценил этот комментарий
Falcon снижает тягу на скорости в примерно половину звуковой, чтобы не брать звуковой барьер на слишком малой скорости, потом снова вырубает движки на 100%. Где-то графики были его ускорения. Ничего значимого старт с большой скоростью не принесет. Даже в ksp никто ничего подобного не делает, резона нет.
раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Чтобы достигнуть половины скорости звука (160м/с) Сокол расходует 75 тонн топлива из имеющихся 410 тонн на первой ступени. Вы думаете что экономия 20% топлива первой ступени не заслуживает усилий?

показать ответы
2
Автор поста оценил этот комментарий

Никто не считает запас хода ракет в тоннаже топлива. Надо считать в выигрыше по DeltaV (Характеристической скорости). В Вашем примере в лучшем случае выигрыш составит 100 м/с. В лучшем случае - потому что более быстрый старт приведет к более сильным потерям от сопротивления воздуха и 15-50% этого ускорения будет съедено этой силой, если не больше.
Ну а для конечной ступени массой 100т после выхода на заданную орбиту эти 100 м/с при импульсе вакуумного движка в 375 с даст выигрыш в 2,76 тонн груза (e^(375*9,8) = 1,0276)
Но условия стартового ускорения, которые вы описываете - не реалистичные

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Вы очень сильно завышаете аэродинамические потери и совершенно не учитываете гравитационные потери которые на первых секундах старта составляют 65%.


Баллистические ракеты выбрасывают пороховыми зарядами из шахт, чем космические ракеты от них в этом отличаются?

показать ответы
0
Автор поста оценил этот комментарий

Тогда зачем вынесли?

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

я никаких действий не предпринимал. люди сами за меня все сделали. я кстати с ними согласен. в spacex мне нравиться больше.

показать ответы
3
Автор поста оценил этот комментарий

Кто-то тут уже приводил расчёты по разгону, особого прироста экономии нет.

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Я вот насчитал 400 тонн экономии и нахожу ее довольно значительной.
показать ответы
2
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Вы вот вообще верите что они будут в итоге "ловить" первую ступень?)

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Я бы этого хотел. Это осень интересная технология. Было бы очень хорошо если бы она оказалась работоспособной.
показать ответы
2
Автор поста оценил этот комментарий
Ошибся. Я хотел написать - снижает тягу, чтобы не преодолевать звуковой барьер на слишком малой высоте, где высокая плотность воздуха. Starship же ещё меньше тянет на сверхзвуковой летательный аппарат. Ему придется замедлить свой ход, чтобы не дойти до сверхзвука и все-равно воздух будет сильно тормозить его движение
В конце-концов затестируй в KSP - поставь ускорители, которые за 3 секунды разгонят твою ракету до 100 м/с. Можно использовать обычные, но с пониженным количеством топлива. Ракета почти ничего не выиграет.
Экономию не считают ни в тонаже, ни в % топлива. 20% на старте и последние 20% топлива дают ускорение в 3 раза примерно отличающееся. И все это - гроши по сравнению со складом второй ступени
раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Меня очень смущает ваша категоричность как именно считают экономию. На чем вы основываете свои столь категоричные суждения как именно нужно считать экономию?

показать ответы
2
Автор поста оценил этот комментарий

Предлагаю перенести в SpaceX. Там хотя бы народ релевантный.

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Переносите.
показать ответы
1
Автор поста оценил этот комментарий

Тогда уж понастроили бы разгонных путей с электромагнитными катапультами, плавно переходящих в вертикаль, экономия будет ещё больше, но нет, чёт не строят.

А ловили башней.

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Идея циклопического туннеля в котором можно разгонять 120 метровую 5.500 тонную ракету переводя ее из горизонтального в вертикальное положение конечно очень интересна но кто за это заплатит?
показать ответы
4
Автор поста оценил этот комментарий

Предлагаю перенести пост в "лигу упоротых расчётов".

раскрыть ветку (1)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Переносите.
показать ответы