Сравнение тяжёлых и сверхтяжёлых модификаций ракет-носителей.⁠⁠

1) Наступает новая заря ракет-тяжеловесов. Сразу 4 компании (2 частных, 2 гос. агентства) ведут разработку сверхтяжелых носителей.

- Для двух частных ракет (FH и NG) солидная масса выведения нужна в первую очередь для того, чтобы был запас для возврата первой ступени. Оба гос. проекта напрочь отрицают многоразовость, дошло до ироничной ситуации, когда для SLS берутся многоразовые в прошлом компоненты, типа RS-25 и SRB и переделываются в одноразовые.

Пожалуй, многоразовость в данном случае можно рассматривать как “волшебный бонус”. Разумеется, всегда будут стараться возвращать и повторно использовать, но это не отменяет резерва производительности. Скажем, НАСА купит у SpaceX безвозвратный запуск FH. Были бы центральные усиленные ступени, а недостатка в “боковушках” у Спейсов не предвидится.)

А у гос. проектов и число запусков очевидно будет строго ограниченным - всё по одобрению и финансированию сверху, ни шага вправо или влево.

2) SpaceX с запуском Falcon Heavy действительно первой возрождает плеяду сверхтяжелых ракет, вдвое превосходя нынешнего чемпиона - Delta IV Heavy, по массе выводимой полезной нагрузки на НОО.

- с FH, если она получится, будет интересно, ибо пока не совсем понятно ее основное предназначение. Будет она выводить сразу пару спутников на ГПО, но с возвратом первой ступени? Если да, то какая в результате цена получится? Как возвращать центральный блок, если его боковушки будут разгонять до каких-нибудь 5км/с?

Можно представить много вариантов предназначения FH. Тяжёлые спутники на ГПО массой от 6 тонн, запуски Red Dragon-ов, тот же облёт Луны, возможно - доставка орбитальных модулей и прочих тяжёлых грузов, телескопов, дальних миссий. Кроме того, у SpaceX назревают тысячи и тысячи собственных спутников, которые наверняка будут доставлять оптом, как Иридиумы, например. А на Хеви можно сразу несколько десятков штук вывести.

Из всей линейки сверхтяжей именно FH имеет все шансы стать самой эксплуатируемой ракетой, в перспективе ближайшего десятилетия.

Если Спейсы доведут технологию восстановления ступеней до быстрой отлаженной схемы, гораздо проще будет запускать поштучно, с запасом, не надрываясь. Спокойно садиться, проверяться, заправляться и лететь снова. Да ещё и вторую ступень попутно спасать, если получится. Им же самим выгодно сажать по “мягкой” схеме, не поджаривая разогнавшиеся ступени об атмосферу. Опять же - если заказчик заранее не купит безвозвратный полёт.

3) Класс тяжёлых ракет в общем тяготеет к обрастанию боковыми ускорителями, позволяющими существенно добавить продуктивности по забрасыванию грузов на ГПО. Минус - усложнение конструкции. См. на цены.

Боковые ТТУ стали стандартом сразу нескольких школ ракетостроения. Самый хороший пример здесь - Атлас 5, где варьирование 0-5 ТТУ позволяет очень гибко настраивать ракету по требуемой массе ПН. У ТТУ две беды - дорогое топливо (прим. $100 за кг) и невозможность нормального многоразового использования.

Отличное сравнение с фейерверками и петардами, кстати. Поджечь можно лишь раз, будет гореть, пока не выгорит, а потом остаётся лишь выбросить. Неудивительно, что SpaceX, заранее нацелившись на многоразовость, не используют твердотопливные ускорители. F9 - единственная РН тяжёлого класса без ТТУ. Ну и New Glenn по её стопам пойдёт.

Интересно, что у первых сверхтяжёлых ракет как раз-таки не было ускорителей.

4) Действительно нереально высокие цены на пусковые услуги. В тяжелом классе только Протон по цене может тягаться с Falcon 9 (в одноразовом варианте). Ближайший возможный конкурент - японский носитель Н3.

Ариан 64 будет довольно неплохим конкурентом F9, забрасывая на ГПО-1500 свыше 10 тонн (т.е. два среднетяжелых спутника) за 100М евро. 50 миллионов за 5 тонн на ГПО - это дешевле, чем сейчас берет SpX за F9, так что наблюдать за этой битвой будет очень интересно.

5) Модульная сборная архитектура Ангары, похоже, была сориентирована на успешный пример Атласа. При этом сравнительно низкие показатели выводимой пн на ГПО, высокие цены и проблемы с отечественной отраслью в целом вызывают сомнения даже в реализации Ангары-А5В, в отличие от богатой разнообразием линейки Атласов.

Ангару убьет сложность, трудоемкость и дороговизна РД-191. Если на каждую ракету их нужно 5, а стоят они где-то по $10М за штуку, то это уже $50М стоимости ракеты еще до того, как мы начнем ее строить.

6) У китайцев самые тяжёлые ракеты. Не в плане производительности, а в тяжеленной стартовой массе, которую приходится за собой тащить в небо. Интересно, почему так.

Китайцы пока догоняют, и массовое совершенство у них отстает. Но для них это сейчас вторично, у них получается совсем неплохая линейка РН, с водородом "сверху", т.е. все как положено. Лет за 10 они освоят новые носители, и начнут делать некое подобие Нью Гленна - большую ракету на метане и водороде, с возвратом первой ступени.

7) Ракета Falcon действительно уникальна. Даже без учёта многоразовости - производительность, характеристики, цена, технологичность - всё находится на впечатляющем уровне. При стартовой массе на 200 тонн ниже прямых конкурентов, показатели полезной нагрузки просто удивительные. Вот где "Мерлины" себя проявляют во всей красе. Falcon 9 за несколько лет на наших глазах доросла со среднячка до полноценного тяжеловеса, и продолжает совершенствоваться.

F9 действительно получилась очень хорошей ракетой. Сильно помогает массовое совершенство Мерлинов, где по соотношению тяга/вес им просто нет равных, соотношение приближается к 200. Следующий в списке - новейший РД-275М со 159.

8) По массе выводимого груза ITS просто монстр. Восхищает та же тенденция к максимальной эффективности, что и в Falcon-ах - ничего лишнего, размер сравним с Сатурном-5. При таких параметрах тяги и пн ракета не вымахала в какое-нибудь нелепое 300-метровое 30 000-тонное чудовище с ценой пуска за миллиард, что непременно бы случилось в других компаниях.

Про ITS Маск обещал дополненную и улучшенную презентацию "через несколько месяцев", надеюсь что до конца этого года. Очень ждем, там должны быть дополнительные подробности архитектуры.

9) Даже если бы все компоненты ITS были одноразовыми, запуск миссии с 5-кратной дозаправкой на орбите всё равно бы обошелся дешевле Сатурна-5 (в пересчете на нынешний курс доллара).

Впрочем, стоимость компонентов межпланетной системы всё равно пока только оценочная.

10) За исключением Протона, ядовитое топливо используется только на верхних ступенях некоторых ракет. Метан в моде пока только у двух будущих движков: BE-4 и Раптора.

11) Сверхтяжёлая РН “Энергия” действительно была триумфом советского ракето- и двигателестроения. При относительно малой стартовой массе и особенно - габаритах, успешно выводила на НОО самую большую полезную нагрузку в истории отечественной космонавтики, как прошлой, так и нынешней. По выводимой на НОО массе даже превосходила нефорсированную версию лунной ракеты Н1. Теперь же у нас и вовсе в итоге разучились делать водородные движки, хотя все остальные космические державы во всю применяют их на своих ракетах.

Источник: https://vk.com/im?w=wall-41152133_17998