ну, уж эт-то прикинуть куда проще, чем курить термодинамику. скажем так: стартовая масса M1=100 тонн, из них 90 тонн топлива, 1 тонна двигатель, удельный импульс I=3000 м/с. подставляем сюда:Сообщение от gsm65
имеем на выходе скорость V = 6908 м/с. теперь увеличим массу двигателя вдвое -- 2 тонны, стартовая масса 101 тонна. скорость = 6622 м/с, потеря в скорости 4%.
и того: увеличение удельного импульса на 4% (с 3000 до 3130 м/с) компенсирует удвоение массы двигателя.
РД-170 - это 1/6 сухой массы... В Вашем примере это уже 1/3... но реально будет больше...имеем на выходе скорость V = 6908 м/с. теперь увеличим массу двигателя вдвое -- 2 тонны, стартовая масса 101 тонна. скорость = 6622 м/с, потеря в скорости 4%.
и того: увеличение удельного импульса на 4% (с 3000 до 3130 м/с) компенсирует удвоение массы двигателя.
Чем обеспечиваем рост удельного импульса? Камерой с соплом?
Компонентами? Тогда это другая ракета и Ваша развесовка может куда-то уехать...
П.С. Сорри за простынь. Миниатюры вставлять не научилсяи в файлосвалку форума не грузит...
подставлять в формулу нужно не сухую массу, а конечную. куда входит полезная нагрузка, верхние ступени (если есть) и т.д. цифры получатся несколько иные.
чем -- это для формулы безразлично. соотношение, которое я привел, позволяет оценить физическую целесообразность мер по увеличению удельного импульса за счет утяжеления системы. значение имеет лишь то, сколько это стоит по массе. хотите попробовать другую развесовку, нет проблем, просто подставьте свои цифры. мои это примерно соотношение для центрального блока РН "Союз".
Гораздо веселее это выглядит, если считать массу по известной V
V определяется из следующих задач:
- Разогнаться маленько выше второй космической
- Сманеврировать у Марса до орбитальной
- Довезти при этом спускаемый модуль, способный худо-бедно спуститься в хоть и атмосфере, но чахлой, а потом еще хоть чучелом, хоть тушкой подняться обратно на орбиту - в хоть и чахлой, но атмосфере.
- Разогнаться маленько выше местной второй космической
- Сманеврировать у Земли.
Притащить обратно, помимо движка в 1 тонну, несколько человек с сопутствующим экологическим циклом, научными железяками, сувенирами с Марса и всем необходимым чтобы не схлопотать слишком много рентген в пути, не сгореть в атмосфере и не шмякнуться оземь со всей дури.
В итоге для предельно оптимизированного и привязанного к редким астрономическим явлениям полёта получаем V=17...19 км/с
Считаем для 3км/с - идем вешаться.
Вспоминаем про 4.2-4.5км/с - соглашаемся на повышение массы движка в 2 раза.
Снова считаем. Хотя, зачем считать - всё посчитано до нас в ОКБ-1, результат - 1630 тонн. Скрипим зубами. сс-соглашаемся
Потом вспоминаем, что всё это нужно поднимать на орбиту и там монтировать. Идем вешаться.
По дороге вспоминаем про банальные eU=(mV^2)/2. Кричим "Ура".
Вспоминаем про очень ненулевой КПД генерации электричества. Считаем параметры требуемого излучательного теплоотвода в вакууме. Скрипим зубами. Уменьшаем тягу.
Считаем параметры радиационной защиты для прохождения радиационных поясов при долгом спиральном разгоне на такой тяге. Идем вешаться.
По дороге решаем согласиться на ещё 3-х кратное увеличение массы движка с повышением V процентов на 40. Начинаем чертить чертежи.
По ходу дела случайно обнаруживаем, что при полете по оптимальным траекториям требуется болтаться вокруг Марса почти полтора года в ожидании оптимальной обратной траектории. Пересчитываем жизнеобеспечение и радиационную защиту, и всё остальное - по цепочке. Падаем в обморок.
Очнувшись, пересчитываем полёт для неоптимальных траекторий, ставим движок ещё в 3-4 раза тяжелее, лишь бы получить ещё 40-50% скорости, выбрасываем из проекта лишнюю защиту и жратву и с кайфом пересчитываем стартовый вес.
При преодолении лесного массива масса танка должна превышать диаметр деревьев.
Ку, есть одна вечнозабываемая проблемка, которая сдерживает марсианские мечты куда суровее. пилотируемая экспедиция с возвращением отличается от посылки автоматов не только энергетикой. энергетика даже не главное. на химических движках марсианская экспедиция длится полтора года. окно старта туда, окно старта оттуда. из которых, кстати, какое-то время еще и без связи с Землей (Солнце на линии Марс-Земля). и без единого шанса эвакуировать экипаж или получить помощь при любой серьезной неисправности (я уж не говорю там про болезни и несчастные случаи). эт не на околоземной орбите поболтаться, с транспортными кораблями каждый месяц и с возвращением практически в любой момент. и даже не лунная база, которой пока нет.
так вот, если представить себе необходимую степень надежности (наработки на отказ) всех систем корабля, по обычным нормам, для космонавтов, а не для камикадзе, то сколько новых девяток после запятой придется дорисовать? и сколько времени, труда и мозгов вложить, чтобы этого достичь -- по каждому агрегату? тут уже не просто что-то изобрести, тут нужно выходить на качественно новый уровень общей технической культуры вообще.
короче, вероятнее всего, мы раньше получим двигатели с импульсом в десятки раз выше, и слетаем туда-обратно в одно окно, чем выйдем на такой межпланетный уровень, чтобы позволить себе отправлять по гомановским траекториям нормальных людей, а не героев-смертников в один конец, флаги втыкать.
а вообще, можно оптимизировать всякое, если надежностью техники не стесняться... например, торможение у Марса можно выполнить аэродинамически, с минимальными затратами топлива. но нужно иметь что, постоянные метеоспутники на орбите Марса, и хорошо изученную физику его атмосферы. если там есть вода в нормальных объемах (а вроде как есть), то при наличии ядерного реактора, топливо на взлет/разгон обратно можно произвести на месте. но нужно все это и разведать заранее, и оборудование кое-какое вперед закинуть. и т.д. короче, мечтать-то есть куда...
Ещё раз. ....когда мы получим лекстричества на борту достаточно много, чтобы пользоваться в полном объеме двигателями с импульсом на порядки выше которые летают не первое десятилетие.короче, вероятнее всего, мы раньше получим двигатели с импульсом в десятки раз выше, и слетаем туда-обратно в одно окно, чем выйдем на такой межпланетный уровень, чтобы позволить себе отправлять по гомановским траекториям нормальных людей, а не героев-смертников в один конец, флаги втыкать.
http://martiantime.narod.ru/Base/erd.htm, навскидку по СПД, а есть ещё ПИДы, УВП...
Уточню ещё раз для скептика. Импульс и тяга указанных двигателей на данном этапе ограничен именно ограниченной энергетикой на борту.
Водородный велосипед это конечно круто, только его ещё хранить надобно на борту. А здесь сразу сплывает цена конкретного вопроса, (Ку описывал выше).
Что-то из тяжелого типа ксенона, или около того, сподручнее. Можно вспомнить цезий, иод... Таблица элементов велика... И не обязательно чистые элементы. Годится всё, что с небольшими ужимками отдаст внешний электрон.
Всё ещё хуже По предельно оптимальным траекториям - 2,5года.
500 дней, фигурирующие в околонаучной популистике - это время полёта при выборе идеального момента "туда" плюс то же самое "оттуда" но между самым идеальным "туда" и самым идеальным "оттуда" дистанция - лет 15.
Я чуть выше в раскладах уже писал: при идеальном старте только у Марса придется полтора года болтаться в ожидании следующего неабсолютно, но близкого к идеальному обратного окна
PS: Представляю картинку: камекадзе прилетели, на поверхность слетали, осатанели от 17 месяцев висения на орбите - и вот, наконец, после напряженного отслеживания обратного отсчета команда "ффперёттт".... - а движок не заводицца. Немая сцена.... А времечко тикает, Земля уходит, окошечко-то у-ууузенькое...
Дык.. тоже писал уже. Получить-то можно, но непонятно, куда лишнюю энергию сбрасывать. Главная проблема -- КПД получения.
При преодолении лесного массива масса танка должна превышать диаметр деревьев.
Излучать
Часто разлив по сто семьдесят граммов на брата, даже не знаешь, куда на ночлег попадешь.
Запомни сам, скажи другому, что честный труд - дорога к дому!
Путин - Бог свидомых.
Неблагодарное занятие.Излучать
Зато тепловизором найти можно, если потеряются
Ну без затрат вещества в космосе это едиственный способ охлаждения.
Часто разлив по сто семьдесят граммов на брата, даже не знаешь, куда на ночлег попадешь.
Запомни сам, скажи другому, что честный труд - дорога к дому!
Путин - Бог свидомых.
"Если звезды зажигают,Излучать
значит это кому-нибудь нужно..." (цэ)
и зачем-нибудь тоже...
Русское государство обладает тем преимуществом перед другими, что оно управляется непосредственно самим Богом, иначе невозможно понять, как оно существует. (© фельдмаршал граф Бурхард Кристоф фон Мюнних /Христофор Антонович Миних/)
--
Когда что будет применяться, не знает никто... (© Д.А.Медведев)
--
Главное правило реальности - не запутаться в своих иллюзиях. (© Мастер Ву Ду Вань)
--
После пятой рюмки начинается не пустая болтовня, а утечка информации... (© майор госбезопасности И.Н. Пронин)
--
Если всё идёт по плану, значит это план противника… ( © )
это если планировать маршрут из двух независимых перелетов, "туда" и "обратно". а если ухитриться проделать гравитационный маневр со временным захватом корабля Марсом на нестабильный эллипс, то обратный путь идет в обычное окно. при этом практически весь расход топлива делается один раз, при разгоне от Земли, а все остальное -- коррекции. не знаю, считал ли кто это в цифрах для конкретно Земли и Марса, но в общем виде такое решение бывает.
А дай-ка, навскидку, задачу для пилотируемого полёта по указанному маршруту... разве шоб було...
И сколько раз в столетие эту шедевральную миссию можно обкатать?
Мож ну его, этот Марс, хватать за ....эллипс... таким способом?
что-то многовато. а вот я щас покажу, как оптимизировать радикально. стартуем с окололунной орбиты. приращение скорости -- 1км/с. и все, мы тама.
дальше можно поизгаляться с облетом Марса, с гравитационными маневрами, нестабильными эллипсами и т.д., что в идеале дает туда и обратно под ноль расходов на разгон/торможение, при каких-то затратах на коррекции. высадку я не считаю, это челнок, а не весь корабль.
хе-хе, так они это поди вместе с топливом на оба конца посчитали. доисторические люди! у нас-то к тому времени, как раскачаемся, уж будет свечной заводик на Луне, по электролизу местной воды, то-се, заправочка.
а экипаж доставляется на борт после прохождения радиационных поясов, чего людей зря мариновать столько времени.
Ky (19.05.2011)
Ваши права
Ответить с цитированием
