Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Moderátor: Bleu

Odpovědět
Uživatelský avatar
Alchymista
5. Plukovník
5. Plukovník
Příspěvky: 4883
Registrován: 25/2/2007, 04:00

Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od Alchymista »

Zatiaľ posledný letový test návratového stupňa "GrassHopper" (pripravovaný prvý stupeň nosnej rakety Falcon 9 v1.1 od spoločnosti SpaceX) do výšky 744m.

Aby bolo trochu zrejmé, čo to vlastne poletuje - stupeň má priemer 3,6 metru a výšku vyše 40 metrov, pristávacie "nohy" majú rozpätie okolo 18 metrov
ObrázekObrázek

Оптимисты изучают английский язык, пессимисты - китайский. А реалисты - автомат Калашникова
Uživatelský avatar
El Diablo
Kapitán
Kapitán
Příspěvky: 1871
Registrován: 21/11/2008, 14:11
Bydliště: Xeenemünde
Kontaktovat uživatele:

Re: Videa na Youtube

Příspěvek od El Diablo »

Zajímalo by mě co si od toho vlastně slibují...
kenavf
7. Major
7. Major
Příspěvky: 5997
Registrován: 15/12/2010, 23:13

Re: Videa na Youtube

Příspěvek od kenavf »

El Diablo píše:Zajímalo by mě co si od toho vlastně slibují...
Grasshoper bude asi fungovať ako prvý stupeň nosnej rakety a až sa od neho po štarte,v určitej výške, oddelí druhý stupeň s družicou, tak Grasshoper pristane a "dotankuje" sa pre ďaľšie použitie.
Edmund Burke: "Jediné čo potrebujú nečisté sily k svojmu víťazstvu je to, aby slušní ľudia neurobili nič."

ObrázekObrázek
Uživatelský avatar
Alchymista
5. Plukovník
5. Plukovník
Příspěvky: 4883
Registrován: 25/2/2007, 04:00

Re: Videa na Youtube

Příspěvek od Alchymista »

ano, je to prvý stupeň pre Falcon 9.
Ak by sa im to podarilo realizovať, a dokázali by takto prvé stupne "recyklovať", prišli by si na nemalé peniaze - cena "hardware" je totiž celkom vysoká - ak stojí kozmický štart Falcon 9 okolo 60 milionov dolárov, tak cena prvého stupňa predstavuje minimálne 25-30 milionov, druhého stupňa okolo 12-18 milionov, zvyšok je za palivo (~ pol miliona za ~300 ton RP-1 + LOX) a pridružené služby (integrácia s nákladom, sledovanie, ...).
Recykláciou prvého stupňa by z toho mohli získať späť minimálne 15-20 milionov (stupeň musí prejsť údržbou a kontrolou, prípadne výmenou niekotrých dielov, doprava tiež niečo stojí...). Tým by sa v konečnom dôsledku dostali na zaujímavé sumy za vynesenie 1 kg nákladu - dnes je bežná cena za kilogram na LEO (v USA) je okolo 20000-25000 dolárov za kilogram, v Rusku a v Číne okolo 10000 dolárov, Falcon 9 sľubuje ceny okolo 4000-5000 dolárov za kilogram, s recykláciou prvého stupňa by sa SpaceX mohli dostať aj pod 3500 dolárov za kilogram na LEO, čož by bol cenový prielom nielen v USA.
edit: preklepy
Naposledy upravil(a) Alchymista dne 21/10/2013, 17:18, celkem upraveno 1 x.
ObrázekObrázek

Оптимисты изучают английский язык, пессимисты - китайский. А реалисты - автомат Калашникова
Uživatelský avatar
El Diablo
Kapitán
Kapitán
Příspěvky: 1871
Registrován: 21/11/2008, 14:11
Bydliště: Xeenemünde
Kontaktovat uživatele:

Re: Videa na Youtube

Příspěvek od El Diablo »

Aha jako první stupeň, tak to jo, to pak dává smysl. (Nějak sem přehlídnul ten popis u videa)
Uživatelský avatar
Alchymista
5. Plukovník
5. Plukovník
Příspěvky: 4883
Registrován: 25/2/2007, 04:00

Re: Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od Alchymista »

V súvislosti so stupňom GrassHopper je celkom významný fakt, že SpaceX buduje štartovací priestor, respektíve má prenajatý/kúpený podiel v priestore kozmodromu Spaceport America v Novom Mexiku, neďaleko strelnice White Sands.
Je to spoločný projekt firiem Virgin Galactic, SpaceX a Armadillo Aerospace, a zrejme aj ďalších podobných firiem zameraných na komerčné kozmické lety s vlastnými raketami a raketoplánmi.

Pre projekt návratového stupňa GrassHopper je to celkom dôležité - v prípade štatu z kozmodromu na Floride nie je trase letu žiadne miesto, kde by mohlo dôjsť k pristátiu stupňa na pevninu, to je až v Afrike - celá dráha vyvedenia na orbitu tak vedie ponad oceán - a pristátie do mora by stupňu a motorom rozhodne neprospelo, návrat späť na Floridu by bol zasa veľmi náročný na palivo (stupeň by musel zbrzdiť z rýchlosti cca 4-5km/s a urýchliť sa v opačnom smere, aby doletel späť na Floridu). Pri štarte z Nového Mexica by mohol pristávať na Floride s oveľa menšou spotrebou paliva - Florida a KSC buď leží na trase vyvedenia na orbitu alebo potrebný manéver nie je príliš energeticky náročný.

Ide o to, že manéver a pristátie stupňa významne znižuje hmotnosť nákladu vyneseného na obežnú dráhu, pretože palivo potrebné na zbrzdenie a pristátie nemôže byť použité na ďaľšie urýchlenie užitočného nákladu. Falcon 9 je tom energeticky dokonca ešte trochu horšie ako "bežné rakety", pretože jeho prvý stupeň je veľký a druhý stupeň malý. Prvý stupeň tak odvádza "väčší diel" práce a jeho konečná rýchlosť je vyššia. Pri návrate teda brzdí z vyššej rýchlosti a je aj ťažší a teda potrebuje na brzdenie a pristátie viac paliva.
EDIT: opravené chybné formulácie
Naposledy upravil(a) Alchymista dne 19/10/2013, 15:09, celkem upraveno 1 x.
ObrázekObrázek

Оптимисты изучают английский язык, пессимисты - китайский. А реалисты - автомат Калашникова
kenavf
7. Major
7. Major
Příspěvky: 5997
Registrován: 15/12/2010, 23:13

Re: Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od kenavf »

Neviem na akú rýchlosť urýchluje prvý stupeň.Ako je to energeticky.Myslím že urýchlovanie alebo spomalovanie telesa raketovým motorom sa dele za obdobných zákonitostí a podobnej účinnosti(len s menším nákladom).Odhadujem že dve tretiny natankovaného paliva sa spotrebujú na urýchlenie plného prvého stupňa aj s druhým stupňom a jednu tretinu na spomalenie a pristátie prvého stupňa a zvyšku paliva.Nebolo by lepšie začiatok brzdenia zabezpečiť pomocou padákov a pomocou motorov urobíť len samotné dosadnutie rakety na plochu?
Edmund Burke: "Jediné čo potrebujú nečisté sily k svojmu víťazstvu je to, aby slušní ľudia neurobili nič."

ObrázekObrázek
Uživatelský avatar
kopapaka
6. Podplukovník
6. Podplukovník
Příspěvky: 3837
Registrován: 26/1/2008, 20:47
Bydliště: kósek od Prostějova

Re: Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od kopapaka »

Když to tak vezmu, tak první stupeň vlastně protahuje raketu hustými vrstvami atmosféry - takže relativně malý nárůst rychlosti...
Padáky jsou jen díly navíc a pro takovouhle obludu by musely být - obludné :)
To je asi jednodušší přidat "trochu" paliva a použít to, co už na raketě je. Brždění asi obstará atmosféra a samotná raketa může mít solidní odpor...
ObrázekObrázek Obrázek
"Válka je Mír, Svoboda je Otroctví a Nevědomost je Síla!"
Uživatelský avatar
Alchymista
5. Plukovník
5. Plukovník
Příspěvky: 4883
Registrován: 25/2/2007, 04:00

Re: Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od Alchymista »

stránka http://mek.kosmo.cz/zaklady/vypocty.htm odhaduje charakteristickú rýchlosť prvého stupňa Falcon 9 v1.1 na 8175m/s a delta V na 4172m/s.
Prvý stupeň sa oddeluje v 170 sekunde - pre porovnanie raketoplán odhadzoval motory SRB v 120 sekunde, Sojuz odhadzuje bočné bloky v 130 sekunde, Ariane 5 odpája prvý stupeň zhruba v 130 sekunde, "mesačný" Saturn 5 odpájal prvý stupeň v 160 sekunde - Falcon 9 teda odpája prvý stupeň vyššie (a ďalej od kozmodromu) ako väčšina iných rakiet.

Prázdna hmotnosť prvého stupňa je bezmála 25 ton, to sa padákmi zbrzdiť dosť dobre nedá, navyše, v 170 sekunde je už vo výške aspoň 60km a najmenej nejakých 200km od kozmodromu, takže v riedkej atmosfére mu padáky nepomôžu. Pritom kým sa otočí o 180 a začne brzdiť, stále mierne stúpa a vzďaluje sa od kozmodromu, takže kým dostatočne zbrzdí, "pozrie" sa pravdepodobne nad "americkú" hranicu vesmíru. Bez motorického brzdenia by stupeň doletel po balistickej krivke do vzdialenosti minimálne 800-1000km, skôr ale až 2500km.
Bohužiaľ - na prelet Atlantiku a pristátie v Afrike to nestačí :( , dokonca ani keby si pri tom "pomohol" motorom.
Takže jediné dostupné riešenie je štartovať zo západnej časti USA (napríklad New Mexico) a pristáť po balistickej krivke a motorickým brzdením niekde pri východnom pobreží - a Florida celkom vyhovuje.
--------------------------------------
Ťažší a "pomalší" Saturn 5 bol v 160 sekunde vo výške zhruba 67 km a cca 95 km od kozmodromu.
Motory SRB sa oddelovali v 130 sekunde, vo výške cca 45km (150 000 stôp), stúpali ďalej do výšky cca 67km (220 000 stôp), a dopadali vo vzdialenosti cca 140 km od kozmodromu po 295 sekundách od oddelenia.
Naposledy upravil(a) Alchymista dne 22/10/2013, 16:00, celkem upraveno 1 x.
ObrázekObrázek

Оптимисты изучают английский язык, пессимисты - китайский. А реалисты - автомат Калашникова
kenavf
7. Major
7. Major
Příspěvky: 5997
Registrován: 15/12/2010, 23:13

Re: Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od kenavf »

Alchymista píše:Prázdna hmotnosť prvého stupňa je bezmála 25 ton, to sa padákmi zbrzdiť dosť dobre nedá, navyše, v 170 sekunde je už vo výške aspoň 60km a najmenej nejakých 200km od kozmodromu, takže v riedkej atmosfére mu padáky nepomôžu.
Samozrejme padák by sa otváral až v hustejších vrstvách atmosféry a mal by za úlohu zbrzdiť "aerodynamicky" prvý stupeň na rýchlosť "bežnú" pre padáky.Kúsok nad zemou by sa oddelil a prvý stupeň by pristál pomocou raketových motorov. Koľko by vážil padák pre 25 tonovú raketu neviem,respektíve či by bol ľahší alebo ťažší ako palivo potrebné na ubrzdenie a kontrolovaný zostup zo 60km výšky.
25 ton je dosť ,ale Rusi aj USA na padákoch vysadzovali ľahké tanky(sice z podstatne menšej rýchlosti=lietadla),tak by sa to možno dalo.
Edmund Burke: "Jediné čo potrebujú nečisté sily k svojmu víťazstvu je to, aby slušní ľudia neurobili nič."

ObrázekObrázek
Uživatelský avatar
Alchymista
5. Plukovník
5. Plukovník
Příspěvky: 4883
Registrován: 25/2/2007, 04:00

Re: Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od Alchymista »

Ono to s padákmi vôbec nie je tak jednoduché.

Vysadzované bojové vozidlá BMD majú hmotnosť od 7,5 do 12,5 tony a napriek zložitým padákovo-raketovým systémom "Kentaur" a "Reaktaur" musia byť na tlmiacej platforme. A ano, vysadzujú sa s posádkou - lenže tá je pri vysadení iba dvojčlenná (vodič a veliteľ) a sedí v špeciálnych sedačkách podobných kozmonautickým kreslám Kazbek z kozmickej lode Sojuz. Takže napriek dobrzdeniu raketami asi sebou pri dosadan dosť praští.
Navyše, vozidlo na vysadzovacej platforme je "placaté" a teda pomerne stabilné pri pristátí v bočnom vetre, navyše aj celkom kompaktné a robustné, kým raketový stupeň je vysoký a pomerne štíhly, predstavuje viacmenej "zabalený vzduch" (cca 50-60kg/m^3) , takže bude oveľa citlivejší na prevrátenie (a vzhľadom na celkovú krehkosť je pri prevrátení jednoznačne na odpis).

Padák by bol zrejme ľahší ako palivo na zbrzdenie. Pri kombinácii padák - motorické dobrzdenie by to aj mohlo fungovať, akurát by bol asi problém s presnosťou pristátia a zložitosťou systému riadenia, a navyše - padák by bol drahší ako palivo.
ObrázekObrázek

Оптимисты изучают английский язык, пессимисты - китайский. А реалисты - автомат Калашникова
kenavf
7. Major
7. Major
Příspěvky: 5997
Registrován: 15/12/2010, 23:13

Re: Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od kenavf »

Alchymista píše: a navyše - padák by bol drahší ako palivo.
Ďakujem,tento argument je asi najpodstatnejší.
Ruské a americké BVP majú až 18ton hmotnosť. http://www.armadninoviny.cz/rusky-vysad ... ut-sd.html
Myslel som to tak,že padák by sa asi 1000m nad pristávacou plochou uvolnil(po prvotnom zbrzdení prvého stupňa) a prvý stupeň by pristál len pomocou raketového motora.Ale ako si písal,tak by bol asi problém s fázou padákového brzdenia,že by vlastne nebolo možné riadiť let a nasmerovať a pristáť na predom definovanej pristávacej ploche.
No a keď by bol padákový systém drahší ako palivo,tak to už nemá význam vôbec-kombinovať dva zložité procesy(padák a motor)
Edmund Burke: "Jediné čo potrebujú nečisté sily k svojmu víťazstvu je to, aby slušní ľudia neurobili nič."

ObrázekObrázek
Uživatelský avatar
Alchymista
5. Plukovník
5. Plukovník
Příspěvky: 4883
Registrován: 25/2/2007, 04:00

Re: Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od Alchymista »

Z pravidiel orbitálnej balistiky vyplýva, že pokiaľ chceme efektívne meniť výšku periapsis, rýchlosť alebo smer, je najvýhodnejšie tak urobiť v apoapsis - v najvyššom bode dráhy, keď je rýchlosť objektu najmenšia.
Takže ak chceme stupeň účinne pribrzdiť z vysokej rýchlosti, alebo (a hlavne) nasmerovať ho do pristávacej oblasti mimo trasu letu, treba to urobiť ešte vo vysokej atmosfére, kde by boli padáky neúčinné. Znížením rýchlosti sa zmenší i následný aerodynamický ohrev pri aerodynamickom brzdení pri vstupe do hustejších vrstiev atmosféry (raketový stupeň zrejme nemá takmer žiadnu dodatočnú ochranu proti aerodynamickému ohrevu - zvyšovala by hmotnosť stupňa a tým znižovala nosnosť celej rakety).

Cenu paliva RP-1/LOX možno pomerne dobre odhadnúť (napríklad z http://www.energy.dla.mil/customers/sta ... s%20v3.pdf) :
OXYGEN, LIQUID, 99.5% TN $143.05 (za tonu, 2012 - do 1.10. 2013 - od 1.10.2013 platí nový cenník)
KEROSENE, RP-1 (BULK) GL $6.93 (za galon, 2012-1.10.2013) -> $1450-1500 za tonu
KEROSENE, RP-1 (DRUM) GL $30.00 (za galon, 2012-1.10.2013)
KEROSENE, RP-2, ULTRA LOW SULFUR, DRUM GL $14.23 (za galon, 2012-1.10.2013)
KEROSENE, RP-2, ULTRA LOW SULFUR, BULK GL $14.10 (za galon, 2012-1.10.2013)

niektoré ceny každoročne stúpajú pre porovnanie ceny v roku 2002:
KEROSENE, RP-1 BULK GL (BULK 7,000 GLS) - $ 2.75
KEROSENE, RP-1 DRUM GL (DRUM 53 +/-1 GLS) - $5.50
OXYGEN, LIQUID MIL-PRF-25508, GRADE A, TYPE II TN BULK - $83.00

----------------------------
Pre zaujímavosť:
Vodík je bol a zostal lacný:
HYDROGEN, LIQUID LB $2.50 (za libru, 2002)
HYDROGEN, LIQUID LB $3.77 (za libru, 2013)

Hydrazíny a N2O4 sú zasa veľmi drahé palivá (v USA sú totiž zaťažené hrozne vysokými "ekologickými" daňami)
DINITROGEN TETROXIDE NTO BULK LB $10.50 (za libru, 2002)
DINITROGEN TETROXIDE NTO BULK LB $196.89 (za libru, 2013) (šialený skok!)
HYDRAZINE, AEROZINE 50 MIX - BULK LB $61.00 (za libru, 2002)
HYDRAZINE, A-50, BULK LB $184.69 (za libru, 2013)

K hydrazínom ešte toto:
The cost of anhydrous hydrazine in drum quantities in 1959 was $ 7.00 per kg. The projected price, based on large-scale commercial production, was expected to be $ 1.00 per kg (v rokoch 1965-67 to tak aj bolo!!!). Due to environmental regulations, by 1990 NASA was paying $ 17.00 per kg.
The cost of Hydyne in 1959 was $ 0.80 per kg.
Cena bezvodého hydrazínu pri cisternovom odbere v roku 1959 bola $ 7,00 za kg. Predpokladaná cena, na základe rozsiahlej komerčnej produkcie, mala byť podľa očakávaní 1,00 dolárov za kg (v rokoch 1965 - 1967, aby aj bolo!). Vzhľadom na ekologické predpisy (a dane), v roku 1990 NASA platil 17,00 dolárov za kg.
Cena Hydyne v roku 1959 predstavovala 0,80 doláru za kg.


V Rusku a v Číne je cena N2O4 a hydrazínov značne nižšia - napríklad Proton je čisto "hydrazín/NOx" raketa, s náplňou cca 620 ton paliva stojí jeho štart cca 80-90 mil dolárov -> v USA by len jeho palivová náplň vyšla na cca 250 milionov dolárov (bez samotnej rakety). Číňania doteraz lietajú výlučne na hydrazín (presnejšie na dimetylhydrazín UMDH)...
"Reálne produkčné ceny" hydrazínov a N2O4 by nemali výrazne prevyšovať 20 dolárov za kilogram, skôr budú niekde medzi 10-20 dolármi za kg.

Dosť drahé je i tuhé palivo - motor SRB (Solid Rocket Booster) z raketoplánu vážil plný 589 670 kg, prázdny 86 183 kg a stál cca 24 milionov dolárov (okolo roku 1995) - kilogramová cena naplneného motoru tak vychádza na cca 40 dolárov za kilogram, pritom samotný motor mal byť použiteľný až 20 krát.
--------------------------------
Takže cena paliva RP-1/LOX možno odhadnúť na cca $1000-1300 za tonu (podľa pomeru paliva a okysličovadla, ako hornú hranicu možno počítať cenu ropných palív - tekutý kyslík je v porovnaní s nimi "veľmi lacný").

Padákový systém pre minimálne 25 tonový náklad by stál asi koľko? - o tom nemám ani približnú predstavu...
ObrázekObrázek

Оптимисты изучают английский язык, пессимисты - китайский. А реалисты - автомат Калашникова
Uživatelský avatar
skelet
4. Brigádní generál
4. Brigádní generál
Příspěvky: 17687
Registrován: 26/1/2008, 15:48

Re: Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od skelet »

ObrázekObrázekObrázek
Uživatelský avatar
skelet
4. Brigádní generál
4. Brigádní generál
Příspěvky: 17687
Registrován: 26/1/2008, 15:48

Re: Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od skelet »

Americké ministerstvo energetiky v roce 2011 obnovilo výrobu Pu-238 a to za peníze od NASA. Úřad investuje do programu 50 milionů dolarů ročně.Zatím bylo vytvořeno 100 gramů plutonia. To je hodně málo, ale výroba by se měla postupně zvýšit na 300 až 500 gramů ročně a od roku 2023 až na 1,5 kg ročně.
Více na: https://vtm.zive.cz/clanky/nasa-dochazi ... fault.aspx
ObrázekObrázekObrázek
Uživatelský avatar
Alchymista
5. Plukovník
5. Plukovník
Příspěvky: 4883
Registrován: 25/2/2007, 04:00

Re: Technika a technologie vesmírných letů - diskuze

Příspěvek od Alchymista »

Výroba plutonia 238Pu je v dnešnej dobe "nezmyselná" - rovnako dobre sa dá v rádioizotopových termoeletrických generátoroch použiť oveľa bezpečnejší nikel 63Ni (má niekoľko tisíc krát menšiu "radiačnú toxicitu" a pri jeho výrobe vzniká výrazne menej rádioaktívneho odpadu), ktorý je čistým beta-žiaričom s polčasom rozpadu 100 rokov (238Pu je alfa-žiarič).

Jediný dôvod na obnovenie produkcie 238Pu je vybudovanie a udržanie technického zázemia pre obnovenie produkcie zbraňového plutónia po likvidovanom Hanforde.
ObrázekObrázek

Оптимисты изучают английский язык, пессимисты - китайский. А реалисты - автомат Калашникова
Odpovědět

Zpět na „Astronomie a Fyzika“