Alexander Kuklev (akuklev) wrote,
Alexander Kuklev
akuklev

Category:

Diminishing Returns

Использование многоразовых первых ступеней ракет позволяет снизить цену запуска полезной нагрузки на орбиту (низкую околоземную) в десять раз, до менее чем тысячи долларов за кг. Если сделать многоразовыми обе ступени (в смысле full and rapid reusability, а не как это было у шаттла), как SpaceX планирует это сделать в рамках Starship, позволит снизить цену ещё в три с полтиной раза — до менее чем 300 долларов за кг.

Как вы думаете, какую долю составляет цены топлива и окислителя?

В ноябре Илон Маск рисовал вот такую радужную картину: “we consider our operational costs would probably be around $2 million per flight. That includes a cost of fuel and oxygen at around $900,000”. При этом планируется, что выводится не меньше 100 тонн полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту в варианте, что ракета возвращаемая, т.е. цена топлива составляет всего $9 за килограмм. При максимально оптимистичном сценарии доводки тяговооруженности (thrust-to-weight ratio) ожидается 150 тонн полезной нагрузки, т.е. 6 долларов на килограмм за топливо, это настолько мало, что дальнейшая оптимизация КПД двигателей вряд ли имеет хоть какой-то смысл по части снижения конечной цены запуска.

Теоретический потенциал снижения удельной цены топлива всего максимум двукратный (пока двигатели остаются химическими):
– переход на непрерывное детонационное сгорание сулит улучшение удельного импульса на 10%-20%, и в предположении что тяговооруженность от такого перехода не пострадает заметно, это даёт возмоность выводить на орбиту примерно в полтора раза больше, чем без оного;
– аналогично, если удалось бы внедрить клиновоздушные сопла, удалось бы выводить на орбиту процентов на 40 больше, в предположении, что проблему с охлаждением можно как-то решить, не калеча тяговооруженность и многоразовость изделия.

Реализация обоих пунктов программы как раз даёт чуть более чем двукратное увеличение выводимой полезной нагрузке при том же количестве затраченного топлива. Если умудриться реализовать такую жемчужину инженерной мысли, будут затраты на топливо и окислитель порядка 3 долларов за кг.

Вообще же цена вывода полезного груза складывается из следующих факторов:
1) отбивание вложений в R&D.
2) затраты на наземные facilities;
3) операционные издержки (кроме топлива);
4) амортизация ракеты;
5) цена топлива.

Пункт 1 сейчас в цену не входит вообще, эти затраты переложены на инвесторов и NASA. Пункты (2) и (3) это про обеспечение массовости, оптимизацию процессов и бизнес, и только чуть-чуть про инженерные вопросы. Вот (4) это во многом реально про инженерные вопросы: про то, как выжать из железяк максимально возможное количество повторных запусков, и при этом держать цены межпусковой подотовки низкими.
Subscribe

  • Прогресс

    Десять дней назад, вторая ступень SpaceX'овского корабля Starship своим ходом слетала своим ходом на десять километров вверх, и усмепшно приземлилась…

  • О водосбережении

    Как известно, питьевая вода во многих странах дефицитный ресурс. И даже в дождливой Германии летом иногда случаются засухи, в результате которых она…

  • 36

    Традиционный деньрожденный пост. Год выдался необычный. :)

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments