орбитальная транспортная система

[Fordevind]

Задача: максимально удешевить трафик в космос
Состоит из двух этапов:
1) Удешевить трафик земля- низкая орбита
2) Удешевить трафик подъема с низкой орбиты на более высокие, к Луне и на отлетные траектории к ближайшим планетам.

Пункт № 1 в силу своей специфичности как видится мне (любителю) оставлю без комментариев и попробую предложить концепцию по пункту № 2, чтобы при имеющихся ресурсах и бюджетах космических агенств можно было выйти за пределы земной орбиты.

Многофункциональная орбитальная транспортная система ( ОТС ), задачи системы:
а) Транспортировка космических аппаратов на более высокие орбиты, корректировка орбиты уже работающих спутников.
б) Отправка грузов на Луну, разгон АМС на отлетные траектории.
в) Ремонтные работы на дорогостоящей космической технике.
г) Возможность при необходимости сборки модульных космических кораблей.
д) Иные рентабельные или научные задачи.
е) Отработка ОТС с целью дальнейшего удешевления, повышения надежности, технологического совершенства.

Элементы ОТС:
1) Создание на минимально возможной низкой орбите орбитальной станции как основы системы, для удешевления можно использовать сегменты МКС.
Поддержание орбиты станции двигатели типа VASIMR или иной разработки.
2) Создание орбитальных буксиров на ионных двигателях, сначала на солнечных батареях (маломощных на начальный этап работы ОТС), а потом и появление первых реакторных буксиров.
3) Вывод  к станции дополнительных надувных модулей (как у Бигелоу) большого объема для возможности стыковки с кораблями в которых не предусмотрены стыковочные устройства и возможности производить в таких модулях ручной ремонт космической техники не выходя в открытый космос.

Возможный принцип стыковки: корабль подплывает ниже станции для избежания теоретически возможного столкновения, на станции космонавт с помощью специального длинного манипулятора (как на МКС) прозводит захват корабля (т.е повторение цикла стыковки грузового Дракона 25.05.2012 ).
Далее происходит крепление корабля к платформе, которая въезжает в открывшиеся створки надувного модуля с торца, створки закрываются, в модуль нагнетается атмосфера, люди открывают изнутри дверь КК как в самолете и выходят если корабль пилотируемый, а не грузовой (для большей безопасности они могут быть в скафандрах) и переходят в другой модуль станции.
Тем самым стоимость создания такого КК будет ниже и весь меньше.
Надувной модуль нужен, чтобы целиком  в него входил КК.
Также можно в него тем же способом помещать космические аппартаты которые может снять с орбиты буксир для ремонта или части самой станции.

Коммерческая часть ОТС:
а) подъем спутников на более высокие орбиты, получаем экономию на использовании обычной ракеты вместо тюжелой, или легкой вместо обычной.
Передел рынка  запусков  коммерческих  спутников за счет  более дешевой услуги чем у конкурентов.
Дорогостоящие спутники можно попробовать чинить или чтобы заработал если вдруг непонятно почему отключился (потеряна связь).
Орбитальный буксир находит такой спутник на орбите, захватывает и везет в орбитальный надувной док для диагностики.

б)Контракты с другими государствами на разгон их полезных нагрузок в ближний космос.

в) можно недорого возить пресловутых туристов, предусмотрев спец. надувной модуль для туристов или брать плату за нахождение такого модуля от Бигелоу, для извоза использовать модернизированный недорогой спейсшип 2 или спейсшип 3 от Берта Рутана.

Таким образом получаем в перспективе снабжение лунной базы не дороже чем снабжение МКС сейчас и дешевый трафик лунная орбита-земная орбита, далее с ростом мощности источников энергии для ионных двигателей можно будет организовать и марсианский трафик по томуже принципу.

Возможно создание такой ОТС и на коммерческой основе т.к. она со временем окупится и не станет бесполезной как МКС  (если люди только не решат уйти из космоса), а в перспективе и развиваться будет.

Вот такая вот концепция, считаю что такую систему рано или поздно построят в том или ином виде.

Вопрос специалистам: какая минимально возможная по высоте орбита может быть у такой ОС?
Сколько будет лететь ПН весом 1т разгоняемая 10 КВт  обычным ионным двигателем до лунной орбиты?
Сколько будет лететь таже ПН разгоняемая 500 квт реактором ионным двигателм типа VASIMR?

[instml]

Вопрос специалистам: какая минимально возможная по высоте орбита может быть у такой ОС?

Спутник GOCE несколько лет летает на 250-км орбите благодаря ЭРД. Вот и думайте :wink:

[Fordevind]

Спутник GOCE несколько лет летает на 250-км орбите благодаря ЭРД. Вот и думайте :wink:

Благодарю Instml за информацию.

Чем ниже орбита, тем с меньшими затратами КК( я даже думаю, что самый экономичный вариант это без выхода на орбиту, а в суборбитальном прыжке) может достичь такой низкоорбитальной ОС, что снижает стоимость его пуска, а в случае есть такая система будет создаваться частной американской компанией, то таким кораблем может стать модернизированный спейсшип 2 или спейсшип 3 в пассажирском и грузовом варианте, таким образом на порядки снизив все расходы на полеты к данной ОС.

Мне кажется такую ОТС как я описал можно создать быстро и дешево т.к. орбитальные комплексы отработаны, ионные двигатели летают, а создав можно заключить контракт с NASA на поставку грузов на Луну не дороже чем на МКС.
Т.е выводим орбитальный буксир 1 раз, он совершает регулярные рейсы Земля-Луна, далее забрасываем туда ракетой астронавтов (вариант для NASA, а для РФ например больше подойдет тремя пусками протона собираем корабль для доставки космонавтов к Луне)   которые собирают лунную базу из уже доставленных туда предварительно буксиром конструкций и запасом всего необходимого.
Далее снабжаем ЛБ всем необходимым.
Предположим буксир летит от орбиты Земли до орбиты Луны 6 месяцев, таким образом чтобы снизить время ожидания рейса используем два буксира или больше и получаем грузы а приемлемый временной интервал, с созданием более мощного буксира пересаживаем на него и космонавтов, дешевле будет еды и воды взять килограмм 500, чем несколько тонн топлива тратить.

А еще с помощью буксиров можно собирать космический мусор, и транспортировать/отклонять астероиды.

Интересно какой мощности будет предполагаемый буксир если он выводится одним пуском Протона на низкую орбиту, т.е много ли солнечных батарей можно туда уместить, не забывая веса самого ионного двигателя и запаса инертного газа?

Запаса газа должно быть столько чтобы сделать рейс к Луне и вернуться обратно+ запас на маневры. Далее буксир будет подлетать к ОС где его можно поместить в орбитальный док и поменять или заправить балоны  инертный газом.

[Shestoper]

Мне кажется такую ОТС как я описал можно создать быстро и дешево т.к. орбитальные комплексы отработаны, ионные двигатели летают, а создав можно заключить контракт с NASA на поставку грузов на Луну не дороже чем на МКС.

Упырь -- кровососущий мертвец народных сказок. Не бывает. В действительности упыри (вурдалаки, вампиры) -- это маги, вставшие по тем или иным причинам на путь абстрактного зла.

Буксир не бесплатный. Запасы его рабочего тела надо пополнять. Сесть на Луну на ЭРД нельзя  - нужна большая тяга и ЖРД на лэндере.
Доставка на Луну будет все равно дороже, чем на НОО.
Хотя конечно работать над снижением стоимости доставки надо.

[pkl]

Сейчас это проблема не первостепенной важности. Снижение стоимости вывода на ОИСЗ куда актуальнее. Ну а самой актуальной мне видится проблема: "А что, собственно, мы будем выводить?"

[Crionis]

Сейчас это проблема не первостепенной важности. Снижение стоимости вывода на ОИСЗ куда актуальнее. Ну а самой актуальной мне видится проблема: "А что, собственно, мы будем выводить?"

Как вариант разработать тривиальную ракету с возможность поставить её на конвейер, таким образом цена доставки груза на орбиту должна упасть в разы.
Впрочем я могу ошибаться.

[Ahilezz]

Сейчас это проблема не первостепенной важности. Снижение стоимости вывода на ОИСЗ куда актуальнее. Ну а самой актуальной мне видится проблема: "А что, собственно, мы будем выводить?"

Ну помнится глава SpaceX Элон Маск сказал что они планируют сделать первую и вторую ступени ракеты Falcon 9 многоразовыми. ( В идеале они должны спускатся на землю на своих движках, но для начала сойдут и парашюты ). По его словам стоимость топлива на 1 старт ракеты составляет всего $200 000, в то время как сам полет обходится приблизительно в 60 млн. долларов ( собственно стоимость пока еще одноразовых первых двух ступеней ). То-есть, когда у SpaceX получится воплотить в жизнь их задумку, то стоимость одного полета Dragon должна упасть где-то до 2-3 млн. ( может я слишком оптимистичен, но по моему должно быть так ).
А при таких ценах вполне реально и задумаются ( скорее всего Элон Маск первым и задумается ) о постройке такого вот орбитального комплекса.

[Sаlyutman]

Не будет таких цен. Хотя бы потому, что материалы, комплектующие, горючее и окислитель стоят дороже 2-3 млн. Ещё дороже стоит работа по подготовке и ремонту КРН. Ну и пусковики внесут свою лепту в стоимость запуска.
Да, ещё, любую ПН необходимо адаптировать к РН, а это значит - дополнительные конструкторские работы по каждому новому пуску. А тамошние менеджеры, инженеры и конструктора имеют весьма не маленькие заработки.

[Ahilezz]

Вот цитата из выступления Элона Маска:

Топливо, окислитель и газ наддува, требующиеся для одного полёта Falcon 9, стоят всего $200 тыс. А миссия в целом обходится в $60 млн. 99,67% стоимости, таким образом, составляет цена одноразовой ракеты. Такой же оказалась бы и ситуация с Dragon, не будь капсула многоразовой. В будущем, начиная с шестого полёта Falcon'ов, предполагается вести сбор первой и даже второй ступени ракеты-носителя, благо они оснащены парашютами.

[Sаlyutman]

А стоимость поисково-спасательной службы? А стоимость эвакуации спасенных ступеней? Цифра в 2-3 миллиона за один пуск нереальна.

[Ded]

А стоимость поисково-спасательной службы? А стоимость эвакуации спасенных ступеней? Цифра в 2-3 миллиона за один пуск нереальна.

Вспомним Шаттл и она станет реальной на какое-то время. В какой-то момент будут сняты субсидии и все встанет на свое место, правда распределение будет уже другим.

[Lamort]

А стоимость поисково-спасательной службы? А стоимость эвакуации спасенных ступеней? Цифра в 2-3 миллиона за один пуск нереальна.

А 5-10 миллионов за пуск реальна?

[Ahilezz]

А стоимость поисково-спасательной службы? А стоимость эвакуации спасенных ступеней? Цифра в 2-3 миллиона за один пуск нереальна.

В принципе согласен. Вряд-ли ближайшие года 4-5 стоимость снизится меньше $20 млн. Хотя даже это - большой оптимизм.

Тут все зависит от того сколько пусков можно будет произвести на одной ракете. Если 3-4, то тогда стоимость будет где-то 20-30 миллионов, если же 15-20, то и стоимость в 2-3 миллиона не кажется такой уж невозможной.

[Sаlyutman]

Спросите у китайцев во сколько обходятся их запуски. А ведь у них самые дешевые материалы и самая дешевая рабочая сила.
К тому же не стоит забывать про инфляцию. За три-четыре года она обесценит доллар и стоимость запуска придётся поднимать.

[Lamort]

А стоимость поисково-спасательной службы? А стоимость эвакуации спасенных ступеней? Цифра в 2-3 миллиона за один пуск нереальна.

В принципе согласен. Вряд-ли ближайшие года 4-5 стоимость снизится меньше $20 млн. Хотя даже это - большой оптимизм.

Тут все зависит от того сколько пусков можно будет произвести на одной ракете. Если 3-4, то тогда стоимость будет где-то 20-30 миллионов, если же 15-20, то и стоимость в 2-3 миллиона не кажется такой уж невозможной.

Даже если SpaceX наладит повторное использование одних двигателей Falcon-9 это будет уже огромное достижение.

 А если уж стоимость полёта Falcon-9 достигнет 20 миллионов...

[Lamort]

Спросите у китайцев во сколько обходятся их запуски. А ведь у них самые дешевые материалы и самая дешевая рабочая сила.
К тому же не стоит забывать про инфляцию. За три-четыре года она обесценит доллар и стоимость запуска придётся поднимать.

А в России, например, инфляции нет, цены всё падают, падают...

[октоген]

А стоимость поисково-спасательной службы? А стоимость эвакуации спасенных ступеней? Цифра в 2-3 миллиона за один пуск нереальна.

Вспомним Шаттл и она станет реальной на какое-то время. В какой-то момент будут сняты субсидии и все встанет на свое место, правда распределение будет уже другим.

УУУУ как все запущено... Шатлл зарезанный из-за дороговизны приводить как пример дешевизны... Я рыдаю просто от аргумента.

[Dmitri]

Fordevind, Вы неправильно сформулировали задачу.
Для коммерческой фирмы например http://www.ssloral.com/ задача получить максимальную прибыль за 20-25 лет работы спутника
(кто ее запустит, им не тak важно.Спутник застрахован.) или
по графику доставить какои-то груз на международную космическую станцию из USA (фирма Боинг http://boeing.com/  Онa монополист в США.
Просто удешевления или внезапного озарения, как у вас не бывает.
Все давно изучено.Tак же как дантистам ясно, какие материалы использовать для пломбы, так и инженерам понятно, какие способы походят для запуска.
Людам с улицы это не известно и не понятно.
Только дипломированние инженеры могут об этом рассуждать.
Сегодня стоимость вывода от 20000-30 000 долларов на низкую на орбиту 250 км и 50000 на геостационарную орбиту 32000 км.

[pkl]

Сейчас это проблема не первостепенной важности. Снижение стоимости вывода на ОИСЗ куда актуальнее. Ну а самой актуальной мне видится проблема: "А что, собственно, мы будем выводить?"

Как вариант разработать тривиальную ракету с возможность поставить её на конвейер, таким образом цена доставки груза на орбиту должна упасть в разы.
Впрочем я могу ошибаться.

Таких ракет полно. Скоро появится ещё. Но это не особо поможет.

[Fordevind]

Буксир не бесплатный. Запасы его рабочего тела надо пополнять. Сесть на Луну на ЭРД нельзя  - нужна большая тяга и ЖРД на лэндере.
Доставка на Луну будет все равно дороже, чем на НОО.
Хотя конечно работать над снижением стоимости доставки надо.

Сегодня стоимость вывода от 20000-30 000 долларов на низкую на орбиту 250 км и 50000 на геостационарную орбиту 32000 км.

Идея вот в чем:
В настоящий момент мы имеем трафик:
Вывод на орбиту: 30 000 $
Высокие орбиты Земли: 40 000 $
Геостационарная орбита: 50 000 $.
Лунная орбита: 60 000 $
На отлетные траектории: 70 000 $
( Цены из головы условные, поправьте кто в курсе).

Создаем ОТС и имеем например следующее положение:
Вывод на орбиту: 30 000 $
Высокие орбиты Земли: 33000 $
Геостационарная орбита: 36 000 $.
Лунная орбита: 39 000 $
На отлетные траектории: 42 000 $

Причем в цены включена окупаемость самой ОТС (т.е отбиваем стоимость буксира вместе с его запуском и доставку пополнения рабочего тела).

Возможно имеет смысл делать ОТС по частям, например пока работает МКС разработать и запустить только буксир.

Что касается Луны, то доставка груза на МКС 400 км высота орбиты, требует сколько то топлива чтобы подняться например с орбиты 200-250 км, в моем варианте соотвественно с этой орбиты груз подхватывает орбитальный буксир, значит можно использовать это сэкономленное топливо для посадки на Луне, но его скорее всего не хватит, но в случае с буксиром мы экономим массу грузового космического корабля т.е ему не нужна система стыковки и маневрирования, чтобы состыковаться с МКС.
Вот во всю эту разницу по плану я и хочу уместить топливо необходимое для посадки.
Значит у нас остается амортизация буксира +масса ЖРД для прилунения.
Ну таким образом получается, что доставка на Луну будет стоить немного дороже чем на МКС, но не на много.
Можно начинать строить ЛБ если будут хотябы 2 буксира которые будут заняты только этим.

Сейчас это проблема не первостепенной важности. Снижение стоимости вывода на ОИСЗ куда актуальнее. Ну а самой актуальной мне видится проблема: "А что, собственно, мы будем выводить?"

Согласен что снижение стоимость вывода на орбиту куда актуальнее, но
1) мы имеем уже сейчас некоторый трафик, который позволит как минимум окупить всю затею по созданию ОТС, помимо этого подстегнет создание или модернезицию имеющихся технологий касающегося данного направления деятельности.
2) есть задача ловить дорогостоящие аппараты на орбитах , например Фобос-Грунт или представим что очередной марсоход NASA или дорогой спутник не вывелся на нужную траекторию.
3) Такой проект ОТС желательно осуществить до снижения на порядок стоимости выведения на орбиту, что позволит снимать сливки, когда конкуренты еще только будут проектировать подобные системы.
4) Имеем все необходимые технологии, небольшая их модернизация, например создание более мощного ионного двигателя требует незначительных затрат, условно говоря только желания нет это делать, эта задача скорее не пересакается с остальными, а скорее есть параллельная и то же время глобальная- очередной шаг в освоении космоса, на ней можно и политикам попиариться, что вот они дескать технологии будущего да еще и окупаются.