skroznik писал(а):
Ну к примеру - тот же ЭНЕРГИЯ-БУРАН: Технология водородных двигателей с тех у нас полностью утеряна - восстанавливать надо с нуля.
А водородные движки у нас были - и не хуже американских.
Вот уже
до тошноты надоели бесконечные завывания о просраных водородах, и сопутствующее им воинствующее невежество и пропиндосное пропагандонство. В связи с чем, полагаю, будет полезно разобрать сей вопрос, и закрыть эту тему. По возможности без лишней научно-технической "зауми".
Как подсказывает здравый смысл, первое и
самое главное (!!!) с чего следует начать, так это с вопроса -
а зачем вообще нужны все эти ракеты, ихние двигатели, керосины, водороды, и всё с этим связанное?! Так вот нужно всё это, вовсе не само по себе, и не для установления рекордов по выводимой массе, удельным импульсам, отношениям выводимой и стартовой масс, не для использования модного водорода, и всякой прочей детсадовской пиписькометрии, которой поголовно маются "водородные страдальцы", а
для доставки нужных грузов на нужные орбиты. Что, в свою очередь, тоже
является не самоцелью, а средством решения разных практических задач - прогноза погоды, например, или там навигации, связи, научных исследований, и т.д. и т.п. После осознания сего вполне очевидного обстоятельства, становиться понятным, что в сухом остатке имеет значение только стоимость запуска тех грузов, и надёжность сего мероприятия. А точней, оптимальное их соотношение. Оптимальное соотношение, это значит, что дешевле изредка терять спутники, чем за запуск каждого платить очень дорого, по причине использования сверхнадёжного, и следовательно очень дорогого носителя. Имеются, конечно, и разные исключения, но в общем случае, это так. А какие при этом будут удельные импульсы, всякие отношения масс, размеры, топливо, и т.п. прочее, то вторично и представляет интерес лишь как средства достижения означенного оптимального соотношения стоимости и надёжности запусков.
Ну вот какая, например, связистам разница, на каком топливе работал носитель закинувший ихний спутник на нужную орбиту?... Да хоть на сушёном курином помёте... А вот во сколько тот запуск им обойдётся, и какова вероятность потери спутника, то их уже волнует весьма сильно. Что вполне логично и естественно.
Что до самого водорода, то единственное чем он хорош, так это высоким удельным импульсом (УИ - отношение тяги к расходу топлива) двигателей на нём. И который, хотя и является одним из важнейших параметров двигателя, но сам по себе (без учёта прочих) представляет чисто теоретический интерес. Как, например, ионные двигатели имеют в десятки раз больший УИ, чем те же водородные. Однако, никто не пытается их использовать для старта с Земли, и даже в разгонных блоках (где атмосфера уже не мешает их работе), ибо прочие ихние характеристики (очень малая тяга, высокие энергозатраты и пр.) делают их для этой цели практически непригодными. А вот для неспешной или небольшой коррекции орбит спутников, они довольно подходящи, где их и начинают использовать. И с водородом та же песня -
водород хорош только в своей нише, там где весь комплекс его свойств и следствий из них, даёт ему преимущество над прочими. А он, наряду с высоким УИ двигателей (что есть хорошо), имеет крайне низкую плотность, очень низкую температуру, высокую испаряемость, дорог сам по себе и в использовании, весьма опасен, и пр. (что есть плохо), и о чём ниже.
Про удельный импульс: Вполне очевидно, чем до большей скорости,
при равных прочих, ракета способна разогнать заданный груз, или разогнать больший груз до заданной скорости, тем она эффективней, и к чему следует стремиться. Разумеется, не забывая о цене достижения сего. Так вот, в сфероконном случае, связь означенного УИ, со скоростью до которой способна разогнаться ракета, описывается знаменитой формулой Циолковского (только разгон массы самой ракеты, без учёта внешних воздействий):
v = u*g*ln(M0/M1);
где:
v - скорость ракеты;
u - удельный импульс двигателя (в секундах);
g - ускорение свободного падения (9,81 м/с^2);
M0 - начальная масса ракеты (полезный груз + сухая масса носителя + топливо);
M1 - конечная масса ракеты (полезный груз + сухая масса носителя).
Как легко заметить, чем больше УИ, тем до большей скорости (
v) разгонится ракета,
при прочих равных. Либо разгонит большую массу (
М1) до той же скорости. Ну а поскольку у водородных двигателей УИ больше керосиновых, то скорость или масса будут бОльшими, а следовательно,
в первом приближении (!!!) ракета более эффективной. О чем, дурным голосом вопят "водородные" фанаты, исполняя осанну водороду. И которые, либо не видят (в силу невежества и глупости), либо скромно умалчивают (в силу задач поставленных грантодателем), то обстоятельство, что разгоняемая масса (
M1), является суммой масс полезного груза и пустого носителя. Практический же интерес представляет только полезный груз, а пустой носитель - это по сути балласт. Посему,
для оценки эффективности ракеты одного УИ недостаточно, и как минимум, нужно учитывать ещё и отношение масс полезного груза и сухой массы носителя. А в случае водорода, означенное отношение наиболее печально. И это ещё не касаясь разных потерь не учитываемых приведённой сфероконной формулой, но имеющих место в реальности.
А дело тут в ранее указанных недостатках водорода - крайне низкой его плотности, отягощенной очень низкой температурой и высокой испаряемостью. Из-за чего, в сравнении с керосиновой ракетой аналогичной грузоподъёмности, баки получаются более чем в три раза большего объёма, да еще и с весьма серьёзной термоизоляцией, и как следствие, с удручающей массой. И эту массу приходится разгонять вместо полезного груза. Проще говоря,
водород позволяет разогнать до нужной скорости большую массу, но при существенно меньшей доле полезного груза в ней. В общем, всё получается далеко не так радужно как у водородных фанатов из формулы Циолковского, даже для разгонных блоков, при отсутствии гравитационных и аэродинамических потерь. И даже в них, водород уместен не всегда, ибо из-за своей бодрой испаряемости, не позволяет им долго находится не переходных орбитах, что не всегда приемлемо.
Для первых же ступеней, которые составляют основную часть ракеты (и по массе, и по мощности, и по стоимости), означенные последствия недостатков водорода ещё более усугубляются. Ибо более объёмные и тяжёлые баки тут нужно не только разгонять, но ещё и наверх поднимать, да ещё и через атмосферу. От чего растут гравитационные и аэродинамические потери. В результате, эффект от перехода на водород становится вообще отрицательным. Да и как вообще сравнивать водородники с керосинками?... Ведь это совершенно разные носители, и их эксплуатационные характеристики определяются не топливом, и не двигателями, а техзаданием на их разработку. Чего "свидетели водорода" упорно не понимают, и с упрямством достойным стада ослов, сравнивают тёплое с мягким. Вот если бы они сравнивали стоимость запуска ими килограмма груза, то тогда да - это было бы логично. Но почему-то не хотят...
К примеру,
есть два неких носителя. С одного места, на ту же орбиту, оба выводят одинаковый груз. Один водородный, другой керосиновый. Чем водородный лучше?... В разы большей стоимостью?... Со стоимостью и заморочностью использования водорода, так вообще грусть-печаль беспросветная. Например, что нужно для хранения керосина? Да практически любая достаточно чистая ёмкость потребного объёма, со стенками к нему инертными. Ну может её ещё от солнца и дождя прикрыть, да ВОХРовца рядом приставить. А что для водорода?... А для жидкого водорода нужны особые весьма хитрые и дорогущие емкости с многослойной вакуумной и прочей термоизоляцией, такие же трубопроводы, криогенные и устойчивые к диффузии водорода материалы, вентили, уплотнения, смазки, шланги, насосы, особые дренажные системы, системы безопасности, должным образом обученный и квалифицированный персонал, и много чего ещё. А водород всё равно будет испарятся. И придётся либо мириться с его постоянной потерей, либо городить дорогущую и прожорливую установку для его сжижения. Ну и персонал к ней соответствующий... И т.д. и т.п. И вся это морока касается только лишь просто хранения... И во сколько всё это обходиться будет...
С безопасностью тоже... Что будет если прольётся несколько сотен тонн керосина?... Ну, в худшем случае, грандиозный пожар. А если жидкого водорода?... Как на Фукусиме водород всё разносил, все видели. Так там его слёзы были. Тут же его столько, что те фукусимские взрывы хлопушками с детского утренника покажутся.
Таким образом,
для водорода просматривается лишь одна ниша, где его использование будет оправданным - разгонные блоки и верхние ступени, да и то не всегда. Вот и не делают у нас сейчас мощных водородников, бо они сейчас тупо не нужны - их просто некуда ставить, а вовсе не от утраты технологий, как дружно врут свидетели просраных водородов. Тот же РД-0120, при всём своём великолепии, из-за своей большой тяги (200тс) пригоден только для второй ступени супертяжа, если его когда-нибудь приспичит сотворить. Для чего, собственно, он и предназначался в своё время.
Оптимальным же вариантом носителей (разной грузоподъёмности), на сегодняшний день (с метаном пока мутно), видится полностью керосиновые носители на замкнутых двигателях. В которых, наряду с керосиновыми или гептиловыми (если нужно долгое пребывание на переходных орбитах), имеется возможность использования водородных разгонных блоков (РБ), и может быть последних ступеней, если понадобится выжать ещё немного. Что, кстати, и предусмотрено в "Ангаре". Ну не создавать же целый новый носитель, ради изредко возникающей потребности запустить на несколько тонн больше.
Есть и практические примеры вышеизложенному:
Столь горячо любимую
skroznik-ом, чисто водородную "Дельту-4 Хеви", по причине эпически безбашенной стоимости и заморочности, может себе позволить только "Пентагон" с его астрономическим бюджетом, да и то примерно раз в два года. Проще говоря, она нах никому не нужна, несмотря на супер-пупер-мега-модный водород.
А с "Шаттлами" так вообще беда. Мало того, что имели самую высокую удельную стоимость запуска груза. Так там водород ещё и отправил семь человек в мир иной. Ибо, по вышеозначенным причинам, конструкторы вынуждены исхитряться, а скорей извращаться, стремясь уменьшить массу огромных водородных баков. Вот и выставили хлипкую термоизолирующую пену прямо на улицу без кожуха. Кусок отвалился, и "Колумбия" всё...
Те же извращения с облегчением баков, привели к такой хлипкости вышеозначенной "Дельты-4 Хеви", что её нельзя вытащить на стартовый стол вместе с грузом. Приходится каждый раз собирать и разбирать монтажно-испытательный комплекс, мало того что вертикальный, так ещё и прямо на стартовом столе.
Ну что может быть дешевле и удобней?...
Вот и на кой хрен нам весь этот водородный садомазохизм, если делаем прекрасные керосиновые двигатели?... Чего ради мы должны в разы увеличить затраты на космические запуски?... Только лишь ради того, чтобы стать членом очень модного среди разных восторженных остолопов, т.н. "водородного клуба" - КЛУБА НЕСПОСОБНЫХ ДЕЛАТЬ ЗАМКНУТЫЕ КЕРОСИНКИ?...