Система высадки для землеподобной планеты

[Граф Цеппелин]

К теме http://fai.org.ru/forum/index.php?showtopic=13418

Думаю над системой доставки с располагающегося на орбите корабля грузов космонавтов на неподготовленную площадку. В принципе, ясно, что она должна быть многоразовой. Тащить множество одноразовых контейнеров, оснащенных системой маневрирования в атмосфере, теплозащитой... Это слишком массивно для экспедиции.

Безусловно, одноразовые аэродинамические контейнеры можно использовать для доставки на поверхность негабаритных грузов - например, инженерных устройств. Но сомнительно, что можно будет упаковать в аэродинамические "планеры" все необходимое. Учитывая затраты массы на аэродинамические плоскости и термозащиту... Ясно, что без челноков не обойтись.

Т.е. нужны:

1) Одноразовые контейнеры, обладающие способность маневрировать в атмосфере при спуске и выходить на заданую площадку - для транспортировки грузов большой массы.

2) Многоразовая (полумногоразовая) транспортная система, способная осуществлять перевозку пассажиров и ценных грузов с орбиты на поверхность.

3) Космический буксир, способный перемещать грузы с корабля на низку орбиту.

Наиболее спорным элементом является второй пункт. Хотя задача сильно облегчается тем, что нам нужно запихать на орбиту не груженый, а легкий челнок (т.к. в основном он доставляет грузы поверхность). Но все равно, вывести его на орбиту - задача не из легких.

Возможных решений пока видится три:

1) Челнок с полной загрузкой топлива на орбите. Т.е. ситуация, при которой тащит с орбиты на поверхность планеты весь запас топлива для обратного старта. Технически, это вполне реализуемо. Единственное, что для этой цели необходимо - это на орбите закрепить на челнок одноразовые ускорители, которые "вытащат" его на орбиту. Но при таком сценарии, челнок, фактически, берет с собой одноразовые ускорители для каждого старта. То есть ВЕСЬ запас топлива придется тащить Земли.

2) Челнок с частичной загрузкой топлива на поверхности. Т.е. ситуация, при которой корабль загружается топливом, произведенным прямо на поверхности планеты. Решение вполне доступное - к примеру, водородно-кислородные двигатели вполне могут быть снаряжены топливом при помощи заранее доставленной на поверхность установки. Также возможна и выработка более сложных топливных компонентов. Проблема в том, что нельзя утверждать с гарантией - сумеет ли челнок на одних собственных двигателях, без ускорителя, вытянуть на орбиту.

3) Челнок с полной загрузкой топлива на поверхности. Или челнок с полностью многоразовой разгонной ступенью. На поверхность планеты доставляется крупный разгонный гиперзвуковой самолет, который многократно используется для стартов челноков на орбиту.

Наиболее реализуемым мне кажется третий сценарий - то есть доставка на поверхность планеты в аэродинамическом контейнере самолета-разгонника, использующего горючее, произведенное на поверхности. Достоинство такой схемы - ее экономичность и надежность.

Соответственно, по этой схеме, с некоторой примесью первой:

1) Сначала участок, планируемый для постройки космодрома, при помощи аэродинамических контейнеров, доставляется инженерное оборудование, химический реактор, позволяющий получать топливо из местных ресурсов. При помощи шаттла, оснащенного стартовыми ускорителями (т.е. первая схема) доставляется рабочая команда, задачей которой является формирование из местных или доставленных материалов полосы для самолета-разгонника. Наличие у этой команды способного взлетать шаттла необходимо - ведь может сложиться так, что выбранная площадка при детальном рассмотренипи окажется непригодной, и строительную группу надо будет спешно забирать обратно.

2) Когда полоса достроена и химический реактор приступил к выработке топлива, доставляется самолет-разгонник. Это гиперзвуковой самолет с прямоточным приводом, рассчитаный на разгон шаттла до скорости 10-15 Маха. Самолет-разгонник сориентирован на применение "местного" топлива, оснащается разгонным многразовым ЖРД и ГПВРД. Его задача - разгонять пустой шаттл, облегчая ему старт в Космос.

3) После этого на поверхность начинают уже в обьычном грузовом режиме приземляться челноки, разгон которых обеспечивает самолет-разгонник. Эти аппараты поднимаются на низкую орбиту, где стыкуются с кораблем-буксиром, оснащенным ионным или электромагнитным двигателем.

[Виталий]

Наличие у этой команды способного взлетать шаттла необходимо - ведь может сложиться так, что выбранная площадка при детальном рассмотренипи окажется непригодной, и строительную группу надо будет спешно забирать обратно.

Это в вашем стиле - сбросить несколько килотонн груза, а потом проверять - пригодна ли площадка для строительства космодрома?

3) После этого на поверхность начинают уже в обьычном грузовом режиме приземляться челноки, разгон которых обеспечивает самолет-разгонник.

Это как я понимаю уже четвертый вариант посадочной системы, которая должна быть в распоряжении экспедиции (контейнеры, первый челнок, на котором высаживаются рабочие, орбитальный буксир)?

Вопрос в задачах экспедиции. Что нужно сделать - колонизировать новую систему, оставить долговременную базу, провести экспедицию посещения? Во всех трех случаях (кроме маловероятного варианта с экспедицией посещения, которая потом продолжить исследования не заходя на Землю/в базу) все железо (почти все) сбрасывается на планету раз и навсегда. ПОднимать на орбиту нужно только людей и образцы.

1. Межорбитальный буксир всяко нужен. Возможно эту роль может выполнить и посадочный челнок, но он излишен для этого. Основная задача - даже не транспортировка грузов, а обслуживание орбитальной групировки.

2. Аэродинамические (или не совсем аэродинамические) контейнеры. Сгораемая теплозащита и парашютная система стоят дешевле чем движки и топливо и уж всяко меньше весят.

3. Посадочный челнок. Почти чисто пассажирский. Способный при спуске с орбиты, взять достаточно топлива чтобы взлететь снова. Возможна и вероятна заправка на планете (водород-кислород). Но не исключено что это не потребуется, если например звездолет будет сам "перезаправляться" на орбите за счет кометного вещества или ледяных небесных тел.

Если же речь идет о колонизационном полете "в один конец", то скорее всего выгодно будет строить звездолет так, чтобы его можно было опустить на планету целиком (м.б. только грузовую часть). Может быть по частям....

[Partizan]

тут все в основном в материалы и топливо упирается..... будет возможность использовать атомарный водород в качестве топлива- никаких пробем особо не предвидится...гдето читал, что использование топлива со скоростью истечения газов 11км/с (атомарный водород) позволяет создать ракетоноситель для вывода на орбиту нескольких людей размером с грузовик...

[Polugut]

Небольшое рассуждение.

Тащить груз в виде теплозащиты контейнеров - впустую тартить энергию, но и таскать массу челнока на орбиту тоже пустое выкидывание топлива, вместо термозащиты придется тащить с собой ускорители, так как не гарантия, что из листьев, травы и воды можно будет быстро развернуть производство своих.

Можно скомбинировать челнок и контейнеры. На челнок загружаются контейнеры с паращютами, потом сход с орбиты, торможение, сброс контейнеров с высоты, и выход обратно на орбиту. Естественно высота подбирается так, чтоб и контейнеры не погорели от трения, и челноку много топлива не надо было. Челнок не садиться на поверхность, контейнеры не нуждаются в термозащите.

[Виталий]

впустую тартить энергию, но и таскать массу челнока на орбиту тоже пустое выкидывание топлива, вместо термозащиты придется тащить с собой ускорители, так как не гарантия, что из листьев, травы и воды можно будет быстро развернуть производство своих.

Что-то все равно тащить придется.

Можно скомбинировать челнок и контейнеры. На челнок загружаются контейнеры с паращютами, потом сход с орбиты, торможение, сброс контейнеров с высоты, и выход обратно на орбиту. Естественно высота подбирается так, чтоб и контейнеры не погорели от трения, и челноку много топлива не надо было. Челнок не садиться на поверхность, контейнеры не нуждаются в термозащите.

Думал. И более-менее реально, и вполне экономично, но проблемы с высотой и точностью сброса (или слишком много тратим горючки, что не многим лучше посадки, или все равно нужна теплозащита на контейнерах ибо скорость)

Но для описываемой ситуации все это излишне. МОдульная схема звездолета с посадочными модулями.