Насколько экономичнее SRB по сравнению с основным двигателем?

Жидкий водород является плохим топливом для первой ступени. Первые ступени работают с транспортным средством, полным топлива и поднимающимся непосредственно против силы тяжести, и им требуется тяга больше, чем удельный импульс. Это означает высокий массовый расход, а более низкая плотность жидкого водорода затрудняет прокачку его достаточного количества через двигатель. Твердотопливные ракеты относятся к концу спектра с высокой тягой и низким удельным импульсом и служат для приведения ракеты в движение, когда она слишком тяжелая для водородных двигателей. Пара ракет дополнительно использует переменное количество SRB, чтобы обеспечить функцию «набора ракеты», добавляя их больше для поддержки более тяжелых полезных нагрузок или более высоких орбит.

Было много ракет на жидком топливе, в которых не используются ни гидролоксовые первые ступени, ни твердые ускорители, вместо этого используется керосин (Союз, Falcon 9 / Heavy, Electron) или гиперголическое топливо (Протон, различные ракеты Long March). Вместо того, чтобы добавлять ускорители, они просто строят ракету, достаточно большую, чтобы выдерживать самые большие полезные нагрузки на целевом рынке, а иногда добавляют дополнительные верхние ступени. В целом это было более коммерчески успешным: российские ракеты за несколько лет произвели пару тысяч запусков с относительно низкими затратами на запуск, а Falcon 9 SpaceX недавно смог обойти их. В случае с ракетами Falcon ракета-носитель возвращается для повторного использования, и ее стоимость распределяется на несколько запусков, поэтому не так уж важно, что она слишком большая для многих полезных нагрузок. Звездный корабль SpaceX должен продвинуть это дальше,

Для некоторых цифр: каждый SRB, добавленный к Atlas V, увеличивает его цену примерно на 7 миллионов долларов. В GEM-63XL, который будет использоваться на Вулкане, внесены изменения для улучшения его экономики, но он также больше, так что, вероятно, это достойная оценка его стоимости и довольно хорошо соответствует ожидаемому ценовому диапазону. Для сравнения, строительство первой ступени Falcon 9 оценивается примерно в 20-30 миллионов долларов , но ожидается, что она совершит не менее 10 полетов, а SpaceX недавно заключила контракт на полет (IXPE) всего за 42 миллиона долларов .

Одной из основных причин дальнейшего использования SRB является политика. Технологии SRB используются совместно с межконтинентальными баллистическими ракетами, и их производители имеют значительное политическое влияние. Например, взгляните на события, связанные с тем, как в Юте были созданы SRB Shuttle (что в конечном итоге привело к катастрофе Challenger), или на споры вокруг проекта Ariane 6, который изначально должен был иметь первую и вторую ступени, полностью состоящие из твердых тел.

SRB, как правило, используются для одного из двух типов целей:

1. Ядро ракеты такое же, но иногда требуется дополнительная производительность (Атлас, Вулкан).
2. Ядро ракеты состоит из водорода, и ему не хватает тяги, чтобы оторваться от земли.

Для первого предпочтительнее твердотопливная ракета, так как ракеты должны быть дешевыми и маленькими, а твердотопливные ракеты намного проще, не требуя дорогого ракетного двигателя. Твердотопливные ракеты можно сделать любого размера, а жидкостные двигатели сделать маленькими гораздо сложнее. Небольшой размер делает их более конфигурируемыми.

Спейс шаттл не мог оторваться от земли без твердотопливных ракет. Водород позволил создать чрезвычайно эффективное транспортное средство, но не с такой высокой тягой, которая действительно требуется для движения. В этом хорошо помогают твердотопливные ракеты, обладающие большей тягой, но меньшей эффективностью.

Почему в основном двигателе космического корабля "Шаттл" использовался водород? Ну, двигатели часто повторно использовались в программе. Использование водорода позволяет избежать попадания сажи в труднодоступные места, что облегчает поддержание работы двигателей. Сажа сегодня является серьезной проблемой для повторно используемых двигателей RP1, SpaceX должна следить за уровнем сажи и периодически заменять компоненты, когда уровни слишком высоки. SLS использует водород из-за желания имитировать космический шаттл.