Сколько топлива может сэкономить SpaceX, посадив ракету-носитель Falcon 9 на баржу?

Когда будет запущена первая ступень Falcon 9, будет доступно два основных режима. Многоразовые и одноразовые. До сих пор мы видели в основном одноразовые запуски.

В режиме многоразового использования требуется топливо для торможения прямой тяги, замедления для повторного входа в атмосферу и, наконец, для посадки. Хотя это не попытка сэкономить топливо, а то, что топливо должно быть зарезервировано для восстановления, его нельзя использовать для тяги на орбиту, и поэтому функциональная полезная нагрузка снижается.

От включения управления входом в атмосферу и приземлением не так-то просто избавиться, но от включения для замедления прямого полета можно свести к минимуму или убрать, если есть цель, на которую можно приземлиться.

Возвращение на стартовую площадку известно как RTLS — Return to Launch Site. Это наиболее затратно по топливу и, следовательно, снижает полезную нагрузку.

Во-вторых, центральное ядро ​​Falcon Heavy будет стрелять дольше и, следовательно, быстрее/выше на MECO. Возникает вопрос, можно ли это восстановить? Что ж, RTLS в этом случае, вероятно, будет означать огромное снижение полезной нагрузки, поэтому, вероятно, оно того не стоит. Но если есть подходящая цель для приземления (остров, баржа, континент), стоимость восстановления ступени может быть значительно снижена. (Стоимость, как всегда, рассматривается с точки зрения полезной нагрузки).

Как только ракета-носитель окажется на барже, что вы будете делать дальше? Ну, может быть, наклонить его в горизонтальное положение, пересадить на более быстрый корабль и отправить обратно на базу? Может, заправиться и лететь обратно? В конце концов, это многоразовая ступень ракеты. (Возможно, нужна крышка, так как открытый верхний конец второй ступени без первой ступени, вероятно, очень не аэродинамический).

Я должен согласиться с комментарием Джеффа. Особенно комментарий «Стоимость всегда рассматривалась с точки зрения полезной нагрузки».

Я много лет работал аэрокосмическим инженером как на коммерческих самолетах, так и на космических ракетах-носителях. Я не могу понять, как Falcon 9 экономит деньги, садясь на хвост, как он это делает, используя все это топливо. Да, это впечатляющий подвиг. Системы управления, которые могут это сделать, удивительны. Но является ли это практичным способом запуска и восстановления вашего бустера?

По оценкам НАСА, вывод на орбиту 1 фунта полезной нагрузки стоит 10 000 долларов. ( https://www.nasa.gov/centers/marshall/news/background/facts/astp.html ). Снижение затрат за счет многоразовой ракеты-носителя звучит привлекательно, но до сих пор не было показано, что это работает с точки зрения экономии затрат... ПОКА. https://www.theverge.com/2018/5/9/17254384/spacex-falcon-9-block-5-upgrade-rocket-reusability-savings

Это не значит, что это невозможно сделать когда-нибудь.

Большая проблема заключается в том, что повторный вход наносит большой ущерб, и вам приходится ремонтировать ракету-носитель. Там много теплового урона, если вам нужно снова войти в атмосферу. Однако, даже если ваш ускоритель не летает так высоко, просто трение при полете через атмосферу на необходимых скоростях наносит большой ущерб, не говоря уже о вибрации двигателя и нагреве деталей двигателя. Т

Это позволяет значительно сократить расходы на «многоразовое использование». Космический шаттл НАСА НИКОГДА не стал рентабельным. Конечно, это был пилотируемый космический корабль, и поэтому он был более дорогостоящим, а в целях безопасности человека ремонт должен был быть более масштабным.

Но, по крайней мере, космический шаттл имел большую грузоподъемность. Приземлиться, как самолет, ПЛАНИРОВАНИЕМ! Это очень экономично. Тем не менее, это никогда не стало рентабельным.

Если Falcon 9 будет рентабельным, я думаю, что его нужно восстановить каким-то другим способом. Все то топливо, которое использовалось, чтобы приземлиться ему на хвост только за счет тяги, кажется ужасно расточительным. Резервное топливо, необходимое для этого, и его стоимость в весе могли бы вместо этого быть полезной и приносящей доход полезной нагрузкой!

Парашюты делают то же самое и весят чертовски меньше всего этого топлива, даже если вы добавите систему раскрытия парашюта. Современные парашюты также могут «летать» как планер.

Мне нет смысла восстанавливать бустер таким образом. Даже если он приземлится ближе к стартовой площадке. Это выглядит круто. Но я думаю, что это все.

Но я бы не сказал, что у Falcon 9 нет будущего. Я думаю, что да. Я просто думаю, что для того, чтобы зарабатывать деньги, он не может так приземлиться. Слишком много потраченного впустую веса и грузоподъемности для чего-то, что ненужно... в любом случае на Земле.

Если вы приземляетесь где-то с небольшим количеством атмосферы или без нее, например, на Марсе или Луне, тогда ДА, это имеет смысл, потому что вы в принципе не можете приземлиться по-другому. Тем не менее, НАСА высадило зонды на Марс с парашютами (большие) и даже подпрыгивая (марсоход). Вам может сойти с рук последнее, потому что гравитация Марса составляет всего 38% от гравитации Земли. Парашюты на Луне не работают.

Посадка так, как приземляется Falcon 9, имела бы смысл на Марсе или Луне. На самом деле, очень точный способ приземления был бы очень полезен, и, учитывая более низкую гравитацию, он не использовал бы такое же количество тяжелого топлива. Но такая миссия не о восстановлении вашего автомобиля, по крайней мере, не той его части.