Было ли это технико-экономическое обоснование космического челнока 1969 года слишком оптимистичным?

Я бы предположил, что двухнедельный оборот и 100 запусков в год были бы неосуществимы, но с достаточным бюджетом почти все возможно.

Я вижу несколько серьезных проблем, поднятых вашими пунктами, которые ясны задним числом, но, вероятно, не были очевидны в 1969 году.

На осмотр двигателей корабля уйдет всего 4,3 часа.

Главные двигатели космических челноков оказались чрезвычайно сложными и чувствительными машинами. Вместо быстрой проверки их снимали, тщательно осматривали и ремонтировали после каждого полета. В 1969 году наиболее сопоставимым двигателем был J-2, использовавшийся на ускорителях Saturn, который давал примерно на 8% меньший удельный импульс из-за более низкого давления в камере, но производил почти такую ​​​​же тяговооруженность, как SSME. В отличие от SSME, J-2, вероятно, мог выполнять полеты подряд без серьезного обслуживания. Из решения по космическому шаттлу :

J-2 показал себя даже лучше [чем F-1]: испытательный двигатель проработал 103 запуска и 6,5 часов без капитального ремонта.

«Мы никогда не изнашивали двигатель типа J-2», — вспоминает Пол Кастенхольц из Rocketdyne, руководивший его разработкой. «Мы могли запустить его несколько раз, не было ни эрозии камеры, ни повреждений лопаток турбины. Если вы посмотрите на J-2 после горячего обжига, вы не увидите никакой разницы с тем, что было до этого обжига. Форсунки всегда выглядели новые, на форсунках не было ни эрозии, ни коррозии. У нас было большое количество тестов на отдельных двигателях», которые продемонстрировали их надежность.

6,5 часов — это примерно 45 подъемов STS, поэтому многоразовый космический корабль с такими двигателями, безусловно, смог бы выполнить несколько последовательных миссий без капитального ремонта.

Теплозащита радиационная; без абляции. Детали системы тепловой защиты выдерживают от 10 до 50 полетов (в зависимости от расположения детали) до замены или капитального ремонта.

Абляционная теплозащита на тот момент хорошо зарекомендовала себя, но неприемлема для многоразовой пусковой установки. Выбор материала планера и теплового решения довольно долго (извините) обсуждался на ранней стадии разработки шаттла. Решение о космическом кораблездесь тоже есть что сказать. Я не думаю, что здесь были какие-то очень хорошие варианты термозащиты. Силиконовые плиты шаттла были легкими и эффективными, но между полетами требовали огромного объема обслуживания. Ограничение таких плиток только наиболее важными областями и использование жаропрочных сплавов на большей части космического корабля увеличило бы затраты на разработку и строительство (поэтому эта стратегия не использовалась для шаттла), а также вес, но уменьшило бы - стоимость полета и время выполнения. Отдельных плиток на шаттле могло хватить на 10 и более миссий, но каждую из тысяч плиток нужно было проверять по отдельности, что стоило больших затрат.

100 пусков в год

Я не понимаю, как это возможно на практике.

Каждая миссия шаттла включала, по крайней мере, часть подготовки экипажа в течение буквально нескольких лет. (Специалисты по полезной нагрузке, которые не были профессиональными астронавтами, а вместо этого были прикреплены к конкретной миссии, чтобы сделать что-то с конкретной полезной нагрузкой, обучались всего несколько месяцев, но составляли незначительное меньшинство членов экипажа шаттла.) С увеличением частоты запуска, предположительно, эта подготовка был бы сжат. Если бы командир или пилот летал более двух раз в год, их подготовка в аспектах, не зависящих от миссии, по существу, постоянно обновлялась бы, но им все равно нужно было бы тренироваться в аспектах, специфичных для миссии. Подготовка к космическим полетам — тяжелая, напряженная работа, которая сказывается на семьях астронавтов; очень немногие астронавты совершили более 3 или 4 миссий.

Если предположить, что цикл обучения может сократиться до 2 месяцев (слышно отсюда фырканье Organic Marble), то 100 полетов в год — это 16 параллельных программ обучения. Это 16 основных экипажей, 16 резервных экипажей, 16 вспомогательных экипажей, которые одновременно проходят высокоинтенсивные тренировки. Вам нужно будет продублировать тренажеры, вам нужно будет продублировать все объекты, поддерживающие обучение, и численность персонала для поддержки этих объектов. Предполагая, что типичная продолжительность миссии составляет 2 недели, вы должны иметь возможность контролировать как минимум 4 миссии одновременно. (Хотя при такой частоте запусков вы, вероятно, выполняете более короткие миссии, особенно потому, что вам понадобится гораздо меньший и более дешевый орбитальный аппарат, чем STS.) Вам потребуется намного больше астронавтов, и вместо этого они сгорят за 2 года. от 5-10 лет. Вы собираетесь нанять много людей, а это значит, что не все они будут лучшими из лучших. Если вы хотите справляться с проскальзыванием одного запуска, не подталкивая при этом все остальные, вам нужно еще больше параллелизма.

У STS был показатель безопасности 98,5% - 2 космических корабля и экипажа были потеряны из 135 полетов. С таким ритмом вам повезет, если вы потеряете только один в год.

Обратите внимание, что все шаги, которые вы можете предпринять для увеличения частоты вращения педалей — менее эффективный двигатель, больший радиатор и меньше плитки, упрощение и сокращение каждой миссии — указывают на значительно меньшую общую массу полезной нагрузки, а также отношение массы полезной нагрузки, чем у STS. . Один относительно простой и разумный шаг, который можно предпринять, чтобы попытаться решить эту проблему, который я бы хотел, чтобы реальная программа космических челноков сделала, - это сделать две версии орбитального корабля: одну без экипажа, чтобы использовать ее для развертывания спутников, а другую с экипажем для миссий. который действительно нуждался в экипаже. Там есть интересная альтернативная история.