Знаете, чем отличается килограмм в космосе от килограмма на Земле? Чтобы ответить на этот вопрос, не обязательно разбираться в физике и знать Теорию Относительности. Ответ лежит на поверхности: они отличаются ценой.
Любая ерунда, поднятая на орбиту, начинает стоить на несколько тысяч долларов дороже, чем точно такая же на Земле. Банка тушёнки, поднятая Шаттлом на низкую опорную орбиту, стоила бы на $7930 дороже, чем в супермаркете у вашего дома. А пустая(!) жестянка из-под неё обошлась бы в $1268 (по текущему курсу - 71290р.)
Очевидно, что при такой стоимости вывода грузов на орбиту ни о какой серьёзной колонизации космоса речь идти не может. Когда-то в космической отрасли было время первых: первый спутник, первый полёт человека, первый выход в открытый космос, первая посадка на Луне, первый орбитальный телескоп.
Сейчас наступило время эффективных: чтобы двигаться дальше, нужно снижать стоимость вывода космических грузов в разы, а точнее - в десятки раз. не закончилась, просто её правила стали сложнее: победа «любой ценой» теперь равносильна поражению.
Стоимость «космического килограмма», выведенного разными носителями, выглядит примерно так:
«Примерно», потому что, во-первых, не все из этих ракет сейчас продолжают летать, и, во-вторых, стоимость запуска одного и того же носителя могла существенно меняться со временем.
Самым дорогим носителем из всех, как это ни странно, оказались многоразовые Space Shuttle: после каждого полёта они нуждались в крайне дорогостоящем обслуживании и проверке. Первый полёт Шаттла совпал с двадцатилетием , а последний состоялся 8 июля 2011.
Каждый килограмм, выведенный Шаттлом на низкую опорную орбиту, стоил поистине космические $19824. Для сравнения: килограмм золота стоит в районе $40000.
Следующий за ним по стоимости вывода носитель - Дельта-4 от компании Боинг. Её крайняя дороговизна компенсируется тем, что на сегодняшний день она выводит наибольшую полезную нагрузку среди всех эксплуатируемых ракет-носителей в мире. Американские военные любят тяжёлые спутники, поэтому кряхтят, но платят.
Замыкает сегмент дорогих носителей европейская ракета Ариан-5. Кроме цены, она больше ничем не примечательна, хотя на орбиту выводит груза меньше, чем наш Протон.
Средняя ценовая категория это японские, китайские, индийские, российские и американские ракеты. Среди них особенно примечательны Атлас-5 - американская ракета с российским двигателем РД-180 и Союз-2 - наша ракета, предназначенная для пилотируемых запусков.
Союз-2 принадлежит к славному семейству ракет Р-7. Именно эти ракеты вывели на орбиту первый искусственный спутник, первый спутник с живым существом на борту и первый пилотируемый человеком космический корабль.
В нижнем ценовом сегменте три основных игрока: дешёвые украинские лёгкие носители, переделанные из баллистических ракет, российские Протоны, и Falcon Илона Маска.
Собственно, вся интрига космической гонки последних лет до декабря 2015 года заключалась именно в противостоянии Протона и Фалькона.
С Протоном всё было ясно: это очень старая (впервые полетела в 1965 году), непригодная для пилотируемых запусков из-за ядовитого топлива и слишком часто падающая из-за снизившейся культуры производства, но очень дешёвая для своего класса ракета.
Фалькон наоборот, был тёмной лошадкой. Новейшая разработка, возможность сертификации для пилотируемых полётов и, самое главное, возвращаемые ступени, резко снижающие стоимость запусков. Непонятно было только, получится это или нет.
Получилось. Первые успешные посадки воспринимались почти как чудо, а сейчас Маск планирует вернуть все три блока тяжёлой ракеты Falkon Heavy и это уже никого не удивляет. Даже без возвращаемых ступеней Фалькон был самым дешёвым носителем, а с ними и вовсе оторвался от конкурентов, став лидером в отрасли по стоимости килограмма груза на орбите.
Был, правда, один интересный (последний для этого носителя) запуск старенького советского Востока с индийским спутником на борту в 1991 году. Страна разваливалась на глазах и запуск обошёлся индусам в смешные $1586 за килограмм, хотя с учётом обстоятельств это вряд ли можно считать достижением.
P.S. Полтора года назад, после первой посадки Фалькона, будущее российского космоса стало очевидно печальным и я об этом уже . Увы, пока мне нечего к этому добавить - цифры говорят сами за себя.
UPD3: за сутки «псевдо-собрали» 1.000.000$ и более 500 желающий полететь в космос
«Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели.» Циолковский
Уважаемые читатели, предлагаю вашему вниманию идею, действительно стоящую распространения и реализации.
Меня поразило то, что это законченная(т.е. не требующая еще не существующих ресурсов, как сверхпрочные материалы) технология, в отличие от прочих технологий безракетного космического запуска .
Единственное, чего не хватает, - спроса на данную услугу.
ТТХ «Петли»
Уровень перегрузки - 3g
Количество груза в год - 6.000.000 тонн (шесть миллионов тонн)
Частота запусков - 80 запусков в час
Окупаемость - 5 лет
Стоимость установки - 30 млрд $ (Бюджет Сочи 2014 - 950+ млрд руб. пруф)
Стоимость вывода на орбиту 1 кг полезного груза - 3$ (три доллара за кг)
Ссылка на статью в Википедии с подробным описанием проекта
Существующие проблемы в области космических запусков
На данный момент существует 2 класса проблем - это перегрузки и прочность материалов.
Для «пушечных» технологий(пушка , катапульта , слингатрон) присущи гигантские перегрузки .
Для "лифтов ", "фонтанов ", " , мостов " нужны нереально прочные и одновременно легкие материалы, т.к. размеры конструкций должны быть десятки тысяч километров и при этом вертикально ориентированы.
«Мы должны продвигаться вглубь Вселенной. Только так человечество спасет себя от земных войн и политики. Стать астронавтом и отправиться в космическое путешествие, чтобы найти Бога внутри себя.» Рэй Брэдбери
Зачем человечеству космос?(статьи и видео)
Почему Стивен Кинг боится русских?
«Впервые я пережил ужас - подлинный ужас, а не встречу с демонами или призраками, живущими в моем воображении, - в один октябрьский день 1957 года. Мне только что исполнилось десять. И, как полагается, я находился в кинотеатре - в театре «Стратфорд» в центре города Стратфорд, штат Коннектикут.
Шел один из моих любимых фильмов, и то, что показывали именно его, а не вестерн Рандольфа Скотта или боевик Джона Уэйна, оказалось вполне уместно. В тот субботний день, когда на меня обрушился подлинный ужас, была «Земля против летающих тарелок» (Earth vs. the Flying Saucers) Хью Марлоу.
И вот как раз в тот момент, когда в последней части фильма пришельцы готовятся к атаке на Капитолий, лента остановилась. Экран погас. И пленка не порвалась - просто выключили проектор. А дальше случилось нечто неслыханное: в зале зажгли свет. Мы сидели, оглядываясь и мигая от яркого света, как кроты. На сцену вышел управляющий и поднял руку, прося тишины, - совершенно излишний жест. Я вспомнил этот момент шесть лет спустя, в 1963 году, в ноябрьскую пятницу, когда парень, который вез нас домой из школы, сказал, что в Далласе застрелили президента.…
Мы сидели на стульях, как манекены, и смотрели на управляющего. Вид у него был встревоженный и болезненный - а может, это было виновато освещение. Мы гадали, что за катастрофа заставила его остановить фильм в самый напряженный момент, но тут управляющий заговорил, и дрожь в его голосе еще больше смутила нас.
- Я хочу сообщить вам, - начал он, - что русские вывели на орбиту вокруг Земли космический сателлит. Они назвали его… «спутник».
Сообщение было встречено абсолютным, гробовым молчанием.
Помню очень отчетливо: страшное мертвое молчание кинозала вдруг было нарушено одиноким выкриком; не знаю, был это мальчик или девочка, голос был полон слез и испуганной злости: «Давай показывай кино, врун!»
Управляющий даже не посмотрел в ту сторону, откуда донесся голос, и почему-то это было хуже всего. Это было доказательство. Русские опередили нас в космосе. Где-то над нашими головами, триумфально попискивая, несется электронный мяч, сконструированный и запущенный за железным занавесом. Ни Капитан Полночь, ни Ричард Карлсон (который играл в «Звездных всадниках» (Riders to the Stars), боже, какая горькая ирония) не смогли его остановить.
Он летел там, вверху.., и они назвали его «спутником». Управляющий еще немного постоял, глядя на нас; казалось, он ищет, что бы еще добавить, но не находит. Потом он ушел, и вскоре фильм возобновился.»
Выступление на TEDx
Космос как мышление
К дню космонавтики. Переслегин: зачем нужен космос?
Системная инженерия против космоса
«Космос: веселые и невеселые итоги»
"… люди - идиоты. Они сделали кучу глупостей: придумывали костюмы для собак, должность рекламного менеджера и штуки вроде IPhone, не получив взамен ничего, кроме кислого послевкусия. А вот если бы мы развивали науку, осваивали Луну, Марс, Венеру… Кто знает, каким был бы мир тогда? Человечеству дали возможность бороздить космос, но оно хочет заниматься потреблением: пить пиво и смотреть сериалы."
Рэй Брэдбери
П.С. статья с некоторыми расчетами trendclub.ru/blogs/space_future/7119
(UPD: дисклеймер от автора статьи http://habrahabr.ru/post/196616/)
П.П.С. А может это приемлемый вариант утилизации отходов?
Любая ерунда, поднятая на орбиту, начинает стоить на несколько тысяч долларов дороже, чем точно такая же на Земле. Банка тушёнки, поднятая Шаттлом на низкую опорную орбиту, стоила бы на $7930 дороже, чем в супермаркете у вашего дома. А пустая(!) жестянка из-под неё обошлась бы в $1268 (по текущему курсу — 71290р.)
Очевидно, что при такой стоимости вывода грузов на орбиту ни о какой серьёзной колонизации космоса речь идти не может. Когда-то в космической отрасли было время первых: первый спутник, первый полёт человека, первый выход в открытый космос, первая посадка на Луне, первый орбитальный телескоп.
Сейчас наступило время эффективных: чтобы двигаться дальше, нужно снижать стоимость вывода космических грузов в разы, а точнее — в десятки раз. Космическая гонка не закончилась, просто её правила стали сложнее: победа «любой ценой» теперь равносильна поражению.
Стоимость «космического килограмма», выведенного разными носителями, выглядит примерно так:
Стоимость вывода килограмма груза на орбиту разными ракетами-носителями
«Примерно», потому что, во-первых, не все из этих ракет сейчас продолжают летать, и, во-вторых, стоимость запуска одного и того же носителя могла существенно меняться со временем.
Самым дорогим носителем из всех, как это ни странно, оказались многоразовые Space Shuttle: после каждого полёта они нуждались в крайне дорогостоящем обслуживании и проверке. Первый полёт Шаттла совпал с двадцатилетием полёта Гагарина , а последний состоялся 8 июля 2011.
Каждый килограмм, выведенный Шаттлом на низкую опорную орбиту, стоил поистине космические $19824. Для сравнения: килограмм золота стоит в районе $40000.
Следующий за ним по стоимости вывода носитель — Дельта-4 от компании Боинг. Её крайняя дороговизна компенсируется тем, что на сегодняшний день она выводит наибольшую полезную нагрузку среди всех эксплуатируемых ракет-носителей в мире. Американские военные любят тяжёлые спутники, поэтому кряхтят, но платят.
Замыкает сегмент дорогих носителей европейская ракета Ариан-5. Кроме цены, она больше ничем не примечательна, хотя на орбиту выводит груза меньше, чем наш Протон.
Средняя ценовая категория это японские, китайские, индийские, российские и американские ракеты. Среди них особенно примечательны Атлас-5 — американская ракета с российским двигателем РД-180 и Союз-2 — наша ракета, предназначенная для пилотируемых запусков.
Союз-2 принадлежит к славному семейству ракет Р-7. Именно эти ракеты вывели на орбиту первый искусственный спутник, первый спутник с живым существом на борту и первый пилотируемый человеком космический корабль.
В нижнем ценовом сегменте три основных игрока: дешёвые украинские лёгкие носители, переделанные из баллистических ракет, российские Протоны, и Falcon Илона Маска.
Собственно, вся интрига космической гонки последних лет до декабря 2015 года заключалась именно в противостоянии Протона и Фалькона.
С Протоном всё было ясно: это очень старая (впервые полетела в 1965 году), непригодная для пилотируемых запусков из-за ядовитого топлива и слишком часто падающая из-за снизившейся культуры производства, но очень дешёвая для своего класса ракета.
Фалькон наоборот, был тёмной лошадкой. Новейшая разработка, возможность сертификации для пилотируемых полётов и, самое главное, возвращаемые ступени, резко снижающие стоимость запусков. Непонятно было только, получится это или нет.
Получилось. Первые успешные посадки воспринимались почти как чудо, а сейчас Маск планирует вернуть все три блока тяжёлой ракеты Falkon Heavy и это уже никого не удивляет. Даже без возвращаемых ступеней Фалькон был самым дешёвым носителем, а с ними и вовсе оторвался от конкурентов, став лидером в отрасли по стоимости килограмма груза на орбите.
Был, правда, один интересный (последний для этого носителя) запуск старенького советского Востока с индийским спутником на борту в 1991 году. Страна разваливалась на глазах и запуск обошёлся индусам в смешные $1586 за килограмм, хотя с учётом обстоятельств это вряд ли можно считать достижением.
P.S. Полтора года назад, после первой посадки Фалькона, будущее российского космоса стало очевидно печальным и я об этом уже
или полезный груз космического аппарата - это количество, тип или масса полезного оборудования, ради которого создается или запускается данный космический аппарат . В технической литературе обычно используются сокращения этого термина: «ПГ » (полезный груз) или «Необходимо учитывать, что «вес, выводимый на орбиту» (например, спутник связи) и «вес, доставляемый к МКС » - это разные вещи. Ведь при доставке к МКС необходимо доставить на орбиту собственную двигательную установку космического корабля (вместе с топливом для неё), систему управления, сам корпус космического корабля и т. д. Так, например, масса КК «Союз» составляет чуть больше 7 тонн, но до МКС «долетает» обычно всего 2,5 тонны груза из выведенных на орбиту 7 тонн.
Поэтому, в зависимости от типа космических аппаратов, существует два толкования этого термина: ПН космических аппаратов и ПН ракет-носителей . Используя пример с КК «Союз», ПН «Союза» составляет 2,5 тонны, в то время как ПН ракеты-носителя - 7 тонн.
Модуль полезной нагрузки КА
Космическая платформа и модуль полезной нагрузки
Применительно к космическим аппаратам, термин ПН относится к массе модуля полезной нагрузки или типу используемого оборудования. Практически все современные космические аппараты строятся на основе двух составных частей: модуля служебных систем и модуля полезной нагрузки.
- В «Модуль Служебных Систем (МСС)» , который также называют «космическая платформа», входят все служебные системы спутника: все двигатели и горючее для них, система энергоснабжения, система управления движением, ориентации и стабилизации, система терморегулирования, бортовой компьютер и другие вспомогательные системы.
- «Модуль Полезной Нагрузки» (МПН) обычно включает отсек для установки оборудования выполняющего функции, для которых данный КА был создан. Обычно платформы оптимизируются под массу выводимой полезной нагрузки, что в свою очередь определяет массу всего КА и мощность системы энергоснабжения.
Отношение ПН к общей массе КА
Отношение массы полезного груза коммерческих телекоммуникационных спутников к общей массе КА
Одним из важнейших параметров является отношение массы ПН к общей массе КА. Очевидно, что чем лучше это соотношение, тем эффективнее могут быть выполнены задачи миссии. Обычно грузоподъемность ракеты-носителя определяет максимальную массу КА на орбите. Таким образом, чем меньше весит платформа, тем больше полезного груза может быть доставлено на заданную орбиту.
В настоящее время это отношение составляет примерно 18-19 % для современных тяжелых телекоммуникационных платформ, таких как Спейсбас или Экспресс 2000 . Основной технологической проблемой является энергетическая стоимость повышения орбиты с геопереходной до геостационарной. КА должны нести большое количество горючего для повышения орбиты (до 3 тонн и больше). Кроме того, еще 400-600 кг используется для удержания спутника на заданной орбите за все время активной эксплуатации. В недалеком будущем, широкое использование электрических ионных двигателей, а также уменьшение массы солнечных батарей и аккумуляторов должно привести к улучшению этого соотношения до 25 % и более. Например, электрический ионный двигатель фирмы Boeing XIPS25, использует всего лишь 75 кг горючего для удержания спутника на орбите в течение 15 лет. При возможном использовании этого двигателя для повышения и последующего удержания орбиты, можно сэкономить до 50 млн Евро (хотя в данный момент эта функция полностью не используется) .
Для ракет-носителей , в качестве полезной нагрузки выступают спутники, космические корабли (с грузами, либо с космонавтами) и т. д. В этом случае, термин «полезная нагрузка» означает полную массу КА выводимого на заданную орбиту. То есть масса корпуса КА и горючего на борту выводимого КА также считается полезной нагрузкой.
Необходимо различать массу ПН на различных орбитах. В общем случае, любая ракета-носитель выводит больше груза на низкую опорную круговую орбиту высотой 200 км, чем на высокоэнергетические орбиты (бо́льшей высоты). Так, РН Протон выводит до 22 т на опорную орбиту (в трехступенчатом варианте, без разгонного блока), более 6,0 тонн на геопереходную и до 3,7 тонны на геостационарную орбиту (в четырехступенчатом варианте, с разгонным блоком Бриз-М или ДМ).
Стоимость доставки грузов на орбиту
Цифры доставки грузов на орбиту в разных источниках довольно сильно отличаются. Кроме того, часто цифры даны в разных валютах, относятся к разным годам (год определяет как инфляцию, так и мировую конъюнктуру стоимости пусков), относятся к запускам на разные орбиты, некоторые из цифр характеризуют себестоимость пуска, другие источники дают стоимость пуска для заказчика, при этом источник не поясняет какая из цифр приведена. Поэтому сравнивать цифры нужно крайне осторожно и можно оценить лишь приблизительные значения.
Современные средства:
| Стоимость доставки грузов на низкую орбиту | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Носитель | Стоимость, долларов за кг | Стоимость запуска, млн. долларов | Грузоподъемность, тонн | Примечание | ||||||
| Зенит-2/3SL | 2 567-3 667 | 35-50 | 13,7 | |||||||
| Спейс шаттл (многоразовый КК) | 13 000-17 000 | 500 | 25 | при полной загрузке корабля 29,5 тонн, возрастает до $40-50 тыс./кг при частичной загрузке в 10 тонн. Максимальный вес доставки на орбиту - около 120-130 тонн (вместе с кораблем), максимальный вес полезной нагрузки - 24,4 тонн, максимальный вес возврата на землю - 14,5 тонн. Стоимость запуска - около $500 млн . | ||||||
| «Союз » (одноразовая ракета-носитель) | 4 242-11 265 | 35-78,858 | 8,25 | до $25 тыс./кг на ГСО . Максимальный груз который можно взять в корабль Союз ТМА, запускаемый РН Союз - около 300 кг. Максимальный вес доставки на орбиту - 7-7,5 тонн. В случае использования для вывода спутников, стоимость запуска: | ||||||
| «Восток » | 1 586 | 7,5 | 4,73 | В начале 90-х была всего-лишь $7-8 млн для привлечения иностранных клиентов . С 1991 года выведена из эксплуатации. | ||||||
| «Протон » (одноразовая ракета-носитель) | 1 136-4 546 | 25-100 | 22 | Цена запусков изменяется с годами, в последнее время, она постоянно растёт. Данные стоимости запусков на ГСО: | ||||||
| «Атлас-5 » (одноразовая ракета-носитель) | 187 | 9.75 - 29.42 (НОО) 4.95 - 13 на ГПО |
(только беспилотные спутники), максимальный вес доставки на НОО - 30 тонн, 13 тонн на ГПО. Стоимость пуска - около $187 млн . | |||||||
| «Днепр » (одноразовая ракета-носитель) | 2 703 | 10 | 3,7 | (только беспилотные спутники), максимальный вес доставки на орбиту - 3,7 тонны. Стоимость пуска - около $10 млн. | ||||||
Разрабатываемые средства следующего поколения (планируемые цифры по курсу рубля и доллара 90-х годов, без учета многомиллиардных расходов на разработку и испытания):
- МАКС - $1-2 тыс./кг
В настоящее время даже завышенные цифры по стоимости запуска одноразовых космических кораблей (эти завышенные цифры появились, видимо, в ходе переговоров по подготовке экваториальных стартов РН «Союз» с космодрома Куру) как минимум не уступают по экономической эффективности многоразовым системам, имеющимся на настоящий момент. Если использовать средние цифры (в том числе из приведенных выше), то одноразовые системы экономически эффективнее как минимум вдвое, что означает, что многоразовые системы на сегодняшний день не дешевле, но решают две важные задачи: свод с орбиты значительной массы и выполнение военно-стратегических целей. Обе эти цели в настоящий момент мало востребованы.
Примечания
- Boeing 702HP fleet . Boeing. Архивировано из первоисточника 21 июня 2012. Проверено 19 декабря 2010.
- Американцам придется уйти с МКС . «Комсомольская правда», 21 Сентября 2008. Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 20 декабря 2010.
- Российско-французский проект компании «Старсем» по осуществлению запусков РН «Союз» с космодрома Куру во Французской Гвиане . Center for Arms Control, Energy and Environmental Studies. Архивировано
- Анализ. Прогноз. Комментарии . ИАЦ "Спейс-Информ". Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 19 декабря 2010.