SHS versus SLS

Název mluví za vše

SHS versus SLS

Příspěvekod Realista11 » 03 úno 2019, 00:15

V komentářích k různým článkům na stránkách webů kosmonautix.cz resp. elon.cz jsem mnohokrát setkal s tvrzením, že raketa NASA SLS je zastaralá a drahá oproti raketě SpaceX SHS. Hlavní příčinu shledávali diskutující hlavně v jednorázovém použití jednotlivých stupňů s drahými motory u rakety SLS. Uvažoval jsem, proč odborníci NASA, určitě minimálně tak schopní jako odborníci SpaceX, k opakovanému použití stupňů nepřistoupili. Proč v celé historii moderních raket takové na první pohled neefektivní řešení naprosto převládalo, proč některé zřídkavé pokusy o opakovatelnost skončily neúspěšně. Zde nemohu nezmínit např. americký raketoplán. Ještě ze svých mladých let si pamatuji to nadšení, s jakým se vítal vývoj tohoto raketoplánu – údajně 10x menší náklady na vynesení nákladů na oběžnou dráhu než u běžných raket. A jak to dopadlo – opravdu špičkové technické řešení raketoplánu nakonec skončilo ekonomicky neúspěšně, náklady na vynesení nákladu byly vyšší než u standardních raket.
Hlavní důvod vidím v nižší nosnosti raket při opakovatelné použitelnosti jednotlivých stupňů. Pro zajištění návratu jednotlivých stupňů v nepoškozeném stavu zpět na Zem je totiž nutné zajistit snížení jeho rychlosti při přistání na nulu. Moderní kosmické rakety vycházely z vojenských raket středního a zejména dlouhého doletu a proto automaticky nepočítaly s návratem jednotlivých stupňů. Navíc bylo ze všeho nejdůležitější dosáhnout co největší nosnosti rakety, ekonomická kritéria byla vedlejší. Proto se zbytná zatížení maximálně eliminovaly, takže vůbec nepřicházelo v úvahu brzdění motorem a v podstatě ani brzdění těžkými padáky apod. U každé pilotované lodě, dílech kosmických stanic, kosmických sondách k Měsíci a planetám, většině vědeckých družic, spojovacích družic apod. se bojovalo o každý kilogram nosnosti, která by umožnila použití více přístrojů, větší prostor a pohodlí pro posádku, větší spolehlivostí a životnost apod. Větší náklady se většinou zaplatily větší užitnou hodnotou. A to v podstatě převládá dodnes. Cena rakety u mnoha aplikací tvoří jen podstatně menší část celkových nákladů na příslušnou aplikaci – např. kosmické sondy kdy náklady na vývoj a výrobu sondy se pohybují ve stovkách miliónů nebo dokonce miliardách dolarů oproti případné úspoře za opakovatelnost v desítkách miliónů dolarů.
P. Dušena Majer v diskuzi na otázku z publika při některé ze svých přednášek prohlásil, že snížení nosnosti s důvodů opakovatelného použití 1. stupně u SpaceX činní 30-50%. Nechtělo se mi to věřit, a proto jsem přistoupil k jeho ověření. Posouzení jsem provedl pomocí raketové (Ciolkovského) rovnice pro rakety SHS – (dříve BFS/BFR), jako výchozí údaje jsem použil data z wikipedie pro tuto raketu. Z výchozí hmotnosti rakety 4400 tun se pro urychlení celé rakety na rychlost 2 km/s, kdy dochází k oddělení 2. stupně, spotřebuje celkem 1920 tun paliva. Aby 1. stupeň, již samozřejmě lehčí o spotřebované palivo, zpětně zabrzdil tuto rychlost 2 km/s, spotřebuje 500 tun paliva o které byl 1. stupeň při startu těžší. Pokud by se té „nadváhy“ 500 tun použilo pro zvýšení rychlosti rakety v době oddělení 1. stupně, tak by v tom okamžiku měla raketa rychlost 2,8 km/s místo původních 2 km/s. Tím by musely motory 2. stupně jej urychlit pro dosažení orbitální rychlosti 7,9 km/s pouze o 5,1 km/s místo původních 5,9 m/s, což se promítne ve zvýšení výsledné nosnosti o 60 tun. Při udávané užitečné nosnosti rakety SHS 100 tun to je o něco více než 50 %. Vzhledem k tomu, že Starship je současně 2. stupněm a zároveň částečně užitečným nákladem, nelze přesně stanovit kolik se z těch 60 tun promítne do zvýšené užitečné nosnosti, jeví se to jako dosti dobrá shoda s výše uvedeným údajem p. Dušana Majera. Taktéž se uvedený údaj hmotnosti paliva pro zpětné zabrzdění 1. stupně ve výši 500 tun přibližně kryje s rozdílem startovní hmotnosti SHS a SLS o něco více než 400 tun. Samozřejmě to vše je pouze ilustrační příklad, protože údaje zejména o SHS jsou jen orientační, poněvadž se prozatím tato raketa jen projektuje, při čemž ještě dochází k zásadním změnám v koncepci – viz nedávný přechod z uhlíkových kompozitů na nerez.
NASA plánuje užívat raketu SLS v aplikacích, kdy maximální nosnost rakety hraje zásadní roli, přičemž bude využívaná v cca dvouročních intervalech. V případě záchrany stupňů – v úvahu by přicházel zřejmě jen 1. stupeň, by výchozí hmotnost celé rakety při zachování užitečné nosnosti musela být cca o 500 tun vyšší a motory 1. stupně by navíc musely mít přiměřeně vyšší výkon. Zachráněný 1. stupeň by musel čekat cca 2 roky na další využití, pak projít revizemi a testy. Takže je otázkou, kolik by se při opakovaném použití uspořilo. Naproti tomu SpaceX uvažuje s mnohonásobným využitím rakety SHS ve velmi krátkých intervalech. Pokud se SpaceX tuto mnohonásobnou opakovanost podaří zajistit, pak samozřejmě dojde ke značným úsporám nákladů a koncepce SHS tím dokáže svou oprávněnost, stejně jako SLS, každá však z jiných důvodů.
Realista11
Aktivní nováček
Aktivní nováček
 
Příspěvky: 17
Registrován: 02 úno 2019, 11:47

Re: SHS versus SLS

Příspěvekod Wopat » 03 úno 2019, 07:23

Píšeš, že jsi spočítal, že při expandable verzi Super Heavy by nosnost stoupla o 60 tun, přičemž aktuální udávaná nosnost je cca 100 tun. To znamená 160 tun expandable vs. 100 tun reusable. Ať už jsou ta čísla správná či nikoliv, já vidím pokles nosnosti o 37,5 % nikoliv o více než 50 %.

Druhá věc je, že moc nechápu, kam celým tím příspěvkem míříš. Popsal jsi tak nějak aktuální stav věcí. A co teď s tím? Kde je ta otázka pro diskusi nebo nějaký problém k řešení?
The difficult we do immediately. The impossible takes a little longer.
Uživatelský avatar
Wopat
Zkušený vesmírný veterán
Zkušený vesmírný veterán
 
Příspěvky: 4286
Registrován: 08 srp 2012, 19:37
Bydliště: Ostrava

Re: SHS versus SLS

Příspěvekod Alchymista » 03 úno 2019, 10:29

Otázka je možno nevyslovená...
Ale je ešte jedno kriterium okrem nosnosti - cena rakety, cena jej vývoja a cena za kilogrm na LEO.

Iná vec sú tlaky v pozadí... Pokiaľ osud rakety stojí na tom, či sa dva šrubky budú vyrábať v západnej Pensilvánii alebo nie, aby to senátor mohol prezentovať vo svojej volebnej kampani a podľa toho rozpočet NASA podporí alebo nie, tak všetky ostatné parametre rakety sú ako na h****....
Alchymista
Zkušený vesmírný badatel
Zkušený vesmírný badatel
 
Příspěvky: 504
Registrován: 14 zář 2016, 01:01

Re: SHS versus SLS

Příspěvekod Pospíšil » 03 úno 2019, 10:52

Je to tak. Na tomto i dalších fórech to zaznělo už mnohokrát - SLS je především politický projekt, který s pokrokem a inovacemi, na rozdíl od SH, nemá nic moc společného. SLS poskytnul práci desítkám, možná stovkám tradičních aerokosmických firem a firmiček po celých USA, které vznikly a existovaly v mnoha případech jen a pouze pro program raketoplánů ze 70. a 80. let minulého století. Pro mnoho politiků, senátorů, guvernérů a zákonodárců je tato “heritage” významnou politickou silou a tak je SLS “nařízeným” slepencem 40-50 let starých technologií a metod, které vedou k obrovské ceně, nepružnosti a pramalém potenciálu pro radikální inovace typu znovupoužitelnost.
Pokoušet se srovnávat SLS se SuperHeavy je podobné, jako srovnání mobilu Sony CMD-Z1 (1997) a iPhone X (2018).
---


"Mystery creates wonder and wonder is the basis of man's desire to understand." Neil Armstrong
Uživatelský avatar
Pospíšil
Zkušený vesmírný veterán
Zkušený vesmírný veterán
 
Příspěvky: 5484
Registrován: 22 črc 2012, 19:00
Bydliště: Pardubice

Re: SHS versus SLS

Příspěvekod Realista11 » 03 úno 2019, 11:11

Otázkou je, co vezmete jako základ výpočtu procent. Pokud 100 tun projektované nosnosti při opakovatelném využití 1. stupně, tak její zvýšení o 60 tun znamená zvýšení o 60%. Pokud vezmete za základ nosnost 160 tun při jednorázovém použití 1. stupně, tak při nosnosti 100 tun při opakované použitelnosti, tak nosnost se sníží na 62,5%, tedy o Vašich 37,5%. To je v podstatě jedno, prostě to jen rámcově dokazuje, že můj výpočet je v souladu s tvrzením Dušana Majera.
Důvod proč o tom píšu je uveden v závěru mého článku. Pokud chci posuzovat, zda raketa SLS je zastaralá vůči raketě SHS musím vzít v úvahu účel rakety - raketa SLS je stavěná na nosnost (při malém počtu startů), raketa SHS na opakovatelnost (při vysokém počtu startů).
Realista11
Aktivní nováček
Aktivní nováček
 
Příspěvky: 17
Registrován: 02 úno 2019, 11:47

Re: SHS versus SLS

Příspěvekod Wopat » 03 úno 2019, 11:19

Ano, s čísly si můžeme hrát a všelijak s nimi manipulovat a vždy bude záležet na perspektivě. Reagoval jsem ale na tohle...
Realista11 píše:P. Dušena Majer v diskuzi na otázku z publika při některé ze svých přednášek prohlásil, že snížení nosnosti s důvodů opakovatelného použití 1. stupně u SpaceX činní 30-50%. Nechtělo se mi to věřit, a proto jsem přistoupil k jeho ověření...

Realista11 píše:... Při udávané užitečné nosnosti rakety SHS 100 tun to je o něco více než 50 %.

...kde jasně popisuješ, jak jsi vypočítal, že to není těch 30-50 %, o kterých jsi slyšel od Dugiho, ale je to SNÍŽENÍ NOSNOSTI o více než 50 %. Jen jsem to chtěl uvést na pravou míru.
The difficult we do immediately. The impossible takes a little longer.
Uživatelský avatar
Wopat
Zkušený vesmírný veterán
Zkušený vesmírný veterán
 
Příspěvky: 4286
Registrován: 08 srp 2012, 19:37
Bydliště: Ostrava

Re: SHS versus SLS

Příspěvekod Realista11 » 03 úno 2019, 11:32

V tom případě máte pravdu.
Realista11
Aktivní nováček
Aktivní nováček
 
Příspěvky: 17
Registrován: 02 úno 2019, 11:47

Re: SHS versus SLS

Příspěvekod Realista11 » 03 úno 2019, 12:01

K Alchymista:
Vy si myslíte, že SpaceX je na tom jinak? Vždyť Musk dostal dotace od státu Texas, že tam vybuduje kosmodrom a že zaměstná x lidí s čímž teď má problém! Taktéž podobně využívá státních příspěvků kde může – kolik financí již dostal od NASA a vojáků. Prostě se ničím neliší od ostatních firem v oboru, kde může tak získává státní peníze a kdyby tak nečinil, byl by hloupý, což určitě není. Již dnes je zainteresován do prodloužení podpory ISS, a určitě se bude podílet na programu orbitální stanice u Měsíce. Samozřejmě všude jde o politikum, poněvadž jde hlavně o peníze a ty rozdělují politikové.
K Pospíšil:
Nevím proč by měl být SLS více nebo méně politický než jiné projekty NASA. Výstavba orbitální stanice u Měsíce, vývoj výkonných iontových motorů s tím spojených, planetolet k Marsu, vyslání sondy k Evropě apod. neznamenají pokrok vědy a techniky? A jak motory SLS tak i motory SHS jsou evolučním pokračováním předchozího vývoje a oba nejsou nic převratného, revolučního. To jen jednotlivé stupně SHS mají motoricky vracet, poněvadž to koncept SpaceX potřebuje. NASA to naopak nepovažuje za prioritu, poněvadž je výzkumnou institucí, ne komerční.
Realista11
Aktivní nováček
Aktivní nováček
 
Příspěvky: 17
Registrován: 02 úno 2019, 11:47

Re: SHS versus SLS

Příspěvekod Pospíšil » 03 úno 2019, 12:37

Realisto11, nějak mi uniká, proč jsi vlastně založil toto vlákno?
Chtěl jsi s námi probírat technické parametry dvou zatím neexistujících raket ve fázi jejich vývoje a stavby prvních exemplářů, jejich další parametry jako očekávaná cena, způsob financování, životnost, rozsah použití, očekávaná frekvence startů a motivace jejich vzniku? Pokud ano, tak je to fajn a můžeme jít do toho.

Bude ale dobré si připomenout, jak zdejší diskusi vedeme. Zakládáme si na věcné a otevřené výměně názorů, podpořené reálnými fakty, odkazy na dokumenty, články z důvěryhodných zdrojů a podobně.
Co zde netolerujeme je trolling, flameware a podobné projevy zarputilého ignorování faktů a informací dalších diskutujících. Neříkám, že už to tu běží, ale mírně se to tím směrem začíná ubírat.

Co se týče politického pozadí stavby SLS, máme tu několik dalších vláken, která popisují historii programu Constellation i nástupnické SLS & Orion, kde byla tato tématika opakovaně probírána.
Samozřejmě, že každoročně probíhá politické schvalování rozpočtu NASA, ale některé programy jsou politiky sledovány a ovlivňovány mnohem více, než jiné. Většinou jsou to ty, kde je přerozdělováno více peněz a jsou "více vidět".
A k výzkumnému účelu NASA mám jen tolik, že současný prezident a vedoucí politická reprezentace mají na srdci spíš ty velké viditelné projekty, než ty čistě vědecké. Z rozpočtů je to celkem dobře vidět.

A i NASA může šetřit a nemusí plýtvat. Využívání SpaceX nosičů v současnosti je toho pěkným příkladem.
Až budou v provozu oba superheavy nosiče SLS i SH, bude zajímavé sledovat, jak budou politici dávat NASA volnost ve volbě mezi nimi. :)
---


"Mystery creates wonder and wonder is the basis of man's desire to understand." Neil Armstrong
Uživatelský avatar
Pospíšil
Zkušený vesmírný veterán
Zkušený vesmírný veterán
 
Příspěvky: 5484
Registrován: 22 črc 2012, 19:00
Bydliště: Pardubice

Re: SHS versus SLS

Příspěvekod milantos » 03 úno 2019, 12:54

Promiň, ale politiku jsi do tohoto vlákna zavedl ty.
.
milantos
Pokročilý uživatel
Pokročilý uživatel
 
Příspěvky: 138
Registrován: 27 říj 2018, 15:01

Další

Zpět na Volná diskuse

Kdo je online

Uživatelé procházející toto fórum: Žádní registrovaní uživatelé a 2 návštevníků

cron