С 1 на вторую и далее.
Автор: Качинский Антон ВикторовичНемножко пояснений чтобы было легче понять какие проблемы стоят перед Старшипом
Картинка от Маска с тем что хотели в 2024 году и что получилось
Как видим вторая версия Старшипа по заявлению разработчика может вывести на низкую околоземную орбиту 35 тонн вместо хотелок на 100. Чтобы вывести 100 тонн ее стартовую массу надо довести почти до 14 000 т (!). Что не реально и Маск обещает получить 100 тонн при стартовой массе чуть больше 5000 т. Что для этого потребуется? А чудеса потребуются
Вспомним формулу Циолковского
Она служит для определения конечной скорости ракеты V. I - это скорость истечения газов из ракетного двигателя. М1 - масса пустой ракеты после израсходования топлива. М2- стартовая масса ракеты (с топливом, полезной нагрузкой и топливом). Для нас важно что V остается постоянной. Старшип надо разогнать до орбитальной скорости независимо от его стартовой массы. I- тоже постоянной можно взять, так как скорости истечения из двигателя особо не повысишь. То есть для повышения полезной нагрузки при одинаковом стартовом весе можно только снизить массу конструкций самой ракеты. Для упрощения мы рассматриваем аэродинамические и гравитационные потери и то что ракета двухступенчатая.
Итак , на орбиту надо вывести массу самого Старшипа с топливо для возвращения и массу полезной нагрузки.
Данных для расчетов у нас небогато, но попробуем Сухая масса Старшипа второй версии где то 120 тонн. Масса топлива 1200т. Масса полезной нагрузки 35. Масса посадочного топлива где то тонн 30. Всего выходит 1385 тонн, а в табличке стоит 1500. Не страшно , опытная машина , да и данные у нас приблизительные.
Для нас интереснее что мы могли бы сделать для увеличения полезной нагрузки самого Старшипа до 100 т? А только снизить массу самого Старшипа! То есть добавляем в массу полезной нагрузки 65 тонн для получения 100. Тогда сам пустой Старшип будет весить только 55 тонн! Ну он легче стал и топлива для посадки требуется меньше - отбираем у посадочного топлива 10 т. Теперь масса Старшипа 65 тонн, а не 120. Фактически нам надо облегчить его вдвое, при сохранении тех же параметров, что весьма проблематично. Вряд ли его проектировали исходя из двойных запасов по массе.
Третья версия Старшипа прибавит почти 2000 тонн, но это не 9000 тонн прибавки которые требуются для полезной нагрузки в 100 тонн при сохранении весового совершенства Старшипа второй версии. Учитывая что вторая версия смогла совершить только один успешный полет, но без выхода на орбиту и возвращения на старт. То есть перед третьей версией стоит задача сильно сбросить массу конструкции и одновременно научиться выходить на орбиту, сходить с нее и садиться на стартовый стол.
Задача действительно сродни чуду. Реально наверное если программу не прикроют скорее всего хотелки по полезной нагрузке снизят до 40-50 тонн , а сто тонн переползёт на 4 версию. А там и пятую подгонят...
Но я бы все же на месте Маска делал бы одноразовую вторую ступень и запускал бы на ней Старлинки. Повторил бы удачную стратегию Фалкона-9. Потихоньку бы сводил вторые ступени и изучал наклееную на них теплозащиту, подбирал бы режимы, а там глядишь и вышло бы чего... Но коонечно слишком много он обещаний надавал и отказаться от них ему будет трудно. Не путин же чать какой