Крыло или ракетный двигатель?

Снова по поводу Старшипа и его малой полезной нагрузки в 35 тонн, когда как стартовая масса превышает 5000 этих самых тонн. По сравнению с проектом Боинга 70-х годов прошлого века — не слишком хорошо выходит. 

Вот третьим в ряду стоит двухступенчатый аппарат со стартовой массой в 4000 тонн и полезной нагрузкой в 120 тонн. Такое хотели для строительства орбитальных солнечных электростанций использовать. Нижняя ступень к стати на метане была, а верхняя на водороде.  Конечно это всего лишь проект, но на некоторые мысли по поводу полезной нагрузки наводит.

  В свое время в НАСА исследовали разные схемы посадки орбитальных аппаратов. По массе самая выгодная парашутная, но она же и самая неточная в плане места посадки. На втором месте ракетная. Тут и лучшая точность и возможность уклониться от баллистической траектории при посадке.  А для первой ступени ракеты плюс еще в том что не нужно специальных устройств для посадки — используются те же двигатели что и для взлета. Крылатая схема самая тяжелая, так как требуется везти на орбиту крылья, зато потом в атмосфере она допускает довольно широкий маневр и сильное отклонение от посадочной траектории.

 В аппарате Боинга все ступени крылатые, что вроде бы должны обеспечивать худшее весовое совершенство и соответственно меньшую полезную нагрузку. Но есть нюанс.  

 Первая ступень Старшипа — СуперХеви, садиться на тех же двигателях что и взлетает, а потому ей не надо кроме Старшипа разгонять крылья которые в подъеме не участвуют. Но не все так просто. СуперХеви был бы более эффективен чем крылатая первая ступень Боинга, если бы после разделения ступеней продолжал полет по баллистической траектории, тормозился о воздух, и включал ракетные двигатели для торможения перед самой поверхностью. Но тогда бы он садился в океане и там был бы нужен корабль с посадочной площадкой. Но такой корабль захотели исключить. В итоге СуперХеви включает двигатели после разделения (а точнее не выключает, так как разделение горячее) и сначала тормозит тратя топливо, а потом разгоняется в обратную сторону опять же тратя топливо. И перед посадкой опять тормозит. Итоге СуперХеви должен иметь топливо не только для посадки, но и для торможения и последующего повторного разгона. И видимо масса этого топлива превосходит массу крыльев на первой ступени Боинга. Крылатая ступень смогла бы развернуться используя крылья и их бы применила и для посадки.  Вывод — для улучшения весовой характеристики СуперХеви надо или переходить на посадку на корабль в море или оснастить ступень крыльями и сажать на аэродром. 

 Еще хуже дело обстоит со Старшипом при его сравнении со второй ступенью Боинг. Для разгона Старшипу нужны вакуумные двигатели, как имеющие больший удельный импульс. Вторая ступень Боинг оснащена только ими. Однако для посадки Старшипу нужны атмосферные двигатели с более коротким соплом и он вынужден их сначала поднимать на орбиту, а потом спускать с нее. Как и горючее для посадки причем в отдельных баках, что добавляет вес. Для торможения об атмосферу он вынужден применять плиточное теплозащитное покрытие и рудиментарные крылья для управления спуском. Тут опять же можно предположить что установка крыльев большего размера и исключение атмосферных двигателей и топлива для них приведет к снижению массы и соответствующего роста полезной нагрузки Старшипа. Садиться он опять же будет должен по самолетному на аэродром. Тут в отличие от первой ступени вариантов нет — замена всех двигателей на пустотные и установка нормальных крыльев. Только так можно повысить полезную нагрузку.

 От фантазий  о посадке на Марс придется отказаться, но для автоматической системы предназначенной для вывода спутников на низкую орбиту это решение будет единственно возможным. Но пойдет ли Маск на такую переделку своего носителя — большой вопрос.  Поглядим...