Самый дешёвый способ спасать нашу Ангару Превратим Ангару в кенгуру!

[zampotehkenguru.livejournal.com]

Мы платим Казахстану миллионы долларов в год за зоны падения отработавших ступеней ракет, но если бы мы вообще не допускали их падения на землю, а ловили бы их в воздухе, то можно было бы сильно сэкономить. И вот как это можно сделать.

Начнём по порядку ( впрочем для профи всё в одной картинке: ссылка ).

Так взлетает наша Ангара:





На высоте в 98 километров от Ангары отделяется её первая ступень:



Далее отделившаяся ступень просто падает на землю и разбивается.

Не многие знают, но первые ступени ракеты-носителя Энергия ( боковушки ) собирались спасать по следующей схеме:



Здесь после отделения боковушки, за ней раскрывается небольшой тормозной парашют, с которым она летит до высоты в 3-4 километра, далее раскрывается основной, многокупольный парашют и на нём она приземляется на Землю, на специальные опоры.

Но. Спуск на парашютах непредсказуемый. Ветер может понести ракету на деревья, на крутой склон, ракета покатится и получит повреждения. Поэтому надо не дожидаться когда ступень долетит до земли, а прямо в воздухе прицепить её тросом к вертолёту, и унести на космодром.

Но как её зацепить? Подлетать на вертолёте к спускающейся ступени ближе чем на условные 50 метров - опасно. Так как вертолёт может ткнуться в купола парашюта, запутаться в них, упасть и разбиться. Поэтому нужно что-то, что бы помогло нам протянуть тросс от вертолёта на эти условные 50 метров и зацепить спускающуюся на парашюте ступень. И этим что-то является джетпак. Кто не знаком с такой штукой - смотрите ролики.

http://youtu.be/E81KQ7u3-7s

Полёт через Гранд Каньон на жетпаке. Время полёта - чуть более 30 секунд. Расстояние - 380 метров. Сам полёт см. с 3:30 .

http://youtu.be/jM0rHpws_oY

Наш десантник на джетпаке сможет пролететь от вертолёта до спускающейся на парашюте ступени, и дотянуть за собой трос. Далее он выстреливает гарпуном с тросом в специальную петлю, созданную парашютами; гарпун расклинивается в этой петле и таким образом трос от вертолёта оказывается привязан к спускающейся ступени. Далее парашюты сбрасываются, ступень повисает под вертолётом, и вертолёт несёт её на космодром для повторного использования. См. анимированную картинку:


http://ic.pics.livejournal.com/zampotehkenguru/66593454/88946/88946_original.gif

А теперь подробности.

Важный плюс такой системы - отсутствие рисков. Вертолёт висит в условных пятидесяти метрах от спускающейся на парашютах ступени и ему ничего не угрожает. Десантник привязан к вертолёту страховкой. Если вдруг джетпак сломается, или в нём кончится топливо - десантник просто повиснет на страховке как на тарзанке и его поднимут обратно в вертолёт. Время полёта на джетпаке в 30 секунд - да короткое, но его достаточно. Негры 50 метров пробегают за 4 секунды, а на джетпаке можно долететь ещё быстрее. Оставшиеся 26 секунд - на то, чтобы прицелиться и выстрелить из гарпуна. Кроме того десантников может быть не один, а несколько. Не получится у одного - получится у другого. Как вариант - сделать джетпаку дистанционное управление, чтобы летал без человека. Тогда он станет намного легче и сможет держаться в воздухе дольше. Но если десантники будут справляться и сами, то можно обойтись и без этого.

На ступени Ангары помимо парашютов нужно установить передатчик, который бы передавал на вертолёт её GPS-координаты. Вертолётчик должен всего лишь удерживать вертолёт на расстоянии в условные 50 метров от спускающейся ступени, и когда она спустится до нужной высоты - дать команду десантникам лететь к ней на перехват и зацеплять трос. Скорость спуска боевой техники на парашютах зависит от числа куполов, и может быть снижена до 5 метров в секунду. Вот ролик, чтобы оценить насколько медленно может опускаться тяжёлая боевая техника ( вес - 18 тонн ).

https://www.youtube.com/watch?v=QgcejpYkxgc

Ролик глазами боевой машины:

https://www.youtube.com/watch?v=K-sry44vFXQ

Когда смотришь как медленно в ролике происходит спуск, то подлететь к ней на джетпаке и зацепить трос - не кажется чем-то невозможным. Петля в которую нужно попасть гарпуном - достаточно велика. Но можно сделать и ещё больше.

Закрепить гарпун на джетпаке можно под одной из ручек управления. Их две. Правая управляет газом, левая - направлением полёта. Под правую можно поставить гарпун и сделать кнопку выстрела из гарпуна. Вот как выглядят ручки управления глазами пилота:

https://www.youtube.com/watch?v=VL4Hfr2v64c


Цена вопроса

Заметьте, что по цене этот способ спасения Ангары самый дешёвый. Тут требуется только джетпаки, аренда вертолёта, трос, гарпун, десантники, плюс не очень большие доработки ступени Ангары, чтобы разместить там парашюты и передатчик GPS. А прибыль мы получим за то, что не надо будет платить за зоны падения, так как ничего падать на землю уже не будет.

Для сравнения, чтобы спасти ступень ракеты-носителя Falcon-9 Элона Маска, потребовалось изготовить специальную баржу, причём баржа получила повреждения, погнулась, когда ступень на неё рухнула, и теперь нужны деньги на ремонт ( ссылка ). Судостроение само по себе - вещь дорогая. Окупится ли баржа повторным использованием ступеней - это вообще вопрос.


Жетпаки в магазине. Ждут чтобы их купили и спасли Ангару.


Универсальность Спасаем все ступени любой ракеты!

Не всякую ступень можно спасти посадив её на двигателях на барже как у Маска. Например, двигатели Ангары слишком мощные, чтобы на них ступень могла зависать в воздухе. Ловля же ступеней вертолётом и джетпаком годится для любых ступеней на которые можно прицепить парашюты. Спасать можно не только первые, но и вторые и третьи ступени ракет. Можно ловить даже космический корабль Союз спускающийся с орбиты. Помните космонавта Комарова который разбился из-за того, что у него не вышел основной парашют, а вышел только вытяжной? Понятно, что загарпунить вытяжной парашют, чтобы спасти космонавта, намного сложнее, чем основной, и вообще как это сделать - это отдельная большая тема. Я просто говорю о перспективах и направлениях. И пока никто у нас не начнёт этим серьёзно заниматься, мы и не узнаем как далеко можно зайти в теме полного спасения всех ступеней ракет и их повторного использования.


С чего начать

Чтобы научиться ловить ступени - ракета не нужна. Нужен просто некий груз весом в 10 тонн, который будут сбрасывать с самолёта на парашюте. Нужен вертолёт Ми-26 ( поднимает 20 тонн ), который будет этот груз ловить. Нужно купить джетпак, поставить на него гарпун, и поручить нашим десантникам учиться ловить сбрасываемый с самолёта груз. Когда натренируются ловить груз - перейдём к ловле ступеней. Поставим парашюты на Ангару и будем ловить её. Превратим Ангару в кенгуру!

Спасение ступеней делает космос дешёвым и более доступным всем нам. Самолёт почему дешёвый? Потому, что его только топливом заправить - и лети ещё раз. А ракету каждый раз надо делать заново. Поэтому надо учиться спасать ступени и использовать их повторно, как самолёты. Так, что кто хочет в космос - давайте поддержим тему репостом.

Уважаемому сообществу предлагается обсудить данную схему, все плюсы и минусы.

Comments

[lets85.livejournal.com]

1) лишний вес парашюта=лишнее топливо, либо снижение полезной нагрузки
2) представьте, что на вертолет, который находится в более\менее статичном состоянии вдруг воздействует вес ступени. С какой скоростью он устремится к земле?

[tuatlan.livejournal.com]

Вот-вот, резкую нагрузку на вертолет автор совсем не учитывает, а это основная проблема в его идее.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> 2) представьте, что на вертолет, который находится в более\менее статичном состоянии вдруг воздействует вес ступени. С какой скоростью он устремится к земле?

Вдруг ничего не происходит. На картинке видно, что повисание груза происходит постепенно, по маятнику. Кроме того верёвку можно отпускать или натягивать лебёдкой, чтобы груз подвесился плавно, без рывка. Вертолёт, само собой должен прибавить оборотов, чтобы удерживать подвешиваемый груз.

> 1) лишний вес парашюта

Этот "лишний вес" стоит миллионов долларов которые мы платим Казахстану за зоны падения ступеней ракет.

Так, что вес не лишний, а полезный.

[lets85.livejournal.com]

2) Как человек, связанный с промальпом, расскажу, что рывок по вертикали или по маятнику не отличается по своей нагрузке. Формул рассчета сейчас не вспомню, гуглить не стану. Но слишком авантюрная затея в данном виде.
Парашют для снижения скорости, стабилизации курса, а потом торможение двигателями - более приемлимая альтернатива, как мне видится.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> Но слишком авантюрная затея в данном виде.

Слово "авантюра" вроде означает рискованность и ненадёжность. А в чём риск? И для кого? Никто из людей особо не рискует.

Что касается зацепа - в чём ненадёжность? Что десантник не подлетит к ступени? Подлетит. Что не попадёт гарпуном в огромную дыру с пары метров? Попадёт. В крайнем случае можно несколько десантников подвесить. Что лебёдка с тросом на вертолёте сломается? Вероятность очень низкая. Ну, оторвётся эта лебёдка от вертолёта в крайнем случае, ну и что? Грузоподъёмность вертолёта - 20 тонн, вес ступени 8-10 тонн. Запас большой. Вроде всё как раз достаточно надёжно.

> торможение двигателями - более приемлимая альтернатива

Ангара не может тормозить двигателями. Вернее затормозить может, а зависнуть и сесть - нет. Двигатель рассчитан на полный вес ракеты заправленной топливом. А приземляется пустая ступень. Тяга РД-191 - 200 тонн силы, минимальный уровень дросселирования - 27% - это 54 тонны силы. А весит пустая ступень - 8-10 тонн. То есть двигатель в пять-шесть раз мощнее чем нужен. Не может Ангара зависнуть на таком мощном двигателе.

А про все остальные ракеты и их ступени и говорить нечего. Вообще прицепить парашют куда проще чем переделывать все двигатели на всех ракетах. Парашют - универсальное решение на все случаи жизни.

[lets85.livejournal.com]

Почитайте все-таки про расчет рывка при срыве. В сети полно формул, они сложные и сюда не вставить. Сами все поймете. И про прочность троса, и про грузоподъемность вертолета, и про динамику возрастания нагрузок.

"Несколько десантников" - на скорости их веревки перепутаются и это приведет к катастрофе.

Поверьте, разработчики не идиоты, чтобы не просчитать все варианты.

[ins0mnis.livejournal.com]

А кто-нибудь обязательно перепутает управление, даст газу и намотается на ротор.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> "Несколько десантников" - на скорости их веревки перепутаются и это приведет к катастрофе.

Так по-очереди. Один промазал - летит второй.

Даже если верёвки двух десантников переплетутся - к катастрофе это привести не может. У альпинистов часто переплетаются верёвки, и что? В чём катастрофа?

[lets85.livejournal.com]

Пожалейте людей.
ПС. у криворуких альпинистов, которые не ценят свою и чужую жизнь - может быть. И это при статике. В динамике будет вообще треш.

"Один промазал - летит второй." - после второго - третий и т.д. Сколько ж по вашему времени она падает?)

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> "Один промазал - летит второй." - после второго - третий и т.д. Сколько ж по вашему времени она падает?)

Вообще-то и двух - много. Но поскольку здесь столько народу сомневается в точности наших десантников ...

А время посчитать не сложно. При скорости в 5 метров в секунду, сто метров пролетит за 20 секунд.

[lets85.livejournal.com]

Посчитайте тогда, какова должна быть площадь парашюта ступени.
Посмотрите, как десантируют технику в ВДВ. У техники скорость будет больше, либо парашют с футбольное поле)

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> Почитайте все-таки про расчет рывка

Насчёт страшного рывка ...

Значит ступень спускается со скоростью в 5 метров в секунду и весит 10 тонн. Допустим мы гасим её вертикальную скорость до нуля в течении 10 секунд. Тогда:

Потеря скорости будет составлять 5 / 10 = 0,5 м/сек за секунду. При весе в 10 тонн - это создаст дополнительную силу тянущую вниз равную: 0,5 * 10 000 кг = 5 000 Ньютонов или 500 килограмм силы, которые плюсуются к весу ступени и общий вес в процессе торможения который должен будет удерживать вертолёт равен 10 500 килограммам.

За время торможения ступень снизится на s = 0.5 * 10^2 / 2 = 25 метров. Это на столько должна будет раскрутиться лебёдка обеспечивая плавное гашение вертикальной скорости. Лебёдку надо будет так настроить, чтобы раскручивалась если на неё приложена нагрузка больше чем в 10 500 кг, и она сама обеспечит плавное гашение вертикальной скорости ступени.

Вот такой вот "страшный" рывок.

[lets85.livejournal.com]

"Значит ступень спускается со скоростью в 5 метров в секунду"
Это парашютист с такой скоростью спускается. Чтобы с такой скоростью спускалась ступень, площадь парашюта будет огромной настолько, что и не подлететь к самой ступени. При десантировании техники для гашения перед приземлением используют реактивный двигатель.

При гашении за 10 секунд потеря скорости 0,5 м/сек
в то же время, до полной остановки скорости падения 5 - 4,5 - 4 - 3,5 - 3 - 2,5- 2 - 1,5- 1 - 0,5 - 0 ступень пролетит 27, 5 метров. Но это мелочи.
Суть в том, что тут уже речь идет о стартовом спуске в 5 м/сек под парашютами, хотя изначально парашюты отстреливались. План изменился? тогда см. первый абзац.

Опять же, речь про рывок идет с учетом отстрела паращютов и переходе ступени в свободное падение.

Ну и про сам рывок и его воздейтвие на ключевые точки:
http://activelife.dp.ua/rock-climbing/sila-ryvka-na-verxnyuyu-tochku-straxovki-pri-sryve-skalolaza-i-kak-eyo-umenshit.html
http://lib.el-cap.kiev.ua/alpdnu.org.ua/strahovka/text2.html

И последний вопрос - сколько у десантника должен быть запас троса, чтобы соблюсти безопасность? удержит ли он его? )

Остальные вопросы про безопасность уже поднимались другими комментаторами, но вас сложно прошибить)

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> Чтобы с такой скоростью спускалась ступень, площадь парашюта будет огромной настолько, что и не подлететь к самой ступени.

Это не так. Вот по ссылке описание параметров армейских парашютных систем: http://engineering-ru.livejournal.com/310415.html?thread=19759503#t19759503

> в то же время, до полной остановки скорости падения 5 - 4,5 - 4 - 3,5 - 3 - 2,5- 2 - 1,5- 1 - 0,5 - 0 ступень пролетит 27, 5 метров. Но это мелочи.

Скорость уменьшается не рывками через каждую секунду, а плавно. И это не мелочи, а дифференциальное исчисление называется. В школе проходят, кстати.

> хотя изначально парашюты отстреливались. План изменился?

Мультики рисуют, чтобы изложить общую идею, а не конкретные параметры. Конкретные параметры определяются при детальных проработках, и полевых испытаниях.

> удержит ли он его?

Десантник не держит трос в руках. Трос привязан к гарпуну, а гарпун закреплён на джетпаке, а джетпак висит в воздухе на реактивной струе.

И трос на вертолёте намотан на лебёдку, сколько надо по длине - столько с лебёдки и открутят.

[lets85.livejournal.com]

http://zelenyikot.livejournal.com/64357.html
к прочтению

[zampotehkenguru.livejournal.com]

Кстати, если вы не согласны с расчётом рывка - можете об этом нам сообщить. Я для этого вам и пишу. А если согласны, то похвалите Кенгуру за хорошую работу.

[lets85.livejournal.com]

лайк за старание, но.. )

[fstrange.livejournal.com]

Грузоподъёмность вертолёта - 20 тонн, вес ступени 8-10 тонн. Запас большой
Фокус в том, что в момент рывка к вертолету будет прилагаться усилие более 20 тонн. Сколько не знаю, считать надо. Но думаю в 5 масс ступени запросто. Итого вертолет полетит кувырком.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> Фокус в том, что в момент рывка к вертолету будет прилагаться усилие более 20 тонн.

Рывок демпфируется растяжением троса и раскручиванием лебёдки с тросом.

[lets85.livejournal.com]

вы абсолютно правы.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> вы абсолютно правы.

А в чём он прав? Движение ступени вниз, после натягивания троса плавно переходит в движение вбок, да ещё тормозимое парашютами. Где вы тут видите рывок в пять масс?

[lets85.livejournal.com]

ну вы же не хотите почитать про рывок, правда? Вы придумали идею и она кажется вам простой и гениальной. Но критически вы на нее посмотреть не готовы.
Напомнило про всех жителей страны, знающих на кухне как управлять страной)

Да и на вашей картинке парашюты сначала сбрасываются, потом ступень по маятнику идет под вертолет - это срыв.

[vakhnenko.livejournal.com]

> лишний вес парашюта=лишнее топливо, либо снижение полезной нагрузки

Теоретически, если спасти ступень, это отобьется -- у Маска весь расчет на это.

Что не отменяет того, что прожект автора сомнителен.

[kichiro-sora.livejournal.com]

С чего это вертолет будет в статичном состоянии??? Вертолет должен падать рядом со ступенью, с той же скоростью. И "десантник" подвешенный к нему на веревке - тоже. Чтобы вся система была неподвижна относительно друг друга. Иначе хрен десантник попадет в пролетающую мимо со скоростью метров/секудну бандуру весом 10 тон. Зато шанс что эта хрень прилетит ему как раз в голову или в вертолет - отличный... Такчто нееет, вертолет должен падать рядом со ступенью.

Боюсь таких обьемных памперсов даже не делают.

[lets85.livejournal.com]

статику я имел ввиду относительно рывка, который ему достанется) Просто не стал расписывать все до мелочей.
А при рывке еще и ступени - ему из этого падения не выйти никогда.