处于太空革命的边缘
保存这张照片，它很可能会变成 历史的
XNUMX世纪中叶，人类对太空着迷。 发射第一颗卫星，加加林的飞行，太空行走，登陆月球 （让我们马上预约，作者认为拒绝美国人登月是最严重的蒙昧主义形式之一，类似于“扁平化”支持者对艾滋病毒、疫苗接种和其他胡说八道的否认。地球”） - 似乎有点多 - 我们将飞向星空，尤其是因为雄心勃勃的星际飞船项目确实存在。 作为月球基地，飞往火星——这是理所当然的事情。
从技术角度来看，即使在 2001 世纪，人类也很可能已经意识到导演斯坦利·库布里克在其科幻电影《太空漫游 XNUMX》中所展示的大部分内容
但优先事项已经改变。 上个世纪的技术虽然可以实现上述所有内容，但非常昂贵。 以上个世纪的技术为基础的太空扩张需要世界主要国家的所有经济重新定位以解决这个问题。
密集的太空探索需要解决两个基本任务：一是确保将大量大件货物送入轨道的可能性，二是降低每公斤有效载荷（PN）的发射成本。
如果人类能够较好地应对第一个任务，那么第二个任务——一切都变得更加复杂。
漫长的太空之旅（而且非常昂贵）
从一开始，运载火箭（LV）就是一次性的。 XNUMX 世纪的技术不允许制造可重复使用的运载火箭。 当数亿或数十亿卢布/美元在大气中燃烧或坠落到地表时，这似乎令人难以置信。
让我们想象一下，这些船只只会建造一个出海口，然后它们就会立即被烧毁。 在这种情况下，地理大发现的时代会到来吗？ 北美大陆会被殖民吗？
几乎不。 最有可能的是，人类将作为孤立的文明中心而生活。
美国巨型超重型运载火箭土星 5 号实现了将大型超重型货物发射到低参考轨道 (LEO) 的可能性。 正是这枚能够将 141 吨 PN 运载到 LEO 的火箭，让美国成为当时太空竞赛的领头羊，将美国宇航员送上月球。
LV“Saturn-5”让人类登上月球成为可能
苏联在登月竞赛中失败，因为它无法制造出与土星 5 号相当的超重型运载火箭。
由于缺乏强大的火箭发动机，苏联无法制造超重型运载火箭。 正因为如此，苏联超重型五级LV N-1的第一级安装了30台NK-33发动机。 考虑到当时没有计算机诊断和发动机运行同步的可能性，以及由于缺乏时间和资金，整个 LV 或第一级组件的地面动态和点火台架测试没有进行，LV N-1的所有试射在第一阶段阶段都以失败告终。
运载火箭 N-1
试图从根本上降低将航天器送入轨道的成本是美国航天飞机计划。
在航天飞机的可重复使用运输航天器（MTKK）中，三分之二的部件是可回收的——降落伞的固体燃料助推器溅入大海，经过检查和加油后可以重复使用，航天飞机——航天飞机，降落根据飞机计划在跑道上。 在大气层中，只有一个液态氢和液态氧气罐在燃烧，航天飞机的发动机使用其中的燃料。
航天飞机
航天飞机系统不能归类为超重型运载火箭——它送入低参考轨道（LEO）的最大货物重量不到30吨，与俄罗斯质子运载火箭的有效载荷性能相当。
苏联以能源-暴风雪计划作为回应。
尽管航天飞机和 Energia-Buran 系统在外观上有相似之处，但它们之间存在关键差异。 如果在航天飞机中，发射是由两个可重复使用的固体燃料助推器和航天器本身进行的，那么在苏联项目中，暴风雪是能量运载火箭的被动载荷。 Energia 运载火箭本身可以被归类为“超重型”运载火箭——它能够将 100 吨重物送入低参考轨道，仅比土星 40 号少 5 吨。
暴风雪
在Energia运载火箭的基础上，计划制造Vulcan运载火箭，其侧块数量增加到8个，能够向LEO运送175-200吨有效载荷，这将使执行飞行成为可能到月球和火星。
然而，最有趣的发展可以称为“能源II”-“飓风”项目，其中所有元素都可以重复使用，包括轨道空间平面、第二级的中央块和第一级的侧块。 毫无疑问，苏联解体并没有让这个有趣的计划得以实现。
尽管它具有史诗般的特点，但两个项目都被缩减了：一是因为苏联解体，二是因为“航天飞机”的高事故率导致十几名美国宇航员丧生。 此外，航天飞机计划在大幅降低将有效载荷送入轨道的成本方面没有达到预期。
能源-暴风雪计划完成后，人类已经没有超重型运载火箭了。 俄罗斯没有时间这样做，而美国则明显失去了其太空野心。 为了解决当前紧迫的任务，两国可用的运载火箭已经足够了（除了美国暂时缺乏独立将宇航员送入轨道的能力）。
美国宇航局 NASA 逐渐进行了超重型运载火箭的设计，以解决雄心勃勃的任务：例如飞往火星或在月球上建造基地。 作为星座计划的一部分，战神五号超重型运载火箭被开发出来。 据推测，“Ares-5”将能够将 5 吨有效载荷带到 LEO，并向月球运送 188 吨 PN。
战神五号
2010 年，星座计划关闭。 “Ares-5”的发展被用于创建超重型 LV - SLS（太空发射系统）的新计划中。 基本型超重型 SLS 运载火箭应能够向 LEO 运送 95 吨有效载荷，而在增加有效载荷的版本中，最高可达 130 吨有效载荷。 SLS LV 设计使用作为航天飞机计划的一部分而创建的发动机和固体推进剂助推器。
超重型运载火箭SLS
事实上，它将是“土星5号”的某种现代转世，无论是特性还是成本都与它相似。 尽管 SLS 计划很可能仍将完成，但它不会彻底改变美国或世界航天。
这是一个故意死胡同的项目。
同样的命运等待着叶尼塞/唐超重型运载火箭的俄罗斯项目，如果它是建立在空间技术中使用的“传统”解决方案的基础上的话。
有前途的俄罗斯超重型运载火箭的概念
总的来说，在某种程度上，美国和俄罗斯的情况相对相似：无论是 NASA 还是 Roscosmos，我们都很难看到将有效载荷送入轨道的突破性解决方案。 在其他国家也没有看到什么新东西。 航天工业已经变得非常保守。
私营公司已经改变了一切，这发生在美国是很自然的，在那里创造了最舒适的商业条件。
私人空间
当然，首先我们要说的是 Elon Musk 的 SpaceX 公司。 一旦他没有被称为 - 骗子，“成功的经理”，“奥斯塔普彼得里科维奇面具”等等。 笔者在其中一篇资源上看过一篇关于猎鹰九号运载火箭为什么飞不起来的伪科学文章：它的身体不一样，太薄了，发动机也不一样，总的来说，有一个万个“不”的理由。 顺便说一下，这种评估不仅由独立分析家表达，也由官员、俄罗斯国家机构和企业负责人表达。
马斯克被指责他自己没有开发任何东西（而且他必须自己制作所有设计文件，然后自己组装运载火箭？），并且SpaceX收到了很多其他项目的信息和材料来自 NASA（而 SpaceX 必须从头开始做所有事情，好像太空计划在美国之前不存在？）。
无论如何，但猎鹰 9 号运载火箭已经发生了，它以令人羡慕的规律飞入太空，用过的第一级以相同的规律着陆，其中一个已经飞行了 10 (!) 次。 Roskosmos 已经失去了将有效载荷送入轨道的大部分市场，在 SpaceX 创建了可重复使用的载人航天器 Crew Dragon（龙 V2）和将美国宇航员送入轨道的市场之后。
Falcon-9 LV 起飞，其可重复使用的第一级和载人可重复使用的航天器 Crew Dragon 着陆
但 SpaceX 也有一枚猎鹰重型火箭，能够向 LEO 运送超过 63 吨的重物。 它是目前世界上最重、有效载荷最大的运载火箭。 它的第一级和侧面助推器也可重复使用。
猎鹰重型 LV 的起飞及其横向助推器的同步着陆
另一位美国亿万富翁杰夫·贝佐斯 (Jeff Bezos) 在 SpaceX 的后脑勺呼吸。 当然，虽然她的成功要小得多，但还是有成就的。 首先，这是一种新型甲烷-氧气发动机 BE-4 的创造，该发动机将用于新格伦运载火箭和火神运载火箭（将取代阿特拉斯-5 运载火箭）。 考虑到Atlas-5现在搭载俄罗斯RD-180发动机，BE-4出现后，俄罗斯航天将失去另一个销售市场。
在美国和其他国家，有数百家初创企业制造运载火箭和其他类型的飞机以将有效载荷送入轨道，初创企业制造各种用途的卫星和航天器，太空工业技术，轨道旅游， 等等等等。
这一切将导致什么？
事实上，太空市场将迅速扩大，将有效载荷送入轨道的市场竞争将导致将其从每公斤计算中移除的成本显着降低。
航天飞机系统或Delta-1火箭向LEO输出4公斤有效载荷的成本约为20万美元。 俄罗斯的质子运载火箭能够以每公斤不到 000 美元的成本向 LEO 运送有效载荷，但这些导弹使用剧毒的不对称二甲基肼，目前已停产。 在苏联开发的廉价俄罗斯乌克兰泽尼特也已成为过去。
不同运载火箭输出有效载荷的估算成本（不同来源的数据可能不同，但价格顺序保持不变）
猎鹰9号运载火箭，只要使用返回第一级，就可以将有效载荷以每公斤不到2美元的成本发射到低参考轨道。 根据埃隆马斯克的说法，猎鹰 000 号有可能将发射有效载荷的成本降低到每公斤 9-500 美元。
有人可能会问，为什么现在客户取出有效载荷要贵得多？
首先，成本不仅取决于发射成本，还取决于市场条件——竞争对手的价格。 哪个资本家会放弃额外的利润？ 略低于竞争对手，逐渐占领市场而不是倾销是有利可图的，不赚任何钱，尤其是在航天发射市场这样一个特定的关键行业，控制结构无论如何都会支持多个供应商，即使一个供应商已经价格比竞争对手高出数倍。
可以假设，SpaceX 的价格只会受到以 Blue Origin 为代表的竞争对手的出现及其 New Glenn 运载火箭或其他公司和国家的推动，这些公司和国家将创造以低发射成本发射有效载荷的手段。
然而，大多数初创企业和有前途的项目都与将重达数百公斤、最多一千公斤的有效载荷发射到轨道有关。 这不会彻底改变太空——建造大型物体将需要重型和超重型可重复使用的运载火箭，并将有效载荷送入轨道的成本很低。 在这里，正如我们在上面看到的，一切都是悲伤的。
一切，除了 SpaceX 最重要的项目——完全可重复使用的 Starship 飞船，带有完全可重复使用的 Super Heavy 第一级。
可重复使用超重
Starship（以下简称 Starship 为 Starship + Super Heavy 的组合）与所有其他运载火箭的不同之处在于两个阶段都是可重复使用的。 同时，星际飞船到低参考轨道的有效载荷应该是100吨，也就是说，它是一枚成熟的超重型火箭。 对于 Starship，SpaceX 开发了新的、独特的、闭式循环的 Raptor 甲烷-氧气发动机，组件完全气化。
星舰与其他超重型运载火箭
SpaceX 计划用 Starship 替换其所有运载火箭，包括非常成功的 Falcon 9。 通常发射超重型火箭非常昂贵——大约 100 亿美元。 为了保持较低的发射成本，SpaceX 计划多次使用这两个阶段——每次发射 100 次，甚至可能更多。 在这种情况下，成本将下降近两个数量级——每次发射高达 100 万美元。 考虑到 XNUMX 吨的最大载荷，我们将获得将有效载荷带到 LEO 的成本约为每公斤 XNUMX (!) 美元。
当然，返回的级需要维护，50次启动后更换发动机，加油，地面服务需要付费，但星舰本身的成本很可能不到XNUMX亿美元，其生产和维护技术将不断改进随着经验的积累。由 SpaceX。
安装可重复使用的第一级超重型原型机
事实上，埃隆·马斯克表示，Starship 有可能实现每公斤约 10 美元的有效载荷发射成本，总发射成本为 1 万美元，将货物运送到月球的成本约为每公斤 1,5-20 美元。但这需要星际飞船每周发射一次。
从哪里得到这样的卷？
即使是军方也根本没有如此多的有效载荷，以至于已经有民用空间——市场的发展需要几十年的时间。
火星殖民？
很难认真地谈论这件事。
月球殖民？
再靠近一点，星际飞船很可能会击沉 SLS 并第二次将美国人送上月球。 但这些是数十次发射，而不是数百或数千次。
将可重复使用的 Starship 飞船安装在 Super Heavy 的第一级
然而，SpaceX 的商业计划远比将殖民者送往火星更真实——使用星际飞船在洲际运送乘客。 从纽约经地球轨道飞往东京时，飞行时间约为 90 分钟。 与此同时，SpaceX 计划确保现代大型客机水平的运行可靠性，以及飞行成本——在商务舱横贯大陆飞行的成本水平。
货物可以用同样的方式运送。 例如，美国军方已经对这个机会产生了兴趣。 计划在一次飞行中运送 80 吨货物，这与 C-17 环球霸王 III 运输机的能力相当。
总而言之：乘客和货物的运输，将美国宇航员运送到月球，并可能运送到更远的太阳系物体，商业航天器的撤出，太空旅游等等等等- SpaceX 可能会降低提取有效载荷的成本，但最高可达每公斤 100 美元的水平。
在这种情况下，星际飞船将迎来太空探索及超越的新时代。
前景和影响
目前，人们对 Starship 持怀疑态度。 似乎纸面上的一切都是美好的，SpaceX 的经验不言而喻，但不知何故，一切都太美好了？
有时会有一种感觉，这个系统的潜力不适合美国武装部队的领导、NASA 管理层、各行业企业的所有者和管理者。 长期以来，即使是向太空发射很小的有效载荷也意味着数百万美元的成本。
问题是，当每公斤 100 美元成为现实时会发生什么？
当美国国防部的识字者明白将模拟坦克扔进轨道比用军用运输机运输它更快、更便宜时 航空 从美洲大陆到欧洲，他们会得出什么结论？
不，我们不会在月球上看到艾布拉姆斯，但坦克不是目标，它只是一种向敌人运送弹丸的方式。 如果直接从轨道上获得这种射弹会更容易吗？ 如果美国在其中（太空）获得战略优势，它将多快退出《和平外层空间条约》？ 美国军队将多快开始进入轨道？
此外，即使现有的 Falcon-9 和 Falcon Heavy 将有效载荷送入轨道的能力，结合大规模卫星建造技术，也足以让 LEO 被侦察、指挥和通信卫星干扰，导致事实美国将全天候 24/365 监视地球表面。 忘记大型水面部队、军事编队、移动地基导弹系统——所有这些都将成为攻击目标 武器 长距离飞行轨迹修正。
星舰的成功将为这套阵容增加一个太空打击梯队，在收到请求后的几十分钟内，目标将从太空中被击中。 世界上没有哪个政治领导人知道在任何时候都可能有一场不可避免的钨雨可能从太空坠落，这让他们有信心。
以每公斤 100 美元的价格，每个不太懒惰的人——制药公司、冶金公司、矿业公司——都会爬上太空。 稍后我们将更多地讨论空间经济学。 如果可能，廉价地从轨道上发射和移除货物，太空将成为新的克朗代克。 我们能说什么大约每公斤 10 美元...
很有可能，我们现在正在见证一个历史事件，它可能成为人类发展的转折点。
这个过程可以停止吗？
也许故事是不可预测的。 人类的贪婪、愚蠢或仅仅是一次意外——一连串的失败，可以掩埋任何最成功的事业。 几起导致数百人死亡的重大星舰事故就足够了，太空探索的进程可以再次严重放缓，就像已经在XNUMX世纪一样。
如果在太空中获得单边优势，美国将开始采取比现在更加激进的政策。 在没有机会确保太空平等的情况下，我们很可能会滑落到朝鲜的水平，坐在“核手提箱”上并威胁要破坏我们自己、邻居和其他所有人，以防万一（显然，出于奇怪的原因，甚至对某些人有吸引力）。
在这方面，有必要增加对航天工业的关注，目前航天工业的状况并不乐观。
以超重型运载火箭“叶尼塞”/“唐”的项目为例——看看各个领导和部门对这个项目的所有相互排斥的声明就足够了，很明显没有人，原则上，知道它为什么被创建，也不知道它是什么。最终应该成为。 如果这是下一个“安加拉”，那么这个项目现在就可以关闭——花人们的钱没有意义。
与此同时，中国也没有袖手旁观。
除了研发传统运载火箭，他们还积极学习借鉴美国经验，不惜直接抄袭。 在国家安全问题上，一切都是公平的。
在国家航天日，中国火箭研究所谈到了亚轨道火箭系统项目，该系统可以在不到一小时的时间内将乘客从地球的一个地方运送到另一个地方。
中国的亚轨道交通系统，是不是有点像啊？
中国亚轨道交通系统介绍
可以说，到目前为止，这些只是图纸，但中国最近一再证明自己有能力赶上科学和工业各个领域的领先者。
俄罗斯也应该抛开航天工业的混乱和动摇，明确制定目标，不惜一切代价确保落实。
如果中俄能够在新的技术层面与美国在太空竞争，那么低轨道将只是一个开始，人类确实将进入一个迄今为止只存在于科幻小说中的新时代。
信息