|
Místo startu rakety je důležité, např:
- určuje minimální sklon dráhy k rovníku (změna roviny dráhy je energeticky náročná)
- určuje nosnost rakety (blíže k rovníku si pomůžeme rotační rychlostí naší planety)
- určuje nezbytné vybavení rakety (v suchém a chladném vnitrozemském Kazachstánu nepotřebujete izolace nádrží PH - naproti tomu na teplém a vlhkém pobřeží Floridy máte pořád problémy s námrazou). Mimochodem - uvidíme, jak bude fungovat Sojuz v Kourou.
- nadmořská výška hraje roli (proč se nevyhnout nízké oblačnosti a neušetřit trochu paliva)
Probíral jsem toto s kolegou a shodli jsme se, že neumíme přepočítat nosnost rakety podle místa startu. A kolik by se dalo ušetřit na palivu? Kolik na tenčí a lehčí izolaci nádrží? Máte někdo informace v tomto směru?
Například: Pokud by se startovalo místo z KSC (28,58s.š., -80,63z.d., 0m.n.m.) přímo z rovníku. Nebo z některé náhorní plošiny poblíž rovníku - třeba Hacienda Cajas (-0,2522j.š., -78,1792z.d., 4100m.n.m.), nebo Los Humeros (19,686s.š., -97.414z.d., 2950m.n.m.). O kolik by se z těchto míst změnila nosnost na LEO?
|
| 17.12.2005 - 11:50 - dodor | |
|
Stím mi přijde otázka kde je podle vás ideální místo na zemi na raketodrom.
Mi přijde že je to Afrika kokretně UGANDA, západní Keňa, severozápadní Tanzánie.
Tato oblast leží na rovníku, tamní vrchovina má v průměru kolem 4000m v té výšce již bude asi hodně sucho ale nejsem si jistý.
Pak mi přijde jestě Andská oblast Kolumbie nebo Ekvádoru. V přivrácené straně pacificu sucho je.
No a pak možná oblasti Indonezie a Nové guinea.
|
| 17.12.2005 - 17:53 - Georg | |
|
Dobrý den,
také jsem přemýšlel o Africe, ale myslím, že je nazbytné, aby tam vedla železnice od přístavu, přehledný terén (pro další podporu), takže i kdyby "náhorní plošina", tak asi o dost níže než 4000 n.m.???
Třeba té "rovníkové" Africe bych to tak přál...
Jirka |
| 17.12.2005 - 18:52 - dodor | |
|
citace:
Dobrý den,
také jsem přemýšlel o Africe, ale myslím, že je nazbytné, aby tam vedla železnice od přístavu, přehledný terén (pro další podporu), takže i kdyby "náhorní plošina", tak asi o dost níže než 4000 n.m.???
Třeba té "rovníkové" Africe bych to tak přál...
Jirka
No ano těch 4000m jsem asi přehnal ale možná když šlo v chile umístit vysoko teleskop a spoustu laboratoří proč by to nešlo i s kosmodromem? |
|
Zkusil jsem dva postupy, kazdy v necem jinem nekorektni  Jeden pres kineticke energie, druhy pres Ciolkovskeho rovnici (urcite to uz nekdo spocital lip a mnohem presneji). Ale oba davaji podobny vysledek, ze (v malem rozsahu rychlosti) zhruba na kazdych 25 m/s za sekundu, ktere rakete ze Zeme pridame nebo "usetrime", zvedne se uzitecny naklad o 1% (spis vic, zvlast u vyssich "uspor").
Pro vypusteni druzice na LEO na drahu se sklonem rovnym zemepisne sirce to pak znamena vzit rozdil mezi obvodovymi rychlostmi rotace Zeme pro mista, ktera nas zajimaji (obv.rychlost je cca 465*cos(zem.sirka) ). Takze treba pro Bajkonur-Kourou (rozdil v obvodovych rychlostech cca 140 m/s) to vychazi na cca 6% zvyseni nosnosti. Ale pro vynaseni treba na GTO (a obecne drahy s malym sklonem) to pochopitelne bude drasticky vic.
Zapocteni nadmorske vysky ovlivni hlavne aerodynamicke ztraty, protoze ziskana potencialni energie je pro tech 4000 m.n.m. cca 1 promile potencialni energie pro LEO (zhruba, protoze trajektorie bude jina a tim i prubeh grav.ztrat). Pokud si spravne pamatuju prednasku pana Ruzicky z Valmezu, aerodynamicke ztraty delaji 100-200 m/s. Ve 4000 m.n.m. jsme uz zhruba nad polovinou zemske atmosfery, takze usetrime cca 50-100 m/s. To prida 2-4% uzitecne zateze.
Taky z toho vychazi, ze pro start z letadla, kdy celkem usporime kolem 400 m/s (male aerodyn.ztraty+rychlost letadla) to dela jednu sestinu nakladu na LEO navic a ze izraelsky Shavit by pri politicky nepruchodnem startu na vychod unesl o tretinu vic.
Nemate to nekdo presneji? Docela rad bych vedel, jak moc jsem se seknul  |
|
Myslím, že přesně přepočítat nosnost podle místa startu dokážou možná jen projektanti příslušného nosiče, protože to dost závisí na konstrukci nosiče (počet stupňů, doba navádění na dráhu, profil vzletu, ...).
Obecně mi ale moje odhady vycházejí podobně jako Archimedovi. Zvýšení nosnosti lze odvodit z úspor potřebné "charakteristické rychlosti" rakety podle místa startu. Aerodynamické úspory dané výškou staru odhaduju stejně jako Archimedes maximálně na 100 m/s (z výšky 4000 m). Zbytek už je jenom rozdíl obvodových rychlostí rotace Země. Z mého hrubého simulátoru nosičů na stránce "Výpočty" - http://mek.kosmo.cz/zaklady/vypocty.htm - mi vychází pro úsporu cca 200 m/s zvýšení nosnosti až o cca 10%.
Mezi Bajkonurem a Kourou tedy může být rozdíl v nosnosti (na LEO) necelých 10%, mezi KSC a Kourou jen max. 3%. Mezi KSC a zmiňovanými náhorními planinami by se to opět mohlo blížit snad až k 10%. Nakolik by to ale bylo opravdu výhodné by záviselo i na ceně výstavby kosmodromu, na ceně dopravy rakety na kosmodrom a na ceně zajištění kompletní předstartovní přípravy (v hůře dostupných oblastech bude možná vyšší).
Uvedený rozdíl nosnosti mezi Bajkonurem a Kourou potvrzují i údaje např. na stránce http://www.russianspaceweb.com/soyuz2.html . |
|
Cituji: Mezi Bajkonurem a Kourou tedy může být rozdíl v nosnosti (na LEO) necelých 10%
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
V Russian space web, který uvádí pan Holub není jasné, zda nosnost Sojuz 2 na LEO z Bajkonuru 8.500 kg a z Courou 9.200 kg je myšlena pro stejný sklon dráhy k rovníku, to je cca 51°. To je podstatná záležitost, když srovnáváme nosnosti stejného nosiče z různých zeměpisných šířek pro případ, že jeden z nosičů musí v průběhu letu změnit sklon dráhy. Pak tyto rozdíly jsou mnohem větší, než 10%.
V SpaceNews.Ru (v azbuce) se uvádí tyto hodnoty pro Raketu Sojuz 2-3 (což má být silnější modifikace pro vynášení Kliperu): Nosnost Na LEO z Bajkonuru 11.000kg a z Courou 12.700 kg, rozdíl je 15%, což stále není mnoho. Opět není jasno, zda jde o stejný sklon dráhy, zřejmě je myšleno 51°z Bajkonuru a 7°z Courou, tedy žádná z raket nemusí měnit úhel sklonu dráhy.
Jak velký může být rozdíl pro start na GTO z různých zeměpisných šířek, tedy při nutnosti jedné rakety změnit rovinu dráhy, svědčí např. srovnání údajů raket Proton M/Breeze M a ZENIT 3SL:
Proton M je schopen vynést z Bajkonuru na LEO se sklonem 51° náklad 22.000 kg, Zenit 2 z Bajkonuru na LEO o stejném sklonu 13.000 kg. Rozdíl v nosnosti na LEO o stejném sklonu je tedy téměř 70% ve prospěch Protonu. Když však porovnáme nosnost na GTO z Bajkonuru Protonu M/Breeze M a Zenitu 3SL z plovoucí základny na rovníku, pak Proton může vynést 5500 kg, ale Zenit 6000 kg. Rozdíl je tedy 9%, ale ve prospěch Zenitu. Srovnávám sice rakety, které mají rozdílné třetí stupně - Zenit má trochu větší Isp, naproti tomu Breez-M odhazuje v průběhu letu vnější prstencovou nádrž, takže účinnost obou stupňů bude přibližně stejná. Porovnání je proto relativně dobře vypovídající o obrovské výhodě startu na GTO z rovníku oproti startu z vyšších zeměpisným šířek. Ztráta může být řádově 80% při startu na GTO z Bajkonuru.
|
|
| Upřesňuju, že mnou uvedené rozíly v nosnosti samozřejmě platí jen pro dráhy s takovým sklonem, který je přímo dosažitelný z kosmodromu z vyšších zeměpisných šířek. Pro dráhy se sklonem nižším, než je zeměpisná šířka kosmodromu, je rozdíl samozřejmě drasticky větší, protože nutná změna sklonu se projeví ekvivalentním "dodatečným" deltaV v řádu stovek až tisíců m/s (podle výšky výsledné dráhy). Takže souhlasím naprosto s tím, že (rozdíl v nosnosti) hodně záleží i na dráze, na kterou chceme náklad vynést. Tuto dráhu ale Honza v původní otázce neupřesnil. |
|
Izolace LOX nadrze v tropech - Falcon 1 nema nadrz 1.stp izolovanou a poleti z tropickeho ostrova. Zenit 3 leta z plosiny na rovniku, ma izolovane vsechny nadrze s LOX?
Co se tyce logistiky v Africe, ta by byla asi mizerna. Snad by to slo vyresit napriklad vzducholodemi (jejichz velci priznivci se tu nekde pohybuji). Navic cena prace je v techto zemich velice vysoka (nepocitame-li praci domorodcu, ktere ovsem nelze pouzit) a nehlede na nezbytne uplatky.
Nicmene politicka nestabilita je tam tak velka, ze pokus o vypousteni raket z techto zemi by pritahl pozornost agentur, ktere maji v popisu prace takovymto napadum zabranit.
Kdepak, investovat do kosmickeho prumyslu se musi velice opatrne. Uz spousta firem na tom prodelala kalhoty.
|
|
Cituji: Zenit 3 leta z plosiny na rovniku, ma izolovane vsechny nadrze s LOX?
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Myslím, že Zenit nemá isolovanou žádnou nádrž. Nevím na čem přesně záleží, možná na čase od naplnění do startu, který je u Zenitu velmi krátký. Ale spíše to není u LOX nádrží klasických raket tak důležité. Když se usadí nějaká námraza, začne po startu chvěním rakety rychle odpadávat a nemá co poškodit.
|
|
děkuju za Vaše názory...
osobně jsem odhadoval cca 10% zvýšení nosnosti na LEO (při přesunu místa startu KSC -> nahodní plošiny) - což mi celkem potvrzujete. Pokusím se mírně shrnout příspěvky:
Vliv některých parametrů místa startu lze spočítat celkem snadno:
- rotační rychlost naší planety. Obvodová rychlost=465*cos(zem.sirka). Navíc máme k dispozici odhad, že cca 25m/s obvodové rychlosti zvedne nosnost o 1%
- úspora díky vyšší nadmořské výšce ca 2-4%
- ...
Ovšem ještě zůstává řada parametrů, které velmi závisejí na konkrétním technickém řešení nosiče:
- možnost omezení/odbourání tepelné izolace. Nevím, nakolik se používá u normálních raket - LOX to asi jde bez izolace, LH2 asi ne (tady už by hodně namrzala voda i vzduch). Přitom třeba váha izolační pěny ET raketoplánu je 2200kg (což sice není moc, ale ...).
- při vyšší n.m. výšce místa startu mám i možnost jiné trajektorie - nemusím tak rychle "utíkat z atmosféry" a mohu se více přiblížit optimální "dvouimpulzní trajektorii"
- při vyšší n.m.v. startu můžu počítat i s řidší atmosférou a můžu mít lehčí aerodynamický kryt ...
- ...
A třetím prvkem mozaiky bych viděl další otázky:
- politika (asi mínus, přeci jenom vlastní území je vlastní území)
- stabilnější počasí (méně bouří a hurikánů, méně odkladů startů i přistání, ...)
- levná pracovní síla místních (a naopak drahá pracovní síla vlastních kvalifikovaných lidí)
zdravím
Honza
|
|
