Pytanie:
Co konkretnie sprawia, że ​​wysyłanie obiektów z Ziemi w kosmos jest drogie?
kR105
2013-07-17 05:08:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zawsze się nad tym zastanawiałem. Czy to dlatego, że paliwo jest zbyt drogie? Ponieważ sprzęt zostanie zniszczony?

Dwa odpowiedzi:
#1
+23
Erik
2013-07-17 07:03:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Trzy duże czynniki:

  1. Wymagana energia jest duża ( http://en.wikipedia.org/wiki/Specific_orbital_energy). Dla niskiej orbity, takiej jak ta, na której znajduje się ISS, jest to około 33 MJ / kg dodatku z powierzchni na orbitę - i to pomija opór atmosferyczny.
  2. Równanie rakiety ( http://en.wikipedia.org/wiki/Tsiolkovsky_rocket_equation). Krótko mówiąc, musisz nie tylko spalać paliwo, aby zapewnić delta-V do ładunku, musisz także spalać paliwo, aby zapewnić delta-V do paliwa, które musisz spalić, aby zapewnić delta-V do ładunku. Tak, to jest zależność wykładnicza.
  3. Złożoność. System, którego używasz do szybkiego (musi być szybki, jeśli używasz rakiet), przekształca tę energię w delta-V jest skomplikowany i musi być niezawodny. Przy naszej obecnej technologii projektowanie i eksploatacja niezawodnych, złożonych systemów jest kosztowna.

Różne obecne technologie próbują uwzględniać te czynniki, aby obniżyć koszty. Na przykład większość startów kosmicznych wystrzeliwuje się na wschód w celu zmniejszenia tego delta-V / zapotrzebowania na energię, punkt 1, dla misji.

Przyszłe technologie mogą starać się rozwiązać te problemy, a tym samym zmniejszyć te koszty. Na przykład windy kosmiczne mogą wyeliminować # 2, oddzielając źródło energii od ładunku.

Zmniejszenie złożoności lub zwiększenie naszej zdolności radzenia sobie ze złożonością, punkt # 3, może również obniżyć koszty. W przypadku wielu misji użycie robotów zamiast ludzi usuwa całe systemy (systemy podtrzymywania życia, systemy ponownego wejścia), a tym samym radykalnie zmniejsza koszty. Jest to jednak miecz obosieczny, ponieważ niektóre nowe systemy (inteligencja maszynowa, zręczne manipulatory) mogą wymagać dodania.

Na koniec należy wziąć pod uwagę inne, mniejsze czynniki:

  • Paliwo i inne użyte materiały są, jak sugerowałeś, również drogie. Systemy lotnicze generalnie mają ekstremalne wymagania materiałowe. Metal musi być określonym stopem, materiał kriogeniczny musi mieć wysoką czystość itp. To się sumuje.
  • Wytwarzanie komponentów zazwyczaj wymaga precyzji i małych tolerancji - oba te czynniki zwiększają koszty.
  • Pojazdy i systemy są zwykle produkowane w małych ilościach. Korzystna ekonomika linii montażowej Henry'ego Forda nie ma zastosowania.
  • Systemy są generalnie zamawiane i obsługiwane przez podmioty państwowe. Podmioty te mają tę zaletę, że generują duże kwoty funduszy poprzez opodatkowanie, ale mają tę wadę, że są nieefektywne ze względu na brak motywacji do zysku.
Być może jest to część „złożoności”, ale elementy muszą być obrabiane z niezwykłą precyzją, aby zapewnić stabilny lot i niezawodne działanie.
Słuszna uwaga @DonBranson: Zaktualizowałem swoją odpowiedź, aby to uwzględnić.
Warto zauważyć, że numer 1 nie jest wielkim problemem, 33MJ to to samo, co 8,6 kWh ... co nawet przy stawkach mieszkaniowych wynosi ~ 1,6 USD. Problem jest numer 2 - jesteśmy wyjątkowo nieefektywni, jeśli chodzi o pozyskiwanie użytecznej masy w kosmos.
Nie jest to duży koszt, ale jeśli pomyśleć o tym w kategoriach gęstości energii (MJ / kg, przy sprężonym wodorze na poziomie około 150 MJ / kg) to duża, ciężka sprawa. Gdybyśmy tylko mieli długi przedłużacz ...
Na liście brakuje (raczej oczywistego) faktu, że rakiety są zbędne. Uczynienie ich wielokrotnego użytku jest trudne z powodu 3 ważnych powodów wymienionych powyżej, ale mimo to - jeśli SpaceX lub komuś innemu uda się to zrobić, koszt za uruchomienie z pewnością znacznie spadłby.
Paliwo do Falcona 9 kosztuje 300 000 dolarów. Orzeszki ziemne w porównaniu do sprzętu, który wyrzucasz przy każdym uruchomieniu.
Jak wspominali inni, energia nie jest tak dużym wydatkiem. To wyrzucony statek kosmiczny.
#2
+6
geoffc
2015-07-03 05:53:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wyrzucanie sprzętu używanego podczas każdej premiery zdecydowanie podnosi koszty. (SpaceX planuje odtworzenie pierwszego etapu. Wysiłki te skłoniły ULA do zasugerowania Vulcan jako sposobu na częściowe odzyskanie bloku silnika, a ArianeSpace do zasugerowania ADELINE do odzyskania bloku silnika).

Samo paliwo jest drogie dla właściciela domu, ale stanowi tylko niewielki ułamek kosztów uruchomienia.

Same pojazdy są drogie w opracowaniu, niebezpieczne, trudne do całkowitego przetestowania i okazuje się, że tak naprawdę to fizyka jądrowa.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...