Cost killers - technologie zbijające cenę misji - temat zbiorczy

[jsc]

Cześć, zrobię tu mały wykaz technologii i kierunków badań oraz innych działań mających wpływ na cenę misji kosmicznych.

Faza przedstartowa:
- szeroko pojęte materiałoznawstwo wyszukuje lepszych materiałów na częścu konstrukcyne, funkcjonalne pojazdów, paliwo i materiały eksploatacyjne oraz szuka sposobów na wykorzystanie materii pozaziemskiej (zazywczaj z innych planet i ich księżyców) jako surowców do wytwarzania poprzednich
- w powyższym nurcie można też umieścić technologię druku 3D, który odnosi się do elementów pojazdów kosmicznych
- planuje się technologię autonomiczneh fabryki aparatury przystosowanej do działania w warunkach kosmicznych
- planuje się technologię, która pozwala na "porywanie" potrzebnego sprzętu od satelit, które zakończyły swoją misję

Transport ładunków kosmicznych rakietami lub samolotami kosmicznymi, czyli wynoszenie ładunku w przestrzeń kosmiczną i ew. ściąganie go na Ziemię:
- samoloty kosmiczne same w sobie (przynajmniej w odniesieniu do wagi lekkiej)... Procedury stosowane na lotniskach są dużo tańsze niź centrach kosmicznych. Ponadto na bazie lotnisk międzynarodowych operator takich samolotów może utworzyć elastyczną siatkę połączeń (na wzór linii lotniczych), dzięki czemu nie będzie trzeba wozić ładunków zbyt daleko
- wykorzystanie w samolotach silników odrzutowych co ogranicza ilość potrzebnego utleniacza
- restartujące silniki odrzutowe, które pozwalają w czasie pojedyńczego lotu rozmieścić ładunki na kilku różnych orbitach oraz w przyszłości lądować poszczególnym członom przy stanowiskach odzyskiwania. Takie silniki jeszcze trzeba rozwinąć ponieważ w ciągu swojego życia będą musiały restartować kilkadziesiąt (pewnie nawet powyżej setki) razy
- odzyskiwalne człony rakiet
- niektóre modyfikacje awioniki rakiety np. użycie nawigacji GPS
- uproszczenie procedury odliczania tak w przypadku Epsilona X

Misja właściwa:
- wykorzystanie alternatywnych napędów takich jak silniki jonowe, żagle słoneczne czy specjalne kable
- wykorzystanie sieci standardu DTN dla komunikacji z sondami (w założeniu, że w danym kierunku będzie łańcuszek sond, które mogłyby pośredniczyć) dla oszczędności elektryczności
- wykorzystanie lepszych energii żródeł w postaci baterii słonecznych z lepszych materiałów czy nowych koncepcji reaktorów jądrowych
- platformy satelitarne przystosowane do bycia poddanym zabiegom konserwacyjnym
- orbitalne stacje serwisowe i benzynowe oraz satelity przechwytujące do współpracy z nimi

Teraz zapraszam do dyskusji o technologiach dzięki, którym podbój kosmosu stanie się tańszy i bardziej dostępny.

[kanarkusmaximus]

Fajny pomysł! Dodałbym jeszcze "Fazę planowania" oraz "Fazę komercyjną (jeśli dotyczy)".

Sądzę, że takie kompendium by się nam przydało.

[jsc]

Fajny pomysł! Dodałbym jeszcze "Fazę planowania" oraz "Fazę komercyjną (jeśli dotyczy)".

W tej kwestii trzeba wystosować prośbę do dobrej duszyczki:)

Sądzę, że takie kompendium by się nam przydało.

Właściwie na początku wątku chciałem dać obraz tego co traktuję za czynniki obniżające ceny misji kosmicznych, kompendium może wyjdzie. Pomyślę o tym, aby rozwinąć parę punktów.

[Adam.Przybyla]

Cześć, zrobię tu mały wykaz technologii i kierunków badań oraz innych działań mających wpływ na cenę misji kosmicznych.

Faza przedstartowa:
- szeroko pojęte materiałoznawstwo wyszukuje lepszych materiałów na częścu konstrukcyne, funkcjonalne pojazdów, paliwo i materiały eksploatacyjne oraz szuka sposobów na wykorzystanie materii pozaziemskiej (zazywczaj z innych planet i ich księżyców) jako surowców do wytwarzania poprzednich
- w powyższym nurcie można też umieścić technologię druku 3D, który odnosi się do elementów pojazdów kosmicznych
- planuje się technologię autonomiczneh fabryki aparatury przystosowanej do działania w warunkach kosmicznych
- planuje się technologię, która pozwala na "porywanie" potrzebnego sprzętu od satelit, które zakończyły swoją misję

   ... wiesz, co do wykorzystania starych satelitow, to praca wre pelna para, ostatnie eksperymenty chinskie, czy to co robia kanadyjczycy
pokazuje, ze serwis na orbicie staje sie powoli faktem. Dla ciekawskich polecam kilka hasel z przeszlosci (o jezu, kiedy to bylo)
np orbital express (misja wojskowa) czy orbital recovery (pomysl nie doszedl do skutku a szkoda) tak samo zreszta jak niemiecki tecsat.
Druk 3d widac, ze bardzo polubili amerykanie, zobaczymy co z tego wyjdzie. Inni mysla raczej nad skladaniem satkow z "klockow". BTW, byl nawet pomysl aby stare satelity przerabiac na pednik, w koncu nie jest to takie calkiem glupie;-) Krazy tego zlomu nad Ziemia juz kilka tysiecy ton;-)

Transport ładunków kosmicznych rakietami lub samolotami kosmicznymi, czyli wynoszenie ładunku w przestrzeń kosmiczną i ew. ściąganie go na Ziemię:
- samoloty kosmiczne same w sobie (przynajmniej w odniesieniu do wagi lekkiej)... Procedury stosowane na lotniskach są dużo tańsze niź centrach kosmicznych. Ponadto na bazie lotnisk międzynarodowych operator takich samolotów może utworzyć elastyczną siatkę połączeń (na wzór linii lotniczych), dzięki czemu nie będzie trzeba wozić ładunków zbyt daleko
- wykorzystanie w samolotach silników odrzutowych co ogranicza ilość potrzebnego utleniacza
- restartujące silniki odrzutowe, które pozwalają w czasie pojedyńczego lotu rozmieścić ładunki na kilku różnych orbitach oraz w przyszłości lądować poszczególnym członom przy stanowiskach odzyskiwania. Takie silniki jeszcze trzeba rozwinąć ponieważ w ciągu swojego życia będą musiały restartować kilkadziesiąt (pewnie nawet powyżej setki) razy
- odzyskiwalne człony rakiet
- niektóre modyfikacje awioniki rakiety np. użycie nawigacji GPS
- uproszczenie procedury odliczania tak w przypadku Epsilona X

Ograniczenie ilosci obslugi to duzy problem, na Kourou do kazdego startu sojuza potrzeba kilkaset ludzi. SpaceX chyba cos kolo 200. Japonczycy pokazali, ze mozna
zejs ponizej dychy i 2 lapkow, to duza zmiana. Z tego co reozumiem, komponenty tej rakiety zaczynaja juz gadac miedzy soba juz w fabryce i raportowac swoj stan - mocno sieciocentryczne podejscie. Co do GPS, mowi sie o wykorzystaniu tak zwanego COTS, polecam poszukac jakas z moich prezentacji, sa na sieci;-)
Otwacie przyznaja sie do tego SpaceX czy angielski SSTL, a bardziej po cichu wieksze koncerny;-)
A z "samolotami" to bym uwazal, realizacja tej idei byl wahadlowiec - obrzydliwie drogi w uzywaniu;-) Niewiele mozna na teraz zaproponowac w tej dziedzinie.

Misja właściwa:
- wykorzystanie alternatywnych napędów takich jak silniki jonowe, żagle słoneczne czy specjalne kable
- wykorzystanie sieci standardu DTN dla komunikacji z sondami (w założeniu, że w danym kierunku będzie łańcuszek sond, które mogłyby pośredniczyć) dla oszczędności elektryczności
- wykorzystanie lepszych energii żródeł w postaci baterii słonecznych z lepszych materiałów czy nowych koncepcji reaktorów jądrowych
- platformy satelitarne przystosowane do bycia poddanym zabiegom konserwacyjnym
- orbitalne stacje serwisowe i benzynowe oraz satelity przechwytujące do współpracy z nimi

Teraz zapraszam do dyskusji o technologiach dzięki, którym podbój kosmosu stanie się tańszy i bardziej dostępny.

Taak, wiatrokowce popedzane coulombem: Aalto-1, tethersat'y czy HTV-6 moga nam tu niezle namieszac w podejsciu do tego jak podrozowac poza LEO;-))) A co do serwisu - patrz wyzej;-) BTW, mozna sie spdziewac statkow napedami hybrydowaymi jak np. planowany Iakros-2 jaonowo-wiatrowy (slonecznie).
Z powazaniem
                   Adam Przybyla

[jsc]

Ograniczenie ilosci obslugi to duzy problem, na Kourou do kazdego startu sojuza potrzeba kilkaset ludzi. SpaceX chyba cos kolo 200. Japonczycy pokazali, ze mozna
zejs ponizej dychy i 2 lapkow, to duza zmiana. Z tego co reozumiem, komponenty tej rakiety zaczynaja juz gadac miedzy soba juz w fabryce i raportowac swoj stan - mocno sieciocentryczne podejscie.

Jeśli to prawda to wielka innowacja w zakresie produkcji produktów "nafaszerowanych" elektroniką i czujnikami. Jeśli możesz to opisz temat szerzej w wątku Epsilona http://www.forum.kosmonauta.net/index.php?topic=1530.0

A z "samolotami" to bym uwazal, realizacja tej idei byl wahadlowiec - obrzydliwie drogi w uzywaniu;-)

No, nie do końca, bo nie operuje z lotnisk tylko startuje jak rakieta (wahadłowce mają silniki czysto rakietowe). Ponadto w taki środek transportu generuje koszty, których nie ma przy samolocie:
- budowa i eksploatacja platformy startowej (o ile samolot będzie mógł odchodzić na drugi krąg i używać paliwa w miarę ekologicznego to lotnisk międzynarodowych nie zabraknie)
- każdorazowa budowa zbiornika paliwa
- procedura startowa jest droższa od stosowanej na lotnisku
- co to jest tlen atmosferyczny:)
- operacja wyławiania boosterów z oceanu
- transport części składowych do centrum kosmicznego

Warto się zastanowić nad możliwością przystosowaniem lotnisk międzynarodowych do takich samolotów i jak mogłyby wyglądać siatka połączeń prowadzonych przez "linie lotnicze XXI wieku".

[jsc]

W tym poście postaram się wymienić zalety samolotów, które nie są tylko zaprzeczeniem wad wahadłowców:

Samoloty mają relatywnie dużą swobodę lotu (kosztem części nośności), dzięki temu może rozrzucać (oczywiście może też zabierać itp.) swoje ładunki po pewnym kontinuum, kiedy rakiety nośne są ograniczone do max. 3 orbit docelowych.

Drugą główną zaletą samolotu kosmicznego jest to, że w ładowni można umieścić robotyczne ramię, który łapie/wystawia ładunek w przestrzeń i opóźnia ostateczną separację do czasu pełnego rozruchu lub ew. włożenia z powrotem do ładowni (i dalej do domu), dzięki czemu problemy na tym etapie nie powodują faila misji i koszty utracone ograniczają się do ponowienia startu.

Ramię (lub ich zestaw) takie powinno być zdolne do:
- wystawienia ładunku w przestrzeń
- przechwytywanie ładunku do ładowni
- wykonywania jakiś prostych napraw (np. postrząsanie czy wymiana pewnych elementów)
- wymiana materiałów eksploatacyjnych i eksperymentalnych (to raczej zadanie dla samolotu zaopatrzeniowego)
- montować i demontować zewnętrzne eksperymenty (oczywiście jeśli powstaną platformy satelitarne zdolne być poddawane takim działaniom)

Takie ramię powinno być dostosowane do współpracy z platformami (zależnie od wersji powinno być ich kilka, które można wymieniać między misjami) przystosowanych do konserwacji. Ramię się też fajnie wpisuje w koncepcję "porywania" sprzętu z niepotrzebnych satelit. Taki samolot może zdalnie "zawołać" szabrowników w razie potrzeby przetestować ich zdobycze. Czynności te wspomagają zaś integrację (samolot steruje tymi integracjami i sprawdza ich efekty) podstawowego ładunku z elementami z demobilu.

Ostatnią zaletą jest to, że operują z lotnisk (następnym postem spróbuję coś o nich napisać), które mogą stać tuż przy instytucjach i firmach produkujące ładunki dzięki czemu unikają kosztów transportu, a samoloty nie minimalizują z kolei martwych przebiegów.

[Trafiony]

W tym poście postaram się wymienić zalety samolotów, które nie są tylko zaprzeczeniem wad wahadłowców:

Tylko ja mam problem. O jakich ty samolotach piszesz właściwie, czyli co masz konkretnie na myśli? Poniżej pod linkiem duży wybór samolotów kosmicznych, wskaż bardziej konkretnie które rozwiązania uważasz za dobre.

http://www.astronautix.com/fam/winged.htm

[jsc]

Skylon: http://www.forum.kosmonauta.net/index.php?topic=333.0

Jeśli jest potrzebne przypomnienie to:

Cześć, zrobię tu mały wykaz

kierunków badań

mających wpływ na cenę misji kosmicznych.

[Borys]

- samoloty kosmiczne same w sobie (przynajmniej w odniesieniu do wagi lekkiej)... Procedury stosowane na lotniskach są dużo tańsze niź centrach kosmicznych.

Samolot kosmiczny do samolotu ma się tak, jak Grashopper do helikoptera. Lotnisko obsługujące loty kosmiczne przy pomocy dowolnych maszyn (w tym samolotów) musi zostać wyposażone w taką samą infrastrukturę, jak każde centrum kosmiczne.

Ponadto na bazie lotnisk międzynarodowych operator takich samolotów może utworzyć elastyczną siatkę połączeń (na wzór linii lotniczych), dzięki czemu nie będzie trzeba wozić ładunków zbyt daleko

jw

- wykorzystanie w samolotach silników odrzutowych co ogranicza ilość potrzebnego utleniacza

Nie ogranicza. Oznacza jedynie, że utleniacz jest pobierany z atmosfery na bieżąco a nie przed lotem, jak to się ma w przypadku rakiet.

- restartujące silniki odrzutowe, które pozwalają w czasie pojedyńczego lotu rozmieścić ładunki na kilku różnych orbitach oraz w przyszłości lądować poszczególnym członom przy stanowiskach odzyskiwania.

Wielokrotne wejście na różne orbity na jednym zbiorniku? To nawet teoretycznie nie jest możliwe.

Samoloty mają relatywnie dużą swobodę lotu (kosztem części nośności), dzięki temu może rozrzucać (oczywiście może też zabierać itp.) swoje ładunki po pewnym kontinuum, kiedy rakiety nośne są ograniczone do max. 3 orbit docelowych.

Że co?

Drugą główną zaletą samolotu kosmicznego jest to, że w ładowni można umieścić robotyczne ramię, który łapie/wystawia ładunek w przestrzeń i opóźnia ostateczną separację do czasu pełnego rozruchu lub ew. włożenia z powrotem do ładowni (i dalej do domu), dzięki czemu problemy na tym etapie nie powodują faila misji i koszty utracone ograniczają się do ponowienia startu.

ISS ma ramię robota, mimo że nie jest samolotem, podczas gdy wiele samolotów takiego ramienia nie ma => posiadanie lub nie ramienia jest niezależne od posiadania skrzydeł.

Ostatnią zaletą jest to, że operują z lotnisk (następnym postem spróbuję coś o nich napisać), które mogą stać tuż przy instytucjach i firmach produkujące ładunki dzięki czemu unikają kosztów transportu, a samoloty nie minimalizują z kolei martwych przebiegów.

Transport naziemny jest i w nawet najbardziej optymistycznych predykcjach będzie kilka rzędów tańszy od transportu kosmicznego, tak że korzyści z lokalizacji są żadne. Innymi słowy naziemny środek transportu (np. zwykły samolot) dowiezie ładunek do miejsca startu za ułamek całkowitych kosztów.

[jsc]

- samoloty kosmiczne same w sobie (przynajmniej w odniesieniu do wagi lekkiej)... Procedury stosowane na lotniskach są dużo tańsze niź centrach kosmicznych.

Samolot kosmiczny do samolotu ma się tak, jak Grashopper do helikoptera. Lotnisko obsługujące loty kosmiczne przy pomocy dowolnych maszyn (w tym samolotów) musi zostać wyposażone w taką samą infrastrukturę, jak każde centrum kosmiczne.

Ponadto na bazie lotnisk międzynarodowych operator takich samolotów może utworzyć elastyczną siatkę połączeń (na wzór linii lotniczych), dzięki czemu nie będzie trzeba wozić ładunków zbyt daleko

jw

ISS ma ramię robota, mimo że nie jest samolotem, podczas gdy wiele samolotów takiego ramienia nie ma => posiadanie lub nie ramienia jest niezależne od posiadania skrzydeł.

Sugerowałem, coś takiego?

Patrzę na zdjęcie na http://pl.wikipedia.org/wiki/L%C4%85dowanie_wahad%C5%82owca to po za bardzo długim pasem lądowniczym nie widzę jakieś skomplikowanej infrastruktury. Oczywiście, żeby Skylon mógł z niego w pełni operować brakuje hangaru, strefy cargo, zbiorników itp., ale tego potrzebują też zwykłe samoloty transportowe. Na to wszystko (przede wszystkim budowa pasa startowego na 5 km.) będzie czas gdy prototyp pomyślnie wykona (lub nie) I misję próbną.

restartujące silniki odrzutowe, które pozwalają w czasie pojedyńczego lotu rozmieścić ładunki na kilku różnych orbitach oraz w przyszłości lądować poszczególnym członom przy stanowiskach odzyskiwania.

Wielokrotne wejście na różne orbity na jednym zbiorniku? To nawet teoretycznie nie jest możliwe.

Samoloty mają relatywnie dużą swobodę lotu (kosztem części nośności), dzięki temu może rozrzucać (oczywiście może też zabierać itp.) swoje ładunki po pewnym kontinuum, kiedy rakiety nośne są ograniczone do max. 3 orbit docelowych.

Że co?[/quote]

Chyba użyłem za duży skrót myślowy: Chodziło mi o takie coś co robił X-37 opisywane w http://www.forum.kosmonauta.net/index.php?topic=135.0 oczywiście w ograniczonym stopniu i wykonywać operacje związane z satelitami.

[jsc]

Teraz się rozpiszę o kryteriach wyboru kandydatów na lotniska samolotów kosmicznych. Na przyszłość przydadzą się jako kryteria dla kwerendy do bazy danych zbierające dane na temat lotnisk na świecie:
- międzynarodowe
- leżące po za strefami zabudowanymi
- leżące w krajach nie objętych ograniczeniami eksportowymi w stosunku do technologii
- posiadające lub gotowe wybudować odpowiednio długi pas startowy (z 5 km. ?)
- wybuduje hangary mieszczące samoloty
- gotowe wybudować zbiorniki dla paliwa i utleniacza odpowiedniego dla samolotu kosmicznego
- wybuduje strefę towarową dostosowaną do obsługi ładunków kosmicznych
- obsługuje naprowadzanie z pomocą nawigacji satelitarnych
- utworzy procedurę startu, lądowania i podchodzenia do niego dla samolotów kosmicznych
- utworzy połączenie komunikacyjne ze stacjami radarowymi zdolne śledzić pojazdy na orbicie
- leży w bliskości instytucji budujące i odbierające ładunki kosmiczne

Oczywiście żadne lotnisko na świecie obecnie nie spełnia tych wymagań, ale kwestia dostosowywania się do nich będzie aktualna po I pomyślnej misji prototypu Skylona po którym musi być jeszcze wiele lotów testowych, wymodelowanie poszczególnych faz lotu itp.

Lotniska włączone do sieci portów kosmicznych zyskają prestiż co jest zyskiem samym w sobie (przynajmniej dla posiadającego miasta zwłaszcza gdy jest uniwersyteckie) i pozyskają operatorów lotniczych, którzy będą płacili wysokie opłaty (no wiecie, od branży kosmicznej można sporo wytargować) do których dorzuci się państwo (oczywiście z powodów prestiżowych, ba te największe (USA, Japonia, UE itp.) postarają się o miejsca dla samolotów własnej produkcji).

[jsc]

Tu jeszcze wrzucę parę nieopisanych pomysłów:
- miniaturyzacja pojazdów kosmicznych i ich aparatury
- rakieta Helen wynoszona przez balon, którą eksperymentowała (niestety nic z tego nie wyszło) Arca Space: http://www.forum.kosmonauta.net/index.php?topic=192.0
- silniki używające pompy tłokowe (technologie zaczerpnięte z przemysłu samochodowego) zamiast turbosprężarek http://www.kosmonauta.net/pl/badania-rozwoj/menu-artykuly-badania-rozwoj/sprzet/5854-postep-prac-nad-silnikiem-xcor-i-ula.html

[Borys]

ISS ma ramię robota, mimo że nie jest samolotem, podczas gdy wiele samolotów takiego ramienia nie ma => posiadanie lub nie ramienia jest niezależne od posiadania skrzydeł.

Sugerowałem, coś takiego?

Tak, wpisując ramię na listę zalet samolotów kosmicznych. Samoloty nie są w żaden sposób predestynowane do posiadania manipulatora.

Patrzę na zdjęcie na http://pl.wikipedia.org/wiki/L%C4%85dowanie_wahad%C5%82owca to po za bardzo długim pasem lądowniczym nie widzę jakieś skomplikowanej infrastruktury.

Jeszcze mniej byś jej zobaczył patrząc na lądowanie Sojuza, Apollo LM czy dowolnego innego ustrojstwa lądującego pionowo (brak pasa). Infrastruktura potrzebna jest podczas przygotowań przedstartowych i samego startu, głównie do integracji ładunku z pojazdem (również integracji stopni, jeżeli pojazd jest konstrukcją wielostopniową) oraz do przechowywania/tankowania paliwa (które nie jest standardowym paliwem lotniczym).

Chyba użyłem za duży skrót myślowy: Chodziło mi o takie coś co robił X-37 opisywane w http://www.forum.kosmonauta.net/index.php?topic=135.0 oczywiście w ograniczonym stopniu i wykonywać operacje związane z satelitami.

Tylko że to jest zaleta napędu rakietowego, a nie samolotu kosmicznego. Silnikami odrzutowymi wysokości orbity nie zmienisz (próżnia), a skrzydła wręcz przeszkadzają (balast).

[jsc]

Innym ciekawym kierunkiem rozwoju usług świadczonych przez urządzenia orbitalne to rezygnacja z urządzeń orbitalnych, a zatem i kosztów dostarczenia satelit na orbitę i powierzenie ich zadań urządzeniom stratosferycznych przez niektórych nazwanych "satelitami stratosferycznymi". Przykłady (w fazie projektowej) to:
- sieć internetowa Google Loon
- sieć obserwacyjna firmy Titan Aerospace http://www.kosmonauta.net/pl/badania-rozwoj/menu-artykuly-badania-rozwoj/sprzet/5914-2013-10-15-titan.html

[JSz]

Innym ciekawym kierunkiem rozwoju usług świadczonych przez urządzenia orbitalne to rezygnacja z urządzeń orbitalnych...

Że też wcześniej nikt na to nie wpadł! W ten sposób można zredukować koszty do zera!