Космическое
Oct. 12th, 2009 02:27 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
city_ratПочему я не разделяю энтузиазма космопроходцев-любителей. "Ха, вон те ребята сделали ракету из соплей, фольги и селитры с сахаром, и долетели почти до космоса, осталось пролететь всего ничего - и на Марсе будут яблони цвести, лишь бы злые оффи не мешали".
Ответ всего из двух слов: "экспоненциальные зависимости".
Впрочем, расшифруем.
Что нужно для того, чтобы плюнуть ракетой на 100 км, которые по какой-то причине считаются границей космоса? Я сейчас очень грубо посчитал, пренебрегая сопротивлением воздуха: набрать вертикальную скорость (V) примерно в 1,5 км/сек. Удельный импульс (I) твердотопливных движков, которые в основном только и доступны любителям (жидкостные намного сложнее и дороже) - 2000 м/c.
Подставляем эти значения вот в эту формулу:
Здесь М1 и М2 - начальная и конечная масса требуемой ракеты. В правой части формулы у меня получилось чуть больше 2 - так? Т.е. для того, чтобы отвезти кило груза (и полезного, и бесполезного - конструкции самой ракеты) в "космос" - нам надо всего килограмм топлива. Двухкилограммовую ракетку и впрямь ничего не стоит собрать в гараже. В реале, конечно, все не так здорово - есть и сопротивление воздуха, есть гравитационные потери, лететь хочется не только по вертикали, и двигатель срабатывает не мгновенно, как я принял для простоты, а в течение какого-то времени, да и вообще вся конструкция не так идеальна, как предполагает формула. Так что придется сделать ракету существенно тяжелее, но тоже на уровне "увезти на багажнике велосипеда". В общем - "пять минут - полет нормальный".
А теперь пробуем запустить спутник. Скорость V всего-то в пять раз выше нужна - 7,9 км/сек, фиг ли тут - немного поднапрячься. Подставляем в формулку - опа... А отношение-то слева из двух превратилось в 50! Т.е. на один кило груза - уже пятьдесят кило топлива. Соответственно растет и масса "бесполезного груза": тут полкило соплей и фольги уже не отделаешься, на килограммовый спутник у нас нужно десять кило соплей и фольги, значит - 550 кило топлива, а 550 кило топлива уже не завернешь в 10 кило фольги, нужно что-то попрочнее, поэтому 10 кило соплей и фольги превращаются в 20 кг гвоздей и фанеры, которые требуют уже тонны топлива, которое надо завернуть в еще большее количество соплей, фольги, гвоздей и фанеры...
У отцов-основателей этот процесс сошелся на 30-метровой и трехсоттонной Р-7. Сейчас, конечно, материалы лучше, знаний больше, твердое топливо дешевле и требует куда более простого двигателя, управляющие компьютеры вообще почти ничего не весят, да и выводить на орбиту нужно отнюдь не ламповый "телефункен" весом в тонну. Но...
А так, чисто теоретически - даже и полутонная ракета-носитель в гараж вполне поместится. Но поработать над этим еще ох, как много придется.
Ответ всего из двух слов: "экспоненциальные зависимости".
Впрочем, расшифруем.
Что нужно для того, чтобы плюнуть ракетой на 100 км, которые по какой-то причине считаются границей космоса? Я сейчас очень грубо посчитал, пренебрегая сопротивлением воздуха: набрать вертикальную скорость (V) примерно в 1,5 км/сек. Удельный импульс (I) твердотопливных движков, которые в основном только и доступны любителям (жидкостные намного сложнее и дороже) - 2000 м/c.
Подставляем эти значения вот в эту формулу:
Здесь М1 и М2 - начальная и конечная масса требуемой ракеты. В правой части формулы у меня получилось чуть больше 2 - так? Т.е. для того, чтобы отвезти кило груза (и полезного, и бесполезного - конструкции самой ракеты) в "космос" - нам надо всего килограмм топлива. Двухкилограммовую ракетку и впрямь ничего не стоит собрать в гараже. В реале, конечно, все не так здорово - есть и сопротивление воздуха, есть гравитационные потери, лететь хочется не только по вертикали, и двигатель срабатывает не мгновенно, как я принял для простоты, а в течение какого-то времени, да и вообще вся конструкция не так идеальна, как предполагает формула. Так что придется сделать ракету существенно тяжелее, но тоже на уровне "увезти на багажнике велосипеда". В общем - "пять минут - полет нормальный".
А теперь пробуем запустить спутник. Скорость V всего-то в пять раз выше нужна - 7,9 км/сек, фиг ли тут - немного поднапрячься. Подставляем в формулку - опа... А отношение-то слева из двух превратилось в 50! Т.е. на один кило груза - уже пятьдесят кило топлива. Соответственно растет и масса "бесполезного груза": тут полкило соплей и фольги уже не отделаешься, на килограммовый спутник у нас нужно десять кило соплей и фольги, значит - 550 кило топлива, а 550 кило топлива уже не завернешь в 10 кило фольги, нужно что-то попрочнее, поэтому 10 кило соплей и фольги превращаются в 20 кг гвоздей и фанеры, которые требуют уже тонны топлива, которое надо завернуть в еще большее количество соплей, фольги, гвоздей и фанеры...
У отцов-основателей этот процесс сошелся на 30-метровой и трехсоттонной Р-7. Сейчас, конечно, материалы лучше, знаний больше, твердое топливо дешевле и требует куда более простого двигателя, управляющие компьютеры вообще почти ничего не весят, да и выводить на орбиту нужно отнюдь не ламповый "телефункен" весом в тонну. Но...
А так, чисто теоретически - даже и полутонная ракета-носитель в гараж вполне поместится. Но поработать над этим еще ох, как много придется.
