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关于HLS可重复使用效率的考虑和设想,基于dv计算

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这里基于较未来的思考,短时间不一定能实现。
V2星舰每次算上蒸发每次发射能加注100t燃料,假如油库干重200t,包含主动制冷系统,能携带3600t燃料(从体积上看发动机舱占5米,鼻锥是圆锥型相当于3米高的箭体容量,再加上55米高圆柱形的箭体,容积接近3700立方米)
这样去月轨共4000dv,剩余重量1326t,油库还要返回地球,预留4000dv,需要留下573t重量,只有750t燃料可供HLS使用,
对于可重复使用HLS需要进行进一步减重,这里其实并不难,基于油库星舰(可能会使用)和V3星舰会使用的3mm不锈钢,油库星舰会在HLS正式登月任务中使用。而油库星舰与V3星舰长度极其相似,很难不让人想到是不是对V3星舰的技术验证。
25年底的HLS无人登月验证工作肯定赶不上3mm不锈钢了,但NASA的2026年9月登月时间线(虽然很有可能因其他各种原因推到28年)肯定赶得上
那到底年减到多少?基于V2星舰150t-10t(隔热瓦)-10t(鼻锥燃料罐和前后机翼)的130t,通过3mm不锈钢干重再降到100t以下。SpaceX有干重80t星舰的PPT,马斯克说那是未来计划。100t干重的HLS可以留50t给其他改造,再很轻松的带几十吨载荷,能把消耗版星舰的加注次数降到14次(原16次)
由以上计算我们可知,按总4500dv计算(单程2250dv,前星座计划2000dv就够载人登月了)也就是一发油库够HLS进行两次任务,每次任务加350t燃料就足够了,留50t燃料作为应对蒸发损耗。我们可以通过在月轨同样建立一个常驻油库星舰,时不时让地球出发的油库星舰给月球常驻油库加注。
(如果能凭借地球大气减速入轨,类似X37B近期进行的那个大气减速测试,使用剩余燃料进行再生冷却最好,哪怕干重增加100t都是血赚,干重加100t,300t干重也比单靠燃料节约200t燃料消耗,让加注量提高200t,这样两发油库星舰够5次HLS任务,平均14.5次加注一次HLS任务,比一开始的消耗版HLS还少!)
最后,我们基于以上进行一个地月全程可重复使用运输系统的设想。
货运任务对冗余要求更低,对于货运HLS用双向4000dv就可行,这样进行一次350t的燃料加注,货运HLS就能放下40t载荷并返回月轨。对于货运的物资运输,我的观点如下。
货物从地球货运星舰发射,有两种方案
一,可以给中间的油库航班改造一下,把载荷捎过去。
二,做个航班星舰,一个干重130t的轻量化V2(类似HLS的减重,内部是大体积货舱货架),轨道加满1500t燃料后,可以花4000dv带80t载荷从近地轨道出发去100km月轨放下交给货运HLS,再花费4000dv返回近地轨道。
我喜欢第二种,基本上货物要经过地球货运星舰——拖船星舰——HLS,算下来以货运HLS计算,全部重复使用情况下,能做到加注52次(油库36次拖船16次)送80t载荷到月球表面。看着很多,但细算下来,每次运油星舰轨道加注3000万计算,再加上货运星舰发射,发射费用花费15.6亿美元,平均下来月面单位质量运输成本是19500万美元/公斤,可以说是非常非常便宜了。
对比一下其他方案,阿波罗方案的土星五号换算星座相当于30亿美元,当年的成本就相当于一发核动力航母,最后能放到月面的载荷不到500公斤,其中有一半还是月球车,即使是被裁掉的后续计划中的没有上升段的货运着陆器也只能带3t左右载荷(我没找到相关数据,只能通过上升器重量推算),这样是100万/kg,是可重复使用星舰系统的50倍
现在计划的登月器发射质量45t,货运版能携带的载荷高达十几吨(印象中是17t,不过理论是理论,登月器太小也装不下太多东西),登月任务要两发战神5号,货运光算登月舱这一次,星座计划当时预算也严重超支,成本可能比SLS还高,以SLS的25亿美元计算,单位成本15万/kg,是可重复使用星舰系统的7.5倍。
不过能打赢星舰的只有消耗版星舰,消耗的HLS只需16次加注就能一次性200吨,HLS成本可能会很高,以NASA给的30亿研发经费计算,单位成本17500万/kg,比可重复使用的HLS系统便宜10%。但也只有10%而已,并且不是所有载荷都能装满200t,只有装一些建材,金属设备等才能做到,并且这么做会有严重的重心问题,不可能有多大应用场景
#航天#登月##HLS#登月#






IP属地:山东来自Android客户端1楼2024-11-16 18:59回复
    技术贴,加精鼓励讨论~


    IP属地:四川来自Android客户端2楼2024-11-16 20:13
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      在轨加注超过10次,星舰就替代不了SLS,这不是经济的问题,是稳定性的问题,假如一共需要15次加注,哪怕是第14次加注失败,就全白干。在轨加注次数必须控制在个位数,也就是说,只有全部换装V3,星舰才有可能登月。


      IP属地:上海来自Android客户端3楼2024-11-16 20:48
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