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Internet Message Format  |  1993-07-13  |  8KB

  1. Date: Tue, 22 Dec 92 05:22:33    
  2. From: Space Digest maintainer <digests@isu.isunet.edu>
  3. Reply-To: Space-request@isu.isunet.edu
  4. Subject: Space Digest V15 #583
  5. To: Space Digest Readers
  6. Precedence: bulk
  7.  
  8.  
  9. Space Digest                Tue, 22 Dec 92       Volume 15 : Issue 583
  10.  
  11. Today's Topics:
  12.                            SSTO vs. 2 Stage
  13.  
  14.     Welcome to the Space Digest!!  Please send your messages to
  15.     "space@isu.isunet.edu", and (un)subscription requests of the form
  16.     "Subscribe Space <your name>" to one of these addresses: listserv@uga
  17.     (BITNET), rice::boyle (SPAN/NSInet), utadnx::utspan::rice::boyle
  18.     (THENET), or space-REQUEST@isu.isunet.edu (Internet).
  19. ----------------------------------------------------------------------
  20.  
  21. Date: 22 Dec 92 07:31:42 GMT
  22. From: Greg Moore <strider@clotho.acm.rpi.edu>
  23. Subject: SSTO vs. 2 Stage
  24. Newsgroups: sci.space
  25.  
  26. In article <ewright.724959243@convex.convex.com> ewright@convex.com (Edward V. Wright) writes:
  27. >In <18680@mindlink.bc.ca> Bruce_Dunn@mindlink.bc.ca (Bruce Dunn) writes:
  28. >
  29. >>I am assuming that the first stage will return to the launch site under its
  30. >>own power.  
  31. >
  32. >That requires a significant delta-v.  Let's assume your first stage
  33. >accelerates its payload to 1/3 orbital velocity.  After separation,
  34. >the first-stage must kill its forward velocity.  That's another 1/3
  35. >orbital velocity.  Then it must do a ballistic shot back the way it
  36. >came.  Another 1/3 orbital velocity.  Since 1/3 + 1/3 + 1/3 =1, your
  37. >vehicle needs enough delta-v to put itself into orbit.  If its burnout
  38.  
  39. >velocity is lower, the total delta-v is lower, but the benefit of the 
  40. >first stage is also less.
  41. >
  42.     What if you assume much lower than 1/3 orbital velocity.
  43. What if you basically use the DC-0 to lifht the DC-1 up to say
  44. 100 miles with limited velocity in the horizontal vector.  What
  45. effect would this have?  Is this even practical?  (If someone
  46. who doens't want to do the calculation wants to email the
  47. equations, I'd gladly do them.)
  48.  
  49. >
  50. >>Mating the two stages will take time and manpower, but if the system is
  51. >>correctly designed the actual labor need not be too much.  The DC-1 will have
  52. >>to be transported in any case from its landing spot to its launch cradle.
  53. >>The use of a lower stage would merely mean that the DC-1 would be placed on
  54. >>the lower stage, rather than on the launch cradle.
  55. >
  56. >No, not quite.  The upper stage can't simply be placed on top of
  57. >the lower one.  It's got to be carefully aligned and attached with
  58. >explosive bolts to make sure it stays there during launch.  Very 
  59. >careful handling is necessary, not only to avoid damaging one of
  60. >the vehicles, but also because you're dealing with explosives.
  61. >
  62.     Are the explosives any more dangerous than dealing
  63. with LOX? LOX spills can be nasty.  Perhaps have a single bolt
  64. in the center with a corresponding spot in the center
  65. of the DC-1 to accept it.  The rest of the DC-1 just sits
  66. on top of the DC-0.  (Or radically, eliminate the bolt
  67. altogether.  REly on gravityto hold things in place. :-)
  68.  
  69. >Once the vehicles, you no longer have access to the second-stage
  70. >engines.  If a problem is detected before launch, you have to
  71. >disassemble the stack again.
  72. >
  73.     This assume how you design the DC-0.  Since we
  74. are looking at a simple to maintain vehicle here, and not
  75. looking at pushing the envelope, leave the DC-1 engines exposed
  76. just like they would be in the launch cradle.  (I.e, if the
  77. launch cradle can leave the engines exposed enough to allow
  78. maintaince, the top of the DC-0 can be built in a similar fashion.)
  79.  
  80. >Consider commercial airlines.  If they had to repaint an
  81. >airliner after each flight, the cost of an airline ticket
  82. >would double.
  83. >
  84.     Umm, yeah? So who's repainting the DC-1?  In fact,
  85. many airlines like to keep as much of the aircraft unpainted
  86. as possible.  Saves weight and is easier to maintain.
  87.  
  88. >>Reply:
  89. >>OK, in this case two flights of the two stage vehicle can deliver the desired
  90. >>total payload in a time of 2 days, as compared to 5 days and 10 flights for
  91. >>the DC-1.  The advantage remains - what is your point?
  92. >
  93. >My point is, a single-stage vehicle can be turned around, potentially,
  94. >in less than an hour.  Unload the passengers, download the inflight
  95. >maintenance log, refuel the vehicle, and load the next batch of
  96. >passengers.  Airlines do this all the time.
  97. >
  98.     So, let's see, your SSTO vehicle takes an hour to turn
  99. around.  NOw a simpler (in theory) DC-0 stage should take less time.
  100. Even if it takes more time it's not a total loss.  Part of that time
  101. your DC-1 will be in orbit.  So, the limiting factor becomes
  102. stacking.  That's the key.  If you have a simple stacking design
  103. (say a minimal of umbilicals and they are auto-connecting), this
  104. could be minimized.  Since the TSTO will take 5 times as much
  105. to orbit, this means that we only have to equal the turn around
  106. time of a DC-1 five times, namely the one hour you mention above.
  107. That means we have to beat a turn-around time of 5 hours.
  108. However, if we include the on-orbit time of the same DC-1, that 
  109. number goes way up.  (I.e., just as the turn-around time of a
  110. 747 from NY-London-NY may only be 1 hour in London, the total
  111. time to do this takes over 13 with flight time.)
  112.  
  113. >A two-stage vehicle will add days, if not weeks, to that turn-around
  114. >time.  How often a vehicle flies is the most important factor in
  115. >determining how much it costs to operate.
  116. >
  117.     I agree with the second statement.  The first though, even
  118. with my own additions above, I'd claim there are not enough data
  119. points.  We have no real numbers for DC-0.  For DC-1, we have numbers
  120. that McDac has come up with. But these are tentative at best.  (
  121. Though better than the DC-0 numbers I'd claim.)
  122.  
  123. >
  124. >>Should the DC-1 have engine ignition trouble on staging, it has both the 
  125. >>fuel and thrust to land at the launch site.  With only some engines working, 
  126. >>it can burn off fuel until it has a thrust to weight ratio of greater than 
  127. >>1, hover to get its weight down further,  and then land.
  128. >
  129. >At what altitude above (or below) water? :-)
  130. >
  131.     Umm, isn't this what the DC-1 is SUPPPOSED to do in any
  132. case, forgetting the DC-0 stage?
  133.  
  134. >
  135. >>       I will assert that turnaround cost of the lower stage will not exceed
  136. >>the turnaround cost of the upper stage (the lower stage is much less stressed
  137. >>than the DC-1 upper stage, and uses cheap kerosene and LOX as propellants).
  138. >
  139. >I can assert that the cost of a luxury car is the same as a compact 1/3
  140. >the size.  I don't believe it, but I can assert it.
  141. >
  142.     But, you do assert that DC-1 will be cheaper and easier to
  143. operate than the shuttle.  The only difference in your assertion here
  144. and the above assertion about a DC-0, is taht McDac has provided
  145. some numbers on a DC-1.  If McDac is wrong though... I've got
  146. a compact for sale. :-)
  147.     Remember, we are all arguinh numbers here.  The question is
  148. how reliable are they?
  149.     In reliability order (just to provoke a few flames :-)
  150. I'd say, the reliability of the cost figures for some craft goes 
  151. as follows:
  152.     Shuttle > DC-X >> DC-Y > DC-1 >> DC-0.
  153.  
  154. I base this on the following:
  155.     Shuttle is flying.  Though we often can't agree on a cost,
  156. we have numbers to argue about.
  157.     DC-X is being built. I'm sure Mc-Dac has a good handle on
  158. this cost.
  159.     DC-Y cost figures are much less reliable since we don't know
  160. what if any problems will show up in DC-X.  If few to none, then
  161. the figures are probably pretty good.
  162.     DC-1 figurs should be a simple extrapolation from DC-Y since
  163. it would basically be a production model of the same craft.
  164.     DC-0 (or DC-1 lower stage) numbers are at this point since
  165. no real numbers have been generated.
  166.  
  167.     Note, this says NOTHING about which would be cheaper.
  168. (In fact that is a pointless argument since DC-X has no
  169. orbital capicity, DC-Y is a prototype.  Only when DC-1 flies
  170. can REAL numbers be compared about cost to orbit.)
  171.  
  172. >
  173. >>Assuming, as a worst case, that the turnaround costs of the lower stage equal
  174. >>the turnaround costs of the upper stage, 
  175. >
  176. >Your "worst case" would be overly optimistic, even as a best case.
  177. >
  178.     Careful, you're asserting again. :-)
  179.  
  180. ------------------------------
  181.  
  182. End of Space Digest Volume 15 : Issue 583
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