На Марс: концептуальные моменты создания обитаемой базы и транспортной

Виноват, ошибочка вышла - фото летавшей модели и чертежик "Ориона" здесь: http://www.webcreations.com/ptm/orion.htm

Valery B>... первую ступень Сатурна V. Полностью сохранить конструкцию за исключением переходника и двигателей (РД-170 вместо F1), на верх ставим центральный блок Энергии (без всяких боковушек), надо посчитать, но кажется, будем иметь 180 тонн на LEO , или 140 тонн с возвращаемыми двигателями Энергии для повторного использования. Все элементы отработаны.

Ребята, как мы все сильны в чужих вопросах. "Все элементы отработаны.". Да, на те нагрузки и на те расчетные случаи, которые были а) для Сатурна-5 и б) для Энергии. В обсуждениях на форуме часто встречается такой подход: берем здесь, берем там, соединяем...Полетели!
Для справки: новая силовая схема -> новая динамическая схема -> новые виброрежимы -> новые статические нагрузки -> переконструирование старой конструкции.
Делать заново проще, поверьте на слово! Я уж не говорю про новую аэродинамику и систему управления! А объем экспериментальной отработки! И все это, влезая в старую конструкцию: здесь убавим, там добавим... Кто-то (прошу извинить, запамятовал), на форуме грамотно сказал: сохранившаяся технология. Вот это можно, ибо станки для штамповки сегментов днищ такого радиуса есть, для гнутия фрезерованных обечаек нужного радиуса кривизны есть, стенды для сборки! баков такого диаметра есть, станки под фрезерование шпангоутов нужного диаметра есть - вот что такое технология! А уж где прорезать люк (утрирую), а где приварить кронштейн - это можно заново. А нужно будет заново - двигатели наверняка поменяются, их технология сейчас уже обновилась (я про Сатурн).
Так что лучше фантазировать с широтой во взгляде - все заново! но в тех же технологических стандартах.

Кстати, о птичках. В РКК "Энергия", оказывается , еще сохранились проектанты, работающие по марсианской экспедиции. Я так понимаю, что на часть вопросов данного форума у них есть квалифицированные проработанные ответы. Кратко можно посмотреть здесь:

Мне как то непонятно, ЗАЧЕМ все эти ядерно-импульсные(прости Господи), гектары солнечных батарей с ЭРД и т.д? Газофазные ЯРД - очень просты...при условии, что нас не интересует экология И расход ДМ у них меньше, чем у ЯИД. Они даже проще, чем ТфЯРД. И зачем огород городить - на ЖРД выводятся модули и топливо(на орбту км 500-700 -всего 3-4 старта Энергии) и оттуда вперед! Хоть к Европе с Ганимедом

Ник

VK>Кстати, о птичках. В РКК "Энергия", оказывается , еще сохранились проектанты, работающие по марсианской экспедиции. Я так понимаю, что на часть вопросов данного форума у них есть квалифицированные проработанные ответы. Кратко можно посмотреть здесь:

РКК "ЭНЕРГИЯ" - МАРСИАНСКАЯ ЭКСПЕДИЦИЯ

// www.energia.ru

 

Вот это новость,"оказывается, еще сохранились", да будет вам известно - не несколько, а полтора десятка, и называется это дело - проектировочным отделом и никуда они не девались, и пенетраторами они до сих пор занимаются и вообще Марсом бредят по ночам и пол-отдела там молодых специалистов, и начальник у них мировой мужик, и если бы не проблемы с пропиской ,я уже числился бы у него в отделе.

VK>Кстати, о птичках. В РКК "Энергия", оказывается , еще сохранились проектанты, работающие по марсианской экспедиции. Я так понимаю, что на часть вопросов данного форума у них есть квалифицированные проработанные ответы. Кратко можно посмотреть здесь:

РКК "ЭНЕРГИЯ" - МАРСИАНСКАЯ ЭКСПЕДИЦИЯ

// www.energia.ru

 

Вот это новость,"оказывается, еще сохранились", да будет вам известно - не несколько, а полтора десятка, и называется это дело - проектировочным отделом и никуда они не девались, и пенетраторами они до сих пор занимаются и вообще Марсом бредят по ночам и пол-отдела там молодых специалистов, и начальник у них мировой мужик, и если бы не проблемы с пропиской ,я уже числился бы у него в отделе.

Ник>Мне как то непонятно, ЗАЧЕМ все эти ядерно-импульсные(прости Господи), гектары солнечных батарей с ЭРД и т.д.? Газофазные ЯРД - очень просты...при условии, что нас не интересует экология И расход ДМ у них меньше, чем у ЯИД. Они даже проще, чем ТфЯРД. И зачем огород городить - на ЖРД выводятся модули и топливо(на орбиту км 500-700 -всего 3-4 старта Энергии) и оттуда вперед! Хоть к Европе с Ганимедом

«Новости космонавтики» как раз недавно писали про проект такого «простого» газофазного ЯРД см.
1. Принципиальный недостаток – низкий для ядерных систем удельный импульс – верхний предел =2000сек, что ограничено температурой нагрева рабочего тела в 10000К, для ядерно-импульсных 2000сек- это нижний предел для самых маленьких кораблей с диаметром тяговой плиты в 10м. К Европе с Ганимедом – не получается.
2. Сравнительно малая тяга =17 тонн при массе двигателя в 57 тонн – не позволяет использовать его преимущества при выводе на околоземную орбиту, даже если поднять его химическими ступенями за пределы атмосферы.
При полезной мощности такого двигателя 1667Мвт(КПД=77%) и неизбежном уносе делящего урана 233 в 0,5% от расхода рабочего тела, получается расход ДМ =0,025 г на 1Мвт полезной мощности.
Для ядерно-импульсного двигателя при 5% КПД и мощности взрывов в 1кт каждую секунду, полезная мощность получается 206000Мвт. Как пишут на для взрыва в 1кт требуется 1 кг плутония и 2-3г трития увеличивающего эффективность деления в 10раз.
Т. е. расход делящегося материала на 1Мвт=0,0048г плутония (который дешевле урана 233). В пять раз меньше. Самый эффективный ядерный реактор – одноразовый на быстрых нейтронах. Кстати, а куда девается активная газо-фазная зона реактора после остановок двигателя? Ведь это десятки кг урана 233, а таких остановок-пусков по проекту до пяти.
Но дело даже не в этом. Удержание урановой плазмы с температурой в 10000К и давлением 1000 атмосфер предполагается магнитным полем сверхпроводящей обмотки с температурой около 0К – так называемой «магнитной бутылкой», которую физики разрабатывают (или зарабатывают на ней? ) уже 50 лет для управляемого термоядерного реактора. И еще никому на Земле не удалось удержать плазму в этой бутылке хотя бы секунду, а не то, что 3,5 часа как предусмотрено в проекте.
Технология же ядерных взрывных устройств отработана и испытана. Созданы их разные виды – с повышенным выходом нейтронов (нейтронная бомба), с повышенным выходом гамма лучей (для противоракетной обороны в космосе), с повышенным выходом ударной волны, что, в общем-то, подходит для двигателя.
Что касается экологии, то тут Вы правы, ядерно-импульсный двигатель ничем не лучше (но и не хуже) газофазного ядерного двигателя.
3-4 пуска «Энергии» это примерно +1миллиард долларов – зачем, когда можно одним пуском тот же груз и без загрязнения атмосферы (см. выше стр.2)?

S.I.>для взрыва в 1кт требуется 1 кг плутония и 2-3г трития увеличивающего эффективность деления в 10раз.

Да где же вы такое увидили-то??? 2-3 г трития способны теоретически поделить ~400 г плутония. Это конечно 8 кг, однако в 1-кт бомбе вы вообще не сумеете поджечь тритий - маловато время удержания. Поскольку тут нейтронная "накрутка" падает сильно экспоненциально, то выход усиления будет 0 целых 0 десятых.

Еще раз повторюсь, что бомбы с 1 кг плутония - сильнейшая экзотика. Весить такая бомба будет килограммов 100.

Вообщем если уж вы читаете замечательную вещи - ФАСовский nuke-FAQ, то не выхватывайте из контекста.

CaRRibeaN>Еще раз повторюсь, что бомбы с 1 кг плутония - сильнейшая экзотика. Весить такая бомба будет килограммов 100.

Тогда ядерно-импульсная ду будет иметь импульс как у ГФЯРД. Так как импульс, передаваемый конструкции аппарата ограничен прочностью конструкции самого аппарата. Пример - примем массу корабля 100 тонн, максимально возможный прирост скорости 30 м/с, частота подрыва ядерных зарядов 1/с, если минимальная масса ядерного заряда порядка 100 кг, то Уи яид получается равный 3000 с, до Ганимеда не хватит .

Ага, зашевелились!

Ну во первых самое интересное - это вовсе не ЯРД, а простенькие метано-кислородные, двухступенчатые,МОДУЛЬНЫЕ,СЕРИЙНЫЕ, ОДНОРАЗОВЫЕ ср-ва ВЫВОДА. Ну да ладно - это вижу тема не интересная, по крайней мере здесь -хотя кажется именно здесь "конь и будет валятся":)

Насчет ГФЯРД. А зачем УДЕРЖАНИЕ? Мы же в открытом космосе. А для избежания падения УИ и перерасхода плутония не обязательно вводить в зону КРИТМАССУ.Достаточно буквально грамм введенных в сконфигурированное внешним, ну например вот такимреактором, нейтронным полем. Кстати, жидкий водород, лучший замедлитель и охладитель, а тепловую мощность самого реактора можно использовать как источник энергии для турбонасосов. В режиме неработающего двигателя - для криоустановки поддержания жидкого сотояния водорода и вообще, как источник энергии - я думаю 100МВт хватит , кстати он может работать и в режиме от 100кВт(так счас, в принципе и работает).
Вот так собственно. Губит идеи желание СЧАС, НЕМЕДЛЕННО и ВСЕ СРАЗУ. Тем не менее такой вариант - не прорабатывался - все хотели СРАЗУ -скок и в Космосе! Поспешать надо медленно.
Ник

yuu2>Нда, слабо подсчитать какой поток надо подддать на глубоко подкритичный образец,...
yuu2>Да, а ссылка не работает.

Так как ссылка не работает (почему? у меня тоже )НО сохранидлся дубль-документ, то выдержки:
"разработана концептуальная схема мощного высокопоточного исследовательского реактора ПИК (Пучковый, Исследовательский, Корпусной). Активная зона объёмом всего 50л., охлаждаемая лёгкой водой под давлением, с легководной центральной ловушкой окружена тяжеловодным отражателем толщиной 1м и высотой 2м. Параметры ловушки, активной зоны и отражателя были оптимизированы в соответствии с принципом минимизации реакторных затрат. Расчёты для активных зон объёмом несколько десятков литров показали, что именно тяжёлая вода (а не Be) обеспечивает наилучшее отношение потока тепловых нейтронов к мощности [8]. Благодаря большой длине диффузии тепловых нейтронов (около 1м), этот поток достаточно велик и вдали от активной зоны, где фон быстрых нейтронов и -квантов особенно мал. При мощности 100 МВт в тяжеловодном отражателе он превышает 10¹⁵н/см2с, а в центральной легководной ловушке - 4·10¹⁵н/см2c. Тяжеловодный отражатель даёт возможность заменять экспериментальные каналы и после пуска реактора. "

Почему жидкий водород, понимаете? Хотя по сути я действительно не прав, вернее скажем так -ОЧЕНЬ неточен
Есть плотность потока(и объем канала) -но , по моему(а я не большой спец в ядэнергетике)этого не достаточно для рассчетов.Или можно?
Еще кое что интересное:
1."Благодаря сменной активной зоне[50] в будущем твэлы ПИК можно заменить на алюминиевые (типа ВВР-М), а стальной корпус - на алюминиевый, после чего нейтронные потоки в отражателе вырастут минимум в 1,5 раза. "
2.Реактор ПИК представляет собой компактный нейтронный источник (объем активной зоны ~50 литров), окруженный тяжеловодным отражателем. Топливо - уран-235 (90% обогащение) общим весом ~ 27 кГ. Теплоноситель и замедлитель - легкая вода.
Проектные параметры:
· тепловая мощность - 100 МВт,
· поток тепловых нейтронов в отражателе - 1.2х1015 н/см2 .сек, в центральном вертикальном канале диаметром 10 см - в 4 раза выше (в Гренобле такого канала нет),
· число горизонтальных каналов для вывода пучков - 10. Диаметр каналов-10 см с возможностью замены на каналы диаметром до 25 см,
· число наклонных каналов для вывода пучков - 6,
· число вертикальных каналов для облучения образцов - 6.
Реактор будет оснащен источниками горячих, холодных (2) и ультрахолодных нейтронов для получения пучков нейтронов разной части энергетического спектра.
Низкотемпературная петля позволит облучать образцы при гелиевых температурах.
Разветвленная система нейтроноводов (4 - для вывода холодных и 4 -тепловых нейтронов) общей протяженностью - 300 метров позволит выводить пучки в чистые (безфоновые) условия нейтроноводного зала, примыкающего к зданию реактора.

yuu2>Да, а любой тепловой машине нужон концевой охладитель. Сочините-ка на досуге теплообменник-излучатель...

Это все ясно. Только в режиме двигателя - вся энергия в схеме с ПОЛНЫМ потоком через турбокомпрессор будет вылетать в космос По этой же причине и ЖВ в качестве ЗАМЕДЛИТЕЛЯ-ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ-РАБТЕЛА_ТУРБОКОМПРЕССОРА-РАБТЕЛА_ЯРД последовательно, позволяет создать очень компактную и простую систему.
Т.е. это 100МВт + к мощности двигателя.
А в режиме генерации -100кВт излучатель-охладитель все же меньше и надежней, чем СБ эквивалентной мощности

Ник

Nick_Crak>>Тяжеловодный отражатель даёт возможность заменять экспериментальные каналы и после пуска реактора. "
Nick_Crak>>Почему жидкий водород, понимаете?
yuu2>Тогда уж жидкий дейтерий

Агаааа...! А вот и НЕТ! Дейтерий имеет большую молмассу и проигрывает по Уи

Из всего остального понятно ТРИ вещи:
1. Подобная схема -абсолютно РЕАЛЬНА, более того
2. У близких к теме(а, Вы несомненно таковой)людей сразу "чешется логарифмическая линейка"
3. Я же не предлагаю именно ПИК в космос запускать Просто из этого АНАЛОГА видно, что немного напрягая думатель, можно(РЕАЛЬНО) сделать источник ультрахолодных нейтронов в N*10¹⁵ нсм²сек весом до 1-5т при приемлимой мощности (кстати, Ваши возражения актуальны для стац установок, в сверхмощных ЖРД турбонасосы на кипящем водороде-охладителе КС РД имеют и по более 100МВт )Тем более, что совсем лишать ГфЯРД УДЕРЖАНИЯ ДМ - нелогично. Можно использовать т.н."бесплатные" методы, типа вихревого удержания, но зато не надо громоздить всякие "лампы", "МГД-ловушки" и проч. галиматью, которая собственно и прикончила(не будем при этом забывать про экологию ) черезмерной сложностью, работы по ГфЯРД.
Вот собственно и все
Т.е. ИДЕАЛЬНАЯ схема межпланетного КП на сегодня:
Этап выведения - дешевая двухступенчатая одноразовая система на ЖРД (а может даже ГРД)
Этап собственно космического полета - бустерные ускорители разного типа, многоразовые, выводимые на длительный срок в КПространсво.Как бы "буксирный флот открытого космоса".

Ник

Но круче нет проекта "Дедал". Вот вам метод использовать термоядерную энергию не создавая спецреакторов. Подрыв дейтериево-тритиевых мишеней лазерным или электронным пучком - вот шаг в будущее. И скорости до 10% от световой в максимуме.

HIPER>Тогда ядерно-импульсная ду будет иметь импульс как у ГФЯРД. Так как импульс, передаваемый конструкции аппарата ограничен прочностью конструкции самого аппарата. Пример - примем массу корабля 100 тонн, максимально возможный прирост скорости 30 м/с, частота подрыва ядерных зарядов 1/с, если минимальная масса ядерного заряда порядка 100 кг, то Уи яид получается равный 3000 с, до Ганимеда не хватит .

Дак кто ж летает до Ганимеда на стотонных кораблях?! До Марса надо кораблик тонн на 500, а до Ганимеда раза в два больше. Я 1Кт привел для примера, даже если будет 3кг плутония, все равно расход ДМ на единицу полезной мощности будет меньше чем у реакторных схем для аппаратов массой более 300-400 тонн. Оптимальным же зарядом для ЯИД будет, по-видимому, 20-30Кт.
IMHO по тому, что при ядерном взрыве возможно прямое преобразование ядерной энергии в кинетическую энергию за счет давления излучения. Так сказать «радиационная имплозия» наружу.
Схема небольшой водородной бомбы W-79 массой около 97кг и мощностью 1кт (из них деления-0,25Кт) опять таки для примера:
0CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC
9CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCRRRRRRRRC
8CCEEEEEEEEEEEEEEEEE RRRR RRRRC
7CCEEEEEEEEEEEEEEEEE RRR RRRC
6CCEEEEEEEEEEEEEEEEE RRC
5CCEEEEEfffffffEEEEE RRC
4CCEEEfffffffffffEEERRRR RRC
3CCEEfffffffffffffEERRR HH RC
2CCEEfffffffffffffEERR HHHH RC Ogive End ->
1CCEEfffffffffffffEERR HHHHHH RC (pointy end)
0CCEEfffffffffffffEERR HHHHHH RC
9CCEEfffffffffffffEERR HHHH RC
8CCEEfffffffffffffEERRR HH RC
7CCEEEfffffffffffEEERRRR RRC
6CCEEEEffffffffffEEE RRC
5CCEEEEEEEEEEEEEEEEE RRC
4CCEEEEEEEEEEEEEEEEE RRR RRC
3CCEEEEEEEEEEEEEEEEE RRRR RRRRC
2CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCRRRRRRRRRC
1CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC
01234567890123456789012345678901234567
Legend:
C - корпус (сталь и уран?)
E - взрывчатое вещество
f - расщепляющийся материал (плутоний)
R - лучевой экран (вольфрам)
H - водородная топливная капсула, сделанная из вольфрама, заполненного D-T газом
Слева и внизу размеры в см.
Если заменить сферу с D-T на полусферу открытую в сторону тяговой плиты получится не «лучевая имплозия», а «лучевая кумуляция». Совсем необязательно разбрасывать вещество бомбы равномерно во все стороны – можно его сконцентрировать вдоль оси ракеты – на плите.
Никакая реакторная схема не даст 3g ускорения при Уи как у ионников.

О сроках и целях марсианской пилотируемой программы.
Помнится мне, первые полеты человека на Марс планировались на 80 годы прошлого века…
Думаю, что человек либо полетит на Марс в ближайшие двадцать лет, либо не полетит никогда.
Информационные технологии через четверть века разовьются так, что путешествовать туда будут по Интернету – не отрывая задницы от стула. К стати лунная эпопея человечества примерно так и закончилась – путешествиями на «Луноходе-2».
Единственной «целью оправдывающей средства» потраченные на пилотируемый полет могут быть поиски жизни или хотя бы ископаемых признаков жизни на Марсе. Вспомните, сколько шума вызвала находка в Антарктиде якобы марсианского метеорита с якобы признаками жизни! Найдут космонавты хоть намеки на жизнь – будут деньги на следующие экспедиции,транспортную систему и базу. Привезут только камни и песок – закончится как с Луной. И придется искать жизнь на Титане.

yuu2>Опять же вопрос об обратных связях по нейтронным полям от "пульсирующей" мишени к реактору. Если зона станет "откликаться", то потребуется её теплотехническое дефорсирование, а значит снижение потоков со всеми вытекающими ...

Да -вот ЭТО ПРОБЛЕМА! Как предствлю себе, так мурашки по коже. Но видимо, решение лежит в очень малых кол-вах делящегося материала-мишени.Ведь для разогрева потребны буквально миллиграммы сек, даже при КПД 1-5%, и не в пульсирующем режиме. То есть опять вопрос о эффективности нейтронного поля.

yuu2>В общем, пока я не в состоянии оценить реалистичность системы. Есть за что ругать, но вдруг получится?

Конечно о РЕАЛИСТИЧНОСТИ говорить вообще еще рано. Но В СРАВНЕНИИ с теми же импульсными(а попросту взрывными)и тем более схемами с антиматерией - гораздо более РЕАЛИСТИЧНО! Вы со мной согласны -именно в СРАВНИТЕЛЬНОМ аспекте?

Ник
P.S. Вообще мое мнение таково -человек уже СТОЛЬКО понапридумывал, что пора ОСТАНОВИТСЯ и решить ЧТО и КАК со всем этим делать. И только потом переть снова