На Марс: концептуальные моменты создания обитаемой базы и транспортной

yuu2>У меня сейчас столько расчётов и компоновок сразу по двум установкам, что с радостью делегирую эти обязательства.

ЭЭэээ...подождите! Я не настаиваю, что бы Вы немедленно начинали расчеты.

yuu2>1-5 тонн (а для стационарной - поболее) - это только "приставка" к реактору для захолаживания.

Весь ПИК , включая стационарную биозащиту, весит менее 50 тонн.
Может быть криоводород действительно не лучший по массогабаритам охладитель - но нам ВСЕРАВНО прийдется иметь дело с огромными его потоками, если мы хотим получить приличную тягу. Хотя Вы несомненно правы - надо считать.

yuu2>Без конкретных расчётов я верю только самому себе - работа обязывает.
А я уже и себе не верю -вчера, например, хотел пукнуть и ...обкакался

yuu2>Ой далеко не всё. Невозможно долго греть жидкий водород от внешнего источника - быстро он станет газообразным, а газоохлаждаемый реактор - это уже другие габариты, другие (знамо дело меньшие) коэффициенты теплоотдачи, следовательно - низкая энергонапряжённость и меньшие нейтронные потоки.

yuu2>Считали в своё время системы с подобными обратными связями. Оптимум всегда всплывал там, где его и не ждали. Поэтому такая система может "вдруг" оказаться конкурентной где-нибудь на мощностях 500-1000 МВт - где взять столько водорода?

Но ведь в ЖРД эти проблемы как то решают!!!??? (Кроме проблем нейтронных полей, ессественно) И там такие мощности и потоки (до 200МВт) только у ТУРБОНАСОСОВ!

yuu2>Равно как подсчитайте: сколько водорода надо в секунду выплёвывать для отвода мощности 100 МВт (Ваша цифра)?

Даже считать не буду У блока Ц Энергии поток водорода 78 кгсек (на ПОЛНОПОТОЧНОМ ТНА), и как мы выяснили мощности там намного больше, при тяге в 200 тонн в пустоте.

Nick_Crak>>Т.е. ИДЕАЛЬНАЯ схема межпланетного КП на сегодня:
yuu2>Не сотвори себе ...
yuu2>Предпочитаю говорить об ОПТИМАЛЬНОЙ.

Конечно это описка -именно ОПТИМАЛЬНОЙ.
Ведь, собственно , что я предлагаю:
КОМБИНИРОВАННЫЙ ЯРД, где первая ступень -работающий в благоприятных условиях(нас же ЕГО Уи не интерсует)ТфЯРД, мощность которого используется в основном для приводов ТНА, и ОДНОВРЕМЕННО для создания нейтронного поля, позволяющего использовать вторую ступень -ГфЯРД на глубоко подкрических массах ДМ. И при этом использовать весьма большой так или иначе поток криоводорода и в качестве охладителя и в качестве рабочего тела, и как замедлитель.

С уважением, Ник

P.S. А для ядерно-импульсных РД я предлагаю ввести спец. единицу измерения -Хиросима/сек.

V.B.>Вот, взгляните на картинку вверху. Эта штуковина имеет на обоих концах по ядерному реактору. Две красных, по виду телескопических, трубы - это радиаторы. Как видим, авторов не смутило, что радиаторы наполовину освещены солнцем. Длина штуковины - 210 м, максимальный диаметр - 4,1 м, длина каждой трубы - метров 90 (на глаз). Может такая труба сбросить 70 МВт тепла?
Нет, 70Мвт не сможет. Площадь должна быть раз в 10 больше.

V.B.>http://www.energia.ru/energia/mars/im/chron-1987_01.jpg
Реакторы с двух сторон для равномерного прожаривания экипажа? Или есть излишек массы для второй теневой защиты?

Ник.>Ведь, собственно, что я предлагаю:
КОМБИНИРОВАННЫЙ ЯРД, где первая ступень - работающий в благоприятных условиях (нас же ЕГО Уи не интересует) ТфЯРД, мощность которого используется в основном для приводов ТНА, и ОДНОВРЕМЕННО для создания нейтронного поля, позволяющего использовать вторую ступень - ГфЯРД на глубоко подкрических массах ДМ. И при этом использовать весьма большой, так или иначе, поток криоводорода и в качестве охладителя и в качестве рабочего тела, и как замедлитель.
С уважением, Ник
P.S. А для ядерно-импульсных РД я предлагаю ввести спец. единицу измерения -Хиросима/сек.

Хорошая мысль! J В Хиросиме люди живут, неплохо, судя по продолжительности жизни – в отличие от Чернобыльской зоны – реакторной. Любой реактор это, по сути, непрерывный ядерный взрыв иногда выходящий из-под контроля. Так не лучше ли сразу ориентироваться на контролируемые взрывы? Итак, 1Хир/сек= 20Кт/сек= 82400Гвт.
Из Вашего предложения неясно, на какую тягу, и какой Уи проектируется двигатель? Весьма большой поток криоводорода даст весьма малый Уи. Для создания весьма скромной тяги в 50тс при весьма скромном Уи=2000сек мощность газо-фазной ступени должна быть 5000Мвт при расходе водорода 25кг/сек. Подводимая мощность пропорциональна квадрату скорости истечения. При малой тяге нет смысла разгонять рабочее тело термически – лучше электростатически. Получится нормальный ионник с хорошим Уи и без газо-фазной зоны.

Ник.>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.

Интересно, какие конкретно «бесплатные» методы удержания урановой плазмы с температурой 10000К вдали от стенок Вы предполагаете использовать? Вихревой?-так ведь уран тяжелее водорода и вихрь будет прижимать его к стенке. Работы по ГФЯРД действительно прикончила проблема удержания плазмы вдали от стенок. Эта проблема технически неразрешима уже 40 лет и просвета не видно.

Serg Ivanov>>Нет, 70Мвт не сможет. Площадь должна быть раз в 10 больше.

V.B.>А как вы считаете? Научите!

А я и не считал. Все до нас просчитано на


приведена табличка характеристик трансформируемого ГФЯРД. На энергетическом режиме при тепловой мощности реактора 1Мвт и электрической в 200квт площадь плоского холодильника излучателя =300м2. Дальше - пропорционально. Если же хотите сами сосчитать, то рекомендую: «Инженерный справочник по космической технике» под ред. А. В. Солодова, параграф 3 «Выбор параметров космического радиатора».

S.I.>Хорошая мысль! J В Хиросиме люди живут, неплохо, судя по продолжительности жизни – в отличие от Чернобыльской зоны – реакторной. Любой реактор это, по сути, непрерывный ядерный взрыв иногда выходящий из-под контроля. Так не лучше ли сразу ориентироваться на контролируемые взрывы? Итак, 1Хир/сек= 20Кт/сек= 82400Гвт.
Ага, хорошо, уже и энергетика понятна НО! Проект импульсноядерного двигателя в обозримом будущем - ТРУП.По причинам:
1. Техническим(конь не валялся)
2. Финансовым
3. Социально-психологическим - КАК объяснить ботве, на деньги которой это все и будет летать, что тот гад-журналист, который применит мою единицу измерения НЕ ПРАВ? Это мы с вами знаем, что это вроде не так -а им даже про АЭС ничего не вопрЁшь!

S.I.>Из Вашего предложения неясно, на какую тягу, и какой Уи проектируется двигатель? Весьма большой поток криоводорода даст весьма малый Уи. Для создания весьма скромной тяги в 50тс при весьма скромном Уи=2000сек мощность газо-фазной ступени должна быть 5000Мвт при расходе водорода 25кг/сек. Подводимая мощность пропорциональна квадрату скорости истечения. При малой тяге нет смысла разгонять рабочее тело термически – лучше электростатически. Получится нормальный ионник с хорошим Уи и без газо-фазной зоны.

Тяга в 50тс -вовсе не СКРОМНАЯ. Ведь, по существу, проблема в пересечении пилотируемым комплексом радиационных поясов и общем времени экспедиции - -а большой Уи дает выигрыш лишь при приличной тяге, обеспечивающей в идеале 1g

S.I.>Интересно, какие конкретно «бесплатные» методы удержания урановой плазмы с температурой 10000К вдали от стенок Вы предполагаете использовать? Вихревой?-так ведь уран тяжелее водорода и вихрь будет прижимать его к стенке. Работы по ГФЯРД действительно прикончила проблема удержания плазмы вдали от стенок. Эта проблема технически неразрешима уже 40 лет и просвета не видно.

Работы по ГФЯРД действительно прикончила проблема удержания - только не "плазмы вдали от стенок" - а КРИТМАССЫ в КАМЕРЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ. Т.е. проблема удержания КИЛОГРАММОВ урана в потоке водорода измеряемом... тоже килограммами
Проблема не в том, КУДА именно прижимает уран вихревая струя, и даже НЕ РАСХОД делящегося материала -его в "моем" проекте надо миллиграммы(доли граммов)сек, а КАК ДОЛГО он будет находится в зоне нейтронного поля, для наиболее полного использования ДМ.

Ник
P.S.Вы, что, специально взяли 10000К? Ведь начало катакроты на кривой ТУи для водлорода начинается на 20000К 20 000К-3000сек,а вот 25 000Л-4000сек.

Работы по ЯРД с горячей урановой плазмой затормозились в случае без капсулирования плазмы из-за того что самый перспективный (и испытанный на лабораторных моделях) метод вихревого удержания давал коэффицент разделения 10 (при необходимом не менее 1000) иначе утечка делящегося вещества слишком велика,
А в случае "кварцевой лампы" опять возникает проблема необходимости создания между U-плазмой и внутренней стенкой лампы буферного гозового слоя (аргон) и допомнительного радиатора-охладителя для этого газа, а кроме того недостаточно исследованна проблема конденсации урана на кварцевые стенки стенки лампы и задача обеспечения поглотителя в (вольфрамовая, графитная пыль) рабочем теле(предпочтительно водород)

ZORG>Работы по ЯРД с горячей урановой плазмой затормозились в случае без капсулирования плазмы из-за того что самый перспективный (и испытанный на лабораторных моделях) метод вихревого удержания давал коэффицент разделения 10 (при необходимом не менее 1000) иначе утечка делящегося вещества слишком велика...
ВОТ именно ЭТО я(скромненько так ) и хочу ОБОЙТИ при помощи ВНЕШНЕГО источника нейтронов! А заодно -приспособить и ТЕПЛОВУЮ энергию вырабатываемую ГЕНЕРАТОРОМ НЕЙТРОННОГО ПОЛЯ.
Еще раз:
1. Твердотельный ЯР(с низкой тепловой мощностью и скромными, удобными тепловыми характеристиками)-
а. Создает - за счет концентрации -нейтронное поле
б. Одновременно его энергия утилизируется ТНА (скорее всего -бустерными насосами).
2. ФОКУС нейтронного поля, в т.ч. из самых "вкусных" тепловых, холодных и ультрахолодных нейтронов создается в полости камеры теплопередачи(аналог камеры сгорания ЖРД ) стенки которой охлаждаются ПОЛНЫМ потоком криоводорода, далее идущим в основной ТНА(по аналогии с ЖРД).
3. В этот фокус впрыскивается столько ДМ (урана или плутония)сколько при данном КПД деления (например 10-20%) необходимо для работы двигла и НЕ БОЛЬШЕ! Можете сами подсчитать сколько, например плутония необходимо вводить в 1 сек для поддежания мощности в 5000МВт. Даже при КПД деления 10%
Фактически это тот же метод с антиматерией, только более реалистичный - технологии создания мощных источников нейтронных полей и их конфигурации уже ОТРАБОТАННЫ. Хотя вполне может оказатся, что потребуется импульсный реактор -эта технология тоже отработанна, и несмотря ни на что - вполне безопасна (такой реактор есть даже в городской черте Москвы ).
Ник

Заселение предлагаю начинать с микробов

Айдахо - родина странных микробов


Исследователи, проникшие в лишенные света булькающие геотермальные источники в штате Айдахо, США, обнаружили уникальное сообщество микробов, умудряющихся существовать в отсутствие солнечного света или кислорода. Ученые полагают, что обнаруженная ими форма жизни очень похожа на ту, которая (гипотетически) могла бы существовать на Марсе или на других планетах.

Одноклеточные организмы Archaea используют для своего развития водород, образующийся при взаимодействии горячей воды со скальным грунтом, расположенным на глубине 200 м под горами Биверхэд (Beaverhead Mountains) - это вулканически активный регион Йеллоустоун. Побочным продуктом их метаболизма является метан.

Хотя некоторые представители типа Archaea были известны науке и раньше, обнаруженная в Айдахо колония микробов - нечто совершенно уникальное.

Жизнь на Земле существует, как правило, при наличии воды, однако не менее нуждается и в кислороде, солнечном свете и углеводородах. На других планетах Солнечной системы условия для жизни куда более враждебны. Однако под поверхностью Марса, или под толстым ледяным панцирем спутника Юпитера Европы вполне можно ожидать наличия живых организмов, похожих на те, что обосновались в Айдахо.

Интересно отметить, что микробы, обнаруженные ранее в Йеллоустоуне и других экстремальных средах, находят применение в промышленности. Поскольку они могут выживать при высоких температурах - и даже в кислотной среде, их применяют для очистки промышленных отходов.

Мужики, вы когда нибудь видели неизвестную картину классика сюрреализма под названием "Братья Райт проектируют Боинг 747"? Нет? А у меня она прямо перед глазами стоит при чтении этого топика. Один брат говорит другому: Надо подождать изобретения турбореактивного двигателя, тогда точно полетит... Другой возражает: Мож пока бензиновый поставим, авось оторвемся от земли...

IMHO, очевидно, если проектировать силовую установку марсианского транспорта на реакторе любого типа, мы еще 50 лет марс в иллюминатор не увидим, история повторится как с Токамаком.
Для обоснования этой мысли достаточно прикинуть стоимость проектирования и ОКР для ЯРД (любых) с одной стороны, и тяговых модулей на жидком топливе с другой. А надежность. Сравните количество принципиально недублируемых элементов в ЯРД и в жидкостном РБ - в последнем только топливные баки.

На сегодня вывод очевиден - проектировать универсальную транспортно-пилотируемую схему с водородными разгонными блоками. После первых полетов разработчики ЯРД будут ориентироваться на конкретное применение, неизбежно появятся реальные предложения апгрейда тяговой схемы.

Ключевая характеристика - масса ПН на круговой орбите Марса. Здесь должен существовать некий оптимум, в котором одинаково хорошо уложится и масса орбитального модуля с кораблем возвращения, и пилотируемые посадочные модули - один или два и беспилотные посадочные, несущие элементы обитаемой базы.

Ник>НО! Проект импульсно-ядерного двигателя в обозримом будущем - ТРУП. По причинам:
1. Техническим(конь не валялся)
2. Финансовым
3. Социально-психологическим - КАК объяснить ботве, на деньги которой это все и будет летать, что тот гад-журналист, который применит мою единицу измерения НЕ ПРАВ? Это мы с вами знаем, что это вроде не так -а им даже про АЭС ничего не вопрЁшь!

1.Еще как валялся! Это технологии не то что вчерашнего, а позавчерашнего дня. На совершенствование ядерных зарядов потрачены миллиарды и не зря. Первая плутониевая бомба в 20Кт весила более 5000 кг, а через 30 лет заряд той же мощности весит несколько десятков кг, процент использования ДМ в зарядах с тритием 10-15%.Создана мощнейшая научно-техническая база по разработке ядерного оружия. Воздействие ядерного взрыва на материалы, в том числе и в космосе также исследовано по программе ПРО. Обо всем этом мало известно из-за секретности. Какие же технические проблемы остаются? Амортизаторы - чисто механическая система, поддающаяся, наземным испытаниям с взрывами обычных ВВ.
2. Это самая дешевая из всех технологий, включая и кислородно-водородную. Стоимость оружейного плутония $50000 за кг, трития $23000 за г, стоимость боеголовки крылатой ракеты мощностью 200 Кт = $500000. То есть 1000 зарядов необходимых для полета на Марс, максимум = полмиллиарда + стоимость самого корабля столько же. А стоимость одного «Сатурн-5» была $450000.
3. А вот общественное мнение это и есть главная проблема и тут вы правы. Особенно если учесть, что придется пойти на формальное нарушение Договора о запрещении ядерных испытаний в космосе и Договора о мирном использовании космоса подписанных в 60-х. Но, вспомните недавнюю судьбу Договора по противоракетной обороне от 1972г… Не следует сбрасывать со счетов и военный аспект – ядерно-импульсный двигатель по сути пушка стреляющая атомными снарядами из-за бронеплиты. Эти снаряды могут не только двигать корабль, но и разрушать цели, как в космосе, так и на Земле – достаточно перепрограммировать взрыватель. Не зря на Западе “Orion” называют «космическим линкором». Многие детали проекта “Orion” не рассекречены и сегодня, например модель военного варианта, показанная в Пентагоне вначале 60х. Кто-то из амовских генералов после знакомства с проектом сказал примерно следующее: «кто создаст Орион тот будет управлять миром». Действительно корабль быстро и произвольно меняющий орбиту с 1000 ядерных зарядов и оборонительным лазерным оружием на борту был бы практически неуязвим. А в сочетании с системой ПРО – «абсолютным оружием» 21 века. Не зря Штаты не хотят портить свой оружейный плутоний плутонием-240, ой не зря…
А общественное мнение формируется соответствующей информацией (или отсутствием оной).
Такое формирование на Западе уже идет. На многих англоязычных сайтах есть статьи о «Орионе» есть даже сайт посвященный только ему http://www.ttsw.com/Orion/orion.html , «клуб друзей Ориона», народ мастерит 3D-модели и т. п. То есть проблема обсуждается. А в рунете нет ни одной подробной статьи об этом интереснейшем проекте! Не удивительна и первая реакция на этом форуме…Конечно, можно вначале не заметить, потом протестовать и, в конце – концов, смириться с второстепенной ролью. Но можно и попытаться «возглавить процесс». Раз уж Россия все равно не может содержать боеголовки, доставшиеся от СССР, а США их сокращают за ненадобностью, то почему бы ни предложить использовать их для совместного полета на Марс? Так сказать перекуем мечи на летала. Общий корабль, одинаковое число зарядов с каждой стороны – использование бывшего оружия взаимного уничтожения для совместного изучения Солнечной системы - цель благородней некуда. Глядишь, и журналюги заткнуться.
А «космические линкоры» все равно построят, как только это будет нужно в «высших национальных интересах» и глобальную ПРО создадут, вопрос только с нами или против нас?

2 S.I. и yuu2

По моему мнению - импульсные системы - это эрзац настоящих ТЕРМОЯДЕРНЫХ движков с непрерывной реакцией. Но получилась пока только ТЯР взрывного характера, ну и что? Не приспособлена она для УПРАВЛЯЕМОГО применения, ну что тут поделаешь! И КПД убогий, и остальные характеристики страшненькие. То же можно сказать про движки на антиматерии -ну нет пока способов ее синтеза в необходимых кол-вах. Так что -теперь в космос не летать?
Я же специально в своих опусах ссылался на РЕАЛЬНО работающие (спроектированные) девайсы -реакторы, ЖРД и проч.
А насчет военного применения всех этих суперпепелацев -оно сродни военному применению "кузькиной матери" - девиз на Чернобыльском могильнике -"Отсель грозить мы будем шведу!"

Ник