Дотянуться до Урана.

Fakir> Ну, цифирь по лунным я вроде как примерно представляю
Fakir> А сравнивалось - с чем?

Ты в Шизинау или в белокаменной?

Ник

Татарин>>> Только вот "эффективность" тонны на Уране - гораздо выше. Хотя бы по энергозатратам: они составляют 1:100000-1:10000000 в пользу Урана.

Fakir>> Ну, цифирь по лунным я вроде как примерно представляю
Fakir>> А сравнивалось - с чем?

Татарин> Был взят Старлайнер от Потока, прикинута масса ожижательно-ректификационной аппаратуры и ее производительность с учетом рекуперации.
Татарин> Получились такие цифры - мегаджоули-десятки мегаджоулей на килограмм. Может, и ошибся где...

Никоим образом не подвергая сомнению оценки уважаемого Татарина по затратам энергии на ожижение газа, вынужден заметить, что кроме затрат на ожижение необходимо учитывать и затраты на полёт аппарата, и на его разгон для выхода на орбиту (тем более, что я сам недавно перекладывал эти энергозатраты на процесс добычи). По моим оценкам, эти энергозатраты будут составлять десятки гигаджоулей на килограмм гелия-3.Тогда отношение энергоэффективности добычи гелия-3 на Уране и Луне с учётом "лётных" затрат, соответственно, если базироваться на оценках Татарина, будет в 10³ - 10⁴ раз меньше, и составит 1:100 - 1:1000.

Тоже очень неплохо, я думаю.

S.I.>>>> А что на Сатурне таки гелия-3 нет? Вроде поближе будет и интересней.
Татарин> Татарин>> Есть. А чем интереснее?
S.I.>> Кольца там ледяные и прочие Титаны..
S.I.>> И время полета меньше.
Татарин> Так мы ж не за "туманом и за запахом земли" едем, а за "деньгами".
Татарин> Кольца - в таком деле только помеха.
Татарин> И, насколько я помню:
Татарин> а) Сатурн - очень тяжелый. Оттуда выбираться сложнее, чем с Урана.
Татарин> б) не настолько он и ближе;
Татарин> в) он горячее.

Согласен.

Плюс ещё относительное содержание гелия в атмосфере Сатурна в 5 раз ниже, чем в атмосфере Урана. Кроме того,потребуются бОльшие скорости полёта для выхода дайвера на орбиту, и сложность тепловых проблем возрастёт.

S.I.>>>>> А что на Сатурне таки гелия-3 нет? Вроде поближе будет и интересней.
Татарин>> Татарин>> Есть. А чем интереснее?
Streamflow> S.I.>> Кольца там ледяные и прочие Титаны..
Streamflow> S.I.>> И время полета меньше.
Татарин>> Так мы ж не за "туманом и за запахом земли" едем, а за "деньгами".
Татарин>> Кольца - в таком деле только помеха.
Татарин>> И, насколько я помню:
Татарин>> а) Сатурн - очень тяжелый. Оттуда выбираться сложнее, чем с Урана.
Татарин>> б) не настолько он и ближе;
Татарин>> в) он горячее.
Streamflow> Согласен.
Streamflow> Плюс ещё относительное содержание гелия в атмосфере Сатурна в 5 раз ниже, чем в атмосфере Урана. Кроме того,потребуются бОльшие скорости полёта для выхода дайвера на орбиту, и сложность тепловых проблем возрастёт.
...да, и для полета потребуется более мощные двигатели и бОльший расход энергии. Из-за все той же повышенной силы тяжести.

Уууу, я думал, тут нормальный АМС/орбитер для Урана обсуждают, а тут прожЭкты.

Если кому интересно, вот линки на нечто более интересное:





Торможение об атмосферу Урана на скоростях входа около 25 км/сек... это реально?

S.I.>>>>>> А что на Сатурне таки гелия-3 нет? Вроде поближе будет и интересней.
Татарин> Татарин>> Татарин>> Есть. А чем интереснее?
Streamflow>> S.I.>> Кольца там ледяные и прочие Титаны..
Streamflow>> S.I.>> И время полета меньше.
Татарин> Татарин>> Так мы ж не за "туманом и за запахом земли" едем, а за "деньгами".
Татарин> Татарин>> Кольца - в таком деле только помеха.
Татарин> Татарин>> И, насколько я помню:
Татарин> Татарин>> а) Сатурн - очень тяжелый. Оттуда выбираться сложнее, чем с Урана.
Татарин> Татарин>> б) не настолько он и ближе;
Татарин> Татарин>> в) он горячее.
Streamflow>> Согласен.
Streamflow>> Плюс ещё относительное содержание гелия в атмосфере Сатурна в 5 раз ниже, чем в атмосфере Урана. Кроме того,потребуются бОльшие скорости полёта для выхода дайвера на орбиту, и сложность тепловых проблем возрастёт.
Татарин> ...да, и для полета потребуется более мощные двигатели и бОльший расход энергии. Из-за все той же повышенной силы тяжести.
Согласен.

Tico> Торможение об атмосферу Урана на скоростях входа около 25 км/сек... это реально?
Если с этим будут проблемы, то орбитальные разгонщики нетрудно приспособить и для приёма и торможения подлетающих к Урану пустых баков из под гелия-3.

Какие такие орбитальные разгонщики, если в первый раз туда летим?

Tico>> Торможение об атмосферу Урана на скоростях входа около 25 км/сек... это реально?
Streamflow> Если с этим будут проблемы, то орбитальные разгонщики нетрудно приспособить и для приёма и торможения подлетающих к Урану пустых баков из под гелия-3.

P.S.ТРАнсПортные проблемы можно решать по разному.

Tico> Какие такие орбитальные разгонщики, если в первый раз туда летим?

Это Вы в первый, а мы уже там давно обосновались

А по существу дела позвольте мне ответить завтра, если кто-то не ответит на Ваш вопрос раньше меня

Tico> Уууу, я думал, тут нормальный АМС/орбитер для Урана обсуждают, а тут прожЭкты.
Как Вы сами прекрасно понимаете, на космические исследования выделяются ограниченные средства. И чтобы та или другая исследовательская космическая программа оказались реализованными, необходима серьезная аргументация в том, что данные исследования более актуальны, чем другие. Одно дело предложить: “А не поисследовать бы нам Уран”. Тогда в лучшем случае можно услышать: “В очередь”. Причем в обозримом будущем места в этой очереди Урану и не дождаться. И другое дело, если обоснованием актуальности такой исследовательской программы была бы предлагаемая концепция добычи гелия-3 из атмосфер планет-гигантов.

Хотя здесь речь идет об Уране, но выбран он из четверки планет-гигантов солнечной системы исключительно благодаря критерию минимизации энергозатрат на добычу и транспортировку. Вполне возможно, что если энергозатраты не будут столь критичны, как представляется сейчас, то проект может трансформироваться и в сатурнианский, и в юпитерианский. Но пока лучше сконцентрироваться на чем-то одном. А критерий минимизации энергозатрат достаточен для первоначального выбора.

Таким образом, если будет доказана актуальность и реализуемость данной концепции, то аргументации хватит не просто для одиночной мисси АМС к Урану, а о комплексной исследовательской программе по исследованию планет-гигантов. Где основное внимание будет сосредоточено на них самих, а не на их спутниковых системах (как сейчас).

О реализуемости данной концепции и идет речь в данной теме.

Об актуальности же можно сказать следующее.

Я бы предложил рассматривать “уранианский проект” в контексте концепции космонизации. (Об этом была тема на этом форуме и на форуме НК).

Освоение космоса в контексте концепции космонизации – это уже не просто “погоня за светом и пространством”, а обход “пределов роста” планетарной индустриальной цивилизации, позволяющий достичь нового уровня развития цивилизации. Причем, решение энергетических проблем – это необходимое, но недостаточное условие для подобного “обхода”.

Роль энергетики для технологической цивилизации трудно переоценить. То какой станет энергетика, во многом сыграет определяющую роль в ее развитии. Первоочередной здесь выбор – это ресурсы энергетики: возобновляемые или нет. К примеру, ЕС декларирует ставку на первое. Но, сделав такой выбор, мы рано или поздно ограничим себя в возможностях дальнейшего развития.

При выборе второго, следует определиться с тем, стоит ли ждать окончания текущих энергоносителей, провоцируя “переходный кризис”, или сразу сориентироваться на “внешние” энергоносители.

Но если решить энергетические проблемы так, что станет возможным неограниченный (все относительно, конечно) рост энергопотребления, то это тоже представляет собой проблему. Т.н. “тепловое загрязнение”. А значит, нужно будет определиться с очередной дилеммой. Или искусственно посадить себя на “энергетическую диету”, или вынос индустрии в космос. Учитывая, что решение задачи доставки гелия-3 с Урана позволяет решить не только энергетические проблемы, но и проблему межпланетного транспорта, то космическая индустриализация становится осуществимой задачей.

Fendor>>> а всеже зачем Уран? есть юпитер. сатурн уже вдвое дальше а уж уран...
Татарин> Fendor>> и зачем гелий3? такуж он необходим?
S.I.>> Да он и нах никому сейчас не нужен...
Татарин> Придет то время...
Может и не прийдет. Возможны варианты...

New Legend of Sleeping Hollow

"Так, в Исландии потомки викингов утратили пассионарность. В 12-м веке прекратились заморские походы, в 13-м кончились кровавые распри между семьями. По Гумилёву: в 1809 году произошло следующее. Рейкьявик захватили пираты. Бандиты бесчинствовали в городе, а их капитан объявил себя королём. Тысячи потомков яростных «пенителей моря», завоевателей Англии, Нормандии и Винланда, покорно сносили безобразия нескольких десятков разбойников, не сопротивляясь и даже не спасаясь бегством…"

А тут - пиратский рейд одного Tico - и все, кроме RD, безразличны. Очень похоже...

Streamflow>2007-01-25 12:53:19 #34
Streamflow>"И вся эта тема возникла не потому, что 25 дней назад я узнал о гиперзвуковых летательных аппаратах или о существовании на Уране гелия-3, а потому, что я понял, что условия верхней атмосферы планет-гигантов гораздо более благоприятны как для полёта...чем это кажется на первый взгляд."

Tico>>> Торможение об атмосферу Урана на скоростях входа около 25 км/сек... это реально?
Streamflow>> Если с этим будут проблемы, то орбитальные разгонщики нетрудно приспособить и для приёма и торможения подлетающих к Урану пустых баков из под гелия-3.
Streamflow> P.S.ТРАнсПортные проблемы можно решать по разному.

И никто ничего не вспомнил (вообще не читал?) относительно особенностей аэродинамического нагрева в атмосферах, состоящих из лёгких газов....

И никакие намёки не помогают...

ТРАП - ловушка.

Tico>> Какие такие орбитальные разгонщики, если в первый раз туда летим?
Streamflow> Это Вы в первый, а мы уже там давно обосновались
Streamflow> А по существу дела позвольте мне ответить завтра, если кто-то не ответит на Ваш вопрос раньше меня

Сутки прошли, ловушка сработала.

Обскурация...А вы говорите гелий-3, Уран...

Пожалуй, зря я сюда спустился, в царство мёртвых...

Пора выжимку цифровую делать. Что почем.
Энергии, массы, объемы, производительность, время, ресурс, примерная компоновка.

А потом все это красиво на компе отрисовать.

Завоз сырья для несуществующей, и возможно, неосуществимой технологии...

поддерживаю уважаемого TEvga.
Вы нарисуйте красиво, как проект а потом "царством мертвых" обзывайтесь!
А мы не мертвые - мы вниманием...

Оказывается мы нифига не знаем, чем замимается, в т.ч. и экспериментально(sik!) официальная наука

особенно рекомендуется Fakir-у.

Ник

кщееш> поддерживаю уважаемого TEvga.
кщееш> Вы нарисуйте красиво, как проект, а потом "царством мертвых" обзывайтесь!
кщееш> А мы не мертвые - мы вниманием...

Ну, что ж...Разберусь один. Только дайте информацию об энергозатратах при добыче гелия-3 на Луне, раз уж она есть.

Итак, для жителей Сонной Лощины будут проведены гастроли одинокого воздушного гимнаста без страховки под куполом шапито. При этом, какие номера и когда показывать - решает гастролёр

кщееш>> поддерживаю уважаемого TEvga.
кщееш>> Вы нарисуйте красиво, как проект, а потом "царством мертвых" обзывайтесь!
кщееш>> А мы не мертвые - мы вниманием...
Streamflow> Ну, что ж...Разберусь один. Только дайте информацию об энергозатратах при добыче гелия-3 на Луне, раз уж она есть.

"основные энергозатраты - на перекапывание реголита: 2,2*103 ГДж/кг Не3 из суммарных 2,4*103 ГДж/кг." (С)Факир, страница два.

И этот человек говорит о мертвом царстве!

У Желязны в книге "Вспышка" описана
транспортная газовая система(метан)
Сатурн-Земля ....

Народ, так что, никто не ответит на вопрос?

Аэроторможение в атмосфере Урана. Угол входа -12.82, скорость входа 29 км/сек.

Реально ли для АМС это выдержать?

Реально, почему нет?

Tico> Народ, так что, никто не ответит на вопрос?
Tico> Аэроторможение в атмосфере Урана. Угол входа -12.82, скорость входа 29 км/сек.
Tico> Реально ли для АМС это выдержать?

У Левантовского подробно описанна баллистка экспедиций к внешним планетам.

Ник

Оценим в первом приближении тепловые проблемы аэрокосмического ныряльщика-накопителя гелия-3 – SL II и межпланетного танкера.

В приближении идеального газа:
T0 = T[1 + 0.5(k – 1)M²],
при M >> 1 первым слагаемым можно пренебречь, M = v/c, c = sqrt(kRT/m).
Отсюда T0 ~ [(k – 1)/(2k)]mv²,
где T0 – температура торможения, T – статическая температура газа, k – показатель адиабаты, M – число Маха, v – скорость полёта, c – скорость звука, R – универсальная газовая постоянная, m – средняя молекулярная масса газа.

На Уране первая космическая скорость 15.18 км/с, вторая – 21.47 км/с, линейная скорость вращения планеты на экваторе 2.70 км/с, средняя скорость входа в сферу действия планеты по эллиптической траектории – 2.14 км/с, по параболической – 9.62 км/с. Газовый состав: водород – 0.845, гелий – 0.155 по массе. Средняя молекулярная масса – 2.32 кг/кмоль, минимальная температура на уровне 10 кПа – 53 К. При этом показатель адиабаты смеси составляет k = 1.66. Однако, уже при температуре 300 К k = 1.44, а при высоких температурах оценим его среднюю величину k = 1.40. Для воздуха средняя молекулярная масса – 29 кг/кмоль, при температуре 300 К k = 1.40, а при высоких температурах оценим его среднюю величину k = 1.35.

При правильном ракурсе входа в атмосферу Урана орбитальная скорость относительно его атмосферы составит не более 12.5 км/с. Примем, что разгон дайвера в атмосфере происходит дл скорости 11.5 км/с, а последний доразгон производится ЯРД.

Скорость входа в сферу по параболической траектории велика, собственно, не из-за того, что велик модуль скорости входа, а из-за того, что параболическая траектория пересекает орбиту планеты по значительным углом. На оптимальных траекториях, не менее быстрых, чем параболическая, я полагаю, можно получить скорости входа 5 – 6 км/с. При 6 км/с на границе сферы действия с учётом вращения Урана скорость входа в атмосферу составит 19.6 км/с. Таким образом характерные предельные скорости полёта в атмосфере Урана составляют 11.5 и 20 км/с.

В рамках модели идеального газа температура торможения (максимально возможная температура газа) при скорости полёта в атмосфере Урана v = 11.5 км/с будет такая же, как при скорости полёта в атмосфере Земли v = 3.4 км/с, а уранианская скорость v = 20 км/с эквивалентна земной скорости v = 5.9 км/с. С учётом более лёгкой, насколько я помню, диссоциации азота и кислорода по сравнению с водородом в реальном газе эквивалентные земные полётные скорости могут несколько вырасти, но максимум, на 1 – 2 десятка процентов. Эти оценки относятся к температуре максимального нагрева поверхности (стенки) движущегося в атмосфере объекта, равной максимально возможной температуре газа.

Однако, не менее важно в целом оценить тепловые потоки на стенки объекта при движении его в атмосфере, которые определяют температуры поверхности аппарата в менее нагруженных по теплу зонах. Как известно, мерой силовых характеристик при полёте является скоростной напор q ~ rov², а тепловой поток w ~ rov³, где ro – плотность газа, v – скорость полёта. При фиксированном скоростном напоре (при одинаковом уровне нагрузок) ro ~ 1/v², и w ~ v. Таким образом, при описанных в предыдущем абзаце условиях номинальные тепловые потоки при полёте в атмосфере Урана будут выше в 3.4 раза, чем на Земле.

Реальные тепловые потоки на стенку будут пропорциональны этой величине и разности температур газ и стенки. Для полностью максимально нагретой стенки в точках торможения тепловые потоки равны 0 вследствие равенства температур её и газа. В совершенно не нагретых точках стенки тепловые потоки на Уране в указанных выше условиях будут в 3.4 раза выше, чем на Земле. Однако, так как многоразовая теплозащита охлаждается излучением, а потоки энергии при тепловом излучении пропорциональны T⁴, то увеличение теплового потока на стенку с излучательной теплозащитой в 3.4 раза приведёт к росту температуры стенки всего в 1.35 раза. Кроме того, увеличение температуры стенки уменьшит тепловой поток, идущий к ней от нагретого газа, и в реальности рост температуры стенки будет ещё меньше.

Таким образом, в указанных выше условиях максимальные «уранианские» температуры будут равны «земным», а минимальные будут выше процентов на 30%. В «промежуточных» зонах будут «промежуточные» температуры. Увеличение земных «эквивалентных» скоростей на 10% сделает примерно равными и «промежуточные», то есть средние температуры поверхности.

Следовательно, данный анализ показывает, что максимальная «атмосферная» скорость дайвера при выходе на орбиту, составляющая 11.5 км/с, с тепловой точки зрения эквивалентна скорости полёта в атмосфере Земли около 3.7 км/с, а скорость 20 км/с – скорость входа межпланетных танкеров, эквивалента земной скорости входа около 6.5 км/с – ничего сверхъестественного.