Атомный ракетный двигатель

Б.г.> Так не бывает Что такое "постоянная 2-я космическая"?
11,2 км/с
Б.г.> Масса же этого буксира с ЯЭДУ - в районе 20 тонн, он едва влезает в "Протон". И это без полезной нагрузки и без ксенона, который он использует, как рабочее тело ЭРД.
Для этого нужна более тяжелая ракета.
SMART-1 до Луны добирался не полтора месяца, а полтора года.
Да ладно Вам до Луны всего 3 дня лету.

At2012> Да ладно Вам до Луны всего 3 дня лету.

С 27 сентября 2003 по 15 ноября 2004. Причем прибыл ранее положенного марта 2005. Полет по спиральной траектории.

Б.г.>> Так не бывает Что такое "постоянная 2-я космическая"?
At2012> 11,2 км/с
А с какого бодуна она "постоянная"? 11,2 км/с - это вторая космическая скорость вблизи Земли, на 200-км высоте. И, во-первых, чем выше начальная орбита, тем меньше вторая космическая, а, во-вторых, до неё нужно разогнаться один раз. Дальше, во время полёта по параболе от Земли, скорость космического аппарата падает, но продолжает оставаться больше "местной" второй космической.
ЯЭДУ позволяет уйти с низкой околоземной орбиты в дальний космос, но не одномоментно и по параболе/гиперболе, как это происходит с ЖРД, а по раскручивающейся спирали, причём, во время раскрутки, скорость относительно Земли всё время ПАДАЕТ, но полная энергия, за счёт подъёма, растёт.

Б.г.>> Масса же этого буксира с ЯЭДУ - в районе 20 тонн, он едва влезает в "Протон". И это без полезной нагрузки и без ксенона, который он использует, как рабочее тело ЭРД.
At2012> Для этого нужна более тяжелая ракета.
At2012> SMART-1 до Луны добирался не полтора месяца, а полтора года.
At2012> Да ладно Вам до Луны всего 3 дня лету.

Такова специфика полёта на ЭРД в околоземном пространстве. Атомноый реактор, конечно, может ускорить это примерно на порядок, но не больше.
Ну почитайте про смарт хоть в википедии.

wstil> Конечно годный. Ангару пилят схожий срок, однако при этом...
Ангару всё-таки сделали. А модуль, спроектированный ещё в СССР, не могут даже просто собрать...

.
Б.г.> ЯЭДУ позволяет уйти с низкой околоземной орбиты в дальний космос, но не одномоментно и по параболе/гиперболе, как это происходит с ЖРД, а по раскручивающейся спирали, причём, во время раскрутки, скорость относительно Земли всё время ПАДАЕТ, но полная энергия, за счёт подъёма, растёт.

Подскажи чайнику каким образом ЯЭДУ имея столь малую тягу может покинуть околоземную орбиту?То что он двигается по спирали это понятно. Но для того, что бы совершать подъем преодолевая силу притяжения Земли у него должна быть вторая космическая скорость на околоземной орбите.Откуда он ее там возьмет если его ускорение 1мм/с и даже до скорости 3,6 км/с он будет разгоняться 1,5 мес и получается что бы набрать 11,2 км/с ему надо крутиться возле Земли почти 5 мес? Или в момент отстыковки от ракетоносителя на высоте 200 км он уже будет иметь скорость 11,2 км/с и дальше запускает свои двигатели и поднимается с 1мм/с2 по спирали?

jetdim> Подскажи чайнику каким образом ЯЭДУ имея столь малую тягу может покинуть околоземную орбиту?
Как-как...раком! Какая разница с каким ускорением набирать скорость? При отсутствии сопротивления, естественно.

jetdim>> Подскажи чайнику каким образом ЯЭДУ имея столь малую тягу может покинуть околоземную орбиту?
Wyvern-2> Как-как...раком! Какая разница с каким ускорением набирать скорость? При отсутствии сопротивления, естественно.

Понятно что нет сопротивления, но ему же надо будет до фига витков сделать что бы уйти с околоземной орбиты...

с таким ускорением

jetdim> Понятно что нет сопротивления, но ему же надо будет до фига витков сделать что бы уйти с околоземной орбиты...

Которые он и сделал Полтора года мотался вокруг Земли-матери. Посчитай кол-во витков

я к чему это.каким образом тогда с ЯЭДУ, которую щас Роскосмос разрабатывает, получится выйграш во времени при полете к тому же Марсу, если при выводе на околоземную орбиту он будет уходить с нее получается не один месяц...?Тут тогда только вариант загрузить сей модуль на ракетоноситель типа Ангара или Русь-М (когда он только появится?)грузоподъемностью тонн 50 (сам ЯЭДУ - 20 тонн + топливо + полезная нагрузка - 30 тонн) и вывести ее со скоростью тысяч 50 км/ч.

jetdim> Подскажи чайнику каким образом ЯЭДУ имея столь малую тягу может покинуть околоземную орбиту?То что он двигается по спирали это понятно.

Видимо, недостаточно понятно.

jetdim> Но для того, что бы совершать подъем преодолевая силу притяжения Земли у него должна быть вторая космическая скорость на околоземной орбите.

Нет, всего лишь чуть больше местной первой космической. Вот возьмём обычный корабль "Союз". Его выводят на орбиту высотой меньше 200 км, а МКС летает по орбите высотой 400 км. Что делает "Союз"? небольшие импульсы своим двигателем тягой всего 400 кГ. При том, что масса корабля - больше 7200 кг. Его скорость, после импульса, намного меньше местной второй космической, но больше первой - и он летит "вверх", а в апогее эллипса его скорость оказывается меньше местной первой космической, и он начал бы спускаться "вниз", ускоряясь при этом, но он даёт ещё один импульс, уравнивая свою скорость с местной первой (не второй!!!), и оказывается на круговой орбите, но большей высоты, чем орбита выведения. И его скорость на новой орбите МЕНЬШЕ! Потому что местная первая космическая уменьшается по мере удаления от Земли. Например, в районе лунной орбиты местная первая космическая всего 1,06 км/с.

jetdim> Откуда он ее там возьмет если его ускорение 1мм/с и даже до скорости 3,6 км/с он будет разгоняться 1,5 мес и получается что бы набрать 11,2 км/с ему надо крутиться возле Земли почти 5 мес?

Ему не надо набирать 11,2 км/с. Больше того, во время раскрутки по спирали его скорость НЕПРЕРЫВНО УМЕНЬШАЕТСЯ. Т.е., когда он поравняется с Луной, он будет двигаться лишь на несколько сот метров в секунду быстрее Луны, 1,4 км/с где-то. Но это - относительно Земли, относительно Солнца его скорость будет определяться орбитальным движением Земли, почти 30 км/с. И, да, раскрутка вокруг Земли будет занимать несколько месяцев. Скажем, 4.

jetdim> Или в момент отстыковки от ракетоносителя на высоте 200 км он уже будет иметь скорость 11,2 км/с и дальше запускает свои двигатели и поднимается с 1мм/с² по спирали?

Такой вариант возможен и более комфортен для космонавтов. Но предлагается обычно "подсадка" - т.е. тяжёлый межпланетный корабль с ЯЭДУ раскручивается свои несколько месяцев вокруг Земли, а потом маленький корабль везёт к нему космонавтов.
Но спираль в таком раскладе будет уже вокруг Солнца, а не вокруг Земли. Как у АМС DAWN.

Б.г.> Ему не надо набирать 11,2 км/с. Больше того, во время раскрутки по спирали его скорость НЕПРЕРЫВНО УМЕНЬШАЕТСЯ.
Ага.Скорость уменьшается по мере удаления от Земли т.к. с увеличением расстояния влияние силы тяготения планеты будет уменьшаться и я так понимаю, что скорости 7,9 км/ч или 11,2 км/ч КА должен иметь на околоземной орбите ~200 км.Но что такое МЕСТНАЯ первая космическая скорость?Скорость КА относительно своей (локальной) системы координат? Или местная космическая скорость это скорость КА на данной орбите?
Б.г.> Нет, всего лишь чуть больше местной первой космической. Вот возьмём обычный корабль "Союз" Его скорость, после импульса, намного меньше местной второй космической, но больше первой - и он летит "вверх", а в апогее эллипса его скорость оказывается меньше местной первой космической, и он начал бы спускаться "вниз" ускоряясь при этом, но он даёт ещё один импульс, уравнивая свою скорость с местной первой (не второй!!!), и оказывается на круговой орбите, но большей высоты, чем орбита выведения. И его скорость на новой орбите МЕНЬШЕ! Потому что местная первая космическая уменьшается по мере удаления от Земли.
Т.е другими словами у Союза на высоте 200 км будет V=7.9 км/с, а на Н=400 км уже другая, но меньшая и так на каждой новой более высокой орбите у него будет уже своя космическая скорость и меньшая по значению, чем на предыдущей высоте и в апогее каждого эллипса ему надо будет давать импульсы, что бы сохранять постоянную скорость на текущей орбите и не спускаться вниз.
Б.г.> Ему не надо набирать 11,2 км/с. Больше того, во время раскрутки по спирали его скорость НЕПРЕРЫВНО УМЕНЬШАЕТСЯ. Т.е., когда он поравняется с Луной, он будет двигаться лишь на несколько сот метров в секунду быстрее Луны, 1,4 км/с где-то. Но это - относительно Земли, относительно Солнца его скорость будет определяться орбитальным движением Земли, почти 30 км/с.
Так, а если КК улетит еще тысяч на 400 км дальше от Луны у него скорость вообще нулевой будет?Но я так понимаю скорость при удалении от Земли будет падать, если КК будет создавать лишь кратковременные импульсы необходимые для перехода на новый виток, но если импульсы будут постоянными (ионный двигатель ведь может работать не меньше чем неск. месяцев), то тогда скорость будет расти...
Б.г.> Но спираль в таком раскладе будет уже вокруг Солнца, а не вокруг Земли. Как у АМС DAWN.
Это потому, что через несколько месяцев сила тяготения Земли будет для него мизерной и большее влияние будет оказывать сила тяготения Солнца?

Б.г.>> Ему не надо набирать 11,2 км/с. Больше того, во время раскрутки по спирали его скорость НЕПРЕРЫВНО УМЕНЬШАЕТСЯ.
jetdim> Ага.Скорость уменьшается по мере удаления от Земли т.к. с увеличением расстояния влияние силы тяготения планеты будет уменьшаться и я так понимаю, что скорости 7,9 км/ч или 11,2 км/ч КА должен иметь на околоземной орбите ~200 км.
Да.
jetdim> Но что такое МЕСТНАЯ первая космическая скорость?Скорость КА относительно своей (локальной) системы координат? Или местная космическая скорость это скорость КА на данной орбите?
Местная первая космическая - это скорость, необходимая для круговой орбиты на данном удалении от центра тяготения.

jetdim> Т.е другими словами у Союза на высоте 200 км будет V=7.9 км/с, а на Н=400 км уже другая, но меньшая и так на каждой новой более высокой орбите у него будет уже своя космическая скорость и меньшая по значению, чем на предыдущей высоте и в апогее каждого эллипса ему надо будет давать импульсы, что бы сохранять постоянную скорость на текущей орбите и не спускаться вниз.

Да, правильно. В апогее эллипса скорость меньше местной первой космической, в перигее эллипса скорость больше местной первой космической.

jetdim> Так, а если КК улетит еще тысяч на 400 км дальше от Луны у него скорость вообще нулевой будет?

На границе сферы Хилла (сферы влияния Земли) - это чуть больше миллиона километров - да, нулевой. Т.е. если запустить КК или АМС точно со второй космической по движению земли по орбите, он выйдет на гелиоцентрическую орбиту и так и будет на миллион километров впереди земли лететь. Если назад, в смысле, против движения Земли вокруг Солнца, то сзади в миллионе километров будет лететь.
В обоих этих случаях относительная скорость аппарата в геоцентрической системе будет примерно равна нулю.

Но не очень долго - притяжение Юпитера быстро разрушит эту систему.

Если же запускать аппарат в сторону Солнца или от Солнца, там всё ещё сложнее - есть точки либрации и т.д.

jetdim> Но я так понимаю скорость при удалении от Земли будет падать, если КК будет создавать лишь кратковременные импульсы необходимые для перехода на новый виток, но если импульсы будут постоянными (ионный двигатель ведь может работать не меньше чем неск. месяцев), то тогда скорость будет расти...

Нет, это не так, покуда аппарат не выйдет из сферы действия Земли, скорость будет падать. Да и дальше она будет падать, но высота орбиты (теперь уже гелиоцентрическая, а не геоцентрическая) будет расти.

jetdim> Это потому, что через несколько месяцев сила тяготения Земли будет для него мизерной и большее влияние будет оказывать сила тяготения Солнца?

Ну сфера Хилла для первого приближения - хорошая граница. Реальная баллистика сложнее. Расстояние между витками спиральной орбиты при постоянно действующей малой тяге зависит от градиента гравитационного поля, а он для солнечной гравитации меньше, т.к. Солнце в 150 раз дальше (для границы сферы Хилла). Поэтому для гелиоцентрической орбиты "витки" будут отстоять дальше друг от друга, и до Марса можно долететь за один такой "виток", точнее даже, меньше, чем за один.

Б.г.> Нет, это не так, покуда аппарат не выйдет из сферы действия Земли, скорость будет падать. Да и дальше она будет падать, но высота орбиты (теперь уже гелиоцентрическая, а не геоцентрическая) будет расти.

Каким образом высота гелиоцентрической орбиты будет расти, если даже с движками работающими в течении 700, 1000 ч или больше, скорость будет падать даже и после выхода из под действия Земли?Зачем тогда вообще такие двигательные установки в космосе нужны,что они дают?

jetdim> Каким образом высота гелиоцентрической орбиты будет расти,

Точно таким же, как и в поле Земли - мы вкачиваем энергию в движение, но она переходит из кинетической в потенциальную (скорость падает, высота растёт), полная-то энергия увеличивается, и, в результате, мы долетаем до Марса!

jetdim> если даже с движками работающими в течении 700, 1000 ч или больше, скорость будет падать даже и после выхода из под действия Земли?Зачем тогда вообще такие двигательные установки в космосе нужны,что они дают?

Но до Марса-то мы долетаем же! У Марса скорость движения по орбите вокруг Солнца меньше, чем у Земли, а у нашего корабля будет больше, чем у Марса, после выхода из сферы действия Земли. Постепенно, по мере приближения к Марсу, скорость будет уменьшаться (относительно Солнца), а расстояние до Солнца будет расти. И полная энергия в гелиоцентрической системе координат тоже будет расти.

При этом, чтобы долететь до Марса, нужно меньше запас рабочего тела, чем с ЖРД.

jetdim>> Каким образом высота гелиоцентрической орбиты будет расти,
Б.г.> Точно таким же, как и в поле Земли - мы вкачиваем энергию в движение, но она переходит из кинетической в потенциальную (скорость падает, высота растёт), полная-то энергия увеличивается, и, в результате, мы долетаем до Марса!
Закон сохранения механической энергии утверждает, что если тело или система подвергается действию только консервативных сил, то полная механическая энергия этого тела или системы остаётся постоянной. По идее как она может меняться тогда?Или у нас не только консервативные силы действуют в данном сдучае?

Хотя сила тяги это как раз и есть вообщем то консервативная сила.Поскольку совершенная ею работа не зависит от вида траектории, как и работа силы тяжести.Да совершая работу Ер растет, но по закону сохранения полная энергия постоянная у нас.

Вообщем получается, что создаваемая двигателями сила тяги позволяет увеличить скорость и следовательно увеличить кинет. энергию и далее за счет этого перейти на новый виток спиральной траектории постепенно удаляя КК от Солнца, и в тоже время при удалении от Солнца на каждом новом витке его скорость уменьшается(как в случае с уходом с орбиты Земли). Т.е за счет кинет. энергии мы перемещаем КК на новую высоту, и когда переход на новый виток завершается потенц. энергия достигает своего максимального значения, а кинетическая минимального.Т.е. роль двигательной установки ЯЭДУ в космическом полете получается состоит в том, что бы как можно быстрее перевести КК на новый виток траектории.Я так понемаю.

И тут если подумать сила тяги не является консервативной силой т.к. она идет на увеличение кинет. энергии, а не потенциальной.

Б.г.> На границе сферы Хилла (сферы влияния Земли) - это чуть больше миллиона километров - да, нулевой. Т.е. если запустить КК или АМС точно со второй космической по движению земли по орбите, он выйдет на гелиоцентрическую орбиту и так и будет на миллион километров впереди земли лететь.
Строго говоря, на этой орбите аппарат будет делать один оборот вокруг Земли за год.
Т.е. скорость - 200 м/с где-то. И это минимально возможная - если улетит дальше, то относительная скорость будет выше

Б.г.>> если запустить КК или АМС точно со второй космической по движению земли по орбите, он выйдет на гелиоцентрическую орбиту и так и будет на миллион километров впереди земли лететь.
Дем> Строго говоря, на этой орбите аппарат будет делать один оборот вокруг Земли за год.
Дем> Т.е. скорость - 200 м/с где-то. И это минимально возможная - если улетит дальше, то относительная скорость будет выше
Думаю, что, нет, не минимальная. Можно подобрать эксцентриситет и наклонение так, что вместо оборота КА будет совершать видимое движение по узкой и довольно короткой (20-25 градусов) восьмёрке, а, поскольку длина восьмёрки будет меньше длины окружности сферы Хилла, скорость можно и уменьшить.

jetdim> Закон сохранения механической энергии утверждает, что если тело или система подвергается действию только консервативных сил, то полная механическая энергия этого тела или системы остаётся постоянной. По идее как она может меняться тогда?
Когда это тяга ракетного двигателя была консервативной силой?

Zenitchik> Известен РД-0410 тепловой мощностью 196Вт, тягой 3,59 тс, рабочей температурой ~3000К, ресурсом 1 час.
Zenitchik> 1. Насколько нужно понизить его характеристики (и какие), чтобы ресурс увеличился до 3 суток непрерывной работы?
Снизить температуру до примерно 2000 кельвинов.

Zenitchik> 2. Насколько вода в качестве рабочего тела хуже водорода с точки зрения износа конструкций ЯРД?

пароциркониевая реакция исключает вообще работу его на воде. Там замедлитель из гидрида циркония.

Zenitchik> Удельный импульс не волнует.
а зачем тогда вообще ЯРД?

Б.г.> а зачем тогда вообще ЯРД?
Нужно отбросить море рабочего тела, а источник энергии должен быть компактный.

Если коротко - цель приделать двигатель к миникомете массой порядка первых тысяч тонн, чтобы за трое суток хоть чуть-чуть изменить её скорость.

Да, невозможность использовать воду, конечно, полностью меняет картину. Буду думать.