Атомный ракетный двигатель

Б.г.> Арсенал хотел делать не турбину
пардон, если я чего-то упустил, а какое рабочее тело гонять в турбине? Какое рабочее тело для отталкивания использовать?

Б.г.> Это по акселерометру, стоящему на корабле, он разгоняется. А по радиолокатору, стоящему на Земле, или, скажем, на другом КА, который не включал двигатель, он непрерывно тормозится.
Б.г.> Это только по интегратору, стоящему на борту корабля, он получил приращение скорости в 100 м/с. По измерениям в инерциальной системе координат скорость его уменьшилась.
А вот тут меня заклинило..
Почему показания акселерометров должны различаться?
Я могу понять логику - разгон - выход на более высокую орбиту - и за счет этого потеря кинетической энергии (торможение), но почему бортовой акселерометр этого не увидит?
И, кстати, глупая мысль, а почему импульс тяги, направленный вверх, не позволит добиться того же результата? Если линейная потребная скорость по орбите с ростом высоты только падает, то давая импульс вертикально вверх, мы не увеличиваем потенциальную, не жертвуя кинетической?

Б.г.> Смотря что называть V. Приборная, или кажущаяся скорость могут увеличиваться, измеренная в инерциальной системе координат или даже в системе координат, связанной с Землёй, скорость увеличиваться не будет, пока он не выйдет за границу сферы Хилла.
А можно как-то связь приборной и истинной скорости описать? А то, прочтя это, я чую, что абзац выше написал глупость, но не понимаю, где именно косяк

Б.г.> Чтобы перейти с круговой орбиты 200 км на круговую орбиту 400 км, надо сделать два импульса, первый переведёт на эллиптическую орбиту 200х400, второй - на круговую 400 на 400. Условно назовём эти три орбиты "старой", "переходной" и "новой".
а почему такая схема эффективнее, чем схема с постоянным медленным набором?

Bredonosec> а почему такая схема эффективнее, чем схема с постоянным медленным набором?
Потому что в ней топливо первого импульса все сгорает внизу, и его не приходится везти вверх, тратя на это дополнительное топливо.

Б.г.>> Арсенал хотел делать не турбину
Bredonosec> пардон, если я чего-то упустил, а какое рабочее тело гонять в турбине?

Обычно считают гелий-ксеноновую смесь. С фазовым переходом.

Bredonosec> Какое рабочее тело для отталкивания использовать?

Все нынешние двигатели работают на ксеноне, могут быть, без больших проблем переделаны на криптон. Его добывается в 10 раз больше, он дешевле, поэтому, видимо, на больших масштабах придётся переходить на него.

При этом растёт удельный импульс, но, естественно, падает тяга (ток - константа, а масса иона меньше).

Проблема в том, что криптоновые баки выходят заметно тяжелее ксеноновых. У ксенона критическая температура - плюсовая, если не изменяет мой склероз - 16 градусов. Поэтому ксенон можно сжижить, а с криптоном всё хуже.

Bredonosec> Почему показания акселерометров должны различаться?

Каких акселерометров? Акселерометр один, он стоит на корабле, и, естественно, в баллистическом полёте показывает ноль. Чтобы померять скорость корабля в системе координат, связанной с Землёй, надо воспользоваться радиолокатором.

Bredonosec> Я могу понять логику - разгон - выход на более высокую орбиту - и за счет этого потеря кинетической энергии (торможение), но почему бортовой акселерометр этого не увидит?

Всё время, когда двигатель выключен, наблюдается невесомость.

Bredonosec> И, кстати, глупая мысль, а почему импульс тяги, направленный вверх, не позволит добиться того же результата?

А почему импульс скорости, направленный назад, не позволяет добиться того же результата? Вообще-то, скорости складываются, как векторы, если дуть вбок, кинетическая энергия увеличится, конечно, но ОЧЕНЬ мало. По факту - положения перигея и апогея подвинутся вдоль орбиты.

Bredonosec> Если линейная потребная скорость по орбите с ростом высоты только падает, то давая импульс вертикально вверх, мы не увеличиваем потенциальную, не жертвуя кинетической?

Если импульс велик, т.е. сравним с орбитальной скоростью, то, давая его по перпендикуляру к орбите, мы всё же увеличим период обращения. Если он мал, период не изменится. Может получиться, что апогей опустится, перигей поднимется, может - наоборот, но, скорее всего, они просто переедут вдоль орбиты, повернётся большая полуось, как при прецессии, из-за нецентральности гравитационного поля Земли.

Bredonosec> А можно как-то связь приборной и истинной скорости описать? А то, прочтя это, я чую, что абзац выше написал глупость, но не понимаю, где именно косяк

Чем выше орбита - тем меньше между ними разница. В предельном же случае между ними вообще нет никакой связи. Условно говоря, за счёт центра тяготения скорость за пол-витка меняется на противоположно направленную, а акселерометр этого вообще не замечает.

В менее предельном - из-за торможения атмосферой сверхточный акселерометр должен показывать непрерывное уменьшение скорости, но, по факту, происходит её непрерывное увеличение. Реальные акселерометры просто недостаточно точны, чтобы вообще что-нибудь заметить.

Кроме того, условно говоря, акселерометр корабля начинает действовать в момент отделения от ракеты, поэтому орбитальная скорость на опорной орбите для него "ноль".

Полл> Потому что в ней топливо первого импульса все сгорает внизу, и его не приходится везти вверх
логично, не подумал.

Б.г.> Обычно считают гелий-ксеноновую смесь. С фазовым переходом.
а (у меня мозаика не складывается всё еще) какова функция турбины?
Обычно там используют энергию нагретого рабочего тела, чтоб крутить вентилятор, компрессор (для сжатия и эффективного сжигания воздухотопливной смеси), но в космосе, при нагреве рабочего тела и разгоне его ЭМ полем (или как, но без возможности подсоса рабочего тела извне) - в чем состоит смысл турбины?

Б.г.> При этом растёт удельный импульс, но, естественно, падает тяга (ток - константа, а масса иона меньше).
Б.г.> Проблема в том, что криптоновые баки выходят заметно тяжелее
А по сумме эффекта от утяжеления баков или от роста УИ больше?
Чую, что суммарный всё-таки отрицательный, но вдруг

>Чтобы померять скорость корабля в системе координат, связанной с Землёй, надо воспользоваться радиолокатором.
пардон, не так выразился. Смущает разночтение ускорения при отсутствии релятивистских скоростей.

>А почему импульс скорости, направленный назад, не позволяет добиться того же результата? Вообще-то, скорости складываются, как векторы, если дуть вбок, кинетическая энергия увеличится, конечно, но ОЧЕНЬ мало. По факту - положения перигея и апогея подвинутся вдоль орбиты.

А почему мало? Сложение скоростей-то всё равно векторное, и если мы сразу импульсом забрасываем себя повыше - что нас заставит терять линейную скорость?
Я вероятно как-то неверно запомнил небесную механику со школы, запомнил как то, что угловая скорость при росте орбиты несомненно падает, но линейная должна расти: собственно, силы инерции от роста V² и держат тело на более высокой орбите mV²/R. Без роста линейной импульсы поперек траектории будут только создавать эксцентриситет. Тут как-бы всё понятно
Но что линейная скорость КА при росте высоты орбиты падает - тут у меня ролики за шарики едут, не могу осознать природы этого явления, равно как и разночтения показаний связанной КС и наземной.

Bredonosec> Я вероятно как-то неверно запомнил небесную механику со школы, запомнил как то, что угловая скорость при росте орбиты несомненно падает, но линейная должна расти: собственно, силы инерции от роста V² и держат тело на более высокой орбите mV²/R.

Гравитационное ускорение а=GM/R^2.
Поэтому равновесие ускорений выглядит как:
V²/R=GM/R² |*R
V²=GM/R
R=GM/V²

Б.г.>> Обычно считают гелий-ксеноновую смесь. С фазовым переходом.
Bredonosec> а (у меня мозаика не складывается всё еще) какова функция турбины?

Как - какая? Электрогенератор крутить. После срабатывания на турбине рабочее тело охлаждают в холодном теплообменнике, оно от этого конденсируется, дальше, как в холодильнике "наоборот". Цикл Ренкина или Стирлинга, в зависимости от реализации. А электричество идёт на ЭРД.

Bredonosec> Обычно там используют энергию нагретого рабочего тела, чтоб крутить вентилятор, компрессор (для сжатия и эффективного сжигания воздухотопливной смеси), но в космосе, при нагреве рабочего тела и разгоне его ЭМ полем (или как, но без возможности подсоса рабочего тела извне) - в чем состоит смысл турбины?

Рабочее тело в ЭРД не греют, даже наоборот, есть смысл охлаждать, это увеличивает к.п.д., т.к. уменьшает радиальную расходимость.

Б.г.>> При этом растёт удельный импульс, но, естественно, падает тяга (ток - константа, а масса иона меньше).
Б.г.>> Проблема в том, что криптоновые баки выходят заметно тяжелее
Bredonosec> А по сумме эффекта от утяжеления баков или от роста УИ больше?
Bredonosec> Чую, что суммарный всё-таки отрицательный, но вдруг

В околоземном пространстве - резко отрицательный, в околосолнечном - выходит баш на баш, чем дальше, тем выгоднее криптон. На Сатурн лететь - уже в полтора раза выгоднее, правда, с ожиженным криптоном и холодильником.
Проблема в том, что всего земного производства ксенона не хватает на одну пилотируемую марсианскую экспедицию на ЭРД Ну, то есть, нужно оставить всю земную промышленность на 2-3 года без ксенона, чтобы набрать.

>>А почему импульс скорости, направленный назад, не позволяет добиться того же результата? Вообще-то, скорости складываются, как векторы, если дуть вбок, кинетическая энергия увеличится, конечно, но ОЧЕНЬ мало. По факту - положения перигея и апогея подвинутся вдоль орбиты.
Bredonosec> А почему мало? Сложение скоростей-то всё равно векторное, и если мы сразу импульсом забрасываем себя повыше - что нас заставит терять линейную скорость?

потому что тангенс близок к нулю

Корабль не потеряет скорость, но он её и не приобретёт. Просто вектор скорости повернётся.

Bredonosec> Я вероятно как-то неверно запомнил небесную механику со школы, запомнил как то, что угловая скорость при росте орбиты несомненно падает, но линейная должна расти: собственно, силы инерции от роста V² и держат тело на более высокой орбите mV²/R. Без роста линейной импульсы поперек траектории будут только создавать эксцентриситет. Тут как-бы всё понятно
Bredonosec> Но что линейная скорость КА при росте высоты орбиты падает - тут у меня ролики за шарики едут, не могу осознать природы этого явления, равно как и разночтения показаний связанной КС и наземной.
Ускорение свободного падения же уменьшается, по мере удаления от центра тяготения, поэтому нужна меньшая скорость для получения этого ускорения.
почему при полёте по эллипсу "вверх", т.е. от перицентра к апоцентру, скорость падает, неудивительно, ведь то же самое происходит и с брошенным вверх камнем.

Fakir> Такое ощущение, что Роскосмос еще до конца не определился. "Принеси петуха - унеси петуха". Или Лента новости полугодовой давности перепощивает?

Россия построит космический аппарат с ядерным двигателем
Роскосмос и «Росатом» планируют подготовить его к летным испытаниям к завершению срока Федеральной космической программы

 

Это такая русская национальная забава: планировать ядерный буксир к концу очередной ФКП. Один опытный образец буксира к 2017 году (к концу предыдущей ФКП) уже обещали, после того, как ничего, кроме реактора, ожидаемо не завязалось, самое время прикинуться шлангом и сделать вид, что все так и было задумано. Судя по планируемым объемам финансирования, всех все устраивает, и в 2025 году можно ждать аналогичного результата.

Fakir> Декабрь прошлого года, интервью с Драгуновым (НИКИЭТ)

А сейчас приплыло вот такое, весна видимо, В России разрабатывают уникальный ядерный двигатель для полёта на Марс - Первый по срочным новостям — LIFE | NEWS :

Уже и на Ленте появилось, причем как официальное заявление Кириенко, сделанное на заседании Совета Федерации.

Если выгорит, то не то что Маск со своей спасаемой ракетой курит в сторонке, - это будет эпохальное событие сравнимое разве что с прорывом человека в ближний космос. Это ж фактически вся солнечная система станет доступна с достаточно комфортным и приемлимым временем пути

U235> Если выгорит...
Для начала надо бы в ФКП глянуть, когда утвердят, а то будет как с НК-93.

Кстати, раз акцент сделан на маневрах и судя по времени, то полет предполагается с постоянным ускорением.

Alexandrc> Кстати, раз акцент сделан на маневрах и судя по времени, то полет предполагается с постоянным ускорением.

Еще одна очень приятная вещь: в корабле у космонавтов будет хоть какой-то вес, может быть даже равный земному или марсианскому, что здорово облегчает медицинское обеспечение и увеличивает вероятность благополучного исхода миссии. А то было бы обидно год тащиться на Марс в невесомости и там сломать себе ногу только выскочив на поверхность

U235> Еще одна очень приятная вещь: в корабле у космонавтов будет хоть какой-то вес, может быть даже равный земному или марсианскому,
За час на земном ускорении корабль наберет 36 км/с. Время полета до Марса при постоянном ускорении в 1 g - день-сутки.
Так что в рассматриваемом корабле ожидается в районе 1/300 g (0,03 м/с² ).

Полл> Так что в рассматриваемом корабле ожидается в районе 1/300 g (0,03 м/с² ).
При массе корабля 300 тонн это 100кВт полезной мощности что ли?
А не дешевле солнечными батареями набрать?

U235> Еще одна очень приятная вещь: в корабле у космонавтов будет хоть какой-то вес, может быть даже равный земному или марсианскому,
Эээ...
Ускорение 1g?

Нефигово ты губу раскатал.

Полл>> Так что в рассматриваемом корабле ожидается в районе 1/300 g (0,03 м/с² ).
Дем> При массе корабля 300 тонн это 100кВт полезной мощности что ли?
? C чего такой вывод?

U235> Еще одна очень приятная вещь: в корабле у космонавтов будет хоть какой-то вес, может быть даже равный земному или марсианскому,

Не будет, это абсолютно нереально при современном уровне техники. Чистая фантастика. Даже 1/10g совершенно недостижима длительное время.

Alexandrc> Для начала надо бы в ФКП глянуть, когда утвердят, а то будет как с НК-93.

Не, само по себе непринципиально именно ФКП - были бы средства, и не суть, из каких именно источников. Возможно это и имелось в виду, когда говорилось, что там всё сильно запутано и много параллельных работ.

Alexandrc> Кстати, раз акцент сделан на маневрах и судя по времени, то полет предполагается с постоянным ускорением.

Для малой тяги оно примерно постоянно, т.к. тяга почти постоянна, а масса меняется не очень сильно за сч. высокого УИ.

Но 1,5месяца - это ну ОЧЕНЬ оптимистично. Не то чтоб полная фантастика, но приличная тяговооружённость, тут уж одним мегаваттником не обойдёшься. Да пожалуй и десятью...

Fakir> Но 1,5месяца - это ну ОЧЕНЬ оптимистично. Не то чтоб полная фантастика, но приличная тяговооружённость, тут уж одним мегаваттником не обойдёшься. Да пожалуй и десятью...
Думаю, что это все таки весной навеяно)

U235> Еще одна очень приятная вещь: в корабле у космонавтов будет хоть какой-то вес, может быть даже равный земному или марсианскому, что здорово облегчает медицинское обеспечение и увеличивает вероятность благополучного исхода миссии. А то было бы обидно год тащиться на Марс в невесомости и там сломать себе ногу только выскочив на поверхность
Тут нужен ЖРД тогда,что бы создать ускорение равное g и соответственно единичную перегрузку.Но дело в том,что для того, чтобы ЖРД мог создать хотя бы на один-два часа эту самую перегрузку и тем самым убрать невесомость,нужно топливо масса которого в тысячи раз больше массы корабля (это ж ему надо двигаться с ускорением 9,8 м/с каждую секунду).Поэтому не вариант.
А двигатель малой тяги (как раз ЭРД) имеет ускорение 1 мм/с²,ну 3 мм/с², т.е тысячные доли от g=9.8м/с.Перегрузка здесь будет далеко не 1, а 0,001. Поэтому ЭРД (ЯЭДУ)не способен создать искусственную тяжесть.
Поэтому реальный метод создания искусственной тяжести заключается в приведении корабля во вращение вокруг оси, проходящей через центр масс.

Полл>>> Так что в рассматриваемом корабле ожидается в районе 1/300 g (0,03 м/с² ).
Дем>> При массе корабля 300 тонн это 100кВт полезной мощности что ли?
Татарин> ? C чего такой вывод?
При ускорении кинетическая энергия увеличивается на mv²/2
300 000 кг * (0,03²)/2 = 135 Вт.
Блин, совсем физику забыл.