Корабль к Юпитеру

Теги:космос
 
1 2 3 4
+
+6 (+7/-1)
-
edit
 

PSS

литератор
★★
В канун дня космонавтики решил, ради интереса, просчитать проект о котором долго думал. Собственно можно не раз встретить сожаление, что то будущее, в котором серьезные пилотируемые корабли летают к дальним планетам. пока так и не наступило.

Вот я и решил попробовать понять, как мог выглядеть подобный корабль исходя из современных представлений. Тем более, что почему-то во всех последних нф фильмах благополучно забивают как на баки с топливом, так и на радиаторы.
Кроме всего прочего подобная оценка позволяет лучше понять, насколько он реален и что для этого требуется. Целью был корабль с полноценной гравитацией, получаемой за счет вращения, большим объемом жилого отека, в котором было бы реально скомпоновать как жилые отсеки, так и оранжерею. Возможно с дополнительной активной защитой. Корабль оценивался для старта с низкой околоземной орбиты.

Немного неожиданно, но скомпоновался он достаточно удачно. Думал, будет больше проблем. И его можно посмотреть на схеме. Будут силы потом в 3Д переведу.

Немного комментариев. Конечно его размер поражает. Но большую часть занимают пустые баки для топлива длинной 500 метров. И это элемент за который меньше всего переживаю. Делать его лучше из композитных материалов. И представить систему для намотки подобных баков вполне реально. И в этом случае на орбиту нужно будет доставить эту систему и большую катушку с нитью массой 100 тонн. Максимальная перегрузка, что может быть на корабле составит не более 0.4g, причем можно ее ограничить и 0.2g. В результате при внутреннем надуве и баки могут быть несущими.

Собственно и сборка всего корабля находиться в рамках технологических возможностей Земли. Его сухая масса всего в три раза больше сухой МКС. В общем, было бы желание. В первую очередь экономическое.

При этом, общая характеристическая скорость действительно велика 35 км/с Собственно это достаточно для полета к любому объекту внутри Солнечной системы. Даже без дозаправки это позволит летать по траекториям далеко от оптимальных гомановских и не тратить много времени на перелет. Никаких десятков лет для полета к дальним планетам.

Но также очевиден и еще один момент. Да. Собрать его вполне реально. Особенно если можно пользоваться 100 тонником вроде "Энергии". Задача дорогая, но возможная. В целом, если бы вдруг это потребовалось очень срочно, без оглядки на финансы как у "Аполло", то лет через десять завершали его монтаж. Но вот полностью заправить его с Земли.. 38 000 пусков "Энергии". Даже если пускать ее каждый день на это уйдет более сотни лет...

В результате понятно, что нужно уже отходить от ориентирования только на Землю. В вопросах дальних перелетов нужно ориентироваться на космические ресурсы. Да. С Земли его лучше не заправлять. Но если подобрать подходящий ледяной астероид все становиться куда легче. Растопить, отфильтровать, заправить. Благо чем дальше от Земли, тем льда становиться все больше. Но без этой идеи дальний космос для серьезных полетов будет закрыт.

Собственно для этого я и выбрал в качестве рабочего тела ЯРД воду. Выбор может и непривычный, но ничего экстремального в этой идее нет. ЯРД на воде действительно возможен. Его не рассматривали в реальных проектах только по тому, что импульс падает. Собственно удельный импульс напрямую зависит от молярной массы вещества, что выбрасывается из двигателя. Чем оно меньше, тем импульс выше. При прочих равных. Именно из-за этого в качестве рабочего тела обычно рассматривается водород. Если перевести ЯРД на воду, то его импульс станет как у ЖРД.. Ага, кислородно-водородных ЖРД.. То есть составит рекордный импульс из тех, что сейчас нам доступен. Причем единственная проблема подобных двигателей это водород. Слишком у него маленькая плотность и низкая температура кипения. Но у водяного ЯРД такой проблемы уже не будет. Собственно может быть даже будет выгодно возить в баках не воду, а лед. Хотя при наличии ЯРДа обеспечить нужную температуру вряд ли будет особой проблемой.
Также такие запасы воды позволят многое упростить в системе жизнеобеспечения.

Собственно, вот что у меня получилось. Замечания? Уточнения?
Прикреплённые файлы:
Зевс_1000.jpg (скачать) [1000x620, 88 кБ]
 
 
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55
Это сообщение редактировалось 11.04.2018 в 20:23
11.04.2018 20:54, stas27: +1: Просто отдушина - чистая мечта без всякой политики в наше время дорогого стоит!

Alexandrc

аксакал

PSS> Немного комментариев. Конечно его размер поражает. Но большую часть занимают пустые баки для топлива длинной 500 метров. И это элемент за который меньше всего переживаю. Делать его лучше из композитных материалов. И представить систему для намотки подобных баков вполне реально. И в этом случае на орбиту нужно будет доставить эту систему и большую катушку с нитью массой 100 тонн. Максимальная перегрузка, что может быть на корабле составит не более 0.4g, причем можно ее ограничить и 0.2g. В результате при внутреннем надуве и баки могут быть несущими.

Вопрос: А не проще баки сделать мельче, но много, и пустые отстреливать во время полета раз полет без дозаправки?

PSS> Но также становиться очевидным и еще один момент. Да. Собрать его вполне реально. Особенно если можно пользоваться 100 тонником вроде "Энергии". Задача дорогая, но возможная. В целом, если бы вдруг это потребовалось очень срочно, без оглядки на финансы как у "Аполло", то лет через десять завершали его монтаж. Но вот полностью заправить его с Земли.. 38 000 пусков "Энергии". Даже если пускать ее каждый день на это уйдет более сотни лет...

Ну... для полета в Пояс я вижу цифру 2000т, это всего 20 пусков Энергии/SLS/BFR, 40 - FH, да даже 200 пусков Протона/Ангары и т.п. Терпимо.
3,8 мегатонны это для полета куда?

PSS> Собственно для этого я и выбрал в качестве рабочего тела ЯРД воду. Выбор может и непривычный, но ничего экстремального в этой идее нет. ЯРД на воде действительно возможен.

Судя по комете Чурюмова-Герасименко лед будет очень грязным.
Но вы там держитесь!  65.0.3325.18165.0.3325.181

PSS

литератор
★★
Alexandrc> Вопрос: А не проще баки сделать мельче, но много, и пустые отстреливать во время полета раз полет без дозаправки?

Я имел ввиду без дозаправки в районе цели. Только один раз в поясе астероидов. Что до отстрела. Посмотрите они очень мало весят. И это цифры в первом приближении близки к реальности. Да и зачем? Запасов топлива хватит с головой. И система получается многоразовой


Alexandrc> Ну... для полета в Пояс я вижу цифру 2000т, это всего 20 пусков Энергии/SLS/BFR, 40 - FH, да даже 200 пусков Протона/Ангары и т.п. Терпимо.

Вот про это и речь :) За год можно попробовать управиться. :)

Alexandrc> 3,8 мегатонны это для полета куда?

К Юпитеру. Сатурну. Вместе с маневрированием в системе, выходом на орбиту Спутников и возвращением к Земле.

PSS>> Собственно для этого я и выбрал в качестве рабочего тела ЯРД воду. Выбор может и непривычный, но ничего экстремального в этой идее нет. ЯРД на воде действительно возможен.
Alexandrc> Судя по комете Чурюмова-Герасименко лед будет очень грязным.

Но он есть. И это главное. Что до грязи. Кто сказал, что будет легко? Благо при наличии запасов энергии вопрос чистки не выглядит особой проблемой.
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55
RU spam_test #11.04.2018 11:03
+
-
edit
 

spam_test

аксакал


А почему используется простой нагрев? Всяческие ЭМ варианты дают куда больший УИ.
 55
+
0 (+1/-1)
-
edit
 

PSS

литератор
★★
s.t.> А почему используется простой нагрев? Всяческие ЭМ варианты дают куда больший УИ.

Но куда меньшую тягу. Настолько меньшую, что полеты к дальним планетам становятся куда более скучными. Плюс они как требуют всякой дорогой экзотики. Вроде ксенона. Которую черта с два будет легко найти в солнечной системе. Удельный импульс это только один из критериев.
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55

Полл

литератор
★★★★☆
PSS> Но вот полностью заправить его с Земли.. 38 000 пусков "Энергии". Даже если пускать ее каждый день на это уйдет более сотни лет...
PSS> В результате становиться очевидным, что нужно уже отходить от ориентирования только на Землю. В вопросах дальних перелетов нужно ориентироваться на космические ресурсы.
Добро пожаловать на борт, тезка! :)
 59.059.0

spam_test

аксакал


PSS> Но он есть. И это главное. Что до грязи. Кто сказал, что будет легко?
Тут, кстати, вопрос. В космосе энергии много, но вот есть ли технологии? Слегка отходя в сторону, как в космосе сделать листовой прокат, хотя бы? А если даже и сделать как эту штуку обратно охладить? И т.д.
 55

Xan

координатор

PSS>

Для "литератора" слишком много "ться" там, где надо "тся"!!! :D

PSS> Его не рассматривали в реальных проектах только по тому, что импульс падает.

Не так.
Есть максимальная температура, до которой можно нагреть рабочее тело при прямом нагреве в ядерном реакторе.
Ограничена материалами. Около 3000 градусов.
Ага, примерно как в химическом.
И если греть чистый водород, то скорость выхлопа будет около 8 км/с, а не 4, как у кислород-водородного. (Цифры очень примерные)
Но у последнего средний молекулярный вес вовсе не 18 — а, примерно, 8 — воды в выхлопе всего 40% по молям.
А если ты будешь лить в реактор чистую воду, то скорость выхлопа у тебя получится примерно 2.7 км/с. То есть — никакая.

Если же сначала из урана делать электричество, а потом им как-то разгонять рабочее тело, то электростанция будет очень тяжёлая.

Для ионных/плазменных двигателей можно применить, например, натрий. Его можно хранить в виде толстой проволоки в саморазматывающихся бухтах. Никаких баков и трубопроводов не надо вообще.
Но с электричеством — проблема!!! :D

Чисто тепловой на водороде — самый реальный. Как мне кажется.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
s.t.>> А почему используется простой нагрев? Всяческие ЭМ варианты дают куда больший УИ.
PSS> Плюс они как требуют всякой дорогой экзотики. Вроде ксенона.

О майн готт... Да сколько ж еще эти бредни будут гулять по рунету?! Их уже все причастные язык обмололи опровергать со времён Russian JIMO. Ксенон всего лишь удобен (причём всего-то для пары типов ЭРД из всего огромного мыслимого спектра), но ничуть не обязателен!


А УИ 480 с в сочетании с ХС 35 км/с - химера, взаимоисключающие параграфы.
 51.051.0

PSS

литератор
★★
Fakir> А УИ 480 с в сочетании с ХС 35 км/с - химера, взаимоисключающие параграфы.

Так цифры же есть. Или лень подставить их в формулу Циолковского?
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55

PSS

литератор
★★
Xan> Но у последнего средний молекулярный вес вовсе не 18 — а, примерно, 8 — воды в выхлопе всего 40% по молям.
Xan> А если ты будешь лить в реактор чистую воду, то скорость выхлопа у тебя получится примерно 2.7 км/с. То есть — никакая.

Странный расчет. Собственно я не нашел, увы, реальных ЯРД на воде. Но нашел американский проект на аммиаке от начала 60х. Аммиак немного лучше воды, но там и температура была 2500К. Импульс был уже между 300 и 400 секундами
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55

PSS

литератор
★★
PSS>> Но он есть. И это главное. Что до грязи. Кто сказал, что будет легко?
s.t.> Тут, кстати, вопрос. В космосе энергии много, но вот есть ли технологии? Слегка отходя в сторону, как в космосе сделать листовой прокат, хотя бы? А если даже и сделать как эту штуку обратно охладить? И т.д.

Собственно от задачи зависит. Впрочем как раз листы в космосе охлаждать очень легко. Достаточно повернуть торцом к Солнцу :)
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55

Полл

литератор
★★★★☆
Fakir>> А УИ 480 с в сочетании с ХС 35 км/с - химера, взаимоисключающие параграфы.
PSS> Так цифры же есть. Или лень подставить их в формулу Циолковского?
Если мы развертываем подобного масштаба производство в космосе, то становится оправданным получать уже не воду, а тот же водород в качестве рабочего тела.
 59.059.0

PSS

литератор
★★
Fakir>>> А УИ 480 с в сочетании с ХС 35 км/с - химера, взаимоисключающие параграфы.
PSS>> Так цифры же есть. Или лень подставить их в формулу Циолковского?
Полл> Если мы развертываем подобного масштаба производство в космосе, то становится оправданным получать уже не воду, а тот же водород в качестве рабочего тела.

Мне он банально не нравится из-за того, что его муторно хранить. Очень муторно. И плотность никакая. Корабль на водороде будет габаритами больше этого. А ХС даже может оказаться ниже при большем импульсе.

У воды плотность куда лучше. А хранить можно вообще виде льда. Может быть так будет удобнее. Идея этого проекта как раз в том, чтобы разменять импульс на более удобное в хранении рабочее тело.

Вода в баках будет скорей всего замерзать. И ее нужно будет просто немного греть. Водород же зараза замерзать точно не будет, скорей испаряться. И охлаждать всегда сложнее, чем греть
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55
Это сообщение редактировалось 11.04.2018 в 20:59

PSS

литератор
★★
Полл> Если мы развертываем подобного масштаба производство в космосе, то становится оправданным получать уже не воду, а тот же водород в качестве рабочего тела.

Кстати. А что вообще масштабного именно в производстве? Конечно там будет куча подводных камней. Но как раз сборбка такого корабля будет.. Сложнее но сравнимо с монтажом МКС. Я бы даже сказал следующая ступенька после МКС. Если ступенькой перед МКС считать Мир.

Вот с заправкой другая ситуация. Но для этого я и ввел воду в расчет
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55
+
+3
-
edit
 

PSS

литератор
★★
Так. Потом проверим свою интуицию. Минус первому сообщению поставил Факир. Он вообще похоже иногда любит это делать. Порой даже не читая посты.
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55

Mr.Z

опытный

PSS> ...ЯРД...
Реактор, пожалуй, за пределами сегодняшних возможностей.
Срок службы десятки лет. Топливо на срок службы или требуется запас топлива и перегрузочное оборудование?
Без ремонта не обойтись, нужны запчасти... расходники... инструменты и оборудование для ремонта...
Контроль металла...
Мониторинг и диагностика...
Требования по надёжности - критичны, как бы не пришлось смотреть вариант не с перегрузкой и ремонтом, а с запасными реакторами на замену.
Биозащиту нужно предусмотреть.
 1818

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Fakir>> А УИ 480 с в сочетании с ХС 35 км/с - химера, взаимоисключающие параграфы.
PSS> Так цифры же есть. Или лень подставить их в формулу Циолковского?

...и получается абсолютно мертворождённая химера. Зачем это вообще, ну о чём говорить? Лавры Маска с БФР покоя не дают? :)


ЗыСы Я ставил минус, если это для кого-то важно, так, что не лень вставлять пост только об этом ради выяснения.
 51.051.0
Это сообщение редактировалось 11.04.2018 в 23:05

Полл

литератор
★★★★☆
PSS> Кстати. А что вообще масштабного именно в производстве?
Произвести чего угодно 4 миллиона тонн - это вполне себе крупное производство.
А с учетом, что произведенное топливо еще надо доставить на орбиту Земли - потребное количество значительно возрастает.
В общем, это масштабы не следующей ступени эволюции нашей цивилизации, освоение пояса астероидов, у тебя в весовой сводке - 2000 тонн реактивной массы, а через одну. :)

Mr.Z> Срок службы десятки лет.
Этому кораблю срок службы без обслуживания в десятки лет не нужен, он предназначен слетать к Сатурну и обратно за месяцы.
 59.059.0

PSS

литератор
★★
PSS>> ...ЯРД...
Mr.Z> Реактор, пожалуй, за пределами сегодняшних возможностей.
Mr.Z> Срок службы десятки лет. Топливо на срок службы или требуется запас топлива и перегрузочное оборудование?

Десятки лет? Разве что в энергетическом режиме. Что выглядит совершенно нормальным. В режиме ЯРД там даже год работы это с заметным запасом.

Mr.Z> Биозащиту нужно предусмотреть.

Биозащита стандартная для подобных систем. Разнесением реактора и жилого модуля на большое расстояние. С защитой только достаточно небольшого телесного угла. При полной заправке еще и баки с топливом.
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55

PSS

литератор
★★
Fakir>>> А УИ 480 с в сочетании с ХС 35 км/с - химера, взаимоисключающие параграфы.
PSS>> Так цифры же есть. Или лень подставить их в формулу Циолковского?
Fakir> ...и получается абсолютно мертворождённая химера. Зачем это вообще, ну о чём говорить? Лавры Маска с БФР покоя не дают? :)

То есть подставлять в форумулу Циолкоского не хотите? В чем химера то? Вот что за Старый стайл. Вместо того, чтобы указать какие элементы рассчитаны неверное ограничиться общими словами..
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55
+
-1
-
edit
 

PSS

литератор
★★
PSS>> Кстати. А что вообще масштабного именно в производстве?
Полл> Произвести чего угодно 4 миллиона тонн - это вполне себе крупное производство.

Проблема в том, что на Земле это оччень небольшое озеро. Это в космосе масса выглядит серьезной. Но шансов вытащить ее из грав ямы достаточно мало

Полл> А с учетом, что произведенное топливо еще надо доставить на орбиту Земли - потребное количество значительно возрастает.

??? Кстати. А это зачем? Вы не поняли, что я предложил? Впрочем я также не озвучил, что если подобных кораблей будет несколько, то лучше сделать их гнездо в точке Лагранжа. На ЛЕО слишком много шансов нырнуть в атмосферу.


Полл> В общем, это масштабы не следующей ступени эволюции нашей цивилизации, освоение пояса астероидов, у тебя в весовой сводке - 2000 тонн реактивной массы, а через одну. :)

Тут хотя бы на следующую ступеньку перейти..
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55

Полл

литератор
★★★★☆
PSS> Проблема в том, что на Земле это оччень небольшое озеро. Это в космосе масса выглядит серьезной. Но шансов вытащить ее из грав ямы достаточно мало
А в космосе это в лучшем случае "снежок", и чтобы получить из него воду - потребуется добыть породу, которая на Земле называется "вечная мерзлота" и славится своим скверным характером, а затем прогнать её через переработку, чтобы отделить ценные продукты от пустой породы.
Так что в этой задаче в любом случае иметь дело с полноценным горным делом.

PSS> ??? Кстати. А это зачем? Вы не поняли, что я предложил? Впрочем я также не озвучил, что если подобных кораблей будет несколько, то лучше сделать их гнездо в точке Лагранжа. На ЛЕО слишком много шансов нырнуть в атмосферу.
Тезка, прошу, на "ты".
Стартовать с орбиты Земли предложил ты сам в первом посте темы. Я, конечно, удивился, но коли таков авторский произвол... :)

Полл>> В общем, это масштабы не следующей ступени эволюции нашей цивилизации, освоение пояса астероидов, у тебя в весовой сводке - 2000 тонн реактивной массы, а через одну. :)
PSS> Тут хотя бы на следующую ступеньку перейти..
Вот поэтому Факир и ругается. :) Ты смотришь слишком далеко, чтобы в той дали рисовать привычные вещи вроде теплового ЯРДа, ИМХО.
 1717

Xan

координатор

PSS> Странный расчет.

Есть прога Пропеп.
Вот я подставил туда водород, аммиак и воду.
Накрутил температуру 2500К.
Давление в камере 1000 pci, на выходе 0.005
Результат:
водород 8770...8830
аммиак 4290...3354
вода 3361...3413

Аммиак разлагается на азот и водород, скорость получается 4290. Но если сопло длинное, идёт обратный синтез аммиака, энергия поглощается, скорость падает до 3354.
У других в длинном сопле энергия выделяется, скорость немного увеличивается.

Для характеристической скорости ракеты 35 км/с циолковское отношение масс для водорода 53.3, объём бака 762 литра на кг пустой ракеты.
Для воды 30750, объём бака 30750 литра на кг пустой ракеты.

Арихметика — жестокая штука!!! :D
 
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)

PSS

литератор
★★
Xan> Есть прога Пропеп.
Xan> Вот я подставил туда водород, аммиак и воду.
Xan> Накрутил температуру 2500К.
Xan> Давление в камере 1000 pci, на выходе 0.005
Xan> Результат:
Xan> водород 8770...8830
Xan> аммиак 4290...3354
Xan> вода 3361...3413

Для водорода и аммиака цифры выглядят похожими. У Воды. Я чего-то не знаю? Почему скажем разбивать воду на кислород и водород и сжигать их в ЖРД будет выгоднее?

Xan> Для характеристической скорости ракеты 35 км/с циолковское отношение масс для водорода 53.3, объём бака 762 литра на кг пустой ракеты.

Xan> Для воды 30000, объём бака 30000 литра на кг пустой ракеты.
Xan> Арихметика — жестокая штука!!! :D

Для аммиака? А также уи в 480с? И какую массу бака берете для водорода?

Впрочем просто пересчитал Зевс на уи в 360 с получил 28 км/с. Уже куда менее интересно. Хотя все равно Юпитер остается в рамках
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  55
Это сообщение редактировалось 12.04.2018 в 05:19
1 2 3 4

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru