"Moon Direct", программа исследования Луны от Роберта Зубрина.

Naib> Батарейки, Полл. На Луне нет воздуха для ДВС. Так что впридачу к грузу - или таскать кабель, или кучу батарей.
На Луне, конечно, нет воздуха для ДВС.
Поэтому кислород придется возить с собой. Как во всех проектах добычи лунного или марсианского сырья для роверов предусмотрено, в том же "Марс Директ" Зубрина, в качестве примера.

Naib> Так и супертяжи не решают. В любом случае сперва нужно будет доставить очень дохрена тонн грузов, чтобы там хоть что-то заработало.
Сперва нам нужно знать, что должно заработать. А для этого необходимо отправить малые модели и опытное, экспериментальное оборудование. Чтобы знать, что должно работать.

Naib> Вот к примеру - водород. Для получения 1 кг/мин
Наиб, ты читал текст статьи, которую мы тут обсуждаем? Описанное в которой относится к прекрасному, но далекому будущему после 2050 года?
Так вот, там говорится о производстве 2 т водорода в МЕСЯЦ. Даже если привязаться к циклу лунных суток, хоть Зубрин надеется от него уйти, это тонна водорода в неделю, чуть более 140 кг в сутки, примерно 6 кг в час.
То есть примерно 0,1 кг в минуту. На порядок менее той цифры, что ты назвал. И в далеком будущем второй половины 21-го века.

Для отработки же технологии, про развертывание базы для которой я говорю, хватит производства на порядок менее. Соответственно, потребная площадь солнечных батарей усыхает с пары гектар до двух сотен квадратных метров. Это менее полутора солнечных батареей МКС, которые весят по тонне.

При этом мы сразу ставим себе задачу работать первые единицы лет, поэтому на ресурс СБ забиваем и ставим мало живущие пленочные батареи вместо тяжелых пластин на МКС. Масса сразу режется раза в два как минимум.
То есть для энергоснабжения под эту задачу хватит 3-4 выше описанных стандартных лэндеров, которые выводятся средними носителями. Или одного пуска тяжелого носителя с пачкой тех же лэндеров.

Полл> На Луне, конечно, нет воздуха для ДВС.
Полл> Поэтому кислород придется возить с собой. Как во всех проектах добычи лунного или марсианского сырья для роверов предусмотрено, в том же "Марс Директ" Зубрина, в качестве примера.

Это тонкий стёб такой? На чистом кислороде ДВС расплавится. Не говоря уж об абсурдности самой идеи ДВС в тех условиях.

Полл> Сперва нам нужно знать, что должно заработать. А для этого необходимо отправить малые модели и опытное, экспериментальное оборудование. Чтобы знать, что должно работать.

Для этого надо выгнать из гиперлупа Маска, засыпать его трубу сухим цементом пополам со щебнем и катать там машинки в вакууме. Хоть на километры. И пытаться грузить и возить это добро. Потом за цену одного полёта построить здоровенный вакуумный купол и играться там до просветления. Можно и вообще корпус от старой подлодки выпотрошить и выкуумировать.

Полл> Наиб, ты читал текст статьи, которую мы тут обсуждаем? Описанное в которой относится к прекрасному, но далекому будущему после 2050 года?

По диагонали, если честно.

Полл> То есть примерно 0,1 кг в минуту. На порядок менее той цифры, что ты назвал. И в далеком будущем второй половины 21-го века.

Ну и нафига такое щастье? "Команды ничего не забили, но много и интересно бегали по полю"?

Полл> Для отработки же технологии, про развертывание базы для которой я говорю, хватит производства на порядок менее. Соответственно, потребная площадь солнечных батарей усыхает с пары гектар до двух сотен квадратных метров. Это менее полутора солнечных батареей МКС, которые весят по тонне.

Двух тысяч, всё же.

Полл> При этом мы сразу ставим себе задачу работать первые единицы лет, поэтому на ресурс СБ забиваем и ставим мало живущие пленочные батареи вместо тяжелых пластин на МКС. Масса сразу режется раза в два как минимум.

И увеличиваем площадь, так как КПД падает. И сильно. Так что выигрыша в массе там если и будет, то с гулькин шиш.

ЗЫ.
Ты вообще спишь когда-нибудь?

Naib> Батарейки, Полл. На Луне нет воздуха для ДВС. Так что впридачу к грузу - или таскать кабель, или кучу батарей.
насколько большую, на земле как мне кажется, еще роль играет то, что эти машины двигаются вверх-вниз, и с солидными скоростями. Если имеем условную плоскость, и не торопимся, то расходы могут быть сильно меньше.

Naib> Это тонкий стёб такой? На чистом кислороде ДВС расплавится.
В тепловых торпедах чистый кислород в качестве окислителя применяется со второй мировой войны, и ничего не плавится.

Naib> Для этого надо выгнать из гиперлупа Маска, засыпать его трубу сухим цементом пополам со щебнем и катать там машинки в вакууме. Хоть на километры. И
А еще нужен антигравитатор для эмулирования пониженной гравитации и несколько десятков или сотен тонн лунного грунта.
Отличный план!

Naib> Ну и нафига такое щастье? "Команды ничего не забили, но много и интересно бегали по полю"?
Чтобы дело сделать. Ты постоянно путаешся в потребных масштабах в данных задачах на порядок.

Naib> Двух тысяч, всё же.
Двух тысяч хватит для полноценного производства уровня базы Зубрина. Для опытового производства на уровне сотен килограмм в месяц - хватит двух сотен квадратов.

Naib> И увеличиваем площадь, так как КПД падает. И сильно. Так что выигрыша в массе там если и будет, то с гулькин шиш.
КПД зависит от используемого материала фотопреобразователя, а не несущей конструкции, на которой фотопреобразователь закреплен.
Меньший КПД существующих пленочных батарей объясняется тем, что в них используется более дешевый фотопреобразователь, чем в пластинах. Чтобы получить ту же стоимость квт*ч с учетом меньшего ресурса.
Поскольку для нас ресурс ограничен внешними, относительно СБ, условиями, мы можем сделать более дорогую пленочную СБ, которая будет иметь КПД как современная пластинчатая, вроде той, что на МКС.
Или еще более дорогую, и тогда ее КПД будет выше, чем у батарей МКС.
Естественно, стоимость квт*ч от этой батареи будет в разы выше, чем от долгоживущих пластин. Но если у нас в плане стоит эвакуация базы через 2-3 года после развертывания - это не имеет значения.

Naib> Ты вообще спишь когда-нибудь?
Кто бы говорил.

s.t.> Если имеем условную плоскость,
На Луне нет ветра и не было ледников, там ничего ландшафт не сглаживало.

s.t.> и не торопимся, то
количество необходимых для перевозки того же объема груза транспортных машин возрастает прямо пропорционально снижению скорости перевозок.

Naib> Важно не сокращение расходов на доставку (хотя и это полезно, безусловно) - важен масштаб возможной доставки. С Земли к Луне даже супертяжами можно закинуть пару десятков тонн.
Если говорить про носители.
Развертывание и снабжение лунной базы потребует доставки на поверхность Луны порядка двух десятков тонн грузов в год.
При использовании стандартных лэндеров грузоподъемностью 200 кг это потребует порядка 100 пусков средних носителей год.
И внезапно - это та интенсивность пусков, при которой становятся экономически обоснованы многоразовые системы.
При одном пуске со стартового стола в неделю, что было достигнуто и на "Зените", и на "Протоне", потребуется 3-4 стартовых стола для обеспечения необходимой интенсивности пусков. К примеру, один-два в Казахстане, "Байтерек", и два на Восточном.

Сам носитель видится развитием "Союза-5" с первой ступенью - "кузнечиком" масковского типа, и второй ступенью - водородной, зенгеровского типа. Выводит около 10 тон на промежуточную орбиту порядка 200х50 км или 250х75 км.

При подходе ресурса ступеней к завершению, ориентировочно через 10 полетов, с них обдирается все нужное для возвращения и получается одноразовый носитель тяжелого класса, выводящий порядка 25 т на НОО.

Таким образом, потребуется производство на уровне 10 носителей в год, что опять же экономически обоснованно.
И после завершения программы лунной базы можно будет закрыть лишние стартовые комплексы, наработать запас носителей на 20 лет эксплуатации (примерно 40 штук, 4 года работы) и закрыть производство, что опять же сделает программу экономически обоснованной.

И этот же носитель закроет потребность в тяжелых носителях в потребных нам при отсутствии лунной базы или другой сравнимой программы объемах.

Полл> При использовании стандартных лэндеров грузоподъемностью 200 кг это потребует порядка 100 пусков средних носителей год.

NASA's Manned Spacecraft Center published a paper on the design of a lunar lander based on scientific theories of how much dust is on the surface. Some scientists predicted a ten foot deep dust layer, while others foresaw very little dust. The vehicle must safely deal with all views (1961). (From "Chariots for Apollo," Brooks, p. 99.)

Лэндер стартовой массой 2500 кг для посадки на Луну одного космонавта, концепт НАСА от 1961 года.

Средство передвижения космонавта по Луне, СССР.

Космонавты нужны на лунной базе для ВКД. Потребный ресурс скафандров при этом - сотни часов на каждого человека. Поэтому десяток часов, потребный для перелета от лунной орбитальной станции или лунного орбитального корабля до лунной базы - не существенен.

Скорее всего, "упаковать" все необходимое в стандартные кусочки в 200 кг не получится, и часть сооружений и оборудования потребуется запускать более крупными частями - но основная часть грузов на Лунную базу полетит именно такими "посылками" с массой стандартной бочки для ГСМ.

s.t.> насколько большую, на земле как мне кажется, еще роль играет то, что эти машины двигаются вверх-вниз, и с солидными скоростями. Если имеем условную плоскость, и не торопимся, то расходы могут быть сильно меньше.

В Тесле масса батареи - порядка 20% от массы машины. И это литиевые батареи, малопригодные для Луны. Туда скорее никель-кадмиевые придётся слать. То есть их масса будет порядка 40-50% от массы пустого аппарата. (если мы хотим поездить на 100 км радиус) При этом грузоподъёмность самой Теслы - около 400 кг (те же 20% от пустой массы). На Луне будет получше, но всё равно, масса груза будет в лучшем случае половина от массы "самосвала".

Полл> В тепловых торпедах чистый кислород в качестве окислителя применяется со второй мировой войны, и ничего не плавится.

ЕМНИП, там впрыск воды был и в итоге работал парогаз.

Полл> А еще нужен антигравитатор для эмулирования пониженной гравитации и несколько десятков или сотен тонн лунного грунта.

Кран-балка для подвеса аппарата на 5/6 его массы. Не полная имитация, но сойдёт. Вместо лунного грунта - цемент. Для пущей вящести - механоактивированный. Плюс аэросил. Очень трудная смесь для работы и вполне близкий имитатор реголита.

Полл> Отличный план!

Мне нравится. В первую очередь потому что "надо что-то делать Петька!". И это что-то можно делать без сладких мечт о прямом полёте на Луну.

Полл> Чтобы дело сделать. Ты постоянно путаешся в потребных масштабах в данных задачах на порядок.

Это не база. Это расширенный флаговтык.

Полл> Двух тысяч хватит для полноценного производства уровня базы Зубрина. Для опытового производства на уровне сотен килограмм в месяц - хватит двух сотен квадратов.

Я бы реактор закидывал. Такой микрореактор и на Земле очень пригодится.

Naib> В Тесле масса батареи - порядка 20% от массы машины.


Поршневой двигатель японской торпеды "Тип 93" образца 1935 года с кислородом в качестве окислителя.

Naib> если мы хотим поездить на 100 км радиус
А почему не 1000 км радиус?
Откуда ты взял именно цифру 100 км?

Naib> ЕМНИП, там впрыск воды был и в итоге работал парогаз.


Компоновка тепловых торпед второй мировой. Вверху - американка, на сжатом воздухе. Под циферкой 3 - бак воды.
Внизу - японка на кислороде. Общие обозначения: циферка 2 - бак окислителя, 4 - бак горючего.
Впрочем, не вижу проблемы и при применении воды и парогазового цикла.

Naib> Кран-балка для подвеса аппарата на 5/6 его массы. Не полная имитация, но сойдёт.
А гарантию, что имитация достаточно полная - ты дашь?

Naib> Мне нравится. В первую очередь потому что "надо что-то делать Петька!". И это что-то можно делать
Но не нужно.
Потому что это бесполезно.

Naib> Это не база. Это расширенный флаговтык.
Это разработка технологии добычи топлива, кислорода и воды из местных ресурсов. Решение реальной задачи, дающей конкретные результаты, и позволяющая планировать дальнейшее освоение Малой Системы.

Naib>И это литиевые батареи, малопригодные для Луны. Туда скорее никель-кадмиевые придётся слать.

А что не топливные элементы?

3-62> А что не топливные элементы?
Для начала надо сказать, что запрошенный радиус действия в 100 км для техники, обслуживающей базу, космодром и полигон опытной добычи сырья не нужен.
Во вторых, можно, конечно, и топливные элементы. Но проще всего производить кинетическую энергию напрямую, с помощью теплового двигателя на химическом топливе.

Naib> Я бы реактор закидывал. Такой микрореактор и на Земле очень пригодится.
Все лишнее: малый реактор, орбитальный космодром, ядерный межорбитальный буксир - за борт программы.
Она и так очень дорога и рискованна. Все, что требует дополнительных затрат или несет дополнительные риски, и без чего в этой программе можно обойтись - не должно в программе появляться.
Если параллельно этой программе будет создан орбитальный космодром, ядерный буксир или тот же компактный ядерный реактор - это прекрасно, и программу надо будет модернизировать для их использования и снижения стоимости и рисков.
Но это должны быть параллельные программы, к которым данная не должна быть привязана ни финансово, ни в планировании.

Полл> Внизу - японка на кислороде. Общие обозначения: циферка 2 - бак окислителя, 4 - бак горючего.

Хорошие картинки. Вот взять японку. 288,5 кг кислорода и к примеру - 128 кг топлива. соотношение - 2,25. Стехиометрическое - 3,43. То есть на выходе цилиндра имеем сладкий генераторный газ. Но главное - такой дисбаланс значительно снижает итоговую температуру в двигателе. Что и позволяет ему работать без охлаждения. Но КПД в лучшем случае - 20%. В американке охлаждение выполняется впрыском воды.

Полл> А гарантию, что имитация достаточно полная - ты дашь?

Достаточная для отработки многих узлов, в первую очередь - подвески.

Naib>> Это не база. Это расширенный флаговтык.
Полл> Это разработка технологии добычи топлива, кислорода и воды из местных ресурсов. Решение реальной задачи, дающей конкретные результаты, и позволяющая планировать дальнейшее освоение Малой Системы.

Для этого не нужно лететь на Луну. Технология (химическая) может быть отработана и на Земле. Вплоть до аппаратного исполнения. Полл, аппарату работающему под давлением в 20 атм - уже без разницы, вакуум снаружи или атмосфера. Разница только в утилизации/улавливании выбросов. И наличие гравитации той же перегонке необходимо, а её уровень только определяет геометрические размеры деталей установки.

И решения этой задачи сейчас нет. От слова совсем. И пытаться решать её на Луне, да ещё имея считанные килограммы породы здесь для хотя бы апробирования процессов - это изысканное и дорогостоящее извращение.

Полл> Откуда ты взял именно цифру 100 км?

У Теслы пробег 300 км. В данном случае - 100 туда, 100 назад и 100 про запас на манёвры. Сотка - для показательного сравнения массы батареи и аппарата. На действующем примере, так сказать.

Naib> Но КПД в лучшем случае - 20%.
КПД в двадцать процентов при удельной энергоемкости пары кислород-углеродное горючее в разы лучше, чем энергоемкость даже литий-полимерных батарей.
Впрочем, сейчас нет проблем получить КПД и выше.

Naib> Достаточная для отработки многих узлов, в первую очередь - подвески.
Только нам нужны не многие узлы. Нам нужен работающий ровер конкретной специализации, причем с инструкцией по применению на другом небесном теле.

Naib> Для этого не нужно лететь на Луну. Технология (химическая) может быть отработана и на Земле.
Не может, Наиб. Вон Факир, если не ошибаюсь, и Роберт Зубрин утверждают, что грунт вообще не нужно никуда возить - достаточно накрыть его прозрачной для используемого излучения пленкой и начать греть. И выкачивай из под пленки поступающий из грунта газ.
Ты утверждаешь, что на роверах придется использовать очень тяжелые АКБ.
Один специалист утверждал, что невозможно создать скафандр внешнего хранения, со стыковочным узлом-ранцем СЖО.
И как на Луне правильно выкопать выгребную яму для сортира мы тоже не знаем.
Только сбор всех ударов грабель по лбу и яйцам всего опыта по реальной работе над данной задачей в реальных условиях позволит получить действующую технологию.
Все остальное будет лишь подготовкой к разработке этой технологии.

Naib> И решения этой задачи сейчас нет. От слова совсем. И пытаться решать её на Луне, да ещё имея считанные килограммы породы здесь для хотя бы апробирования процессов - это изысканное и дорогостоящее извращение.
Мы не можем научиться добывать сырье на Луне, находясь на Земле. Вообще и в принципе.
И производить что-либо на Луне, находясь на Земле, тоже не сможем научиться.
И даже жить на Луне на Земле невозможно научится.
Подготовится - можно. Научится - нельзя.

Naib> В данном случае - 100 туда, 100 назад и 100 про запас на манёвры.
С Б.г. в другой теме зашел разговор про добычу топлива из лунного реголита (не из лунной воды, об чем говорит Зубрин) в масштабах существенно больше Зубринских, там объемы были уже порядка десятков тонн в месяц.
Потребный радиус действия роверов там получился 20 км.
Для обсуждаемой исследовательской базы можно спокойно брать радиус действия наземной техники в 5 км.

Naib>>И это литиевые батареи, малопригодные для Луны. Туда скорее никель-кадмиевые придётся слать.
3-62> А что не топливные элементы?

А они ещё хуже.

Полл> Не может, Наиб. Вон Факир, если не ошибаюсь, и Роберт Зубрин утверждают, что грунт вообще не нужно никуда возить - достаточно накрыть его прозрачной для используемого излучения пленкой и начать греть. И выкачивай из под пленки поступающий из грунта газ.

В вакууме греть материал с теплопроводностью аэрогеля? "Ну, тафай, тафай..." как было в одном старом анекдоте. Я вот подозреваю, что его подпрессовывать в гранулы придётся.

Полл> Мы не можем научиться добывать сырье на Луне, находясь на Земле. Вообще и в принципе.

Мы и красные шламы перерабатывать не можем (а их уже под миллиард тонн накопилось, причём там больше 30% гематита. Не считая скандия и индия), фосфогипс (ещё пара миллиардов тонн, 1-1,5% РЗЭ и без тория впридачу). И так далее. На Земле мы до сих пор работаем только с рудным сырьём. Вот к примеру - в любой глине до 4% титана. И это сейчас - хрендостаниум. Нельзя его оттуда добыть, даже если плюнуть на рентабельность. А реголит как рудное сырьё - редкостная кака. Считай что это пересушенная порошковая глина, из которой вообще-то надо выковырять алюминий, кремний и прочие элементы, да ещё не прибегая к "мокрой химии"

Вот уже хотя бы этому надо научиться. А потом замахиваться "на Вильяма, нашего, Шекспира"

Naib> Я вот подозреваю, что...
Думать можно много что. Возможно, даже правильно.
А проверить и убедиться можно только на месте.

Naib> Вот уже хотя бы этому надо научиться. А потом замахиваться "на Вильяма, нашего, Шекспира"
Возможно.
Но в этой теме обсуждается не приоритет разных областей человеческой деятельности в финансировании, а программа Роберта Зубрина по освоению Луны.

Полл> Но проще всего производить кинетическую энергию напрямую, с помощью теплового двигателя на химическом топливе.

Напрямую — это греть солнцем газ, крутить двигатель, газ охлаждать в солнечной тени.
Замкнутый цикл.
Как в паровозе.
А потом длинная трансмиссия к потребителям энергии!

Полл>> Мы не можем научиться добывать сырье на Луне, находясь на Земле. Вообще и в принципе.
Naib> Мы и красные шламы перерабатывать не можем

Угу.
Вот дивлюсь я на перерабатывателей планет.
Выйди во двор, копни лопату земли, и достань из неё всю таблицу Менделеева.
Или, хотя бы, несколько полезных элементов.
Хотя бы кислород, которого там половина по весу.
Загрузи в печь, расплавь, и электролизом — ага!

Сколько и какого для этого оборудования надо?
И как его сделать из той же лопаты земли?

Xan> Выйди во двор, копни лопату земли, и достань из неё всю таблицу Менделеева.
Зубрин говорит об добыче воды из месторождения с высоким содержанием льда на Луне.

Xan>> Выйди во двор, копни лопату земли, и достань из неё всю таблицу Менделеева.
Полл> Зубрин говорит об добыче воды из месторождения с высоким содержанием льда на Луне.

Я только сейчас про это узнал!

Ну да. Если в грунте 3 процента воды, то с тыщщи м2, из слоя 1 см за сутки можно выжать 300 кг воды.

Чтобы сконденсировать столько водяного пара, надо иметь мощность холодильника около 10 киловатт холода.
Это легко можно сделать, впуская пар в трубу из пластиковой плёнки с площадью 50 м2, которая излучает инфракрасное тепло в холодный космос.
Пар там будет конденсироваться при температуре -30 градусов в виде инея.
Давление пара около 0.00037 атм = 3.7 кГ/м2.

Если попытаться конденсировать жидкую воду, то давление пара будет гораздо выше — 0.006 атм = 60 кГ/м2.
Если площадь тента, которым накрыт грунт, будет хотя бы 10 м2, то его надо будет удерживать грузом 3600 кг (учитывая 1/6 гравитации).
И при этом сквозь щели будет свистеть со страшной силой. Всё испарённое улетит нахер вдаль.
Так что никакой жидкой воды, только лёд.

Надо, наверное, конденсатор делать ещё холоднее = больше. Чтоб давление газов лишь поддерживало тент.

Xan> Так что никакой жидкой воды, только лёд.

Советую вам акцентироваться на ОЧЕНЬ правильной идее - замкнутых циклов.
Что по воде, что по кислороду...
Чистый "инкам энергии" - солнечный свет. Все остальное вокруг него - замкнуто.
И да - как "источник кинетической энергии" - давайте вспомним двигатель Стирлинга.