Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Большая витрина: от крупнейших школ до частных авторов. Сравнивайте по цене, длительности, формату и выбирайте самый подходящий курс!
Поток Научпоп доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 65
Однако любая лунная инфраструктура, в том числе и производство стройматериалов, столкнется с проблемой.
Проблем будем много. Пропустим этап проектирования, включающий пробные бурения. Предположим нам надо тупо разровнять площадку под солнечные панели (бурение, цементирование и постройку над ней навеса для защиты от микрометеоритов, которых на Земле не бывает, ибо они сгорают в атмосфере - оставим на потом)
Как известно, чтобы трактор мог что-то сдвинуть - он должен быть тяжелым. Тоесть на Луне надо или раз в 6 более тяжелые машины делать или закрепляем на краях площадки упоры (привет бурение) и таскаем туда сюда тросами нужные агрегаты.
Потом прокладываем дороги (про асфальтирование молчим, ибо не завезли и спецтехнику (сколько для Луны должен весить каток?) и материалы), по которым будет ездить обслуживающая техника (у которой опять же будут проблемы со сцеплением с поверхностью), а заодно строим ангары для ее обслуживания. На Земле груз в кузове может лежать под собственным весом, на Луне скорее всего так не получится...
И тд и тп
И не забываем завести запчасти и все нужное для проведения обслуживания и ремонта, ждать замену пропавшей гайке до следующего пускового окна - долго.
ждать замену пропавшей гайке до следующего пускового окна - долго
Луна - не Марс, пусковое окно открыто постоянно. Другое дело, что запускать туда грузовик ради одной гайки не каждой стране по карману.
а Луне надо или раз в 6 более тяжелые машины делать
Ну, эта проблема и на Земле местами решается насыпными ящиками для грунта.
На Земле груз в кузове может лежать под собственным весом, на Луне скорее всего так не получится
Почему, получится. Просто сильно плавнее перевозка будет происходить, на Земле ускорение разгона/торможения (в том числе на повороте) колёсного транспорта при сцеплении с дорогой только силами трения не больше 1g, а на Луне не больше 1/6 g.
Проблем будем много.
Это точно. Но проблемы со строительством и запчастями частично можно решить аддитивкой. Думаю, при строительстве производства на луне одними из первых туда завезут 3д принтеры и роботы-манипуляторы с инструментом для лазерной наплавки металлом, чтобы на месте решать проблемы с ремонтом и заменой комплектующих. Некоторые строения тоже, возможно, будут печататься на месте, хотя в модульные сборные конструкции пока верится больше.
Мне кажется, натыкать тонких поворотных зеркал (атмосферы нет - фольгу не сдует, пара дырок от микрометеоритов в гот не испортят, привод прикопать) и "зайчиками" греть мишень генератора (Стирлинг там какой или герметичную турбину на парах) будет проще, чем пытаться солнечные батареи на Луне сделать (это и на Земле требует огромного завода с невакуумной атмосферой). И тепла много (а там много просто на обогрев уйдет, можно тепло сразу в виде тепла получить и в дюаре расплав хранить - вакуум бесплатный)
Для любого теплового двигателя нужна вторая сторона - холодная. И придётся либо строить огромные радиаторы в тени, либо забуриваться вглубь и сбрасывать тепло в породу.
А для хранения расплава нужен будет сосуд из материала, выдерживающего высокую температуру, чтобы он сам не расплавился и не деформировался от нагрева.
Проблемой станет пыль, которая сведёт к 0 КПД панелей. Её придётся сдувать, для этого нужно будет иметь в достаточных количествах какой-то газ. А это ещё одно производство плюс компрессоры и трубки...
Откуда на Луне пыль?
Я конечно считаю, что кроме самого первого этапа лунной программы солнечные панели это идиотизм.
Но пыль на Луне как проблема? Там не атмосферы, нечем ее переносить. Она летит по балистической траектории и достаточно отдалить батареи и пыль до них не долетит.
Там своя фишка - поверхность заряжается солнечным ветром, и мелкая пыль начинает летать под действием электростатических сил.
Потери на уголковых отражателях Аполлона около 5% в год. Можно пережить.
Тем более мой предпочитаемый проект, это солнечные концентраторы отражатели - фольга на рамке. Чем это чистить проще новые намотать.
Ну или если эта мелкая пыль напрягает. Катать сборщика пыли электростатического.
Ой какой сборщик, это против моей идеалогии, слишком сложно.
У нас есть фольга и даже использованая. Застелить ей грунт вокруг, взлетать нечему, и надолго забыть о пыли.
Короче схема. зона вокруг зеркал на ширину 50 метров покрывается фольгой. Сами зеркала располагаются не на поверхности, а на высоте допустим 5 метров, что бы долетало меньше. И этим значительно снижаем поток пыли.
Правильные цифры пусть считают умные люди.
Ну и так и быть , солнечные батареи тоже можно так же защитить.
На Земле пузырьки кислорода при электролизе расплавленного реголита всплывают и отводятся во многом за счёт архимедовой силы, которая прямо пропорциональна g. При гравитации в 6 раз меньше пузырьки будут всплывать медленнее, дольше зависать в расплаве, слипаться в более крупные и хуже предсказуемые полости — а значит, менять эффективную вязкость и теплопроводность расплава, мешать равномерному нагреву и потенциально засорять электроды.
Так и не понял из статьи, ребята занимаются моделированием этого процесса в невесомости и вакууме?
Нет ответа на главный вопрос , зачем на Луне солнечные батареи? Банкротить луную програму?
Наклепать тупейших стерлингов и алюминивых генераторов электричества и пользоваться премуществом огромных площадей. Тень для радиатров создается зонтиком, у НАСА есть проекты.
Ну и у стерлинга цифры цикла Карно можно двигать солнечными концетраторами. Пофиг что вокруг 200 градусов, когда в на горящей стороне отражателями делается 1000 .
800 градусов разницы.
Какие грандиозные планы. А они учитывают прибавочный продукт уменьшающегося населения Земли?
Они не учитывают вес техники, горючего, запчастей и прочего для строительства хотябы маленького заводика, выпускающего при этом продукт стабильного качества. Для колонии даже не замкнутого цикла, а просто такой, которая может в случае чего месяца три прожить - натащить надо скорее всего миллионы тонн. Это не орбитальная станция, тут надо и медицину поднять и зоны отдыха построить.
ИИ оценил так - "Для строительства небольшого завода (площадью 1000–3000 м²) совокупная масса всей привлеченной техники составит от 450 до 850 тонн". К этому надо добавить строительные материалы для строительства завода, жилой и вспомогательной инфраструктуры, топливо, запчасти...
Доставить же такое на Марс...
Ну а оценка НАСА 100 тонн, для полной саморепликации.
Вопрос исключительно масштаба производства. Какой объем товара на выходе нужно получить. Если в лабораторных масштабах - счет оборудования будет в тоннах. Если нам надо производить цемент для строительства лунной базы в десятках кубометров ежедневно и со стабильным качеством - потребуется куда больше
Поэтому вопрос - что мы хотим сделать на Луне? Обустроить стабильно работающую базу со всей требуемой инфраструктурой и заводом для производства гелия на экспорт (а больше ничего вроде нужного на Луне нет) или некую систему саму в себе, обслуживаемую прилетающими вахтовыми бригадами. Например какой телескоп на обратной стороне Луны
если есть репликация, то выход на тонны, килотонны и мегатонны это вопрос циклов репликации
Репликация электроники на Луне (да и вообще в маленькой колонии)? Разве что на уровне реле и радиоламп.
И в чем проблема? будет шкаф вместо микросхемы. Места пока на Луне много.
Проблема в габаритах, энергопортеблении, тепловыделении и надёжности. Попробуйте собрать на радиолампах аналог, хотя бы, 8086 (29000 транзисторов). Добавьте оперативную память, те 640 Кб, которых хватит всем, на ферритовых кольцах, ПЗУ на тех же ферритах или перемычках, перфоленты или перфокарты в качестве носителей.
А потом сделайте на такой базе управление, скажем, автономным погрузчиком или грузовиком. Да, и камеры там будут тоже на видиконах или иконоскопах.
А оно точно такое нужно? Автономное? Производственная база не автономна по управлению. Управление скинуть на Землю/начальный вычислительный центр. А там оставить только электронику передачи сигналов.
И камеры. На Луне один раз видео территории снять, а потом , там же ничего не происходит. Можно жить на радарах.
Управление с Земли? С задержкой 6 секунд? Попробуйте так поуправлять каким-нибудь станком. Токарным, например, или фрезерным. А та же МЭСМ на 6000 лампах со скоростью всего 5000 целочисленных операций в секунду занимала 60 квадратных метров.
Радары? Можно. Только всё равно понадобится управляющий процессор. А он ламповый.
Допустим, у вас самоходный карьерный самосвал. Какую часть его массы составит электроника, сенсоры и прочий хай-тек? Думаю, меньше 1%. Это, конечно, проще с Земли привезти. Главное стальные кузов и шасси не тащить с Земли.
Еслиб было так все просто, то на Земле давно бы уже завозили на площадку какой модуль, а он уже разворачивался до завода. Но увы и ах. Сначала надо туда проложить дорогу (своя техника). Дорогу выровнять и утрамбовать. Да еще привозными материалами, а не местной пылью. Проселки они для техники убивающи. Потом площадку выровнять, ибо станки и прочее оборудование должно стоять ровно, а не как бок на душу положит. Да еще желательно тоже пол какой и крышу сделать. Не, в войну в чистом почти поле СВТ делали, но и качество было сооответствующее
Это все в модуль репликации не входит, надо привезти отдельно.
Далее пусть супер модуль. Но стопудово не один, а несколько - для различных моделей станков и оборудования. Правда я сильно подозреваю, что такие модули это очень-очень далекое будущее, так как изготовление даже станины станка это весьма и весьма не просто
Но в любом случае для саморепликации нужны материалы. Ибо на луне пока шахт и обрабатывающих производств нет. Надо 1000 тонн стали для станков? Вынь и положь всю нужную номенклатуру сталей. А их там не одна. И молчим про закалку, цементирование и тд и тп. Ибо теже резцы (редиски!) имеют свойство тупиться и изнашиваться
На Земле есть погода , коррозия, жизнь и крышей из фольги не обойтись.
И дороги на Луне будут другими, но это отдельная тема. Вес в одну шестую даст некоторые возможности.
На Луне шахты пока не нужны, есть места где материалы на поверхности лежат.
Да там будем сидеть не в 21 веке, а скорее в 60-х. Но для базовой промышленности этого достаточно, а потом когда металла и строй материала будет достаточно , и будем выходить на современный уровень.
Чистые железо, алюминий, кремний и тд лежат? Не верю. С примесями и вперемешку с породой стопудово. И скорее всего в составе минералов. И не в одном месте все. Тоесть строить дороги до месторождений, собирать, очищать, обогащать
Опять же не материалы лежат, а химические вещества.
Плюс теже стали и чугун это не механическая смесь железа и углерода, а хитрые структуры, да еще прошедшие спец обработку. Плюс там еще всякие спец примеси нужны, чтобы получился хоть бы простейший 30ХГСА.
Тоесть, чтобы нам какую деталь на Луне получить, надо еще металлургический цех построить (Для работы которого завести кокс с кислородом) и прокатный стан. С измерительными приборами, которые надо завести.
Максимум можно на луне добывать какие материалы, когда они на Земле закончатся. Но доставлять их на Землю - они золотыми будут по цене
Чистые железо, алюминий, кремний и тд лежат?
лежат грязные, в одном месте и проект MMOST с этим работает.
и из-за этого надеюсь обойтись с минимумом дорог.
А по ценам, получается, что на Землю да дороговато, но если поставлять на орбиту Земли то Луна становится интереснее.
Не в качестве какого возражения, просто вставлю картинку из https://habr.com/ru/articles/1085852/
Это сера на Марсе. Скорее всего также минералы лежат и на Луне.
На Земле есть погода , коррозия
А на Луне есть мощное солнечное излучение, микрометеориты, сильные перепады температур и очень абразивная пыль.
Для необитаемого завода крыши в несколько слоёв фольги хватит.
Если он будет работать автономно, не получая сырьё и не отгружая продукцию, то хватит. А вот грузовики, да и вообще всю техника, работающую снаружи, будет постоянно страдать.
И на это.
Примитивная техника - это хорошо. Но на одних шестерёнках и пружинах вы вряд ли сделаете робота, способного собрать и переплавить руду, изготовить шестерёнки и собрать нового робота.
Поэтому и даже шестеренок и пружин нет.
Стеклоткань металлизированая - и пневматика на её основе.
Целиком и пневмомышцы.
Грузы в мешки из стеклоткани.
Заборы из жести покрытия, противопылевые щиты и активные пылесборники - снижается перенос пыли.
Самые простые пневмо роботы с внешним питанием и управлением. Подача через например микроволны.
Они от своей примитивности раньше сдохнут, чем их сломает "мощное солнечное излучение, микрометеориты, сильные перепады температур и очень абразивная пыль".
Но таков путь. Зашили, надули и вперед.
А эти микроволны на роботе принимаются… А чем они там принимаются? Мешки из стеклоткани… А надуваются эти мешки чем? Пневматика - она сама по себе не работает, ей нужна система управления - насосы, клапаны, которые надо как-то включать и выключать.
https://techport.nasa.gov/projects/154402
https://techport.nasa.gov/projects/102423
https://techport.nasa.gov/projects/118358
из этих и похожих проектов. мой проект лунной базы большей частью из их материалов, ну и если они достаточно уверены, для их рассмотения, то почему и мне не быть.
Первые две ссылки у вас кривые. Первый и третий проекты закончились на фазе изучения потенциальной возможности, не дойдя до разработки.
Ну а жидкостные или пневмо-актуаторы из второго проекта - вещь известная. Но управление им всё равно требуется. И насосы, и клапаны, и электроника. Вот с производством электроники для самореплицирующегося завода на Луне у вас и будет проблема.
Вот тут товарищи посчитали что можно с 12 тонн начать. Это, конечно, экстрим, но кто же будет создавать на луне что-то теми же способами, что и на Земле?
Как-то получается, что я в своих комментариях в негатив иду. Неправильно это, мне и самому было бы прикольно по Луне погулять. Поясню свои сомнения.
Весь вопрос в цели. Что мы хотим на Дуне сделать?
Собрать практически лабораторную установку для проверки возможности производства чего-то в размере грамм? Не вопрос - верю, возможно вполне. Особенно если не заморачиваться постоянным качеством в течении длительного времени
Но если мы хотим сделать санаторий для специфических больных (не знаю каких, но пусть), научный городок с детектором нейтрино (фантазия с потолка), военную базу злых дядей (зачеркнуто) базу миротворческих сил, защищающих Землю от опасных метеоритов - нам потребуется производство с ежедневным выходом многих и многих вещей - с ежедневным выпуском суммарным весом в тонны. Никто не будет строить базу, если ежедневно делается 100 грамм железа. И никто не будет строить базу, если требуется 30ХГСА, а примеси плавают с разбегом в десятки процентов
Поэтому если мы хотим скажем добычу чего-то (рентабельную!) - смотрим на количество техники на каком ГОК и заодно на размеры обогатительной фабрики. И никакая аддитивка всё нужное не создаст на Луне, ели такое же не делают не Земле по технологическим причинам
Как-то так. А так - я вполне верю, что что-то экспериментальное на Луне забацать можно. Даже считаю, что нужно
Первое это орбитальные поставки. Тащить громадные радиаторы с Земли или Луны есть большая разница.
Масштаб роялит чем крупнее размер поставки тем больше выйгрыш поставки с Луны.
И есть еще несколько вариантов когда Луна в большом выйгрыше.
смотрим на количество техники на каком ГОК и заодно на размеры обогатительной фабрики
И на технологию обогащения. Та же флотация на Луне будет работать гораздо хуже из-за меньшей гравитации.
Да много чего будет хуже
Радиация, вакуум - это все минимум охрупчивание и сваривание традиционных материалов
Да теже станины станков. Они не просто так массивные. На Луне они станут легче, а значит увеличится вибрация, что уменьшит время жизни станка и уменьшит точность изготавливаемых деталей
Огромное количество технологий явно или неявно используют гравитацию. Да хоть детали на конвеере лежат и падают под собственным весом. При переносе краном тяжелый груз не болтается. и тд и тп
Еще раз не надо земные технологии тащить куда не надо. Обогащение не нужно.
В текущем виде технология для Луны тупо реголит-расплав-электролиз.
Хоть прежде чем придумать проблему изучите вопрос.
Ну ок, расплавили реголит. Получили расплав SiO₂(40-50%) + FeO(10-17%) + Al₂O₃(12-17%) + CaO(10-13%) + MgO(9-10%) + TiO₂(2-8%) + Na₂O(0.4-0.7%) + K₂O(0.1-0.6%) + MnO(0.1-0.2%) + ещё всякая мелочь. Что получим в результате электролиза? На аноде, понятное дело, кислород. А на катоде что?
https://techport.nasa.gov/projects/116413
проверялось на имитаторе реголита и в режиме низкой гравитации, след проверка на самой Луне
Позвольте дополнить Ваш список возможных производств на Луне, лунным центром обработки данных, ЛЦОД, смысл которого в производстве вычислений.
Данная концепция, перенесения части вычислений на Луну, теоретически, обладает рядом преимуществ по сравнению с перенесением классических типов производств:
Нет необходимости добывать в больших количествах полезные ископаемые, затем их обрабатывать и далее что-либо производить.
Развертывание вычеслительной инфраструктуры на Луне выглядит задачей более простой по сравнению с развертыванием какого-либо производства.
Для начала думаю достаточно :)
Потребуется большой объём подземных (подлунных?) работ. Всю технику надо будет разместить под слоем грунта для защиты от излучения. Неподалёку придётся разместить ядрёный реактор для питания комплекса. Отведение тепла от реактора и серверных блоков потребует либо радиаторов, постоянно находящихся в тени, либо, опять же, буровых работ для сброса тепла в грунт. Ну и какой-то минимальный вахтовый персонал для текущего обслуживания и ремонта, соответственно жилая часть со складом еды, воды и кислорода.
Зачем всё это?
Реактор? На Луне не найти тень? Бедные луноходы, они не знали что надо закапываться. И тащить народ на постоянку на не подготовленое место и этим кратно усложнять базу.
Не просто тень, а постоянную тень. Ибо греть радиаторы солнцем не есть хорошо. И зонтик тут не особо помогает. Греть радиатором зонтик, чтобы он отражал тепло обратно на радиатор смысла нет, все радиаторы в системе должен смотреть в пустоту, а не друг не друга или какую-то поверхность.
Какое тепловыделение было у луноходов? Предел - 1 кВт от солнечной батареи и 150 Вт тепла от РИТЭГа для ночного обогрева. Если вам хватит этого для ЦОДа, то никаких проблем с охлаждением не будет. Но сейчас на Земле обычный ЦОД потребляет ~100 МВт, и охлаждение ему нужно соответствующее.
Во первых радиаторы разные.
Радиатору солнечного концентратора тень не нужна он и при 300+ градусов будет холодным, так как на самом концентраторе будет 1000+. Карно не лучший зато дешевый
Про солнечные батареи и их охлаждение речь не веду так как считаю их на Луне экономической ловушкой ведущей к банкротсву.
Радиаторы цода в начале будут располагаться в полярных кратерах вечной темноты. Потом настраивается стена, считал для Меркурия, стена высотой 10 км - жесть на каркасе - дает круг 500 км вечной тени на полюсе. Для Луны цифры должны быть того же порядка.
Мне известны еще два способа сделать радиаторы где угодно, но это уже не для комментария.
Солнечному концентратору сойдёт, хотя радиатор площадью 3000 м² для концентратора на 100 МВт это тоже не хилое сооружение.
А дальше? Серверы как-то не любят работать при 300 ℃, им бы похолоднее. И если у вас ЦОД на 100 МВт, то эти 100 МВт надо куда-то отвести и рассеять. И тут уже радиатор такой мощности при низкой температуре займёт ~160000 м².
З000 кв м для Луны это хилое сооружение, у меня получилось 10000. Но там пока пусто и можно в экспансию и возможно стоит учитывать что у меня дешово-сердито Орк-техника.
Про ЦОДы ответ был в предыдущем ответе. Зоны вечной ночи.
Но если хотите конкретики https://ntrs.nasa.gov/citations/20120010094
Если тупо одно число делить на другое то хватит на 180 тысяч ЦОДов.
Зоны вечной ночи для работы с солнечными коллекторами должны соседствовать с зонами вечного дня. Не будете же вы теплоноситель за сотни километров перекачивать.
Есть такая клевая штука - полярные кратеры.
Самый перспективный - кратер Шеклтон соединяет место вечного света и тени.
Но я в непонятках. В общем случае, зачем гонять теплоноситель?
Солнечным концентраторам не особо нужна тень. Тень это для ЦОДов.
А электричество открою великую тайну можно и по проводам гонять.
Сооружение 100х100 метров на Луне это интересно, и невозможно пройти мимо не задав пару вопросов типа:
Сколько это весит? Из какого материала? как это на Луне оказалось?
Большинство технологиий на моей безе это всякая Орк-техника. Это или слегка прессованый реголит, керамика, стекло ,стекловолокно, и разннобразная жесть. Поэтому 100 на 100 это мелочь.
Пока Луна пуста, можно строить огромные сооружения по колено высотой и из мелких блоков. С земной точки зрения это будет огромный палаточный лагерь.
То есть яма, туда закапывается сервер из ямы провода на питание и трубки на радиаторный блок. И это великое сооружение может имеет размеры, но ничего более.
Вы мыслите освоение Луны в гигантских масшбах, это интересно, но по части осуществления выглядит так, что это не в ближайшие 10 лет, а то и более. В свою очередь я пытаюсь сформулировать некоторое предложение доступное уже сейчас, с ограниченными поставками с Земли, например всего 2 поставки в год, по 1 тонне полезной нагрузки в каждой. При таких ограничениях, минимальный вахтовый персонал исключается изначально в пользу полностью роботизированных систем обслуживающих ЛЦОД
Ставить на Луне ЦОД из одного, десяти и даже сотни серверов особого смысла не имеет. А нормальные 5000-25000 серверов вы в тонну не впишете.
Здесь, Ваши рассуждения поразительно :) похожи на рассуждения моего начальства на работе, которому конечный результат всегда нужен сразу, а промежуточные тесты и доп. эксперименты воспринимается как напрасная трата времени. Смысл в одном сервере заключается в том, что гипотетические наши сервера никогда в реальных лунных условиях не работали. Отказы, деффекты, выявление конструктивных ограничений, недоработок итд - все это неизбежно, и все это лучше отлавливать на минимальных объемах чем на поставках в 5000-25000 серверов.
Первый же вопрос. СБ для размещения базы в какой области? Грубо говоря, 15 суток там день, 15 ночь. Только если у полюсов на пиках ставить. Правда на них же надо преобразовывать и повышать напряжение, иначе на проводов потели в итоге окажутся 99%.
Второй вопрос - если СБ это добавка к реактору, то сам реактор в течении пары недель будут глушить, чтоб потом опять разгонять, или как планируется постоянное нагрузка на ядро?
Отсюда и вывод - в первую очередь нужно делать гирлянды аккумуляторов
Вряд ли есть смысл всё делать на одной технологии. Для процессов и объектов, которые требуют постоянной энергии используем реактор. Далее рассчитываем производственные циклы так, чтобы те их части, которым нужно много энергии запускать только днём.
Далее да, делаем аккумуляторы/маховики/тепловые аккумуляторы/электолизёры + топливные элементы – какие-то системы, чтобы запасать энергию на ночь.
А ещё есть всякие довольно безумные идеи типа повесить на орбите Луны зеркала, чтобы светить на панели ночью, а то и вовсе всю выработку энергии перенести на орбиту, и передавать на поверхность лазером/микроволнами (без атмосферы и охраны птиц оно куда проще, чем аналогичные проекты для Земли).
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Какое производство будет первым на Луне?