Комментарии 143
Я правильно понял, что уникальный — это в одном экземпляре? Или тут как обычно надо читать «не имеющий аналогов»?
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Мы живём в глобальном мире, если сделана какая-то хрень, которой нет ни у кого, значит эта хрень — «неуловимый Джо».
Смотрел тут на днях выступление Германа Грефа, так, среди прочих интересных вещей, он говорил — «Информация распространяется так быстро, что если мы утром что-то придумали, то к обеду китайцы это уже реализовали.»
www.youtube.com/watch?v=Mg76y7N8Xn0
Смотрел тут на днях выступление Германа Грефа, так, среди прочих интересных вещей, он говорил — «Информация распространяется так быстро, что если мы утром что-то придумали, то к обеду китайцы это уже реализовали.»
www.youtube.com/watch?v=Mg76y7N8Xn0
В России сделают не имеющий аналогов плазменный двигатель для освоения дальнего космосаА в статье уже имеющий рабочие аналоги:
Сейчас они [плазменные двигатели] используются, преимущественно, для поддержания точек стояния геостанционарных спутников связи.И даже
Плазменный двигатель от «Энергомаша» мощностью более 100 кВт подойдёт не только для геостационарных спутников, но и для дальних межзвёздных перелётов.Но далее по тексту будет сделан ещё более мощный:
В последние годы разработки различных видов плазменных двигателей нового поколения начались в разных странах, в том числе совместный проект геликонного плазменного двигателя в Европейском космическом агентстве, Иранском космическом агентстве и Австралийском национальном университете. Американская Ad Astra Rocket Company с канадской Nautel испытывают 200-киловаттный плазменный двигатель VASIMR.
Ализар, ну за что же ты так?
Ализар, ну за что же ты так?
Ну надо ведь держать марку!
Это он после моего комментария поменял, а изначально было «уникальный». Вообще в гуглопоиске фраза «в россии разработан не имеющий аналогов» встречается 692 раза, а «в США разработан не имеющий аналогов» ни разу. Не умеют они не имеющего аналогов разрабатывать.
Стоит отдать должное за абзац:
Прошу прощения что превратил карету в тыкву.
Научно-технический совет НПО «Энергомаш» совместно с НИЦ «Курчатовский институт» решили подать заявку в Фонд перспективных исследований на реализацию проекта безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД). Уже определены состав работ по созданию лабораторного образца.Теперь громкий заголовок превращается в скромненькое "Определён состав работ по созданию лабораторного образца плазменного двигателя".
Прошу прощения что превратил карету в тыкву.
Это все наше академическое наследство. Начиная с магистратуры всем вдалбливают, что если ты делаешь что-то с недостаточной научной новизной то ты лох, не защитишься и фообще вместо к.ф.м.н. будешь к.т.н. (что тоже ужасный бред, т.к. четкой грани нет). Вот это и балаболится скороговоркой про всё, не имеет аналогов, научная новизна… бла бла бла.
Начиная с магистратуры всем вдалбливают, что если ты делаешь что-то с недостаточной научной новизной то ты лох, не защитишься и фообще вместо к.ф.м.н. будешь к.т.н.Не имеющая аналогов в мире глупость!
Допустим, но почему же в российских источниках не встречается фраза «не имеющий аналогов» про зарубежные разработки? Ведь какая разница? Что-то подсказывает, что озвученная вами причина неверна.
Потому что про российские разработки рассказывают российские разработчики, в большинстве своем учившиеся в СССР/России, а про американские разработки американцы, учившиеся в США.
Нет, погуглил фразу «в сша разработан», вполне отечественные люди пишут, посмотрел о чем, в основном не про велосипеды, в основном какие-то новинки. Но вот фразы про аналоги нет.
По той же причине, что вы не найдете в американских сми «В России разработан революционный...», хотя я уверен, что единичные фразы встречаются и там и там.
Может, за отсутствием реального повода такие фразы не встречаются? Я что-то не припомню в последнее время чего-либо, внёсшего заметный вклад в НТР.
На первой странице гуглопоиска — https://www.washingtonpost.com/news/to-your-health/wp/2015/01/06/revolutionary-invention-or-russian-scam-the-gobe-wristband-continues-to-raise-eyebrows/
Возможно вам просто не бросаются в глаза вычурные похвалы в американской прессе по причине того, что английский язык неродной.
Вот статья про тот же VASIMR: Discover Magazine article by Steve Nadis, «The Revolutionary Rocket That Could Shuttle Humans to Mars»
http://discovermagazine.com/2014/may/12-rocketman
«Революционный», даже более громко, чем «не имеющий аналогов», на мой вкус.
Желтизна, она везде! Просто культурные и языковые барьеры не дают ее хорошо увидеть на западе.
Вот статья про тот же VASIMR: Discover Magazine article by Steve Nadis, «The Revolutionary Rocket That Could Shuttle Humans to Mars»
http://discovermagazine.com/2014/may/12-rocketman
«Революционный», даже более громко, чем «не имеющий аналогов», на мой вкус.
Желтизна, она везде! Просто культурные и языковые барьеры не дают ее хорошо увидеть на западе.
А что плохого в определении «революционный»? Это просто противопоставление эволюционному. У них же не было Великой Октябрьской Социалистической Революции, термин не идеологизирован. Кстати, на Лурке этот советский мэм про «не имеющий аналогов» уже разобран http://lurkmore.to/Не_имеющий_аналогов_в_мире
Один мужик, работавший некоторое время в США, рассказывал, что у них, в целом, ощущение себя «гражданином великой страны» практически идентично российскому.
Ну и вообще, ИМХО, образ мышления должен ± совпадать, судя по тому, что восприятие идей, скажем в кино/литературе, не вызывает каких-то особых проблем (в отличие от ощущения «что это было вообще??!» от чего-нибудь азиатского). Так что, «Наши XXX — самые YYY XXX в мире» и подобное, скорее всего, встречается еще много где, разве что шаблон фразы может быть чуть другой.
Ну и вообще, ИМХО, образ мышления должен ± совпадать, судя по тому, что восприятие идей, скажем в кино/литературе, не вызывает каких-то особых проблем (в отличие от ощущения «что это было вообще??!» от чего-нибудь азиатского). Так что, «Наши XXX — самые YYY XXX в мире» и подобное, скорее всего, встречается еще много где, разве что шаблон фразы может быть чуть другой.
У них не ты следствие великой страны, а великая страна следствие тебя. И, как результат, не любой чих, что ты произвел, не имеет аналогов, надо лишь поискать, в чем, а если ты что-то изобрел, что повернуло Мир, то вот, молодец, все стремятся сделать так же. Гагарин в Космос полетел — молодец, ты сможешь на Луну. На Марс. Ты сможешь. Но не диды воевали, смогли, и я бы смог, если бы пить и воровать бросил. А теперь насыпьте мне минусов и кармы -100500. Это я не вам, бродят тут ватные.
Так и не понял, почему людей стращают к. т. н. вместо к. ф.-м.н. Сам учусь в аспирантуре на к. т. н.
> Вообще в гуглопоиске фраза «в россии разработан не имеющий аналогов» встречается 692 раза, а «в США разработан не имеющий аналогов» ни разу. Не умеют они не имеющего аналогов разрабатывать.
Это гуглопоиск виноват. Попробовал искать «в США разработан не имеющий аналогов», так он, засранец, выдал все про «в России ...».
Яндекс же выдал на первой странице по крайней мере одну ссылку, содержащую
«NLOS Cannon (США). Российских аналогов нет».
и еще «Архитектор из Великобритании разработал не имеющую аналогов супер-яхту»
Такой вот странный результат сравнения результатов работы буржйского и отечественного поисковика.
А если хотите в гугле почитать самопохваления с той стороны границы, то следует искать, вводя фразу на англицком и используя при ее построении, например, слово «unique». Хотя, справедливости ради. следует заметить, что у них такого устойчивого клише для самопохваления не сформировалось, и народ использует достаточно разнообразные формы для этого занятия.
Это гуглопоиск виноват. Попробовал искать «в США разработан не имеющий аналогов», так он, засранец, выдал все про «в России ...».
Яндекс же выдал на первой странице по крайней мере одну ссылку, содержащую
«NLOS Cannon (США). Российских аналогов нет».
и еще «Архитектор из Великобритании разработал не имеющую аналогов супер-яхту»
Такой вот странный результат сравнения результатов работы буржйского и отечественного поисковика.
А если хотите в гугле почитать самопохваления с той стороны границы, то следует искать, вводя фразу на англицком и используя при ее построении, например, слово «unique». Хотя, справедливости ради. следует заметить, что у них такого устойчивого клише для самопохваления не сформировалось, и народ использует достаточно разнообразные формы для этого занятия.
А так где пишут «На МКС в прямом эфире разворачивают первый в истории станции надувной модуль »?
Ну а что? Плазменный двигатель на 200 кВт есть? Ок, а на 100 кВт? На 100 кВт нету — не имеет аналогов — срочно надо выпускать
Я так понимаю, «не имеющий аналогов» в плане использования любого топлива.
если нужно больше тяги, ничто не мешает поставить 30 СПД.
в том, что БПРД эффективнее, я сомневаюсь.
да и где взять в космосе 100кВт вопрос поинтереснее будет.
в том, что БПРД эффективнее, я сомневаюсь.
да и где взять в космосе 100кВт вопрос поинтереснее будет.
Не так давно уже были статьи, Росатом разрабатывает мегаваттную энергетическую установку.
я общался с разработчиками, пока ничего интересного.
палка о двух концах: пока нет двигателя 100кВт больше некуда девать, пока нет 100кВт двигатель не поставить
палка о двух концах: пока нет двигателя 100кВт больше некуда девать, пока нет 100кВт двигатель не поставить
и опять-таки как я уже писал, 100кВт для путешествий на электроракетном двигателе это слёзы. Мегаватт ещё куда ни шло.
Проблем со 100 кВт нет, вот только проблема поднять реактор такой мощности на орбиту.
Что там с Васимиром? Уже лет 10 как обещают.
И, как обычно, получится «не имеющий аналогов аналог анала»
> использовать в качестве рабочего тела практически любое вещество
Это же на ходу можно заправляться! Притормозить у астероида/Фобоса/Деймоса, набраться материи и далее, к следующему астероиду.
Или как вариант, подзаряжаться в разреженных атмосферах спутников Юпитера/Титана.
Это же на ходу можно заправляться! Притормозить у астероида/Фобоса/Деймоса, набраться материи и далее, к следующему астероиду.
Или как вариант, подзаряжаться в разреженных атмосферах спутников Юпитера/Титана.
Чтобы заправляться в верхних слоях атмосфер газовых гигантов или прости, господи, фотосферах звезд, достаточно заточить двигатель под водород-гелиевую смесь. А двигаясь на скоростях порядка сотых световой, можно собирать достаточное количество водорода прямо из межзвездного пространства.
Вода же.
Летишь быстренько до Койпера, там дозаправка и вперёд, к просторам!
Летишь быстренько до Койпера, там дозаправка и вперёд, к просторам!
Боюсь 100 киловатт не хватит что бы взлететь/уйти с орбиты планеты. Ставить дополнительные манипуляторы, тоже накладно. Получается возможность не востребованная. Ну и проблема, где взять мощность? Запускать ядерные реакторы в невесомость с перегрузками?
С астероида/кометы легко «взлететь». Ускорение свободного падения мм/с2 и меньше.
Дозаправка в разреженной атмосфере теоретически возможна при пролете, с небольшой потерей скорости. Как выше было замечено, водород можно набрать даже в межзвездном пространстве.
Мощность уже делается https://geektimes.ru/post/253368/
Дозаправка в разреженной атмосфере теоретически возможна при пролете, с небольшой потерей скорости. Как выше было замечено, водород можно набрать даже в межзвездном пространстве.
Мощность уже делается https://geektimes.ru/post/253368/
Чтобы уйти с орбиты мощность не нужна. Любой, сколь угодно слабый, двигатель это обеспечит. Просто времени может уйти годы…
уйти с малой мощностью при заправке из разреженной атмосферы Юпитера? Может не хватить мощности. А годами набирать скорость на орбите не лучший вариант.
Если это плазменный двигатель наподобие VASIMR то хватит. У него можно при необходимости в разы (или даже на порядок) на время повышать тягу в ущерб удельному импульсу.
При одной и той же мощности, увеличивая подачу рабочего тела увеличиваем тягу.
Т.е. если нужно выполнить какой-то активный маневр — увеличиваем тягу, теряя в экономичности. После этого переходим обратно в наиболее эффективный режим работы с малым расходом рабочего тела/большим удельными импульсом.
С антивирусом Бабушкина на борту.
Я возмущен, опять в интернете кто-то неправ! Точнее не то, чтобы неправ, а просто самого главного недоговаривает. В космосе задача «долететь из точки А в точку Б» сводится к «получить нужное приращение скорости». Двигатель дает кораблю импульс, который пересчитывается в скорость, если разделить на массу корабля. Короче, чтобы долететь из точки А в точку Б, надо получить определенное количество импульса.
Сила тяги определяется формулой F=m*I – она пропорциональна расходу рабочего тела m и скорости истечения I. А мощность, необходимая для выброса рабочего тела, задается формулой P=m*I^2/2 – тот же расход, только умноженный на квадрат скорости истечения (и поделенный на два, но это не сильно спасает). Предположим, у нас есть химический двигатель, обладающий скоростью истечения 3 километра в секунду и расходом 1 килограмм в секунду. Тяга при таких параметрах получится 3 тысячи ньютонов (примерно 300 килограмм-силы), а мощность – 4.5 мегаватта. Энергия берется из сгорания компонентов топлива.
Теперь представим, что мы перешли на электрическую тягу, и скорость истечения увеличилась в 10 раз, достигнув 30 км/сек. Но мы хотим сохранить тягу на том же уровне. Для этого надо уменьшить расход также в 10 раз – не 1 килограмм, а 100 грамм в секунду. Отлично, значит нам надо в десять раз меньше горючего. Сколько же мощности требуется при этих параметрах? Целых сорок пять мегаватт! И мегаватты эти должны не просто воспламениться в камере сгорания, они должны быть честно преобразованы в электроэнергию, чтобы быть поданными на клеммы электрореактивного двигателя. А что будет, если мы увеличим скорость истечения еще в 10 раз – до 300 км/с? Чтобы сохранить тягу на том же уровне, нам потребуется всего 10 грамм испускаемого рабочего тела в секунду, и аж 450 мегаватт мощности. В общем, для быстрых и экономичных полетов нужна энергия, много энергии!
В статье недоговаривают, что чтобы воспользоваться данным чудо-движком, надо сначала получить эту самую энергию. Как раз для этого в РФ проектируют космический ядерный реактор мегаваттного класса. Про него не много новостей, но работа, вроде, идет. Есть шанс застать данный агрегат на орбите еще при нашей жизни:)
Что реально интересного в новости — что двигатель может использовать любое вещество в качестве рабочего тела. Так и представляется:
— Астронавт Джонсон за свой проступок был осужден советом экипажа и превращен в рабочее тело для главного двигателя.
или
— Продаются спутники Б/У для переработки на рабочее тело 2-й категории. Самовывоз с геостационарной орбиты.
или
— Комета Галлея объявляется заповедным космическим объектом исторического значения, переработка ее вещества на луц находится вне закона. Пожалуйста, приобретайте лицензии на другие кометы в планетарном реестре. Стоимость лицензий:
* долгопериодические кометы — 5000 чатлов/тонна луца
* короткопериодические кометы — 10000 чатлов/тонна луца
P.S. 2 абзаца про мощность скопировал из своей статьи про космический реактор: http://argr.livejournal.com/10643.html
Сила тяги определяется формулой F=m*I – она пропорциональна расходу рабочего тела m и скорости истечения I. А мощность, необходимая для выброса рабочего тела, задается формулой P=m*I^2/2 – тот же расход, только умноженный на квадрат скорости истечения (и поделенный на два, но это не сильно спасает). Предположим, у нас есть химический двигатель, обладающий скоростью истечения 3 километра в секунду и расходом 1 килограмм в секунду. Тяга при таких параметрах получится 3 тысячи ньютонов (примерно 300 килограмм-силы), а мощность – 4.5 мегаватта. Энергия берется из сгорания компонентов топлива.
Теперь представим, что мы перешли на электрическую тягу, и скорость истечения увеличилась в 10 раз, достигнув 30 км/сек. Но мы хотим сохранить тягу на том же уровне. Для этого надо уменьшить расход также в 10 раз – не 1 килограмм, а 100 грамм в секунду. Отлично, значит нам надо в десять раз меньше горючего. Сколько же мощности требуется при этих параметрах? Целых сорок пять мегаватт! И мегаватты эти должны не просто воспламениться в камере сгорания, они должны быть честно преобразованы в электроэнергию, чтобы быть поданными на клеммы электрореактивного двигателя. А что будет, если мы увеличим скорость истечения еще в 10 раз – до 300 км/с? Чтобы сохранить тягу на том же уровне, нам потребуется всего 10 грамм испускаемого рабочего тела в секунду, и аж 450 мегаватт мощности. В общем, для быстрых и экономичных полетов нужна энергия, много энергии!
В статье недоговаривают, что чтобы воспользоваться данным чудо-движком, надо сначала получить эту самую энергию. Как раз для этого в РФ проектируют космический ядерный реактор мегаваттного класса. Про него не много новостей, но работа, вроде, идет. Есть шанс застать данный агрегат на орбите еще при нашей жизни:)
Что реально интересного в новости — что двигатель может использовать любое вещество в качестве рабочего тела. Так и представляется:
— Астронавт Джонсон за свой проступок был осужден советом экипажа и превращен в рабочее тело для главного двигателя.
или
— Продаются спутники Б/У для переработки на рабочее тело 2-й категории. Самовывоз с геостационарной орбиты.
или
— Комета Галлея объявляется заповедным космическим объектом исторического значения, переработка ее вещества на луц находится вне закона. Пожалуйста, приобретайте лицензии на другие кометы в планетарном реестре. Стоимость лицензий:
* долгопериодические кометы — 5000 чатлов/тонна луца
* короткопериодические кометы — 10000 чатлов/тонна луца
P.S. 2 абзаца про мощность скопировал из своей статьи про космический реактор: http://argr.livejournal.com/10643.html
По-моему, Вы что-то напутали с формулой силы тяги и мощности.
Не могли бы вы уточнить?
> Сила тяги определяется формулой F=m*I – она пропорциональна расходу рабочего тела m и скорости истечения I
Это больше похоже на импульс, по крайней мере, по размерности.
> А мощность, необходимая для выброса рабочего тела, задается формулой P=m*I^2/2
А это не кинетическая энергия?
Или в ракетостроении своя терминология?
Это больше похоже на импульс, по крайней мере, по размерности.
> А мощность, необходимая для выброса рабочего тела, задается формулой P=m*I^2/2
А это не кинетическая энергия?
Или в ракетостроении своя терминология?
ЕМНИП, у существующих электрореактивных двигателей тяга низкая не потому что реакторов мощных нет, а потому что при повышении мощности выше определенного уровня резко падает эффективность, стремясь к нулю. А вы обрисовываете так, что скорость истечения рабочего тела пропорциональна мощности.
Это можно легко решить просто поставив несколько отдельных двигателей. Скорость истечения приходится ограничивать из-за ограничений по мощности источника питания. Точнее искать оптимальный баланс между:
увеличиваем скорость ==> нужно меньший по массе запас рабочего тела, но нужен более мощный (и потому тяжелый) источник энергии
уменьшаем скорость ==> нужно больше рабочего тела, но зато менее мощный (и легкий) источник энергии.
Причем это следует из формул школьной физики. Тут показательна история двигателя VASIMR. Его, вроде как, сделали (или почти сделали), но применить нигде не могут. Ему нужна мощность что-то порядка всей выработки МКС.
Кстати, на первый взгляд обсуждаемый российский двигатель очень похож на VASIMR.
Кстати, на первый взгляд обсуждаемый российский двигатель очень похож на VASIMR.
Не понятно почему как раз на МКС так до сих пор и не испробовали. Были же такие планы, но все-время отменялись/переносились.
Там энергии как раз хватает:
У VASIMR испытывали версии двигателя от 50 кВт до 200 кВт.
А у МКС когда она на солнечной стороне выработка около 200 кВт (+ от аккумуляторов можно на время взять). Постоянной работы ему не нужно, так что на когда станции в тени, просто не включать его.
Орбиту ей в любом случае нужно постоянно поднимать, на это куча топлива регулярно сжигается, на подъем которого на орбиту тратятся большие деньги — порядка нескольких десятков миллионов $ в год. Поднять на орбиту такой двигатель + дополнительную солнечную батарею было бы элементарно выгоднее чем подвозить тонны топлива ежегодно, не говоря уже о сборе полезных научных данных в реальных условиях эксплуатации.
Да, этот движок "не имеющий аналогов" (с) это фактически прямой аналог VASIMR :)
Согласен, запустить VASIMR или аналогичный двигатель на МКС было бы круто. Но есть нюансы.
Солнечные батареи МКС — это уникальные конструкции, которые выводились еще Шаттлом. Думаю, сейчас сделать «еще одну такую же» выйдет в миллиарды, если не десятки миллиардов долларов.
Отключить все оборудование МКС на 10 минут ради VASIMR — хм… думаю, космонавты в этом не признаются, но есть достаточно существенный шанс, что после такого обратно включится НЕ ВСЁ.
Поднять на орбиту такой двигатель + дополнительную солнечную батарею было бы элементарно выгоднее чем подвозить тонны топлива ежегодно
Солнечные батареи МКС — это уникальные конструкции, которые выводились еще Шаттлом. Думаю, сейчас сделать «еще одну такую же» выйдет в миллиарды, если не десятки миллиардов долларов.
Отключить все оборудование МКС на 10 минут ради VASIMR — хм… думаю, космонавты в этом не признаются, но есть достаточно существенный шанс, что после такого обратно включится НЕ ВСЁ.
Зачем именно "такую же"? С тех пор и эффективность батарей выросла и их научились делать гибкими и складными (уже опробовано неоднократно на спутниках и автоматических аппаратах). Так что можно вывести на обычном грузовике типа нашего "Прогресса" или американского "Дракона".
Собственно по-моему последний из установленных комплектов батарей уже был складным/раздвижным.
Отключать ничего не нужно. Когда станция на солнечной стороне батареи до 200 кВт вырабатывать могут + есть аккумуляторы которые в одиночку точно могут все текущее потребление энергии станции покрывать. Так что просто переключить всех остальных потребителей на питание от аккумуляторов — что и так каждые 1.5 часа и сейчас происходит и до 200 кВт от солнечных батарей во время нахождения на солнечной стороне можно пускать на эпизодически включающийся VASIMR.
Так что проблем с мощностью нет. Главное чтобы общий за весь виток баланс выработки и потребления энергии сходился. Для этого и нужно одно дополнительное "крыло" с панелями навесить. Скажем если движок будет включаться по 10 минут каждый 2й цикл на полной мощности 200 кВт, то это эквивалент среднего потребления в 11 кВт. Модуль батарей где-то на 25-30 кВт это потребление энергии с запасом перекроет(немного и на другие цели останется). Это как раз мощность одного "крыла" типа тех, что на американском сегменте сейчас установлены.
Хотя по-моему каждые 2 витка это уже даже с запасом. Для 200 кВт модели заявлялось 5 Н тяги. Значит станцию в 420 тонн двигатель делая по 8 импульсов в сутки разгонит на +1.75 м/с за месяц. Если тут данные правильные: https://geektimes.ru/post/246106/ то потеря скорости около 0.05 м/с ежедневно или 1.5 м/с за месяц. Т.е. 10 минутного цикла работы каждые 2 витка уже с запасом хватает чтобы компенсировать снижение/торможение об остатки атмосферы если даже химические двигатели вообще не использовать.
Интересно. А вы не прикидывали, сколько рабочего тела будет истрачено? И сколько топлива уходит сейчас.
Расход около 0.1 г/с для тяги в 5 Н для работы в оптимальном режиме.
Т.е. по 60г за одно включение на 10 мин и 175 кг за год при 8 включениях в сутки.
Не знаю какой удельный импульс у двигателей использующихся сейчас для коррекции орбиты. Если для прикидки взять 300с как у хороших керосин-кислородных двигателей, то расход топлива за год должен быть около 2900 кг.
Правда вроде в интернете попадались данные что тратится еще намного больше — в районе 7 тонн ракетного топлива в год. Но возможно это не только на подъем для компенсации трения об остаточную атмосферу, но и на другие маневры, включая смену ориентации (вращение вокруг оси) и незапланированные смены орбиты типа уклонения от космического мусора.
Однако имеющиеся недостатки ЭРД — малая тяга… стоит добавить, что еще и малый К.П.Д… Это вроде ясно. Но, что с плазменным двигателем? «Грубо говоря цифры в студию»!!!
На мое мнение такой двигатель должен как минимум в сотню раз превосходить электро-ракетный двигатель, и то только для спутников большого размера, но никак не для тяжеловесных модулей с людьми на борту. Иначе полет до марса будет пусть и дешевым, но оооочень долгим. Если взять ЭРД и посчитать время полета до марса… минимальное расстояние до марса 225млн.км., максимальная скорость ЭРД 60км/сек… не хитрыми расчетами получается более 7 лет. Ждем тех. данных только по ним можно будет уже судить о «не имеющим аналогов» или просто «более экономная замена ЭРД»
На мое мнение такой двигатель должен как минимум в сотню раз превосходить электро-ракетный двигатель, и то только для спутников большого размера, но никак не для тяжеловесных модулей с людьми на борту. Иначе полет до марса будет пусть и дешевым, но оооочень долгим. Если взять ЭРД и посчитать время полета до марса… минимальное расстояние до марса 225млн.км., максимальная скорость ЭРД 60км/сек… не хитрыми расчетами получается более 7 лет. Ждем тех. данных только по ним можно будет уже судить о «не имеющим аналогов» или просто «более экономная замена ЭРД»
У ЭРД, в частности используемых ионных двигателей очень приличный КПД — от 50% и выше. Многие земные движки позавидовать могут.
А уж ракетные и подавно — по сравнению с ЭРД, ракетный двигатель это просто почти пустое вышвыривание энергии в космос. Единственное большое преимущество — удобство хранения этой энергии в виде топлива одновременно служащего и рабочим телом. К сожалению электричество необходимое для ЭРД так удобно накапливать/хранить пока не умеем. Поэтому его нужно вырабатывать прямо на КА во время полета — это и ограничивает масштабы применения ЭРД.
P.S.
В расчетах в 60 раз ошиблись. На скорости 60 км/с полет по кратчайшей траектории до Марса займет всего 44 дня, а не 7 лет. Даже на современном уровне развития ЭРД средней дальности полеты с должны быть быстрее чем на химических реактивных двигателях. Дальние (пояс астероидов и дальше) — тем более.
Все верно. Прошу прощения за предыдущий расчет. Видимо я совсем забыл базовые знания физики(((
Полагаю, что плазменный двигатель как раз и рассчитан на преодоление проблемы накапливания/хранения рабочего вещества.
Большое спасибо. Благодаря Вашему комментарию я понял перспективу использования подобного устройства.
Полагаю, что плазменный двигатель как раз и рассчитан на преодоление проблемы накапливания/хранения рабочего вещества.
Большое спасибо. Благодаря Вашему комментарию я понял перспективу использования подобного устройства.
Про КПД вы что-то путаете. Как раз наоборот — чем выше удельный импульс, тем ниже КПД (выше уже подробно расписали).
Самый высокий удельный импульс у фотонного двигателя, для него достаточно светить фонариком в пустоту. Но чтобы получить приемлимое приращение скорости придётся затратить такое количество энергии, которые мы пока не в состоянии получить.
А вот у химических двигателей, как раз наоборот — скорость низкая, но бОльшая часть энергии расходуется на разгон самого корабля, а не выбрасывается в пустую.
Самый высокий удельный импульс у фотонного двигателя, для него достаточно светить фонариком в пустоту. Но чтобы получить приемлимое приращение скорости придётся затратить такое количество энергии, которые мы пока не в состоянии получить.
А вот у химических двигателей, как раз наоборот — скорость низкая, но бОльшая часть энергии расходуется на разгон самого корабля, а не выбрасывается в пустую.
А как вы определяете КПД? Я бы определил так: «отношение минимально возможного количества энергии к реально затраченному». Возможно, у кого-то будет другое определение… Ракетный двигатель затрачивает не только энергию, но и массу рабочего тела. Если мы хотим тратить меньше рабочего тела, то должны тратить больше энергии, КПД тут не при чем, просто размен одного на другое.
КПД в моем понимании, это если при данной скорости реактивной струи и данном расходе тратится больше энергии, чем могло бы. Например, греются каскады преобразования тока, и это тепло рассеивается в пространство, а не идет на создание тяги.
КПД в моем понимании, это если при данной скорости реактивной струи и данном расходе тратится больше энергии, чем могло бы. Например, греются каскады преобразования тока, и это тепло рассеивается в пространство, а не идет на создание тяги.
Про КПД вы что-то путаете. Как раз наоборот — чем выше удельный импульс, тем ниже КПД
С точностью до наоборот!
Чем выше удельный импульс — тем меньше непродуктивные расходы энергии на испарение рабочего тела и его ионизацию, и выше полезная работа по разгону рабочего тела.
Все наоборот — максимальные КПД у высокоимпульсных двигателей.
А то что по ссылке написано хотя и в общем и правильно, но совсем не про КПД, точнее не про КПД двигателя, а про некоторую эффективность корабля и полета в целом, которая еще много от чего помимо двигателя зависит. Например нужно не забывать учитывать бесполезный разгон дополнительных объемов топлива/рабочего тела, который тем выше чем меньше удельный импульс. И то что такой КПД будет зависеть от выбранной системы отсчета.
КПД это по определению: отношение совершенной полезной работы к общей затраченной энергии.
В случае реактивного двигателя это кинетическая энергия выбрасываемой реактивной струи деленная на затраченную энергию подведенную к двигателю (электрическую для ЭРД или полученную от сгорания топлива для обычного хим. двигателя).
Для ЭРД эти показатели высоки: от 50% до 80% потраченной электрической энергии превращаются в кинетическую энергию.
Для химического двигателя они хуже. Например возьмем один из лучших сейчас серийных химических движков последнего поколения Merlin 1D+. Удельный импульс в вакууме около 340с. Если упростить, значит топливо после сгорания разгоняется до скорости порядка 3400 м/с.
Т.е. сожгли 1 кг топлива и разогнали этот самый 1 кг до скорости 3400 м/с, т.к. тут у нас и топливо и рабочее тело это одно и тоже.
Кинетическая энергия: 1*3400^2/2 = 5,78 МДж. Потрачено при этом (от сгорания топлива) около 10 МДж (сгорание 1 кг смеси керосина + жидкого кислорода на котором работает этот двигатель + давление наддува в баках). Имеем 57% на одном из лучших/эффективных движков. Химические уже отстают от ионных/плазменных по эффективности.
Но это для «условного двигателя в вакууме» (не космическом, а тот который со сферическими конями) — это мы не учитывали откуда рабочее тело/топливо в этих двигателях берется, как если бы оно телепортировалось прямо в двигатель из внешнего бесконечного источника. Тут то основная неэффективность химических двигателей и сидит — они большую часть времени (кроме самого конца полета) занимаются не разгоном непосредственно КА, а большую часть энергии тратят на разгон дополнительных запасов топлива для самих себя же, которое в разы (а при старте с земли — на порядки) превышает полезную массу самого КА. И с точки зрения полета этот расход энергии тоже не является полезным (не входит в числитель КПД) — нам нужно разгонять КА, а не топливо.
Тогда как ионники/плазменные в основном разгоняют сам аппарат, т.к. запас рабочего тела им нужен где-то в 10 раз меньше чем химическому реактивному двигателю. И чем выше будет импульс, тем лучше будет это соотношение.
Правда одновременно с наращиваем удельного импульса будет расти и размер/масса генератора энергии, включенного в КА. Так что наращивать удельный импульс целесообразно только до какого-то определенного уровня, зависящего от эффективности конкретного источника энергии, дальности и продолжительности полета. Чем эффективнее источники и дальше полет, тем выше оптимальный уровень удельного импульса.
А то что по ссылке написано хотя и в общем и правильно, но совсем не про КПД, точнее не про КПД двигателя, а про некоторую эффективность корабля и полета в целом, которая еще много от чего помимо двигателя зависит. Например нужно не забывать учитывать бесполезный разгон дополнительных объемов топлива/рабочего тела, который тем выше чем меньше удельный импульс. И то что такой КПД будет зависеть от выбранной системы отсчета.
КПД это по определению: отношение совершенной полезной работы к общей затраченной энергии.
В случае реактивного двигателя это кинетическая энергия выбрасываемой реактивной струи деленная на затраченную энергию подведенную к двигателю (электрическую для ЭРД или полученную от сгорания топлива для обычного хим. двигателя).
Для ЭРД эти показатели высоки: от 50% до 80% потраченной электрической энергии превращаются в кинетическую энергию.
Для химического двигателя они хуже. Например возьмем один из лучших сейчас серийных химических движков последнего поколения Merlin 1D+. Удельный импульс в вакууме около 340с. Если упростить, значит топливо после сгорания разгоняется до скорости порядка 3400 м/с.
Т.е. сожгли 1 кг топлива и разогнали этот самый 1 кг до скорости 3400 м/с, т.к. тут у нас и топливо и рабочее тело это одно и тоже.
Кинетическая энергия: 1*3400^2/2 = 5,78 МДж. Потрачено при этом (от сгорания топлива) около 10 МДж (сгорание 1 кг смеси керосина + жидкого кислорода на котором работает этот двигатель + давление наддува в баках). Имеем 57% на одном из лучших/эффективных движков. Химические уже отстают от ионных/плазменных по эффективности.
Но это для «условного двигателя в вакууме» (не космическом, а тот который со сферическими конями) — это мы не учитывали откуда рабочее тело/топливо в этих двигателях берется, как если бы оно телепортировалось прямо в двигатель из внешнего бесконечного источника. Тут то основная неэффективность химических двигателей и сидит — они большую часть времени (кроме самого конца полета) занимаются не разгоном непосредственно КА, а большую часть энергии тратят на разгон дополнительных запасов топлива для самих себя же, которое в разы (а при старте с земли — на порядки) превышает полезную массу самого КА. И с точки зрения полета этот расход энергии тоже не является полезным (не входит в числитель КПД) — нам нужно разгонять КА, а не топливо.
Тогда как ионники/плазменные в основном разгоняют сам аппарат, т.к. запас рабочего тела им нужен где-то в 10 раз меньше чем химическому реактивному двигателю. И чем выше будет импульс, тем лучше будет это соотношение.
Правда одновременно с наращиваем удельного импульса будет расти и размер/масса генератора энергии, включенного в КА. Так что наращивать удельный импульс целесообразно только до какого-то определенного уровня, зависящего от эффективности конкретного источника энергии, дальности и продолжительности полета. Чем эффективнее источники и дальше полет, тем выше оптимальный уровень удельного импульса.
Прошу прощения за поздний ответ.
В целом я с вами согласен, но есть пара ньюансов.
Во-первых, из-за проклятия термодинамики, самыми эффективными двигателями будут водородные, а не керасиновые. А у них уже КПД получается под 80%. Что очень даже неплохо для обычного теплового двигателя и вполне сравнимо с лучшими представителями электрореактивных двигателей. Так что в дальнейшем, этот КПД я учитывать не буду.
Во-вторых, под полезной работой я имел ввиду не разгон рабочего тела, а разгон полезной нагрузки. Нам же в конечном итоге надо доставить корабль из пункта А в пункт Б, а не просто попшыкать в космос. И тут, как вы заметили, всё не так однозначно. Многое будет зависеть от конструктивных особенностей, эффективности топлива и всего такого.
Единственное, что можно посчитать — теоретический предел КПД в зависимости от соотношения суммарной дельта-V к удельному импульсу двигателя. У меня получилось как-то так. То есть, для максимального КПД ~65% надо чтобы суммарная дельта-V была примерно в 1.6 раз выше удельного импулься двигателя. Причём в меньшую сторону КПД падает почти линейно, а вот в большую сторону гораздо быстрее.
Например, если нам надо на Марс и обратно (по оптимальной траектории ~9 км/с всего). Возьмём два двигателя: водородный (УИ ~4.5 км/с) и электрореактивный в 10 раз эффективнее. Для водородного соотношение будет 0.5 и КПД 38%, а для плазменного — 5 и КПД 17%. То есть, почти в 2 раза меньше. А если взять двигатель с ещё в 2 раза большим удельным импульсом, то эффективность упадёт даже не в 2 раза, а в 50! То есть, мы будем просто тратить энергию впустую. Именно по-этому фотонный двигатель самый бесполезный, а плазменные двигатели хороши для более дальнего космоса. До Марса достаточно и химических (если, конечно, не срезать).
Но, вообще, КПД в космосе — далеко не самый главный показатель. Иначе никто бы не пользовался радиоизотопными источниками энергии с их мизерной эффективностью.
В целом я с вами согласен, но есть пара ньюансов.
Во-первых, из-за проклятия термодинамики, самыми эффективными двигателями будут водородные, а не керасиновые. А у них уже КПД получается под 80%. Что очень даже неплохо для обычного теплового двигателя и вполне сравнимо с лучшими представителями электрореактивных двигателей. Так что в дальнейшем, этот КПД я учитывать не буду.
Во-вторых, под полезной работой я имел ввиду не разгон рабочего тела, а разгон полезной нагрузки. Нам же в конечном итоге надо доставить корабль из пункта А в пункт Б, а не просто попшыкать в космос. И тут, как вы заметили, всё не так однозначно. Многое будет зависеть от конструктивных особенностей, эффективности топлива и всего такого.
Единственное, что можно посчитать — теоретический предел КПД в зависимости от соотношения суммарной дельта-V к удельному импульсу двигателя. У меня получилось как-то так. То есть, для максимального КПД ~65% надо чтобы суммарная дельта-V была примерно в 1.6 раз выше удельного импулься двигателя. Причём в меньшую сторону КПД падает почти линейно, а вот в большую сторону гораздо быстрее.
Например, если нам надо на Марс и обратно (по оптимальной траектории ~9 км/с всего). Возьмём два двигателя: водородный (УИ ~4.5 км/с) и электрореактивный в 10 раз эффективнее. Для водородного соотношение будет 0.5 и КПД 38%, а для плазменного — 5 и КПД 17%. То есть, почти в 2 раза меньше. А если взять двигатель с ещё в 2 раза большим удельным импульсом, то эффективность упадёт даже не в 2 раза, а в 50! То есть, мы будем просто тратить энергию впустую. Именно по-этому фотонный двигатель самый бесполезный, а плазменные двигатели хороши для более дальнего космоса. До Марса достаточно и химических (если, конечно, не срезать).
Но, вообще, КПД в космосе — далеко не самый главный показатель. Иначе никто бы не пользовался радиоизотопными источниками энергии с их мизерной эффективностью.
У водородных КПД не особо то и выше. Они выигрывают в основном за счет того, что просто у смеси водород+кислород количество запасаемой энергии на единицу массы топлива существенно больше чем у смеси керосин+кислород. У керосин+кислород около 10 МДж на 1кг смеси, а у водород+кислород уже 13.5 МДж. Для серийного водородного J2 (УИ 425с против 340с которые для керосинового Мерлина взял) например около 66% тогда КПД получится.
Не понял как в формуле у вас масса топлива учитывается. При дельта V 9 км/с и УИ 4.5 масса топлива при старте будет в разы больше чем полезная масса самого аппарата и это топливо тоже надо разгонять. Тогда как для плазменного с 45 км/с запас рабочего тела будет только незначительную часть его массы составлять.
Если мы переходим от КПД с точки зрения двигателя (разгоняющего рабочее тело) к КПД разгона корабля, то дельту V нужно умножать только на полезную массу корабля (за минусом массы топлива/рабочего тела), а не полную. И химические в этом плане даже на коротких дистанциях типа Марса начинают проигрывать по эффективности плазменным/ионным.
В частности для нашего примера допустим аппарат (конструкции, приборы, двигатели и т.д., но без топлива/рабочего тела) массой 10 тонн. Исходя из формулы Циолковского чтобы сообщить ему дельта в 9 км/с водородным движком с УИ 4.5 км/с, нам в него надо залить 64 тонны топлива! Полная масса при отлете 74 тонны, по возвращении 10 тонн (если запаса/резерва топлива вообще нет и возвращаемся с сухими баками)
Итого мы разгоняли полезную нагрузку в 10 тонн на 9 км/с и сожгли 64 тонны топлива.
Полезная работа: 10000/2*9000^2 = 405 000 МДж
Расход энергии: 64000 * 13,5 = 864000 МДж
КПД 47%
Теперь ионный с УИ скажем 30 км/с — для таких коротких полетов слишком большой УИ ни к чему, да и у серийных сейчас УИ 20-30 км/с.
Рабочего тела нам нужно только 3.5 тонны к 10 т аппарата, чтобы получить ту же дельту 9 км/с
Энергии на разгон 3.5 т РТ до 30 км/с с КПД скажем 70% (достижимо уже сейчас) потратим:
3500/2*30000^2/0.7 = 2250000 МДж
КПД действительно заметно ниже: 405/2250 = 18%
Но. 9 км/с это как понимаю вообще не полет на Марс даже, а просто разовый пролет мимо него на скорости? Если верить графу отсюда: https://geektimes.ru/post/252302/ то хотя бы с орбиты вокруг Земли выйти на орбиту вокруг Марса, а потом вернуться назад (на орбиту Земли) нам нужна дельта V = (3210+1060+1440)*2 = 10,820 км/с
А это уже ~ 100 т топлива к 10т массы корабля.
Полезная работа: 10000/2*10820^2 = 585 362 МДж
Расход энергии: 100000 * 13,5 = 1 350 000 МДж
КПД 43%
Ионному понадобится 4.3 т РТ и
4300/2*30000^2/0.7 = 2 764 000 МДж энергии
КПД 21%
Но это мы вообще немного не то считаем. Это старт уже с орбиты. А на орбите у нас пр-ва ни топлива ни КА нет, это нужно все сначала с Земли поднять. А это еще дельта V ~9.4 км/с. На ионных конечно с планеты пока взлететь невозможно, поэтому в любом случае нужно химические использовать, но одно дело поднимать на них 100+ тонн топлива для КА, другое дело 4.3 т РБ плюс неск. тонн на более мощный источник электроэнергии — т.к. летим недалеко (Марс) простых солнечных батарей для его питания хватит.
И тут все получается совсем грустно. Чтобы КА на 10т слетал к Марсу и вернулся по самым скромным (раза в 2 наверно заниженным — т.к. не учитываю бесполезную массу ступеней ракеты-носителя, которую тоже придется разгонять) прикидкам надо будет сжечь еще около 1050 т водород-кислородного топлива со средним УИ порядка 4000 км/с (в воздухе пока взлетаем УИ существенно ниже чем в вакууме, поэтому про 4500 км/с придется забыть), чтобы поднять 10т КА + 100т топлива для него на стартовую орбиту.
Т.е. полезная нагрузка в 10т у нас получила дельту V в 9,4+10,8 = 20.2 км/с
Полезная работа: 10000/2*20,2^2 = 2040 ГДж
Расход энергии: (1050000+100000) * 13,5 МДж = 15 525 ГДж
КПД 2040/15525 = 13%
Всего 13%! И это наиболее эффективные из химических водородные двигатели и близкая цель — Марс.
В случае с ионным двигателем поднимаем 10 т КА + 4.3 т РТ + пускай 5-6т на увеличение массы доп. солнечными батареями с запасом (хотя там скорее всего вообще массы освободившийся от выкидывания топливных баков на 100т и замены их на маленький бак на 4-5т рабочего тела хватит) Т.е. поднимаем 20т на орбиту
На это нужно +190т топлива при тех же допущениях, что в предыдущем варианте (все стадии на химических двигателях)
Расход энергии(сгоревшее топливо+электроэнергия): (190000) * 13,5 МДж + 2 764 000 МДж = 5329 ГДж
КПД 2040 ГДж / 5329 ГДж = 38%
Т.е. уже почти в 3 раза выше чем у самых эффективных из существующих на практике химических двигателей (водород-кислород)
Причем это все только для одноразовой миссии. Если аппарат у нас будет несколько раз по такому маршруту летать — ну например такой буксир/грузовик таскающий грузы между орбитами Земли и Марса (скажем колонистов/научную базу на Марсе снабжающий), то разница еще в разы в пользу эффективности ионного двигателя увеличится, т.к. сам аппарат и источник энергии для него с Земли нужно будет поднять только 1 раз за весь срок службы и для каждой последующий миссии поднимать с Земли только по 4.5т рабочего тела для двигателя нужно будет. А для транспорта с водород-кислородным двигателем, каждый раз дополнительные 100т топлива на орбиту вытаскивать, тратя на это еще порядка 1000т.
P.S.
Привлекательность конкретного описанного в новости плазменного двигателя, так же как VASIMR в переменном удельном импульсе, который можно менять в довольно широких пределах подбирая наиболее эффективное соотношение расхода энергии и расхода рабочего тела под конкретные задачи с одним и тем же двигателем. Тут хим. двигателям вообще ответить нечем.
Не понял как в формуле у вас масса топлива учитывается. При дельта V 9 км/с и УИ 4.5 масса топлива при старте будет в разы больше чем полезная масса самого аппарата и это топливо тоже надо разгонять. Тогда как для плазменного с 45 км/с запас рабочего тела будет только незначительную часть его массы составлять.
Если мы переходим от КПД с точки зрения двигателя (разгоняющего рабочее тело) к КПД разгона корабля, то дельту V нужно умножать только на полезную массу корабля (за минусом массы топлива/рабочего тела), а не полную. И химические в этом плане даже на коротких дистанциях типа Марса начинают проигрывать по эффективности плазменным/ионным.
В частности для нашего примера допустим аппарат (конструкции, приборы, двигатели и т.д., но без топлива/рабочего тела) массой 10 тонн. Исходя из формулы Циолковского чтобы сообщить ему дельта в 9 км/с водородным движком с УИ 4.5 км/с, нам в него надо залить 64 тонны топлива! Полная масса при отлете 74 тонны, по возвращении 10 тонн (если запаса/резерва топлива вообще нет и возвращаемся с сухими баками)
Итого мы разгоняли полезную нагрузку в 10 тонн на 9 км/с и сожгли 64 тонны топлива.
Полезная работа: 10000/2*9000^2 = 405 000 МДж
Расход энергии: 64000 * 13,5 = 864000 МДж
КПД 47%
Теперь ионный с УИ скажем 30 км/с — для таких коротких полетов слишком большой УИ ни к чему, да и у серийных сейчас УИ 20-30 км/с.
Рабочего тела нам нужно только 3.5 тонны к 10 т аппарата, чтобы получить ту же дельту 9 км/с
Энергии на разгон 3.5 т РТ до 30 км/с с КПД скажем 70% (достижимо уже сейчас) потратим:
3500/2*30000^2/0.7 = 2250000 МДж
КПД действительно заметно ниже: 405/2250 = 18%
Но. 9 км/с это как понимаю вообще не полет на Марс даже, а просто разовый пролет мимо него на скорости? Если верить графу отсюда: https://geektimes.ru/post/252302/ то хотя бы с орбиты вокруг Земли выйти на орбиту вокруг Марса, а потом вернуться назад (на орбиту Земли) нам нужна дельта V = (3210+1060+1440)*2 = 10,820 км/с
А это уже ~ 100 т топлива к 10т массы корабля.
Полезная работа: 10000/2*10820^2 = 585 362 МДж
Расход энергии: 100000 * 13,5 = 1 350 000 МДж
КПД 43%
Ионному понадобится 4.3 т РТ и
4300/2*30000^2/0.7 = 2 764 000 МДж энергии
КПД 21%
Но это мы вообще немного не то считаем. Это старт уже с орбиты. А на орбите у нас пр-ва ни топлива ни КА нет, это нужно все сначала с Земли поднять. А это еще дельта V ~9.4 км/с. На ионных конечно с планеты пока взлететь невозможно, поэтому в любом случае нужно химические использовать, но одно дело поднимать на них 100+ тонн топлива для КА, другое дело 4.3 т РБ плюс неск. тонн на более мощный источник электроэнергии — т.к. летим недалеко (Марс) простых солнечных батарей для его питания хватит.
И тут все получается совсем грустно. Чтобы КА на 10т слетал к Марсу и вернулся по самым скромным (раза в 2 наверно заниженным — т.к. не учитываю бесполезную массу ступеней ракеты-носителя, которую тоже придется разгонять) прикидкам надо будет сжечь еще около 1050 т водород-кислородного топлива со средним УИ порядка 4000 км/с (в воздухе пока взлетаем УИ существенно ниже чем в вакууме, поэтому про 4500 км/с придется забыть), чтобы поднять 10т КА + 100т топлива для него на стартовую орбиту.
Т.е. полезная нагрузка в 10т у нас получила дельту V в 9,4+10,8 = 20.2 км/с
Полезная работа: 10000/2*20,2^2 = 2040 ГДж
Расход энергии: (1050000+100000) * 13,5 МДж = 15 525 ГДж
КПД 2040/15525 = 13%
Всего 13%! И это наиболее эффективные из химических водородные двигатели и близкая цель — Марс.
В случае с ионным двигателем поднимаем 10 т КА + 4.3 т РТ + пускай 5-6т на увеличение массы доп. солнечными батареями с запасом (хотя там скорее всего вообще массы освободившийся от выкидывания топливных баков на 100т и замены их на маленький бак на 4-5т рабочего тела хватит) Т.е. поднимаем 20т на орбиту
На это нужно +190т топлива при тех же допущениях, что в предыдущем варианте (все стадии на химических двигателях)
Расход энергии(сгоревшее топливо+электроэнергия): (190000) * 13,5 МДж + 2 764 000 МДж = 5329 ГДж
КПД 2040 ГДж / 5329 ГДж = 38%
Т.е. уже почти в 3 раза выше чем у самых эффективных из существующих на практике химических двигателей (водород-кислород)
Причем это все только для одноразовой миссии. Если аппарат у нас будет несколько раз по такому маршруту летать — ну например такой буксир/грузовик таскающий грузы между орбитами Земли и Марса (скажем колонистов/научную базу на Марсе снабжающий), то разница еще в разы в пользу эффективности ионного двигателя увеличится, т.к. сам аппарат и источник энергии для него с Земли нужно будет поднять только 1 раз за весь срок службы и для каждой последующий миссии поднимать с Земли только по 4.5т рабочего тела для двигателя нужно будет. А для транспорта с водород-кислородным двигателем, каждый раз дополнительные 100т топлива на орбиту вытаскивать, тратя на это еще порядка 1000т.
P.S.
Привлекательность конкретного описанного в новости плазменного двигателя, так же как VASIMR в переменном удельном импульсе, который можно менять в довольно широких пределах подбирая наиболее эффективное соотношение расхода энергии и расхода рабочего тела под конкретные задачи с одним и тем же двигателем. Тут хим. двигателям вообще ответить нечем.
Странно, что вы выбрали один из самых «тухлых» водородных двигателей. Я сравнивал с RL-10B-2, у которого УИ 462с. Именно то, что удельная энергия водорода выше, чем керосина, позволяет ему набирать большую температуру. А для теплового двигателя КПД зависит как раз от разницы температур между нагревателем и холодильником. Так что чем выше температура, тем выше и КПД.
Формулу я выводил просто. Взял полезную нагрузку за 1, вычислил из формулы Циолковского требуемую массу топлива исходя из дельта-V и УИ, посчитал кинетическую энергию нагрузки как полезную работу и кинетическую энергию реактивной струи как затраченную (принимая КПД двигателя 100%). Накладные расходы не учитывались. Так что масса учтена правильно, Циолковский гарантирует.
Вообще, я совершенно не против электрореактивных двигателей. Они прекрасны. Меня лишь смутило ваше заявление, что чем выше УИ, тем выше КПД. Как я показал, это совершенно не так. Оптимальный КПД достигается при соотношении дельта V (от заправки — до заправки) к УИ ~ 1.6. Если отношение больше, то мы везём слишком много лишнего топлива с собой. Если отношение меньше, то мы распыляем энергию впустую, разгоняя топливо до слишком больших скоростей.
В плюсы я бы записал ещё всеядность. Теоретически, их можно заправлять хоть водой, а воду добывать с астероидов. Вывести несколько астероидов на орбиты планет и можно будет совсем не таскать топливо с поверхности. Хотя, если подумать ещё немного, то воду можно разлагать на водород и кислород и заправлять те же химические двигатели. В этом случае нам не придётся с собой таскать большой и тяжёлый реактор с кучей радиаторов. Он останется на астероиде.
P.S.: Полёт на Марс я считал лишь в качестве примера. Возврат там планировался до орбиты спасения, так что дельта V получилось чуть меньше. Вывод на орбиту тоже не учитывал, так как электрореактивные двигатели для него не предназначены.
Формулу я выводил просто. Взял полезную нагрузку за 1, вычислил из формулы Циолковского требуемую массу топлива исходя из дельта-V и УИ, посчитал кинетическую энергию нагрузки как полезную работу и кинетическую энергию реактивной струи как затраченную (принимая КПД двигателя 100%). Накладные расходы не учитывались. Так что масса учтена правильно, Циолковский гарантирует.
Вообще, я совершенно не против электрореактивных двигателей. Они прекрасны. Меня лишь смутило ваше заявление, что чем выше УИ, тем выше КПД. Как я показал, это совершенно не так. Оптимальный КПД достигается при соотношении дельта V (от заправки — до заправки) к УИ ~ 1.6. Если отношение больше, то мы везём слишком много лишнего топлива с собой. Если отношение меньше, то мы распыляем энергию впустую, разгоняя топливо до слишком больших скоростей.
В плюсы я бы записал ещё всеядность. Теоретически, их можно заправлять хоть водой, а воду добывать с астероидов. Вывести несколько астероидов на орбиты планет и можно будет совсем не таскать топливо с поверхности. Хотя, если подумать ещё немного, то воду можно разлагать на водород и кислород и заправлять те же химические двигатели. В этом случае нам не придётся с собой таскать большой и тяжёлый реактор с кучей радиаторов. Он останется на астероиде.
P.S.: Полёт на Марс я считал лишь в качестве примера. Возврат там планировался до орбиты спасения, так что дельта V получилось чуть меньше. Вывод на орбиту тоже не учитывал, так как электрореактивные двигатели для него не предназначены.
Господа, прочитал ваши размышления. Я правильно понял, что КПД вы считаете, как «энергия, приобретенная кораблем после разгона» / «энергия, затраченная на разгон». При чем «энергия, затраченная на разгон, по-вашему, одно и то же, хоть химическая энергия сгорания топлива, хоть электрическая энергия, поданная на ЭРД. Ну да, в таком случае чем больше УИ движка, тем больше энергии он тратит, значит тем меньше КПД. Однако я сомневаюсь, что такое определение КПД хоть чем-то полезно. Обычно космические корабли ограничены в стартовой массе. Энергии сколько есть — всю надо потратить.
Да, 2й вариат. Собственно КПД двигателя отдельно до этого рассматривали.
С ростом УИ одновременно снижается масса топлива/рабочего тела, которое нужно тащить с собой и тоже его разгонять, хотя это на не нужно — это не является полезной работой. Поэтому утверждение что с учеличением УИ снижается КПД неправильно. В прочем как и то, что он растет. В результате как правильно пишет SHVV оптимальный(наиболее эффективный) уровень УИ обеспечивающий максимальный КПД использования энергии зависит от того какая дельта V нам нужна между заправками — до какой конечной скорости нужно разогнаться или насколько активно маневрировать. Поэтому с ростом УИ КПД до какого-то момента растет, а потом начинает наоборот снижаться при его чрезмерном (для данной конкретный программы/траетории полета) увеличении.
Показатель полезен. Сколько энергии будет потрачено важно само по себе. Но в случае космоса энергия это еще и почти синоним массы, чтобы дать двигателям больше энергии при низком конечном КПД ее использования, нужно либо больший запас топлива загружать либо большую массу собирающего(солнечные батареи) или генерирующего (РИТЭГи, в перспективе ядерные реакторы) оборудования.
На сколько я понимаю, подобные двигатели разрабатывются для создания многоразовых межпланетных транспортных средств. То есть, это будет некий тягач для доставки грузов между планетами. Причём если реактивной массой его заправить можно будет относительно просто, то ядерный реактор/солнечные батареи должны быть рассчитаны на весь срок его эксплуатации. А это значит, что чем эффективнее мы будем расходовать их энергию, тем больше рейсов такой буксир сможет сделать и тем больше грузов сможет доставить. Так что, на мой взгляд, показатель вполне имеет право на существование.
Причём если реактивной массой его заправить можно будет относительно просто, то ядерный реактор/солнечные батареи должны быть рассчитаны на весь срок его эксплуатации. А это значит, что чем эффективнее мы будем расходовать их энергию, тем больше рейсов такой буксир сможет сделать и тем больше грузов сможет доставить.
Да, но выше сравнивали КПД электрореактивного двигателя с КПД химического, который не потребляет ничего от реактора/батарей.
Вообще я расстроен низким уровнем дискуссии. На профильном форуме вспомнили бы проекты/концепты с теми или иными вводными. Например, можно сравнить полет зонда СМАРТ с традиционными АМС. Впечатляет разница в начальной массе, зато СМАРТ летел дольше. Если бы его двигатели при той же мощности работали с большим УИ, он бы, наверно, летел еще дольше, хотя затратил бы меньше рабочего тела. Очевидно, есть оптимум. И, очевидно, он будет разный при полетах к Луне и к Плутону. В автоматическом или пилотируемом режиме. Далее, наверняка есть куча проектов разных миссий на разных движках. Например, Энергия прорабатывала 2 проекта марсианских кораблей: на химическом топливе и на солнечных батареях + ЭРД. Описание, вроде, было на их сайте. Те, кто в теме, назовут таких проектов десяток. Интересно было бы сравнить по основным параметрам. Дальше начали бы обсуждать влияние гравитационных потерь и стратегии преодоления радиационных поясов.
стоит добавить, что еще и малый К.П.Д
Нормальный КПД там, 50-70%.
На мое мнение такой двигатель должен как минимум в сотню раз превосходить электро-ракетный двигатель
Это и есть электроракетный двигатель!
То, что вы сейчас написали, это как «дизельный двигатель в сотню раз должен превосходить двигатель внутреннего сгорания».
минимальное расстояние до марса 225млн.км
Это максимальное, а не минимальное… Минимальное — 56.
максимальная скорость ЭРД 60км/сек
Вообще-то у ракетных двигателей любых типов есть только одно принципиальное ограничение по скорости — скорость света.
Споткнулся о фразу «межзвёздных перелётов», круче неё было бы только «межгалактических перелетов», к сожалению даже самые оптимистичные мечты о 1000 км/с (лет так через 50 развития этой технологии современными темпами), не сильно нас приблизят к «межзвездным перелётам», т.к. по прежнему каждый световой год нужно умножать на 300, чтобы получить число лет, за которое мы сможем световой год пролететь на такой скорость.
уже писал: энергия потребная для перемещения из точки А в точку Б обратно пропорциональна квадрату времени перемещения. могу ошибаться со степенью, с этой точки зрения этот вопрос почему-то никто не рассматривает и пришлось самому писать формулы. это искусство сейчас почти утеряно, формул полно в википипедии.
вдумайтесь — мы можем летать по солнечной системе с минимальными затратами. но очень долго, а если появляется желание летать быстро, нужны источники энергии. кроме ядерных реакторов ничего не приходит в голову, но с ними пока неясно все — до сих пор не решена проблема отвода тепла.
кстати небольшие реакторы ( на натрии. кажется. но не уверен) с генератором в одном флаконе стояли на вооружении уже в конце 50-х. по внешнему виду точная копия воздушного компрессора на колесах, которые раньше тарахтели на дорогах. защиты от радиации можно сказать не было.
вдумайтесь — мы можем летать по солнечной системе с минимальными затратами. но очень долго, а если появляется желание летать быстро, нужны источники энергии. кроме ядерных реакторов ничего не приходит в голову, но с ними пока неясно все — до сих пор не решена проблема отвода тепла.
кстати небольшие реакторы ( на натрии. кажется. но не уверен) с генератором в одном флаконе стояли на вооружении уже в конце 50-х. по внешнему виду точная копия воздушного компрессора на колесах, которые раньше тарахтели на дорогах. защиты от радиации можно сказать не было.
кроме ядерных реакторов ничего не приходит в голову, но с ними пока неясно все — до сих пор не решена проблема отвода тепла.
Я не думаю, что в космосе основная проблема это отвод тепла, скрываясь от солнца за какими либо объектами должно решить проблему.
Основная проблема как мне кажется состоит в ограничениях использования данной технологии введенных в ООН… Слишком дорого встанет не удавшийся эксперимент. И я не говорю про штрафы санкции и так далее… Слишком большой вред будет нанесен в случаи если такая «штуковина» взорвется на земле или еще хуже на орбите. Вообщем пока не научимся управляемому ядерному синтезу, то можно забыть о перелетах на тяжелых металлах.
Я не думаю, что в космосе основная проблема это отвод тепла, скрываясь от солнца за какими либо объектами должно решить проблему.
Основная проблема как мне кажется состоит в ограничениях использования данной технологии введенных в ООН… Слишком дорого встанет не удавшийся эксперимент. И я не говорю про штрафы санкции и так далее… Слишком большой вред будет нанесен в случаи если такая «штуковина» взорвется на земле или еще хуже на орбите. Вообщем пока не научимся управляемому ядерному синтезу, то можно забыть о перелетах на тяжелых металлах.
С небольшими реакторами еще проблема в том, что у них масса маленькая, тепловая инерция небольшая и время/точность реакции управляющей системы становятся очень критическими. Чуть что — расплав ядра или даже маленькая бомбочка на орбите.
Тепловая инерция не имеет никакого значения. Активная зона реактора нашего института вообще с тумбочку (топлива — 3,5 кг всего) — никаких проблем. А если пошёл разгон на мгновенных нейтронах, то и огромный реактор разнесёт на куски (что и произошло на ЧАЭС).
С маленькими активными зонами дофига было происшествий, начиная от «на миллиметр левее сдвинул и оно засветилось, а через неделю я помер» и заканчивая крушениями подводных лодок и даже спутников с такими реакторами (повезло что в густой лес, а не на городскую территорию упало). С большими — не в пример меньше, все-таки хорошо, когда есть запас по времени на прогрев. Первый реактор вообще деревянный был с полностью ручной регулировкой в виде палок. Ваш так можно регулировать? Вы-то эту тумбочку, если что — просто зальете бетоном и закопаете потом целиком, а со спутником так не выйдет.
Давайте вы не будете говорить о том, в чём вообще не разбираетесь…
«на миллиметр левее сдвинул и оно засветилось, а через неделю я помер» — это когда собрали настольный ядерный реактор вообще без систем безопасности и защиты от радиации. Причём вы заявляли «Чуть что — расплав ядра или даже маленькая бомбочка на орбите», а ничего подобного там не было. Реактор остался полностью цел. При том что, повторюсь, был собран вообще на столе без каких-либо систем безопасности.
Аналогично и со всеми остальными вашими рассуждениями.
«на миллиметр левее сдвинул и оно засветилось, а через неделю я помер» — это когда собрали настольный ядерный реактор вообще без систем безопасности и защиты от радиации. Причём вы заявляли «Чуть что — расплав ядра или даже маленькая бомбочка на орбите», а ничего подобного там не было. Реактор остался полностью цел. При том что, повторюсь, был собран вообще на столе без каких-либо систем безопасности.
Аналогично и со всеми остальными вашими рассуждениями.
Я про другой случай говорил (их много было, да) — Саров-1997. http://www.aes.pp.ua/NuclFuel/P12_04.htm — как минимум, в нескольких случаях были механические разрушения и частичные расплавления. Разумеется, _последствия_ для маленьких активных зон — меньше, чем для больших реакторов, так как масса участвующих веществ на порядки меньше. Но _вероятность_ происшествия, пусть даже и со срабатыванием аварийной защиты — гораздо больше.
Для исследовательского реактора это не так страшно — разбираем и/или заливаем бетоном и вывозим. На подводной лодке немного сложнее, но там куча охладителя вокруг, плюс можно затопить все целиком, если что (как и пришлось поступить как минимум в одном из случаев). Для спутника же — это большой кирдык, в лучшем случае — многотонная радиоактивная хрень на орбите (а пусть потомки разбираются...), в худшем (как космос-954) — падение на землю и заражение местности.
Для исследовательского реактора это не так страшно — разбираем и/или заливаем бетоном и вывозим. На подводной лодке немного сложнее, но там куча охладителя вокруг, плюс можно затопить все целиком, если что (как и пришлось поступить как минимум в одном из случаев). Для спутника же — это большой кирдык, в лучшем случае — многотонная радиоактивная хрень на орбите (а пусть потомки разбираются...), в худшем (как космос-954) — падение на землю и заражение местности.
И в чём отличие сучая в Сарове от того, что сказал я?..
Собран настольный (диаметр 258 мм, примерно с баскетбольный мяч) реактор фактически из «подручного хлама», никакой защиты от радиации в нём предусмотрено не было. Несмотря на это реактор проработал (без каких-либо систем регулировки!) почти неделю на стабильной мощности всего 500 Вт. Ничего в нём не расплавилось.
Вообще-то «многотонная радиоактивная хрень на орбите» — это гарантированный результат штатной работы космических АЭС. Именно так всё в них и запланировано: после выработки ресурса активная зона с кучей отработанного ядерного топлива навсегда остаётся на орбите.
Авария Космоса-954 не имеет никакого отношения к реактору. Реактор работал в штатном режиме. Там произошёл сбой корректирующего двигателя.
Так что опять вы мимо со своими «наездами» на компактные активные зоны.
Собран настольный (диаметр 258 мм, примерно с баскетбольный мяч) реактор фактически из «подручного хлама», никакой защиты от радиации в нём предусмотрено не было. Несмотря на это реактор проработал (без каких-либо систем регулировки!) почти неделю на стабильной мощности всего 500 Вт. Ничего в нём не расплавилось.
Вообще-то «многотонная радиоактивная хрень на орбите» — это гарантированный результат штатной работы космических АЭС. Именно так всё в них и запланировано: после выработки ресурса активная зона с кучей отработанного ядерного топлива навсегда остаётся на орбите.
Авария Космоса-954 не имеет никакого отношения к реактору. Реактор работал в штатном режиме. Там произошёл сбой корректирующего двигателя.
Так что опять вы мимо со своими «наездами» на компактные активные зоны.
А что, ракеты при старте уже не падают?
А при старте реактор будет не в рабочем состоянии, а в законсервированном походном/транспортном. И только на орбите первый раз запускаться или даже собираться из нескольких частей.
Все-равно тяги ЭРД и близко не хватает, чтобы на них с поверхности взлетать, поэтому влет в любом случае на обычных реактивных двигателях и энергия от реактора на этом этапе не нужна.
Ну а реактор который еще ни разу не запускался в работу особой рад. опасности не представляет, даже если упадет вместе с ракетой — все самые вредные и опасные элементы в нем начинают образовываться только после продолжительной работы.
Т.е. радиоактивное топливо — это уже не «вредные и опасные элементы»?
Не особо опасные. С ним работают буквально "голыми руками". Ну не совсем голыми — в резиновых перчатках и маске (чтобы пылью не надышаться). Когда в тонкой оболочке (твэла) даже перчатки не обязательны.
Топливо до того как оно начало "работать" это слаборадиоактивный материал.
А когда они рассыпятся на какой-то территории, тоже безопасны?
А чего ему распыляться-то? Если это не аварийный сход с орбиты на космической скорости, а авария при взлете про которую говорили, то шлепнется назад на землю сломанным, но целым куском. У реактора достаточно прочный корпус чтобы взрыв ракетного топлива выдержать не разлетаясь на отдельные части.
На месте падения поработает команда в защите, чтобы собрать все части что могли отлететь при ударе о землю и увезут на утилизацию на спец. предприятие, где уже будут аккуратно топливо из поврежденного корпуса и элементов (защитных трубок, в которые топливо внутри реактора упаковано) извлекать обратно.
Вообще был случай именно со взрывом реактора мощностью в 32 килограмма тротилового эквивалента
https://en.wikipedia.org/wiki/SL-1
Там стержень распух от радиации, начал застревать в канале, надо было силу прилагать, чтобы вытащить. Ну солдат и приложил слишком большую, что стержень выскочил и реактор взорвался. Там конечно сам реактор был спроектирован неправильно, не должен один единственный стержень превращать реактор в бомбу, но тем не менее "маленькая бомбочка" на самом деле была
Вообще был один случай со взрывом реактора мощностью в 75-225 (по разным оценкам) тонн тротилового эквивалента
https://ru.wikipedia.org/wiki/Авария_на_Чернобыльской_АЭС
Там нажали кнопку отключения - и реактор вместо отключения взорвался.
Ещё раз:
если пошёл разгон на мгновенных нейтронах, то и огромный реактор разнесёт на куски
И ни о каком "на миллиметр левее сдвинул" в случае SL-1 речи не шло, перемещения стержней измерялись десятками дюймов*, а не миллиметрами.
* - " The SL-1 reactor accident was initiated by the withdrawal of its central control rod to a level of approximately 20 inches in the space of 0.5 seconds".
Не морочьте себе голову. Классификация электрических ракетных двигателей весьма условна и во многом определяется историей.
Например, «стационарный плазменный двигатель» явно ионный, т.к. выбрасывает заряженные ионы и электроны раздельно, а не единую нейтральную плазму.
Например, «стационарный плазменный двигатель» явно ионный, т.к. выбрасывает заряженные ионы и электроны раздельно, а не единую нейтральную плазму.
Кто-нибудь вообще может внятно объяснить — в чем принципиальное отличии ионных двигателей и плазменных двигателей, что их в отдельные классы относят?
МОжет наши коты подскажут? Zelenyikot lozga
И там и там какое-то инертное тело (газ), которые ионизируют (а ионизированный газ это собственно = плазма), разгоняют до очень высоких скоростей с использование электрического источника энергии и выбрасывают создавая реактивную тягу.
Из отличий тут вижу только, что ускорение за счет радиочастотного нагрева до очень высоких температур (похоже на обычный ракетный двигатель, где нагрев от сгорающего рабочего тела), а в ионных разгон плазмы обычно электрическим полем между 2х электродов.
Только на основе этого на классы делят?
Плазма электрически квазинейтральна, а у ионов есть заряд.
A plasma propulsion engine is a type of electric propulsion that generates thrust from a quasi-neutral plasma. This is in contrast to ion thruster engines, which generates thrust through extracting an ion current from plasma source, which is then accelerated to high velocities using grids/anodes.
Ну в ионном суммарный заряд тоже в общем нулю равен. Разве что насколько помню ионы и отделенные от них электроны выбрасываются из двигателя отдельно 2мя независимыми пучками — чтобы можно было электростатическим полем их разгонять.
Т.е. принципиальная граница разделяющая 2 подтипа ЭРД это разделяются заряженные частицы после ионизации рабочего тела (=ионный двигатель) и выбрасываются раздельно или так скопом без разделения используются (= плазменный двигатель)?
Не морочьте себе голову. Классификация электрических ракетных двигателей весьма условна и во многом определяется историей.
Например, «стационарный плазменный двигатель» явно ионный, т.к. выбрасывает заряженные ионы и электроны раздельно, а не единую нейтральную плазму.
Например, «стационарный плазменный двигатель» явно ионный, т.к. выбрасывает заряженные ионы и электроны раздельно, а не единую нейтральную плазму.
Только представьте!..
Весь космос наполнен тем или иным веществом. Если построить «ловушку» для захвата всех частиц молекул и всех всех соединений… Такому двигателю никогда не придеться заправляться. Или я как то не так понял принцип двигателя?
Весь космос наполнен тем или иным веществом. Если построить «ловушку» для захвата всех частиц молекул и всех всех соединений… Такому двигателю никогда не придеться заправляться. Или я как то не так понял принцип двигателя?
Выше уже были подобные идеи с отсылками к книгам.
Главное в подобной «дозаправке» — иметь достаточно большую скорость, т.к. при маленькой скорости площадь ловушки должна быть большой, что увеличивает шансы схлопотать в нее увесистый камушек вместо межзвездного и межпланетного газа.
Главное в подобной «дозаправке» — иметь достаточно большую скорость, т.к. при маленькой скорости площадь ловушки должна быть большой, что увеличивает шансы схлопотать в нее увесистый камушек вместо межзвездного и межпланетного газа.
Были где-то расчеты. Не насобирать столько газа, что бы двигателю хватило непрерывно работать.
Вроде как ещё проблема торможения об это топливо.
Разумеется, что при скорости в 60км/сек назревает вопрос, как же плин эту махину остановить))) Но «космические тормоза» изобрел еще Ньютон. Используя гравитацию газовых гигантов можно не только затормозить, но и пополнить баки топливом.
Да нет, тут скорее речь о том, что прежде чем разгоняться за счёт топлива — захватываемое топливо нужно разогнать до полётной скорости, на что уходит часть энергии. Ну и в межзвёздном пространстве (изначально, как я понимаю, речь шла про дозаправку там) с подходящими газовыми гигантами напряженка.
Кстати любопытно, какая должна быть минимальная плотность вещества, чтобы на 60 км/с у корабля начались серьёзные проблемы с этим веществом?
Кстати любопытно, какая должна быть минимальная плотность вещества, чтобы на 60 км/с у корабля начались серьёзные проблемы с этим веществом?
Я представляю себе это все намного проще. Это корабль на носу которого огромная «спутниковая тарелка» т.е. тазик космических масштабов, а в центре такого тазика и реализован захват частиц. Ну и разумеется чем выше скорость тем больше частиц такой агрегат собирает. Ну и в межзвездном пространстве топливо есть… углерод водород это уж точно есть. А плотность вещества который может захватить агрегат будет напрямую зависеть от материала данного «тазика»… но я не физик и все это мое восполненное воображение фантаста =)
Не считая того, что «тазик» предполагалось в оригинальной идее делать электромагнитный(если не ошибаюсь), так и думали.
Речь о том, что этот тазик корабль будет тормозить. Примерно как на парусник поставить турбореактивный двигатель с рабочим телом собираемым парусом.
А с плотностью не так всё просто. Чем выше плотность, тем сильнее нагрев. А с теплоотводом в космосе проблемы.
Речь о том, что этот тазик корабль будет тормозить. Примерно как на парусник поставить турбореактивный двигатель с рабочим телом собираемым парусом.
А с плотностью не так всё просто. Чем выше плотность, тем сильнее нагрев. А с теплоотводом в космосе проблемы.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Межзвёздный_прямоточный_двигатель_Бассарда
как-то сидел, наносил вред здоровью и внезапно в голову пришла мысль:
нужно сделать что-то типа топливного элемента на водороде и кислороде. но ионы не рекомбинировать в электролите ( как это сделать — самое непонятное в проекте), а ускорять в ионном двигателе за счет энергии из того же топливного элемента.
с помощью электростатического поля можно сделать так, чтобы ионы не соприкасались со стенками ускорителей — ресурс. будет большим. плюс можно с помощью дополнительных источников электроэнергии увеличить импульс.
если удастся создать ядерный реактор для работы в космосе, то в качестве рабочего тела двигателя можно использовать воду. — разлагаем на водород и кислород, ионизируем в топливном элементе, ускоряем.
очень удобно в плане того, что у воды большая плотность, ее можно найти на луне, на марсе и т.д.
нужно сделать что-то типа топливного элемента на водороде и кислороде. но ионы не рекомбинировать в электролите ( как это сделать — самое непонятное в проекте), а ускорять в ионном двигателе за счет энергии из того же топливного элемента.
с помощью электростатического поля можно сделать так, чтобы ионы не соприкасались со стенками ускорителей — ресурс. будет большим. плюс можно с помощью дополнительных источников электроэнергии увеличить импульс.
если удастся создать ядерный реактор для работы в космосе, то в качестве рабочего тела двигателя можно использовать воду. — разлагаем на водород и кислород, ионизируем в топливном элементе, ускоряем.
очень удобно в плане того, что у воды большая плотность, ее можно найти на луне, на марсе и т.д.
Но в целом статья не может не рабовать. А если ещё и взлетит, то и подавно. А если ещё и будет работать в атмосфере… но это уже фантастика )
А при чем тут дальний космос? Вроде как удельный импульс плазменного двигателя всего раз в 50-100 больше ЖРД. То есть до Альфы Центавра мы точно на нем не долетим :)
Для этого просто стоит понять концепцию движения искусственных тел в космосе. Все они двигаются инерционно получая ускорение от двигателя или гравитационных явлений более тяжелых объектов в космосе.
Вот от сюда и выгода подобного двигателя. Это в 50 раз экономия топлива и если реализовать дозаправку (любым образом), то такой агрегат сможет продолжать свое ускорение и в конце концов добраться до скорости близкой к скорости света. А с такой перспективой Альфа центавра уже не кажется такой далекой.
Вот от сюда и выгода подобного двигателя. Это в 50 раз экономия топлива и если реализовать дозаправку (любым образом), то такой агрегат сможет продолжать свое ускорение и в конце концов добраться до скорости близкой к скорости света. А с такой перспективой Альфа центавра уже не кажется такой далекой.
Сейчас (на данном этапе развития) под «дальним космосом» подразумевают не Альфу и прочие межзвездные полеты, а все что дальше высоких орбит вокруг Земли, куда полеты более-менее уже налажены. Т.е. полеты по Солнечной системе с покиданием орбиты Земли.
Марс и пояс астероидов — уже дальний космос. Юпитер или Плутон — тем более.
Ну а Альфа — это не дальний космос, а пока просто фантастика/мечты.
Марс и пояс астероидов — уже дальний космос. Юпитер или Плутон — тем более.
Ну а Альфа — это не дальний космос, а пока просто фантастика/мечты.
Все спорят о тяге, но при это забыли о потребляемой мощности в 100 кВт!!! Это огромное количество энергии, если это обеспечивать солнечными батареями, то они должны быть размером в 100 этажный дом. И то, если космический аппарат с этим двигателем будет находиться на орбите земли и если КПД этих солнечных панелей будет 17-19%. А, как известно, по мере удаления от земли КПД солнечных панелей падает просто неумолимо. И вы уже не получите 100 кВт мощности. То есть единственный выход — это установка радиоизотопого термоэлектрического генератора и не одного, которые используют плутоний 238. Грамм плутония стоит около миллиона долларов. Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 кВт его потребуется килограммы. Исходя из этого просто посчитайте себестоимость этого двигателя. Мне кажется, что затраты на него будут колебаться в районе сотен миллионов. Не думаю, что оно того стоит, и на данном этапе развития технологий кому-то это будет интересно. Как технически, так и финансово. Я конечно могу ошибаться, но мне почему — то это все представляется именно так.
>>Это огромное количество энергии, если это обеспечивать солнечными батареями, то они должны быть размером в 100 этажный дом
Обожаю сравнения в журналистском стиле. Да будет известно, что МКС, например, питается всего лишь от 1640 квадратов солнечных панелей при потребляемой мощности в ~110кВт. В наличии там, кстати, 4 сегмента, каждый из которых способен выдавать до 32кВт, значит максимальная суммарная мощность где-то в районе 160-170кВт — т.е. подобное не только УЖЕ собрали и оно УЖЕ работает не первый год, но еще и площадью значительно меньше. Кстати, размером в 100-этажный дом это как — по фасаду, по жилплощади, по площади крыши? 1640квадратов это всего-то пятак 40х41 метр, т.е. навскидку — фасад типовой двенадцатиэтажки на три-четыре подъезда (смотря какие квартиры конечно).
>> КПД этих солнечных панелей будет 17-19%
>> по мере удаления от земли КПД солнечных панелей падает просто неумолимо
Садитесь, два.
КПД панелей от орбиты и удаления от солнца не зависит. Вот количество падающей на них энергии — зависит, но КПД останется неизменным. Кстати, уже и 30% выжали, и даже вроде бы под 40 получилось.
>>То есть единственный выход — это установка радиоизотопого термоэлектрического генератора и не одного, которые используют плутоний 238. Грамм плутония стоит около миллиона долларов. Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 кВт его потребуется килограммы
Это пожалуй единственный разумный тезис. Плутония действительно понадобится очень много. Нереально много — Новые горизонты несет на себе 11 килограмм плутония и его ритэг имеет электрическую мощность всего лишь порядка 200-250Вт. Чтобы выжать хотя бы десяток-два киловатт, одного плутония без учета термопар надо около полутонны тянуть, что очень невыгодно в плане массы, с учетом низкой тяги двигателя. Однако цена его — не миллионы за грамм, это вы с калифорнием перепутали. Плутоний вполне себе торгуется по ценам около 200-500 тысяч у.е. за КИЛОграмм, что относительно доступно. Но сгенерировать его хотя бы килограмм 200 на данный момент задача очень сложная, т.к. просто нет инфраструктуры, и вот в нее уже надо вбухать миллионы, если не миллиарды.
Но, как я уже сказал, это невыгодно, легче полноценный ядерный реактор на подобии тех, что в АПЛ стоят, например, запульнуть, там и мощности можно поболе выжать, чем 100кВт. Да вот беды две — в космосе его тяжело заставить работать. ибо охлаждать надо, ну и масса такая, недетская — со всем комплектом тонн наверное под 150-200 выйдет, хотя частью защитных оболочек однозначно можно пожертвовать в случае беспилотного зонда. а они там основную массу и составляют.
>> Не думаю, что оно того стоит, и на данном этапе развития технологий кому-то это будет интересно. Как технически, так и финансово.
Когда-то точно так же говорили про самолеты, автомобили, дирижабли, поезда, пушки, корабли, экспедиции к далеким землям и прочие радости НТП.
Обожаю сравнения в журналистском стиле. Да будет известно, что МКС, например, питается всего лишь от 1640 квадратов солнечных панелей при потребляемой мощности в ~110кВт. В наличии там, кстати, 4 сегмента, каждый из которых способен выдавать до 32кВт, значит максимальная суммарная мощность где-то в районе 160-170кВт — т.е. подобное не только УЖЕ собрали и оно УЖЕ работает не первый год, но еще и площадью значительно меньше. Кстати, размером в 100-этажный дом это как — по фасаду, по жилплощади, по площади крыши? 1640квадратов это всего-то пятак 40х41 метр, т.е. навскидку — фасад типовой двенадцатиэтажки на три-четыре подъезда (смотря какие квартиры конечно).
>> КПД этих солнечных панелей будет 17-19%
>> по мере удаления от земли КПД солнечных панелей падает просто неумолимо
Садитесь, два.
КПД панелей от орбиты и удаления от солнца не зависит. Вот количество падающей на них энергии — зависит, но КПД останется неизменным. Кстати, уже и 30% выжали, и даже вроде бы под 40 получилось.
>>То есть единственный выход — это установка радиоизотопого термоэлектрического генератора и не одного, которые используют плутоний 238. Грамм плутония стоит около миллиона долларов. Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 кВт его потребуется килограммы
Это пожалуй единственный разумный тезис. Плутония действительно понадобится очень много. Нереально много — Новые горизонты несет на себе 11 килограмм плутония и его ритэг имеет электрическую мощность всего лишь порядка 200-250Вт. Чтобы выжать хотя бы десяток-два киловатт, одного плутония без учета термопар надо около полутонны тянуть, что очень невыгодно в плане массы, с учетом низкой тяги двигателя. Однако цена его — не миллионы за грамм, это вы с калифорнием перепутали. Плутоний вполне себе торгуется по ценам около 200-500 тысяч у.е. за КИЛОграмм, что относительно доступно. Но сгенерировать его хотя бы килограмм 200 на данный момент задача очень сложная, т.к. просто нет инфраструктуры, и вот в нее уже надо вбухать миллионы, если не миллиарды.
Но, как я уже сказал, это невыгодно, легче полноценный ядерный реактор на подобии тех, что в АПЛ стоят, например, запульнуть, там и мощности можно поболе выжать, чем 100кВт. Да вот беды две — в космосе его тяжело заставить работать. ибо охлаждать надо, ну и масса такая, недетская — со всем комплектом тонн наверное под 150-200 выйдет, хотя частью защитных оболочек однозначно можно пожертвовать в случае беспилотного зонда. а они там основную массу и составляют.
>> Не думаю, что оно того стоит, и на данном этапе развития технологий кому-то это будет интересно. Как технически, так и финансово.
Когда-то точно так же говорили про самолеты, автомобили, дирижабли, поезда, пушки, корабли, экспедиции к далеким землям и прочие радости НТП.
Что вы так сразу набросились?:) Я имел ввиду, что по мере удаления от орбиты земли нужна будет большая площадь солнечных панелей. С плутонием — действительно напутал, на данный момент цена около 5200 долларов за грамм. Но вы правильно заметили, что нужна инфраструктура под производство.
А насчет того, что когда-то так думали про автомобили… не знаю правильное ли это сравнение, так как вы не спроектируете плазменный двигатель у себя в гараже, как это делали в конце позапрошлого века с автомобилями. Все-таки космическая отрасль требует сотни миллионов для реализации подобных проектов. И на собственном «гении» вы далеко не уедете.
А насчет того, что когда-то так думали про автомобили… не знаю правильное ли это сравнение, так как вы не спроектируете плазменный двигатель у себя в гараже, как это делали в конце позапрошлого века с автомобилями. Все-таки космическая отрасль требует сотни миллионов для реализации подобных проектов. И на собственном «гении» вы далеко не уедете.
если это обеспечивать солнечными батареями, то они должны быть размером в 100 этажный дом
Мощность энергосистемы МКС 110 кВт. Это непрерывно. Так-то на солнечной стороне батареи дают в два с лишним раза больше, но энергия идёт в аккумуляторы, чтобы на ночной стороне продолжать питать системы станции.
Причём батареи МКС морально устарели: КПД лишь 14%, то время как сейчас на спутники ставят батареи с КПД 28%.
МКС похожа на 100 этажный дом?..
Cкажите, а в чем экономическая состоятельность таких проектов?
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
В России сделают плазменный ракетный двигатель для освоения дальнего космоса