Нет вам не нужны 50 км/с дельты вэ. Вам нужны аддитивные технологии (Часть 1)

    Полет в космос пока что дорог. Даже если принять кажущуюся многим чрезмерно оптимистичной, возможность запускать полностью-многоразовый носитель на 100-150 тонн за $ 7 миллионов — получим порядка 50 долларов за килограмм ПН. Полет к Луне или Марсу с помощью того же StarShip увеличит минимальную стоимость доставки груза примерно в 6 раз (добавятся 5 заправщиков) до ~$300 за килограмм.

    Обычно из подобных выкладок делается вывод о невозможности промышленного освоения космоса без освоения принципиально-новых источников энергии или даже не-реактивного движения либо нахождения в космосе чего-то ну очень ценного. Вот только при этом упускается из виду то что большинство небесных тел в Солнечной Системе имеет скорость убегания значительно меньшую чем на Земле, куда мы по идее, собрались импортировать добытое, а у Земли есть атмосфера, тормозящая космические корабли и баллистические капсулы без затрат реактивной массы.

    КДПВ и краткое содержание серии статей

    Недостаточно веспен-газа


    Идея о том, что топливо для обратного полета хорошо бы добывать на месте появилась давно. Рискну предположить, что в научной фантастике она не была новой еще в 1960е. Но продвигать ее как основу перспективной пилотируемой миссии первым решился, пожалуй, Р. Зубрин в проекте Mars Direct. Потом пришел Илон Маск, решивший взять да и попробовать так сделать (work in progress).

    Любопытно, что при производстве топлива из местных ресурсов электролизом либо реакцией Сабатье твердофазные ЯРД становятся экономически невыгодными. Да, у метанового ЯРД удельный импульс примерно вдвое выше чем у метан-кислородного ЖРД (см. книгу «Электрические межпланетные корабли» или игру Children of a Dead Earth). Вот только на каждый килограмм метана реактор Сабатье дает 4 килограмма кислорода. В ЖРД обычно используется избыток горючего, но, например, в случае с «Раптором» и «Звездолетом» на 240 тонн метана приходится 860 тонн кислорода.



    На графике синие столбцы соответствуют конечным массам для четырех ракет с характеристической скоростью (aka дельта вэ) 5 км/с и запасами топлива эквивалентными по затратам энергии синтезу 1100 тонн метан-кислорода. Желтые столбцы — полезная нагрузка за вычетом массы ракеты при условии, что у каждой технологии на тонну топлива приходится 0.1 тонна конструкции. Оранжевые — полезная нагрузка с учетом плотности топлива (у метан-кислорода 20 тонн на тонну ракеты, у метана — 15 тонн, у водород-кислорода — 10 тонн, у ядра — 5 тонн). Дельта в 5 км/с взята, потому что это вторая космическая скорость Марса. В случае же с Луной и ее 2.5 км/с преимущество химических ракет будет еще более выражено.

    Как видно из графика, метан-кислород выигрывает у остальных технологий без вариантов за счет большей начальной массы. ЯРД на метане мог бы поспорить с ЖРД на водород-кислороде, вот только если можно синтезировать метан — будет чем заправить метановый ЖРД. Чтобы метановый и водородный ЯРД смогли компенсировать использование только части продукции топливного завода им требуется удельный импульс около 10 и 30 км/с соответственно. Вывод: для космического транспорта использующего внеземные источники рабочего тела твердофазные ЯРД бесперспективны. Какой-то интерес могут представлять лишь газофазные двигатели, даже в лучшие времена ядерного оптимизма не продвинувшиеся дальше бумаги. Метан-кислород является более предпочтительной парой чем водород-кислород, однако если на небесном теле нет месторождений углерода — придется пользоваться тем, что есть.

    Недостаточно минералов


    Итак. Мы хотим построить на Луне завод который будет отправлять на Землю что-нибудь полезное по приемлемой себестоимости. В начале нужно рассчитать эту самую себестоимость.



    «Дорожная карта» цислунного пространства. Взято отсюда.

    Согласно схеме, для перелета с низкой околоземной в первую точку Лагранжа нам понадобится 3.7 км/с дельты вэ. И еще 2.5 км/с для посадки. Полностью заправленный «Старшип» без полезной нагрузки сядет на Луне имея 130 тонн топлива. Нагрузив в корабль ~50 тонн реголита еще будем иметь запас дельты для отлета к Земле. Считая что стоимость экспедиции вместе с запусками танкеров была $ 50 миллионов (сам Маск обещал «как у Фалькона-1 за счет многоразовости» т. е. 5-7 миллионов за полет) получаем 1000 баксов за килограмм реголита. Что любопытно, при такой цене и объемах поставки уже вполне реально торговать просто реголитом на сувениры и учебный материал для ВУЗов.

    Но на Земле никто не добывает полезные ископаемые, прилетев в чисто поле на вертолете, и покидав в него все, что плохо лежит. Вместо этого в начале строят транспортную и добывающую инфраструктуру. Если в качестве транспортной инфраструктуры рассматривать все тот же «Старшип» — у нас появится узкое место в виде +1000 $/кг за перевозку. В принципе можно жить и с этим, если найти нечто что можно толкнуть более чем за 2000 $/кг (с учетом нетранспортных расходов и ненулевой маржи). И такие вещества существуют — см. прайс-лист [1]. ULA в своей CisLunar Economy хотело возить на околоземную орбиту материалы для строительства спутников и солнечных электростанций. Но попробуем все-таки расширить узкое место.

    Расширять узкое место будем оптимизацией транспорта. С точки зрения Луны схема с челночными полетами «Старшипа» неоптимальна — многоразовый корабль постоянно ныряет в гравияму, откуда его приходится вытаскивать и при этом топливо на полеты он берет в той же яме. При этом на Луне, скорее всего, есть вода, солнечная постоянная вдвое выше, чем на Марсе, при отсутствии облаков. В ударных кратерах можно найти металлы, включая железо. Последнее удобно тем, что его можно разведать со спутника по магнитному полю и выбрать из реголита при помощи его же.

    Запускать груз с Луны на Землю можно следующими способами:

    1. Ракетами на горючем из местных ресурсов.
    2. Электромагнитной пушкой.
    3. Как-то еще.

    Остановимся на первом варианте считая, что NASA на счет воды не ошиблась. По последним данным воды только на Северном полюсе не менее 600 миллионов тонн [2], так что исчерпание данного ресурса в ближайшей перспективе не грозит.

    Ракету можно либо строить на месте, либо завозить с Земли. В первом варианте возможно одноразовое использование, во втором только многоразовое. В обоих случаях нужно освоить производство одноразовых баллистических капсул из местных ресурсов.

    Рассмотрим вариант с «импортной» ракетой. 2 тонны сухой массы, 14 заправленной. Хуже чем у Центавра с 20 тоннами водород-кислорода на 2 тонны сухой массы, но у Центавра нет ног для посадки на Луну. Без ПН буксир будет иметь дельту в 8.5 км/с, чего с запасом хватит для посадки на Луну при старте с НОО. На которую кораблик закинет все тот же «Старшип» попутной ПН. Обратно к Земле кораблик сможет вытолкнуть баллистическую капсулу весом 10 тонн и вернуться обратно пустым.

    Стоимость одного рейса буксира будет равна стоимости строительства буксира и вывода его на НОО, деленной на число использований. Для первого вполне адекватной оценкой сверху представляются все те же $ 50-60 миллионов — эта сумма одного порядка со стоимостью запуска целого Фалькона-9 или производства капсулы Дракона. Согласно [3] двигатель RL-10 еще в начале 1960х мог работать до 2.5 часов с 50 перезапусками, после доработок смог продержаться более 11 часов, про число запусков информации, к сожалению, нет. Зато известно что J-2 выдерживал 103 запуска и 6.5 часов работы, а дальше инженерам надоело:) Так что ресурс в 50 полетов по двигателю не выглядит фантастическим. Итого имеем порядка миллиона долларов на полет буксира. За один полет буксир пинает к Земле 10-тонную капсулу, если предположить что «коэффициент наполнения» капсулы только 50 % — получим миллион за 5 тонн или $ 200 за килограмм. Впятеро меньше чем у Старшипа. Самое интересное в том что если вместо «Старшипа» запустить буксир обычным Фальконом-9 с б/у ступенью и возвратом ступени — цена увеличится только до $ 400 тыс. за тонну.

    Но не испортят ли всё создание заправочной станции? Да еще и вместе с производством баллистических капсул и добычей редкоземов. Об этом в продолжении, которое следует.

    Ссылки:

    [1] http://www.infogeo.ru/metalls/price/?act=show&okp
    [2] https://www.nasa.gov/mission_pages/Mini-RF/multimedia/feature_ice_like_deposits.html
    [3] https://history.nasa.gov/SP-4221/ch6.htm
    Поделиться публикацией
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 88

      +2
      Хайлайн уже описывал методу. Большая ЭМП. Проблема в том, что жители могут подумать что земля зажралась и устроить маленький армагедон.

      Кто не читал «Луна суровая хозяйка», рекомендую.
        0
        С ЭМП проблема в выплавке меди. Может к следующей части все-таки посчитаю слаботочный массдрайв на железе, но заранее боюсь что выйдет монстр.
          0
          Зачем на железе? В реголите достаточно алюминия.
            0
            Его еще добыть надо, разделив реголит на оксиды и восстановив их. А вот метеоритное железо можно магнитом вытягивать в виде порошка.
            +1
            А зачем ЭМП? Безатмосферная планета имеет массу преимуществ. Подозреваю, что там из рогатки, поколдовав над многоступенчатостью, можно выстрелить на 2 км/с. Или из пращи, и далее по списку метательных устройств почтенного века. Вот тоже посчитаю на днях.
              0
              С пращой будут перегрузки, тупо боковые (центробежные). Но если например воду (лёд) выталкивать в сторону L1 может и прокатит.
                0
                V**2/R. Это будет очень большая праща. Надо считать. Конструкция себя должна выдержать, до нагрузок космического лифта еще далеко. Но в строительстве не будет проста, да.
                Не только с пращой, кстати, с ЭМП и любым катапультным запуском та же проблема. Или очень длинная конструкция, или очень прочная ПН.
                  0
                  Ну я к тому, что все идеи пращи, бегающего по кругу паровоза с вагончиками и прочих кольцевых ускорителей в смысле перегрузок несостоятельны перед точно такой же, но линейной фигнёй с длиной, равной длине окружности.
                  Профит кольца — в возможности подводить меньшую мощность на разгон (т.е. энергию можно набирать за много оборотов, а не за один), если, конечно, у нас бесплатный вакуум и отсутствует трение. Но полезной нагрузке от таких разгонов может поплохеть.
                    0
                    Если я ничего не путаю, то разница между линейным разгоном (равноускоренным, чего, заметим, еще нужно достичь) и круговым с радиусом равным длине первого — в два раза. Тут бабушка надвое, что лучше, потому что у той же пращи основная часть просто трос, а линейный — некая конструкция во всю длину. Сравнивать надо конкретные конструкции. В любом случае, мы или строим совсем уже монструозную конструкцию, или закладываемся на хорошие такие ускорения. Смотря что возить. Контейнер с сырьем доступно сделать и на 300g рассчитанным, а вот с хрупкими штуками вроде солнечных панелей будут проблемы.
                      0
                      Речь не о радиусе, а о длине окружности. Если, например, выбор — строить рельсы или ускорительную трубу по прямой или сворачивать их же в круг, то получается пи/4 (грубо 0.8) в пользу линейного, т.е. у линейного даже чуть меньше средние ускорения получаются. Но, как вы правильно сказали, равноускоренность это та ещё задачка.
                    0
                    Я даже считал. Если кратко, современных материалов хватит с запасом, но конструкция будет на несколько килотонн. Ну и без равного массопотока на Луну пращу придется постоянно поднимать двигателями.
              0
              Или вот один автор построил на Луне — «военный объект Человечества — противо-метеоритная пушка». Там фентези, правда с маной на Луне уже плохо.
              0
              Все что есть на Луне везти на Землю в промышленных масштабах смысла нет никакого, интересно бы конечно железо оттуда привезти для исследования, а все остальное не представляет интереса, все что там есть можно и нужно использовать только там. Разве что с астероидов платиноиды, остальное также для местпрома. Печать машин и механизмов для транспорта, производства топлива и окислителя, сплавов в микрогравитации, наконец самая насущная задача — производство электроники или фотоники с использованием местных полезных ископаемых, хотя самой насущной-насущной задачей для человека в космосе будет таки двигатель, который сократит время доставки человека от планеты А до планеты Б за срок, при котором будет минимальное воздействие космического излучения на организм.
                0
                Вообще-то есть смысл возить именно в промышленных масштабах то, чего нет на Земле. Я лично знаю только про гелий-3, но может и еще что есть
                  +1
                  Европий, например, если вдруг понадобится — см. europium anomaly. И вообще редкоземельных много, что хорошо, потому что на земле мы вон активно взялись за неодим, а его вряд ли еще много найдется.
                  0
                  Я бы поставил вопрос по-другому. Что легче производить на Луне, чем на Земле? Потому что цена к весу — это обычно к вещам с большой добавленной стоимостью.
                  А ответ, вероятно, есть. Очень любопытным ресурсом Луны является безатмосферность. Для ионной оптики, например. Жалко, урана, судя по всему, местного нет — обогащенный калютронным методом уран был бы очевидным ответом.
                  Еще один ресурс — Луна как свалка отходов. Тоже, конечно, обидно, но не так болезненно, как на Земле. Вынос особо опасных производств, и т.д. Приближается день, когда этот вопрос будет стоить многие миллиарды. Если не наступил еще.
                    0
                    Я бы поставил вопрос по-другому. Что легче производить на Луне, чем на Земле?

                    А про это вторая часть будет.
                    Жалко, урана, судя по всему, местного нет — обогащенный калютронным методом уран был бы очевидным ответом.

                    Редкоземы. А уран уже сейчас сомнительный ресурс ибо ВИЭ уже обогнали АЭС по установленной мощности и возможно даже по производству.
                      0
                      Ну, чтобы не вдаваться в вечную тему АЭС-ВИЭ, давайте скажем так — спрос на уран может упасть, но вряд ли обнулится. Мне кажется, это бесспорно. А обогащенный он имеет такую цену к весу, что и в десять раз упав будет рентабелен. Проблема в том, что придется везти туда желтый кек или что-то вроде, а вот это полностью лишает проект интереса.
                      Хотя над радиоактивными производствами на Луне я бы подумал. Но мало знаю тему.
                      С нетерпением жду следующую часть, ага.
                        0
                        Как минимум месторождения тория там есть заодно с редкоземельными.
                          0
                          Знаю, хотя кто его знает, в каком виде (вообще с нетерпением жду регулярного исследования KREEP, это же должна быть песня для планетологов!). Но не знаю, как использовать торий. Зову на помощь специалистов, знаю, их тут есть.
                          Кстати, Луна прекрасное место для всяческих экспериментальных реакторов с металлическим теплоносителем. Но это, видимо, очень много туда везти придется?
                            0
                            Экспериментальные реактора без биологической защиты и машинного преобразователя могут весить десятки-сотни килограмм. Но опять кто их будет заказывать на Земле если установленная мощность АЭС с 1986 практически не меняется?
                              0
                              Я исхожу из факта — реакторы прямо сейчас разрабатываются и финансируются, невзирая на несомненный упадок отрасли. Как минимум, ведется работа в Terrapower, у китайцев с HTR, у русских с БН, про Индию я что-то слышал, забыл что. Это много, много миллионов денег.
                                0
                                Terrapower

                                «К началу 2019 года стало ясно, что построить экспериментальный реактор в США не получится из-за ограничений по ядерной безопасности.

                                Попытки Гейтса и компании построить реактор в Китае натолкнулись на запрет правительства США экспортировать в Китай критически важные технологии (реактор, в частности, будет генерировать плутоний-239, который используется для создания ядерного оружия).

                                Пока неясно, где компания может построить прототип реактора.»

                                Ну да, Гейтсу только на Луне полигон организовывать и остается.
                                Это много, много миллионов денег.

                                В фотовольтатике и прочих полупроводниках где нужны редкоземы их все равно больше. И я вставлял прайс на дорогие металлы в статью.
                                  0
                                  Ну да, Гейтсу только на Луне

                                  Ага, я тоже пошел читать и наткнулся. :-) Это, видимо, тенденция, и вот тут возможен большой спрос. У США и подобных им все меньше возможности держать радиоактивные производства на своей территории, при этом все сложнее с аутсорсом, а потребность никуда не девается. Вон, датчики дыма с америцием. Насовцы очень, помнится, радовались, что удалось пробить производство компонентов для РИТЭГов. И т.д. Вижу в этом перспективу.
                                  В фотовольтатике и прочих полупроводниках

                                  Фотовольтаика тут вообще лучший вопрос сезона. И модно, и денежно. А если мы на Луне осилим делать солнечные панели, то это вообще двух зайцев — у нас всегда локально под руками доступное (правда, только днем, но это вообще здоровенная проблема Луны) электричество, и прекрасный товар для продажи на Земле. Заодно махом решающий две из трех основных проблем фотовольтаики — EROEI и экологическую нагрузку производства. Но это, предполагаю, долгий путь. Парадокс: Луна имеет офигенные преимущества, но именно их использование очень замедлит процесс. Потому что оборудование станет очень плохо отлаживаемым на Земле.
                                    –1
                                    EROEI

                                    The mean harmonized EPBT varied from 1.0 to 4.1 years; from lowest to highest, the module types ranked in the following order: cadmium telluride (CdTe), copper indium gallium diselenide (CIGS), amorphous silicon (a:Si), poly-crystalline silicon (poly-Si), and mono-crystalline silicon (mono-Si). The mean harmonized EROI varied from 8.7 to 34.2.
                                    ссылка
                                      –1
                                      Заодно махом решающий две из трех основных проблем фотовольтаики — EROEI и экологическую нагрузку производства.
                                      две проблемы вы прочли на заборе, а третья какая?
                                        0
                                        Непрерывность, естественно.
                                        Насчет «на заборе» Вы правы частично — знаю исключительно со слов, но все-таки со слов специалистов.
                                0
                                >Но не знаю, как использовать торий
                                на тории тоже можно строить ядерные реакторы, потенциально более взрывобезопасные, чем урановые. Если получится наладить процесс, альтернативная энергетика на Земле будет никому не нужна
                                  0
                                  Если бы у бабушки был
                                  Таким образом, первый момент, почему мы не видим сотни реакторов на тории, весело снабжающих мир электричеством — торий не является ядерным топливом. Он имеет смысл только в составе замкнутого ядерного топливного цикла(ЗЯТЦ), который полноценно так нигде и не был воплощен. Так же как и ЗЯТЦ на уране, торию будут нужны быстрые реакторы с коэффициентом воспроизводства больше 1, радиохимические перерабатывающие заводы и прочие фишки ЗЯТЦ.
                                  Фактически Th232 — это конкурент U238 — вещество, которое можно превратить в ядерное топливо. Если говорить в общем у каждого из кандидатов в ядерное топливо есть свои плюсы и минусы:

                                  1. В земной коре тория в несколько раз больше, чем урана. Это плюс торию.
                                  2. У тория нет проблем с минорными актиноидами, топливо на основе ториевого цикла становится не радиоактивным уже через несколько сот лет против сотен тысяч у уранового цикла. Это его главный плюс, об этом ниже.
                                  3. Однако торий надо добыть, в то время как 3,5 млн тонн урана уже лежат на складах
                                  4. При трансмутации Th232->U233 образуется промежуточный Pa233, который довольно долго распадается и является нейтронным ядом. Это огромный минус, о нем мы поговорим ниже.
                                  5. Побочный изотоп U232, который будет нарабатываться в топливе с торием дает при распаде цепочку жестких гамма-излучателей, которые резко осложняют переработку ОЯТ.
                          0
                          А региональные операторы по вывозу мусора уже в тарифе учли вывоз на луну, или еще поднимать тарифы намереваются? Мне казалось что возросшие тарифы именно про вывоз на луну.
                            0
                            Будут собирать объект массой с МКС и выводить на геостационарку. Жаль, что таких ракет пока нет в планах.
                              0
                              Извините, не удержался
                              Спойлер
                              image
                                0
                                Вот на ГСО мусор выводить не будут точно. Хотя бы потому, что отправить его на Луну, Венеру или Марс проще
                                  0
                                  Точно на Луну проще, чем на ГСО? Но я понимаю, что на ГСО итак все захламлено. Всякие сломавшиеся спутники создают проблемы, нужно корректировать орбиты.
                                    0
                                    Да. На ГСО нужно 1.47 км/с. Для сравнения, для перелета на Луну нужно 0.68 км/с, на Венеру — 1.05 км/с, на Марс — 1.16 км/с. Все числа — для перелета с ГПО, в соответствующие окна, по гомановской траектории, без торможения (те пролет или импакт).

                                    Проблема ГСО в том, что у нее перигей высоко находится, и поднять его до нужной высоты — сложно. В отличие от нее, для перелета к Луне или планетам поднимать перигей не нужно
                                      0
                                      У вас какие-то странные числа. В статье же есть карта дель-вэ. Для НОО-ГСО нужно 4.33 км/с. НОО-Лагранж (или межпланетное) — 3.77 км/с.
                                        0
                                        Все числа — для перелета с ГПО, в соответствующие окна, по гомановской траектории, без торможения (те пролет или импакт)
                                        НОО -> ГПО — это 2.44 км/с, в сумме с ГПО <-> ГСО дает 3.91 км/c. Именно столько будет «стоить» переход с низкой экваториальной орбиты на геостационарную орбиту.

                                        А вот еще 0.42 км/с — это изменение наклонения на 28.5 градусов, в случае, если оно выполняется одновременно с переходом с ГПО на ГСО (отдельным маневром оно будет сильно дороже, там теорема Пифагора дает большую скидку). Поэтому переход с низкой орбиты наклонением 28.5 градусов на геостационарную орбиту будет стоить указанные вами 4.33 км/с. При этом это наиболее дешевый вариант изменения наклонения — мы запускаем спутник на низкую орбиту строго на восток от космодрома, потом переходим на ГПО, а потом, одновременно с переходом на ГСО, изменяем наклонение. Нет смысла изменять наклонение никаким другим образом, это будет дороже (ну, за исключением биэллиптического перехода, но он позволяет сэкономить совсем немного, на порядки увеличивая время, поэтому используется редко).

                                        Именно поэтому 4.33 км/с — это то, сколько надо затратить при старте с низкой орбиты, чтобы перейти на геостационарную орбиту, если спутник был запущен с космодрома Кеннеди на мысе Канавералл. При морском старте с экватора потребуется всего 3.91 км/с (не требуется изменение наклонения), при старте из Куру — немногим больше, чем при морском старте. Использование космодрома Сичан потребует примерно того же запаса изменения скорости, что и запуск из центра Кеннеди, а вот Ванденберг и Цзюцюань потребуют больше, не говоря уже о Байконуре, Капустином Яре или Плесецке.

                                        Учитывая, что нет никакого смысла запускать мусор именно на экваториальную, геостационарную орбиту (хотя бы потому, что наклонения будут потихоньку меняться — мы же не хотим весь мусор периодически дозаправлять для коррекций), я трактовал слово «геостационарка» из сообщения, на которое отвечал, как «геосинхронная орбита», написанное с ошибкой — их все же часто путают. Соответственно, изменения наклонения не учитывались в моих числах выше. Собственно, они не учитывались и для запусков к Луне, Венере или Марсу — предполагалось, что запуск на низкую орбиту сразу произведен в плоскость эклиптики. Этого можно достичь при запуске с космодромов, находящихся между тропиками, а затраты скорости для всех остальных космодромов будут зависеть от широты запуска (пренебрегая нетехническими причинами, которые могут вести к увеличению затрат скорости, вроде запрета на определенные азимуты запусков по каким-либо соображениям).

                                        Последняя орбита, которая является общей для запусков как на ГСО, так и на межпланетные тракетории — это ГПО, именно поэтому я выбрал ее в качестве точки отсчета затрат на изменение орбиты. Затраты на переход с НОО на ГПО во всех сценариях одинаковые.

                                        Ну и вот вам несколько более подробная карта солнечной системы, без учета изменения наклонений (поскольку они у всех разные):image
                                          0
                                          Если на то пошло, на экваторе без потерь между НОО и отлетной 11.2-7.8 = 3.4 км/с. Но в карте дельт и выход на НОО 9 км/с т.е она с учетом потерь. Когда писал статью, кстати, в начале посчитал все беря идеальные дельты из памяти, потом вставил карту в статью, выматерился и пересчитал по-новой. На практике на Мысе ГПО-1800 м/с, в Куру и на Морском Старте 1500 м/с — это дельта требуемая от апогейника спутника. С Байконура запускают на 1800, но за счет большей дельты у РБ.
                                          Учитывая, что нет никакого смысла запускать мусор именно на экваториальную, геостационарную орбиту
                                          Нет смысла запускать даже на просто геостационарную. Что-то вроде глонассовской вполне достаточно чтобы те же радиоактивные отходы гарантировано распались.
                                            0
                                            Нет смысла запускать даже на просто геостационарную. Что-то вроде глонассовской вполне достаточно чтобы те же радиоактивные отходы гарантировано распались
                                            Да, полностью согласен
                                            0
                                            Я уточню, что имел в виду геостационарную как орбиту на большой высоте (малая плотность воздуха) и с низкой скоростью (для ещё большего уменьшения силы трения). Если полет по любой орбите идет на большей высоте и с меньшей скоростью — тогда трение будет ниже и для моей идеи «сохранения мусора» будет лучше.
                                            Правда выходит, что по сравнению с круговой геостационарной орбита более вытянутая с тем же перигеем обеспечит большую скорость в области максимальной плотности воздуха и есть вероятность, что такая штука упадет быстрее. Для соотношения радиусов «перигей»/«апогей = 1/2 (оставляя „перигей“ = ГСО) вероятно таких проблем уже не будет, но считать любые модели мне конечно лень.

                                            Но товарищ GM-2 говорит, что для распада рад. отходов вполне хватает ГСО. Если мы конечно не соберем очень много цезия-135 и йода-129.
                                              0
                                              При перигее выше где-то 900-1000 км сопротивление воздуха уже достаточно мало, чтобы спутник там летал сотни и тысячи лет. И да, на такую орбиту выводить будет проще, чем к Луне, не говоря уже о Венере, Марсе и ГСО — например, для круговой в 1000 км над поверхностью это будет 444 м/с с НОО высотой 200 км (по сравнению с 3+ км/с для отлета к Луне)
                                        0
                                        На 200 км выше ГСО начинается зона захоронения. Туда перемещаются с ГСО все спутники, отработавшие свой ресурс. Позиции на самой ГСО слишком ценные, чтобы на них держать мусор.
                                          0
                                          Это в очень хорошем мультике.
                                    0
                                    Не в курсе, но могу предположить. Скоро учтут и поднимут. Но не вывезут.
                                    0
                                    Луна очень удобна для вывода в космос. Ракеты без обтекателей, орбитальная скорость 1.5 км\с, максимальная тяга двигателей в условиях вакуума позволят собирать и запускать на нужные орбиты огромные сложные и хрупкие конструкции либо как минимум дёшево снабжать околоземную инфраструктуру произведёнными на Луне топливом, газами и материалами.
                                      0
                                      на луне и ракеты не нужны, можно по рельсе разгонять
                                        0
                                        Можно. Но имеет смысл если нам жмут запасы лунного льда или у нас есть рельса с очень высоким КПД. Иначе для запуска капсулы в 10 тонн требуется 12 тонн водород-кислорода из которых 2 тонны на возврат буксира. Т.е. грубо килограмм топлива на килограмм капсулы. Затраты энергии 20 МДж на кг вместе с нежданчиками из моей же статьи про Старшип на Марсе. Кинетическая энергия килограмма на скорости 2.5 км/с — 3 МДж. Итого если добьемся КПД рельсы хотя-бы 50 % — она однозначно выгодна. Но сейчас у них вроде как только 10 % и в результате нужно 30 МДж на кг капсулы.
                                    –1
                                    Все что есть на Луне везти на Землю в промышленных масштабах смысла нет никакого

                                    Кто-то это как-то доказал?
                                    хотя самой насущной-насущной задачей для человека в космосе будет таки двигатель, который сократит время доставки человека от планеты А до планеты Б за срок, при котором будет минимальное воздействие космического излучения на организм.

                                    Опасность того воздействия сильно преувеличена.
                                      0
                                      Опасность того воздействия сильно преувеличена


                                      Я бы сказал, что от гамма излучения (сколько то там его идет от Солнца) нижний километр земной атмосферы хорошо защищает. От заряженных частиц — магнитное поле, а считать вероятность вылета нейтронов из ядра Солнца и прилета к Земле мне влом.
                                        0
                                        300 мЗв/год в межпланетном пространстве и спускаче Куриосити. Лететь до того же Марса 150 суток даже по достаточно низкоэнергетической траектории.
                                          0
                                          к счастью, между планетами люди будут летать не в плавках и у них тоже будет, чем защититься
                                            0
                                            Тащить огромную защиту на корабле точно никто не будет.
                                              0
                                                0
                                                Ну хорошо, мы строим уже 2 станции, которые летят на Марс и обратно для того, чтобы внутри них пережить радиацию с меньшим вредом.
                                                  0
                                                  Нет это чтобы получить дозу меньше чем на МКС за то же время.
                                                0
                                                таки утверждаете, что будут лететь без корабля в одних плавках? по дороге едят друг друга, а потом выжившие разбиваются в лепешку при ударе о марс. а я представляю, что будут тащить огромное количество и топлива для посадки и припасов. на бфр сотни тонн планируют тащить, не считая самого корабля
                                                  0
                                                  Ну хорошо, берем 3.85 см свинца на внешнюю оболочку.
                                                  Хотя там наверное гамма-излучения не очень много, скорее рентген будет?
                                                    0
                                                    зачем брать свинец? в земной атмосфере свинца нет. защищаться надо полезным грузом
                                                      0
                                                      Скажем железо против свинца в области энергий 100 кэВ и 200 кэВ имеет линейное поглощение соответственно в 22.3 и в 9.65 раз хуже. Да, вес у свинца конечно больше на 44%.
                                                        0
                                                        Какой ***** использует хоть железо хоть свинец для защиты от космических лучей? Там нужны легкие ядра, либо реально толстый слой тяжелых чтобы поймать еще и тормозное излучение.
                                                          0
                                                          Ну почему, ловить тормозуху можно баками с водой, топливом и прочим, где много водорода и других легких атомов. Т.е. толстая стенка из свинца или хотя бы люминия, толстые баки, и только потом жилые объёмы.
                                                            0
                                                            Баками с водой и топливом надо ловить протоны и электроны — тогда тормозухи не будет.
                                                            0
                                                            Легкие ядра — против протонов и альфа-частиц. Против рентгена (скажем тормозного) и гаммы нужны тяжелые. Причем против гамма-излучения более высокой энергии (в разы больше э.п. электрона) хватает именно ядер, без электронов.
                                                            Осталось понять — много ли в космосе таких гамма-квантов можно встретить.
                                                              +1
                                                              Протим протонов и электронов. Из которых космическое излучение состоит чуть менее чем полностью.
                                                        0
                                                        В космосе вообще гамма-излучения почти нет. Там — быстрые заряженные частицы.
                                            +1
                                            Я бы «поставил» на предметы роскоши. Это как раз то, чья ценность не зависит от «материальной» ценности. Миллионы людей купят сувениры в в виде лунных камней по цене 10 долларов за грамм, Другие миллионы купят статуэтки и украшения из них же — тут цена за грамм может быть даже больше, в случае ювелирки на порядок. Филателисты купят марки, побывавшие на Луне (или даже произведенные там), — цена «грамма» может быть сотни и тысячи долларов. Для женщин появятся косметические средства с лунной пылью, доверчивые будут покупать «лунные таблетки» и «амулеты» (изначально мошенники купят лунную пыль для других целей). Кто-то додумается добавлять лунный грунт в бетон и строить из такого «эксклюзивного» материала строения для богатых людей.
                                            Еще можно предложить чехлы для смартфонов с лунной пылью… Для детей погремушки с лунными камушками. Карандаши, у которых в «грифеле» содержится частички Луны. При цене 1000 долларов за кг можно предложить уйму вещей, содержащих крохотное количество лунного грунта и пользующихся спросом. Добавка одного грамма реголита легко побудит человека доплатить 10 (а то и больше) долларов за обладание такой вещью.
                                            Это, конечно, только предположение, но… Я бы купил брелок с лунным камнем за 10 долларов или карандаш, пишущий «луной» за ту же цену.
                                            Подозреваю, что это будет работать до определенного уровня насыщения, но, думаю, сотни полетов на Луну окупятся и принесут прибыль.
                                              +2
                                              Рискну предположить, что косметика с лунной пылью и брелки с лунными камнями прекрасно продаются и сейчас. Для этого не надо летать на луну…
                                                0
                                                кстати, это более предпочтительный вариант отбора лишних денег. летать лучше для чего-то полезного
                                                +1
                                                Филателисты купят марки, побывавшие на Луне (или даже произведенные там)

                                                Я понимаю, что на земле впустую сгорают тысячи тонн угля ежедневно, выкидываются миллионы тонн пластика, выбрасываются в атмосферу и гидросферу миллионы тонн производных углерода, серы и тяжеллых металлов. Но это в конце концов историческое наследие, иногда — меньшее из зол или вынужденная необходимость. И даже так, тренд борьбы с этим наследием явно положительный. Но производить марки в космосе… это за гранью разумного, имхо.

                                                  +2
                                                  При текущем уровне развития человечества, «разумным» будет считаться то, что приносит прибыль и не является запрещенным.
                                                  Стоит заметить, что прогресс в электронике достигнут как раз благодаря индустрии развлечений и потребительской роскоши. Это кино, видеоигры и смартфоны.
                                                    0

                                                    Абсолютно согласен, но идея отправить печатный станок на луну, чтобы произвести там марки, мне все еще кажется дикой

                                                      0
                                                      Можно просто микропринтер ноутбучный отправить.
                                                      0
                                                      Виртуализация развлечений как раз соответствует тренду экологической ответственности, разумного потребления да и ценностям гуманизма в целом. Представьте, что всем этим миллионам ваших соседей по мегаполису непременно понадобилось каждый вечер посещать театр или стадион вместо телевизора и приставки.
                                                  +2
                                                  Не совсем понял про график, который должен показывать выгодность метанового топлива, особенно по сравнению с ядерными двигателями. На сколько я понимаю, ядерный двигатель можно заправлять непосредственно водой, и тогда энергия добычи топлива будет вообще на порядки ниже, чем во всех остальные вариантах. И я не думаю, что по дельта вэ он будет хуже метанового.
                                                    0
                                                    Если я вставлю в график водный ЯРД — он будет нечитабельным из-за огромных столбцов для водного ЯРД. Но у ЯРД есть две неразрешимые проблемы. Во-первых ядерный челнок с NERVA стоил 200 миллионов еще тех долларов. Во-вторых ресурс даже меньше чем у ЖРД, а для компенсации разницы в цене надо на порядки больше.
                                                      0
                                                      Ресурс ЯРД мал от того, что их и не испытывали-то толком ввиду радиационной опасности испытаний (да, я в курсе масштабных программ испытаний, но на фоне того, что делали с ЖРД они — мелочь).
                                                      И таки непонятно: в чём ЯРД на воде или углекислом газе (атмосферу Марса собирать) хуже, чем ЖРД на метан+кислород в чём-то кроме ресурса, который при должной проработке может быть не меньше, чем у ЖРД?
                                                        0
                                                        Ресурс ЯРД мал от того, что их и не испытывали-то толком ввиду радиационной опасности испытаний (да, я в курсе масштабных программ испытаний, но на фоне того, что делали с ЖРД они — мелочь).
                                                        Нерву очень хорошо испытывали — больше часа непрерывной работы. Но у ядерного Шаттла с ней планировался ресурс в 10 полетов.
                                                        кроме ресурса, который при должной проработке может быть не меньше, чем у ЖРД?
                                                        Еще ценой. Тут Маск писал что у Раптора себестоимость уже миллион и продолжит падать с освоением в производстве. НЕРВа же должна была стоить за 200 лямов тех еще долларов. Ну и про ресурс ТВЭЛ обязаны быть горячее топлива (а вот в ЖРД не так) и нейтронный поток, но ты же коммунист.
                                                          0
                                                          Нерву очень хорошо испытывали — больше часа непрерывной работы

                                                          Так час — это не много. Но, наверняка, можно было бы и 100 часов получить, если бы была возможность испытывать столько же, сколько наиспытывали ЖРД.
                                                            0
                                                            Так была — 60е же. Там куча технических проблем в том числе из-за водорода. А в водном ЯРД при сколько-нибудь приличном УИ будет еще и горячий кислород ибо вода развалится термически и радиологически.
                                                              0
                                                              По сравнению с работами по ЖРД, ЯРД вообще не испытывали.
                                                              И с водородом никаких проблем не было. На нём прекрасно в те же 60-е ЖРД на Луну летали.
                                                                0
                                                                Ну так ЯРД было всего три штуки: Киви (совсем экспериментальный прототип НЕРВы), НЕРВа и РД-0400 (испытывался странным способом). Когда ЖРД летали на Луну на водороде он там не продувался через нагретые до 3000 К ТВЭЛы.
                                                                  0
                                                                  Вот-вот: всего несколько штук ЯРД против сотен прототипов ЖРД, которые испытывали «в хвост и в гриву».
                                                                  И какие проблемы с тем, что водород продувался через ТВЭЛы?..
                                                                    0
                                                                    During this program, the NERVA accumulated over 2 hours of run time, including 28 minutes at full power.[1] The SNPO considered NERVA to be the last technology development reactor required to proceed to flight prototypes.

                                                                    Англовика.

                                                                    Я допускаю что гонять шесть часов на полной тяге как J-2 или RL-10 просто боялись, но это в любом случае означает малый подтвержденный ресурс. При внедрении в эксплуатацию придется либо закладываться на «2 часа из них 28 минут на максимальной мощности», либо где-то испытывать ЯРД на отказ. В современных реалиях «где-то» — в космосе, либо нигде.
                                                    0
                                                    Отсыпьте автору запятых! Глаза ещё не кровоточат, но уже слезятся.
                                                      –3
                                                      Исправил кроме, возможно, ряда запятых перед «что» (интуиция подсказывает что их там не надо, спелчекер считает иначе). Оказывается в ворде была отключена проверка грамматики.
                                                      0
                                                      Если добыча выгорит, то без внешней верфи на орбите обоих небесных тел дальше никак не справиться, а так же без шатлов, курсирующих туда и обратно (от земли до верфи). Оставить грузовозы можно в космосе, пусть тратят средства только на разгон, хотя и здесь можно сэкономить за счёт гравитации планет и спутников.
                                                      Рудный груз можно доставлять сбрасыванием по первой, если руда не взрывоопасна, но так же, никто не отменял модульность сброса с использованием парашютов и вертикальных двигателей торможения.
                                                      Упростить схему никак не получится, иначе всё упрётся в еще большие затраты.
                                                      Плавильные заводы и заводы обработки без качественной обработки солнечной энергии или достаточно размашистого реактора обречены на выпуск очень малого количества обработанной руды, а если они не будут максимально оптимизированы, то придётся еще на проживание людей выделять не малые средства.
                                                      Гелий-3 конечно хорошая штука, но без контролируемого масштабируемого термояда спрос на него быстро упадёт.
                                                      У нас пока есть что добывать на Земле т.к. мы в основном копошимся у поверхности. Развитие глубокого геологического развёртывания здесь приведёт к упрощению добычи там, в перспективе. Надолго «пылесосов» добывающих с поверхности не хватит и придётся заглядывать глубже.
                                                      В нынешних реалиях будет проще разворачивать что на Луне, что на Марсе разведку, да исследовательские станции, которые минимум лет 10-15 будут заниматься созданием основы для дальнейшей экспансии и если будут что-либо перерабатывать, то только для себя в малых количествах.
                                                        0
                                                        Стоимость добываемых ваше Земли ресурсов нужно рассматривать не в контексте Земли (как бы это доставить на землю и будет ли это выгодно), а скорее в контексте строительства орбитальной инфраструктуры и потенциальной колонизации планет. Ведь доставлять все нужное для этого с Земли несравнимо дороже.

                                                        В свете этого интересна годная свежая фантастическая книга Delta-v от Daniel Suarez про asteroid mining. Там, конечно, все выглядит проще, чем будет на самом деле (в первую очередь, с точки зрения переработки и выделения сырья), но все равно довольно интересно
                                                          0
                                                          Если суметь наладить экономически-выгодный экспорт на Землю — орбитальную инфраструктуру тем более получится построить.

                                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                        Самое читаемое