Добыча (подъем) кислорода из атмосферы Земли

    Этот пост написан в продолжение поста о "Добыча (подъем) водорода из атмосферы Урана", и описывает следующий этап доставки на низкую опорную орбиту земли (НОО) реактивной массы, но сперва хотелось бы дать пояснения по маневрированию КА на первом этапе.

    КА осуществляющий сборку водорода (Сборщик водорода) из атмосферы Урана в ходе своего рабочего цикла не покидает окрестностей планеты, после того как он будет полностью заправлен водородом он незначительно подымает свою орбиту, но в тоже время достаточно чтобы выйти за пределы атмосферы и перестать испытывать ее сопротивление и встречается там с транспортным кораблем Разгонщиком которому и передает собранный водород, а сам отправляется на следующий цикл сборки.

    Разгонщик конструктивно состоит из двухступенчатой ракеты с ТфЯРД на каждой ступени, при этом водород подлежащий перевозке размещается не в отдельных емкостях полезной нагрузки а в топливных емкостях первой ступени, причина чего пояснена ниже.

    Первая ступень производит поэтапный разгон в перицентре планеты до скорости +6.0км/с и переходит на высокоэллиптическую орбиту планеты, где происходит встреча с КА предназначенным для сборки земного кислорода (Сборщик кислорода), заблаговременно прибывшим на указанную орбиту для встречи с Разгонщиком. Сборщик кислорода состыковывается со второй ступенью и заправляется товарным водородом размещенным в емкостях первой ступени. После окончания процесса заправки Сборщика кислорода топливно-товарный бак первой ступень опустощается и первая ступень отделяется и совершает маневр аэроторможение в атмосфере планеты с переходом на парковочную орбиту для ожидания второй ступени.

    Вторая ступень производит разгон Сборщика кислорода заправленного товарным водородом до скорости +2.6км/с, также в перицентре планеты, но уже в один этап. После достижения требуемой скорости вторая ступень отделяется от Сборщика кислорода и незамедлительно начинает маневр торможения для возврата на высокоэллиптическую орбиту планеты, на которой также как и первая ступень производит маневр аэроторможение в атмосфере планеты.

    Таким образом в 32.2 летний полет отправляется Сборщик кислорода заправленный товарным водородом, а космические аппараты предназначенные для работы в атмосфере Урана не покидают окрестностей планеты.

    Спустя 32.2 года Сборщик кислорода прибывает в окрестности Земли.

    Для придания статье драматизма предположим что масса Сборщика 100'000 тонн водорода, его подлетная скорость к поверхности планеты 13.858км/с, а эквивалентная энергия взрыва 2.4 мегатонны тротилового эквивалента. Как следствие Сборщик кислорода приоритетная цель для системы ПРО земли и лакомая цель для кибертеррористов. Взлом систем управления Сборщика кислорода может позволить направить его просто в поверхность планеты и нанести удар в 2.4 мегатонны.

    Передняя конструкция Сборщика земного кислорода аналогична конструкции Сборщика водорода.

    Так же как и при работе с водородом разделяем входящий поток воздуха на два. Первый поток смешиваем с горячим газообразным водородом, способ получения которого опишем ниже, и поджигаем получая горячий поток водяного пара с температурой более 3000К. Производим охлаждение первого горячего потока вторым посредством теплообмена до температуры ниже точки кипения воды. Поскольку представляется сомнительным добиться охлаждения первого потока вторым до точки кипения воды, с момента достижения первым потоком определенной температуры отводим его из тракта воздушного теплообмена и направляем его во второй теплообменник в котором производим его охлаждение посредством относительно холодного азота способ получения которого опишем ниже, далее направляем первый поток в третий теплообменник где продолжаем производит его охлаждение уже посредством жидкого водорода итогом этого этапа является получение горячей жидкой воды, которую направляем в бак товарной воды, и горячего газообразного водорода который направляем для сжигания. . В момент перехода горячего пара в жидкое состояние отделяем от него газообразный азот и направляем его во второй теплообменник для охлаждения горячего пара а далее во второй поток. В качестве баков товарной воды используем баки для хранения водорода по мере их освобождения при расходовании водорода

    Горячий второй поток направляем в кормовую часть аппарата где производим его выброс через сопло для создания дополнительной тяги.

    Итогом движения Сборщика кислорода через атмосферу Земли должен стать выход его на низкую опорную орбиту земли загруженным 900'000 тоннами воды полученной при сжигании инопланетного водорода в атмосфере земли. Таким образом можно добиться мультипликативного эффекта увеличив массу доставляемую на НОО в 9 раз.

    Подтвердить изложенную идею расчетами в рамках данной статьи не представляется возможным потому что уже очевидно что даже предварительные расчеты покажут невозможность добиться девяти кратного роста выводимой массы. Данная проблема будет решена в следующей статье в которой и будет подкреплена общими расчетами принципиальной возможности подобного маневра.

    Принципиальной особенностью Сборщика атмосферного кислорода является отсутствие на его борту ядерных силовых установок для исключения загрязнения атмосферы земли.

    Комментарии 27

      +1

      Лучше придумайте как доставлять водяные астеройды к орбите венеры, и как построить там орбитальную ширмочку от солнца. Сделаем венеру снова курортом!

      0
      Даже откидывая нереальность всего остального, в чем вы собираетесь 30 лет хранить жидкий водород?
      Напомню, равновесная температура на орбите Земли плюсовая, что требует постоянного охлаждения. Водород инфильтруется во все материалы и меняет их структуру.
        0
        Я буду хранить его в твердом состоянии к которому приведу его сразу после отлета от Урана прикрыв его от воздействия Солнца тепловым экраном аналогичным тому которым сейчас оснащен телескоп Джеймс Уэбб, как заявляется производителем данный экран способен обеспечить 50К на расстоянии 1au от Солнца. Я не ожидаю никаких проблем раньше чем пересеку орбиту Марса, а после этого разверну второй запасной экран, совместна работа которых позволит мне беспрепятственно достичь орбиты Земли.

        Температура твердого водорода выше температуры Вселенной, значит мне понадобиться экран только от Солнца.

        Я буду искать способы преодолеть трудности, а не оправдания чтобы отступить.
          0
          Что, простите? Тонны водородного льда? 20K температура?
          А как вы предотвратите его разлетание? И да, в вакууме водород может испаряться и с поверхности льда, почти до 0К.
          У вас еще 30 градусов до Уэбба, который, мягко говоря, не самый простой из аппаратов.
          И время путешествия — 30 лет. Вы много знаете вообще с Солнечной системе обьектов с водородным льдом?
            0
            сто тысяч тонн водородного льда.

            почему он должен разлететься?

            испарившийся водород я буду сжижать и замораживать обратно.

            50К это на расстояние 1.0 au от Солнца на более значительном удалении на котором КА и пробудет большую часть времени стоит ожидать значительно большей эффективности.

            сверхсложная часть Уэбба это телескоп, конструкция же экрана гораздо проще и вполне разумна, не вижу причины почему в этой вселенной может быть лишь одно техническое устройство оснащенное подобным экраном.

            я не знаю ни одного объекта в солнечной системе с Искусственным водородным льдом, а еще я знаю что все птицы периодически машут крылья при полете стоит ли мне сделать вывод что летательные аппараты которые не машут крыльями не возможны?
              0
              В смысле почему должен? Ибо сублимация происходит даже при атмосферном давлении, а в вакууме ускоряется на порядок. Кроме случая когда у вас сверххолодное тело массой достаточной чтоб удержать газообразный водород гравитацией(не ваш случай).
              Чтоб сжижать испарившийся надо его улавливать, возращаемся обратно к оболочке на 100тыс тонн которая может сдерживать водород 30 лет.
              К тому же вот так просто переводить водород в твердый и пихать в бак тоже не получится, это мягко говоря нетривиальный процесс будет.
                0
                Вы создаете сложности там где их нет.

                Принимаем бак цилиндрической формы со сферической крышкой и днищем, наполняем его жидким водородом и несильно раскручиваем чтобы вся масса водорода распределялась по стенкам, а в центре образовалось пустое пространство. Замораживаем водород начиная от стенок бака. Теперь диффузия водорода будет происходит из твердого водородного льда в твердую металлическую стенку. Далее добавляем баку еще одну-две стенки, то есть помещаем цилиндр в цилиндр, главная задача дополнительных стенок это выступать в роли тепловых экранов но и одновременно быть камерами/объемами в которых накапливается водород который просачивается через металлическую стенку. Непрерывно откачиваем и повторно сжижаем просочившийся водород отправляя его в основной бак.
                  0
                  Откачка водорода при близких к вакууму давлениях на практике невозможна. Водород будет находится в стенках баков, что приводит к повреждению структуры.
                  Вес. На «слегка раскрученные» стенки будет «слегка давить» водород.
                  Количество стенок ни на что влиять не будет, хоть 30 их сделайте.
                  Чтоб заморозить водород в баке надо сделать что? Охладить все стенки. Что-то сделать с теплопроводностью водорода(который станет изолятором), как-то доставлять новый водород(в центр? забьется).
                    0
                    Вы противоречите логике. Если давление близко к нулю значит и утечка близка к нулю, если утечка не близка к нулю значит и давление не близко к нулю.

                    Следую вашей логике давление настолько низко что газ нельзя закачать насосом, но при этом оно настолько высоко что он в значительных объемах утекает прямо сквозь метал.

                    Описываемая вами проблема прямо сейчас уже довольно успешно решается в ИТЭР.

                    Дополнительные стенки нужны в первую очередь как тепловые экраны, но одновременно их можно использовать и для улавливания водорода.
                      0
                      У вас будет офигенный обьем баков(соответсвенно и площадь). Давление будет измерятся максимум в десятках паскалей(низкая температура).
                      При этом газ фактически будет себя везти как отдельные молекулы, насосом его не покачаешь. А захват поверхностью баков — будет.
                      Но учитывая время и площадь — утечка будет. К тому же, вы это все раскрутили.
                      В ИТЕР не решается эта проблема. Там нет никаких тысяч тон водородного льда внутри.
                        0
                        Там решена проблема как откачать газ при давлении до 10Е-6 Па.

                        Вам не достаточно этого значения? Какое значение вам нужно чтобы вы прекратили этот спор?

                        Вы спорите ради того чтобы спорить?
                          +1
                          Понятно. Добавьте тег «фантастика» и с вами спорить перестанут.
                          А так — супер-крионика на гелии с массовым замораживанием твердого водорода приходящего со скоростью 12+км/с, с хранением твердого водорода десятками лет(хорошо хоть не металлического), с реактором с рабочей зоной в 3000+градусов и щитами, способными сберечь водород твердым при движении в атмосфере Земли. Ничего не забыл?
                          Все, не будем спорить, зачем.
                            0
                            это сарказм или вы в роскосмосе работаете?
                          0
                          для того чтобы продемонстрировать ничтожность ваших аргументов вот простой расчет.

                          тепловая скорость водорода при 20К около 500,0 м/с при этом скорость по любой оси 288,7, масса кубометра газообразного водорода, при давлении 10Е-6 Па и температуре 20К, составляет 0,08987Е-10 кг/м3, за один год потери составят 0,000425 кг.

                          Ваши аргументы ничтожны.
                            0
                            А че это у вас кубометр водорода имеет метр квадратный поверхности, это как вообще?
                            Откуда взято две сотые грамма водорода? Какую формулу применяли для оценки утечки? Для какой толщины и какого материала бака? Его вес?
                            Давайте не будем называть ослами всех, кто вам не нравится. Физика от этого не поменяется.
                            Водород при низких давлениях вообще странно себя ведет. Он будет в значительном количестве сразу в материале бака, а не в пространстве между стенками.
                              0
                              Потому что таковы законы физики.

                              Вот уже несколько комментариев подряд вы отчаянно доказываете что чайник Рассела существует. У вас есть водород который может утекать но который нельзя поймать.

                              Присмотритесь к своим словам — ваши слова это чайник Рассела.
                                0
                                Не будем спорить, чайник так чайник.
                                0
                                Он будет в значительном количестве сразу в материале бака


                                это антинаучный бред — потому что если это так то значит и с другой стороны стенки обращенной к вакуумому он также не будет утекать потому что ему «нравиться» накапливаться в «материале»
                0
                Вот смотрите, табличка для воды. До -40 от температуры замерзания давление ненулевое.
                tehtab.ru/Guide/GuidePhysics/Humidity/SaturatedOverIce
                Для водорода найти данные сложно, но принцип будет тот же. Пары водорода надо сдержать на каком-то давлении даже если у вас температура ниже температуры замерзания.
                И даже если не касаться вопроса, как вы в емкость способную удержать лед будете запихивать его в твердом состоянии, все равно у вас возникает вопрос «из чего сделать оболочку бака», чтоб оно 30 лет не выпускало значительные количества водорода.
                Задача как бы не решена даже в условиях Земли, а у вас внешнее порциальное давление — ноль.
                Смотрим — Твердый водород
                Температура 14.7K(а не 50, как на Уеббе), вам надо меньше, чтоб пары конденсировалися обратно, масса снегоподобная(не лед, а порошок). Плотность 0,08(крайне низкая, баки нужны очень большие, по 80+куб метров на тонну).

                Жидкий водород хранить проще, нет проблем с градиентом температуры(перемешиваеся если обеспечить градиент гравитации/центробежность), можно залить в бак, можно пытаться охлаждать криогенной системой. Ито, 30 лет хранения — жесть.
              0

              А зачем все эти приседания с водородом с Урана и с ожиданием в 30 лет, если можно просто майнить воду из ближайших астероидов и получать те же водород/кислород от того же ядерного реактора?

                0
                Смысл примерно такой же как добывать сланцевую нефть/газ, сложно/хитро/тяжело, а если сравнивать с обычной нефтью так и вообще глупость какая-то, но вот поди же не хватает на всех обычной нефти.

                В Канаде на пике нефтяных цен обсуждали построить ядерный реактор чтобы прогревать битумные пески и выпаривать из них нефть. Сейчас цены упали и от этого отказались, но люди на много готовы ради лишней копеечки.

                В следующих статьях я попробую обосновать что удаленность Урана это преимущество.
                0
                до слов про теплообменники я ещё читал… после них понял, что не стоило начинать.
                  0
                  что впрочем не помещало вам написать комментарий.

                  «Три дня я гналась за вами, что бы сказать как вы мне безразличны»
                    +1
                    Если бы такое написал просто комментатор — было бы понятно и даже прикольно.
                    Но автору неплохо бы написать нечто вроде «ты просто не понял, теплообменники будут с гулькин нос» или "ядерный реактор теплообменники условно не показаны". Или хотя бы спросить: «А что у меня не так с теплообменниками?»

                    В результате начинаю думать, что Вы даже не понимаете, о чём речь. Так ли?
                      0
                      Очень хорошо что вы начали думать.
                        0
                        Ого, да это же старая добрая война автора с несогласными? За такое сразу нужно награду выдавать, ловите.

                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                Самое читаемое