Зачем в космосе жечь свечу

[vsevolodson]

Но очень большими их делать нельзя. Трение газа о стенки весь эффект "сожрет" да еще напортит.

Дело не в этом, а в быстром росте массы двигателя при удлинении сопла. Сопло толкает всю ракету, поэтому это должна быть достаточно прочная конструкция обычно.

[bob]

Но очень большими их делать нельзя. Трение газа о стенки весь эффект "сожрет" да еще напортит.

Дело не в этом, а в быстром росте массы двигателя при удлинении сопла. Сопло толкает всю ракету, поэтому это должна быть достаточно прочная конструкция обычно.

это правило касается только баллистических ракет. Двигатель малой тяги может иметь лёгкое сопло. Он просто потихонечку газит, и всё. Толкает по миллиметру в час.

[Diletant]

И все равно трения допускать нельзя. А любое принудительное изменение вектора скорости частиц газа к нему приведет. Если не придумать абсолютно -
упругий отскок.

[bob]

И все равно трения допускать нельзя. А любое принудительное изменение вектора скорости частиц газа к нему приведет. Если не придумать абсолютно -
упругий отскок.

Думаете: сопло совсем не нужно?  А для чего тогда их делают? (скромный такой "вопрос")

[vsevolodson]

Боб, что думаете о сравнительной дешевизне и эффективности вашей свечки с солнечным зонтиком-коллектором? Мне показалось, что вы не хотите это обсуждать? Почему? 

[Okub62]

Почему бы не объеденить оба направления? Микродвигателем легче управлять, наверное, чем парусом. Вот и был бы маневровым и разгонным, а парус - типа, маршевым.

[vsevolodson]

Почему бы не объеденить оба направления? Микродвигателем легче управлять, наверное, чем парусом. Вот и был бы маневровым и разгонным, а парус - типа, маршевым.

Это не парус. И им шевелить не надо, он должен смотреть на Солнце. Шевелить надо соплом небольшого двигателя на конце "ручки зонта".

[Diletant]

И все равно трения допускать нельзя. А любое принудительное изменение вектора скорости частиц газа к нему приведет. Если не придумать абсолютно -
упругий отскок.

Думаете: сопло совсем не нужно?  А для чего тогда их делают? (скромный такой "вопрос")

Так я выше уже сказал, что сопло именно эту задачу в какой - то мере выполняет. Но когда ракета взлетает с земли, горение быстрое и газы все равно разойдутся конусом. А нам надо, чтобы полностью использовать энергию топлива, пустить все молекулы газа параллельно движению ракеты. В вакууме и при медленном горении сопел вышеприведенная конструкция это может обеспечить. 

[Arton]

не имея собственного специализированного космического носителя, всегда можно поступить как Королёв и Глушко, собрав пакет из имеющихся

… и получить «Н1».

P.S.
Кстати, Глушко был противником идеи пакетирования двигателей доведенной Королевым до абсурда в этом проекте лунной ракеты. И именно поэтому Глушко ушел от него в программу «Протон».

[bob]

Мне показалось, что вы не хотите это обсуждать? Почему?  Боб, что думаете о сравнительной дешевизне и эффективности вашей свечки с солнечным зонтиком-коллектором?

Да ничего хорошего. Поэтому и не обсуждаю.

[bob]

Во первых, солнечный коллектор - штука слабая, плохо подходящая даже для двигателя малой тяги. По эффективности из разряда прочих "парусов". Во вторых, мне нужна АМС универсальная, не зависимая от расстояния. Одинаково работающая и в жаре, и в холоде. Попробуйте коллектор за марсианской орбитой, и всё станет ясно.

[vsevolodson]

Во первых, солнечный коллектор - штука слабая, плохо подходящая даже для двигателя малой тяги. По эффективности из разряда прочих "парусов".

В окрестностях Земли коллектор эффективного размера 10х10 м будет собирать 100 кВт тепла. Это примерно 10 грамм водорода в секунду, нагретых до 2000К. УИ при такой температуре будет 600-700 сек, в зависимости от конкретной конфигурации сопла, что при таком расходе топлива будет давать тягу около 50 Н. Учитывая, что зонт коллектора - лишь тонкая плёнка с несколькими расправляющими "спицами", весьма неплохо. При массе АМС в 5 тонн прирост скорости 10 км/с займёт всего треть года.

Попробуйте коллектор за марсианской орбитой, и всё станет ясно.

Для пролётных миссий разгон вполне может быть выполнен в пределах 1,5 АЕ от Солнца.

PS.
Удельный импульс - отправная точка для выбора реализации. Зажигалка даст в лучшем случае 5 км/с. Коллектор на водородном рабочем теле даст в самом деревянном случае 6-8 км/с. А можно запросто выжать и все 10. Для АМС - самое то.

[bob]

Для пролётных миссий разгон вполне может быть выполнен в пределах 1,5 АЕ от Солнца.

Основное требование, которое я выдвинул - чтобы иметь неядерную энергетическую установку для любого разумного радиуса действия АМС. То есть, не просто двигатель, но и обогреватель. и генератор тока в течение всего полёта. Так как ближние планеты изучены чуть ли не лучше, чем Земля, в основном речь идёт о миссиях за ледяную линию.

[Darth Sirius]

Темп сгорания топлива необходимо поддерживать так, чтобы его хватило на многолетний полёт.

При таких параметрах рабочего тела там проще пропускать выхлоп через поршневую машинку. Проблемы - смазка, трение, но хоть пару процентов цикла Карно можно будет снять.

Газовая турбина при вменяемом КПД требует температур при которых ресурс лопаток не превышает тысяч часов - про "несколько лет" можно забыть сразу. Плюс мутить её в карманном варианте очень немногим проще чем солнечную батарею в гараже.

А еще лучше - спаять термопару из нескольких тысяч спаев и её этой "свечкой" греть. Ноль дармовой - на теневой стороне аппарата.

[vsevolodson]

То есть, не просто двигатель, но и обогреватель. и генератор тока в течение всего полёта.

Ну так я ж об этом писал - в окрестностях Земли - разгон, который требует многих киловатт, вдали от Солнца - обогрев. Для АМС как раз достаточно 100-1000 ватт. Ну допустим АМС у нас мощная и потребляет не менее 1 кВт электричества. КПД турбины считаем 0,4, КПД передачи тепла от коллектора рабочему телу - 0,8. Ну ещё там какие-нибудь потери и получим, что требуется 4 кВт солнечного света собирать (почти 3 кВт пойдут таки на обогрев АМС). В окрестностях Нептуна солнечная постоянная составляет 1,5 Вт на кв. м. Значит потребуется коллектор эффективной площадью 2667 кв. м. Так как отражающая плёнка всегда неидеальна, то потребуется реальная площадь коллектора 3000 кв. м - зонтик будет иметь радиус 30 м. Вполне нормально для мощной АМС. Вроде бы всё учёл.

[bob]

Значит потребуется коллектор эффективной площадью 2667 кв. м. Так как отражающая плёнка всегда неидеальна, то потребуется реальная площадь коллектора 3000 кв. м - зонтик будет иметь радиус 30 м. Вполне нормально для мощной АМС. Вроде бы всё учёл.

Ну, в принципе, наверное, можно. То есть зонтик из тонкой фольги, одновременно выполняющий функцию антенны и щита Хилла. Да, где-то до орбиты Юпитера, наверное, можно.

[vsevolodson]

Кассини сейчас потребляет 670 Вт, Новые Горизонты - 228 Вт. Поэтому 1 кВт в окрестностях Нептуна - это с запасом ещё.

Ага, про антенну забыл сказать. Солнце - в одном из фокусов, Земля - в другом. Т.е. радиопередатчик также использует зонт...

[vsevolodson]

Боб, согласитесь, глупо же не использовать дармовую энергию Солнца для перемещений по СС?

Зачем в космосе жечь свечу

Действительно - зачем? Когда в СС свеча уже горит и светит во все углы.

[vsevolodson]

Солнечный коллектор несправедливо выброшен из рассмотрения практически всегда в таких случаях. А ведь он позволяет покорять всю СС уже потому, что она - солнечная. От полётов на Луну до пояса Койпера. Правда манёвры за пределами снежной линии (~3 АЕ от Солнца) тут уже неприменимы.

Масса АМС "Новые Горизонты" почти полтонны, "Кассини"+"Гюйгенс" - 2,5 тонны. Допустим ваша дальняя пролётная АМС весит 2 т. К этому надо добавить ещё тонну двигательной установки, турбины, генератора и тонну зонта. Итого 4 тонны. Если УИ составляет 8 км/с, то оптимальный запас дельта-вэ должен быть 12,36 км/с, а масса АМС с топливом - 18,72 тонн. Причём АМС стартует по идее прямо с НОО. С обтекателем пусть будет 20 тонн. Вывести 20 тонн на НОО вроде бы не проблема.

[Stalk.er]

Топливо желательно жечь по уму, а не в горелке. Электрический КПД будет процентов 10, остальное - тепловая энергия для обогрева. Поэтому лучше жечь в топливных элементах (правда они дороже ). Электрический КПД можно поднять свыше 50%, остальное в тепло на обогрев. Плюс можно регулировать - сколько сейчас нужно тепловой и электрической энергии и общий объем потребления. Нужен будет режим гибернации - аппаратура должна засыпать на годы, чтобы максимально мало потреблять энергии. Домашний комп и даже планшетник /смартфон для электроники не подойдет. Много жрут, быстро дохнут (всю радиацию не заэкранируешь даже баками). Можно пробовать как самый дешевый вариант - некоторые микроконтроллеры. Есть довольно стойкие варианты и даже выдерживают приличные дозы, при этом не имеют спецификации радиационной стойкости и поэтому не очень дорогие. Память  - однослойная Flash c многократным резервированием. Некоторые, особо важные установки лучше вообще хранить в релейной логике с перекидными контактами (как на старой доброй сатане )