Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Комета - топливная заправка для химических ракет  (Прочитано 7851 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Предисловие:
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-6256/141/2/56;jsessionid=FD3010D63B5A0B9F242199BDD00C4E13.c6.iopscience.cld.iop.org
http://blogs.esa.int/rosetta/2015/10/28/first-detection-of-molecular-oxygen-at-a-comet/

Когда-то видел предположение (уже не найти), что кометные недра должны иметь очень неравновесную химию за счет радиолиза космическими лучами, который действует во всех точках орбиты и на всех удалениях от Солнца. При этом интенсивность мала, т.к. только мюоны насквозь и проходят, но продукты могут накапливаться. При радиолизе водяного льда в ядре водород должен улетать сразу, а пероксиды, и возможно, сам кислород могут удержаться в ядре за счет низких температур. При нагреве O2 улетит рано, а H2O2 будет лететь практически вместе с водой - возможно, продукты его распада уже от ультрафиолета и увидели.
Остальную химию, и в особенности, начинающиеся при нагреве реакции трудно вообразить - толины, гидразин и возможно какие-то еще соединения азота с водородом, устойчивые за счет криогенных температур, пероксиды...
Только сейчас дошло. Углеводородов - через край, окислителя - как оказалось - тоже. Получается, можно использовать комету, чтобы дозаправлять космические корабли для путешествий в СС. Причём массовым числом можно пренебречь, главное - иметь баки побольше. Запас дельта-v в 10-20 км/с обеспечить будет совсем просто. Учитывая то, что кометы разбросаны по СС на самых всевозможнных орбитах, достичь любую точку СС становится уже не трудно. Перелетая с кометы на комету можно выходить на самые безумные траектории полёта хоть на Седну или Плутон. Кроме прочего, комета совершенно бесплатно предоставляет временное укрытие от радиации под своей поверхностью.
« Последнее редактирование: 02 Ноя 2015 [00:50:54] от Андрей Курилов »

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Кажется, мы ещё не осознаём до конца важности открытия БОЛЬШИХ количеств молекулярного кислорода в кометах. Ведь это же полностью снимает все проблемы межпланетных перелётов и колонизации СС. Не нужны снежинские котлы, жгущие дейтерий, не нужны ядерные источники энергии. На комете - достаточно вот этого:

А для перелёта между кометами - достаточно ЖРД-керосинок из прошлого тысячалетия.

Оффлайн Константин ВАРБ

  • *****
  • Сообщений: 3 651
  • Благодарностей: 52
  • Малые камни не выйдут на высокую орбиту (с)
    • Сообщения от Константин ВАРБ
Кажется, мы ещё не осознаём до конца важности открытия БОЛЬШИХ количеств молекулярного кислорода в кометах.
Больших это сколько в промилле?
Для сжигания СО и О2 на каталиках нужна температура порядка 20С, водорода даже повыше. Абстрагируясь от живучести таких фильтров, задам лишь один вопрос: энергия полученная от таких реакций будет ли достаточной хотя бы для нагрева кометной комы до реакционных температур?
Розы неповторимы.
Где бы не находились они, они пахнут совершенно одинаково. И одинаково солоны на вкус.
Вот так мы их и познаём, розы(с)

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Больших это сколько в промилле?
Вы что, новости не читаете? 38 в среднем

Оффлайн Константин ВАРБ

  • *****
  • Сообщений: 3 651
  • Благодарностей: 52
  • Малые камни не выйдут на высокую орбиту (с)
    • Сообщения от Константин ВАРБ
Больших это сколько в промилле?
Вы что, новости не читаете? 38 в среднем
Нет не читал.
3,8% ?
Откуда они взялись?
------
В любом случае надеюсь дискутировать с Вами о том что ядро кометы имеет температуру в районе 10К не придётся?
Розы неповторимы.
Где бы не находились они, они пахнут совершенно одинаково. И одинаково солоны на вкус.
Вот так мы их и познаём, розы(с)

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Вы что, новости не читаете? 38 в среднем

Неожиданно большие значения. Это кстати соизмеримо с плотностью запасов в месторождениях газа на земле (там тоже от нескольких единиц до нескольких десятком м3/т породы)... :)

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Если упрощённо считать, что кометные ядра на 1% (с поправкой на нелетучую фракцию) состоят из молекулярного кислорода (до сих пор не могу в это поверить), то каждый кубический километр кометной "породы" будет содержать ~5 млн тонн O2. Если считать, что собственно топлива в веществе кометы - избыток (сюда относятся углеводороды, аморфный углерод, аммиак, сероводород и прочие распространённые в кометах вещества), то этого должно хватить чтобы окислить ~2 млн тонн "условного топлива" с теплотворной способностью, допустим, 30 ГДж/т. Тогда получаем химическую энергию, запасённую в куб. километре кометной породы равной примерно 6*1016 Дж. При энергопотреблении космической буржуйки в 1 ГВт этого хватит почти на 2 года.

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Если упрощённо считать, что кометные ядра на 1% (с поправкой на нелетучую фракцию) состоят из молекулярного кислорода

В ядре все-таки кислород или пероксид водорода (который в коме распадается с образованием молекулярного кислорода)?

Всё-таки при радиолизе воды накопление перекиси водорода кажется более вероятным.

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Всё-таки при радиолизе воды накопление перекиси водорода кажется более вероятным.
Пока что об источнике кислорода в комете не известно толком ничего. Либо был уже в виде газа в протопланетном диске (что менее вероятно, но таки возможно), либо образовался в протокометных пылинках (что более вероятно) путём радиолиза (тогда да, должен быть в виде пероксида водорода).
Кстати, команда Розетты подчёркивает, что им не удалось обнаружить озон. Не исключает ли это пероксид водорода сразу же?
Кроме того, есть ещё такая фраза:
“The instantaneous generation of O2 also seems unlikely, as that should lead to variable O2 ratios under different illumination conditions. Instead, it seems more likely that primordial O2 was somehow incorporated into the comet’s ices during its formation, and is being released with the water vapour today.”

Вроде бы кислород не происходит из других соединений, а выбрасывается из сублимирующего льда прямо в молекулярном виде.

Оффлайн bob

  • *****
  • Сообщений: 32 032
  • Благодарностей: 664
  • Carthago delenda est
    • Сообщения от bob
Углеводородов - через край, окислителя - как оказалось - тоже.
Этой идее применительно к обсуждениям на форуме - десяток лет. С тех самых пор, как в одной из работ на архиве появилась гипотеза о фотолизе и радиолизе.
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,41999.msg734575.html#msg734575

Оффлайн shuricos

  • *****
  • Сообщений: 1 946
  • Благодарностей: 25
    • Сообщения от shuricos
Всё это хорошо, вот только запрыгнуть на комету сложно. Как бы попытка попасть на "заправку", а потом спрыгнуть с неё, не потребовала больше топлива, чем корабль получит на самой комете!

Зато особый интерес вызывают ледяные астероиды Главного пояса и Церера. Они хотя бы на почти круговых орбитах.

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Этой идее применительно к обсуждениям на форуме - десяток лет.
И вправду, где-то уже слышал про такое.
Вот это нужно обвести в рамочку для потомков:
То есть, идея начать добывать лунный гелий или пробиться к урановым запасам Марса - чистое безумие, десятилетия или столетия сверхзатрат с неясным результатом. А так можно было бы жить по-старинке: качай с поверхности и жги. В-частности, при обсуждении последних вспышек на кометах, все снова застыли в ожидании - не кислородно-водородная ли смесь там, наконец, взорвалась. Если да - то о будущем энергетики и пилотируемой космонавтики можно не париться.
Как оказалось - действительно, можно не париться.






Всё это хорошо, вот только запрыгнуть на комету сложно. Как бы попытка попасть на "заправку", а потом спрыгнуть с неё, не потребовала больше топлива, чем корабль получит на самой комете!
Розетта же запрыгнула. Вообще есть множество комет с низким наклонением и перигелием в районе земной орбиты. Всякие Энке и кометы семейства Юпитера, а также кометы главного пояса астероидов. С таких комет можно начинать. Далее можно перепрыгивать с кометы на комету со всё более дикими орбитами хоть до самого Облака Оорта.

Оффлайн OratorFree

  • *****
  • Сообщений: 3 996
  • Благодарностей: 117
  • Кто ищет, вынужден блуждать. И.В.Гёте
    • Сообщения от OratorFree
Розетта же запрыгнула.

Вы сами любите проверять "алгебру гармонией". Общие рассуждения могут просто не заметить, что это пшик. А численные оценки соврать не дадут.
1. Сколько нужно "сожрать" кислорода и углеводородов, что бы запустить необходимый проект (оборудование) с Земли.
2. Сколько энергии нужно что-бы добыть 1 кг. кислорода. (Т.е. аналог "Розетты" должен тащить с собой источник энергии с Земли, см. также п. 1).
3. А каковы запасы окислителя/топлива на 1 (одной) комете - достаточно это хотя бы для того, что бы перепрыгнуть с одной кометы на другую (вы же сами здесь как-то писали, что относительные скорости таких объектов около 10 км/сек.)

Интуиция подсказываете, что энергобаланс здесь скорее всего отрицательный.

В действительности все совершенно иначе, чем на самом деле.(c) Антуан де Сент-Экзюпери

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Кстати, в кометном веществе также очень много угарного газа. Получается, что вся летучая составляющая состоит в основном из H2O, CO2, CO и O2.
Т.е. нагревая кусок кометы, можно сразу же заставить выделяющиеся газы вступать в реакцию, из которых наиболее предпочтительной будет вот эта:
2CO + O2 → 2CO2 + Q
Т.е. на сжигание 56 кг угара потребуется 32 кг кислорода. В кометном веществе угарного газа как раз примерно в 1,5-2 раза больше, чем молекулярного кислорода.
Q реакции горения угара составляет 10 МДж/кг, т.е. кубометр кометной породы даёт в таком случае ~ 100 МДж тепла.

Оффлайн ВадимZero

  • *****
  • Сообщений: 8 703
  • Благодарностей: 94
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от ВадимZero
Ведь это же полностью снимает все проблемы межпланетных перелётов и колонизации СС. Не нужны снежинские котлы, жгущие дейтерий, не нужны ядерные источники энергии. На комете - достаточно вот этого:
Проблема только в том что кометы имеют траектории не совместимые с межпланетными миссиями.

Оффлайн OratorFree

  • *****
  • Сообщений: 3 996
  • Благодарностей: 117
  • Кто ищет, вынужден блуждать. И.В.Гёте
    • Сообщения от OratorFree
Проблема только в том что кометы имеют траектории не совместимые с межпланетными миссиями.
Что имеется ввиду? Что они не лежат в плоскости эклиптики? Или что-то другое?
В действительности все совершенно иначе, чем на самом деле.(c) Антуан де Сент-Экзюпери

Оффлайн ВадимZero

  • *****
  • Сообщений: 8 703
  • Благодарностей: 94
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от ВадимZero
Что имеется ввиду? Что они не лежат в плоскости эклиптики? Или что-то другое?
У комет сильно элептические орбиты. Для выхода Розетты к комете Чюрюмова-Геросименко, понадобилась серия гравманевров и уйма времени.

Оффлайн OratorFree

  • *****
  • Сообщений: 3 996
  • Благодарностей: 117
  • Кто ищет, вынужден блуждать. И.В.Гёте
    • Сообщения от OratorFree
У комет сильно элептические орбиты.

Ну в некотором смысле это скорее плюс, а не минус. Не нужно лететь в пояс Койпера, кометы сами заходят в зону орбиты Земли. Их нужно только встречать здесь. У Розетты была просто другая задача - перехватить комету пораньше, до приближения к зоне планет земной группы, т.е. потрогать её, пока она в первозданном, застывшем виде.
В действительности все совершенно иначе, чем на самом деле.(c) Антуан де Сент-Экзюпери

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Кстати, в кометном веществе также очень много угарного газа. Получается, что вся летучая составляющая состоит в основном из H2O, CO2, CO и O2.

Кажется в списке не хватает метана и аммиака (оба компонента горючие, поэтому существенно).

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
1. Сколько нужно "сожрать" кислорода и углеводородов, что бы запустить необходимый проект (оборудование) с Земли.
Смотря к какой комете. Наиболее перспективными для начала освоения СС выглядят кометы с низким наклонением орбиты и перигелием в 1 АЕ. Вот вам пример кометы 320P/McNaught, которая менее 2-х месяцев назад пролетела на расстоянии 0,183 АЕ. И такие сближения достаточно часты (история знает даже такие, что кометное ядро видели чуть ли не невооружённым глазом на небе).
2. Сколько энергии нужно что-бы добыть 1 кг. кислорода. (Т.е. аналог "Розетты" должен тащить с собой источник энергии с Земли, см. также п. 1).
На комете Ч-Г кислород добывается сам. Как и топливо - угарный газ. Т.е. достаточно чуть нагреть и эти газы начнут сами высвобождаться. Если прогреть получше и массу побольше, то реакция горения станет самоподдерживающейся прямо для "сырого" кометного вещества.
3. А каковы запасы окислителя/топлива на 1 (одной) комете - достаточно это хотя бы для того, что бы перепрыгнуть с одной кометы на другую (вы же сами здесь как-то писали, что относительные скорости таких объектов около 10 км/сек.)
Как я уже писал, обеспечить дельта-v в 10-20 км/с - не проблема (УИ на углеводородном топливе и LOX будет порядка 3,5 км/с, если использовать какие-нибудь перекиси с ацетиленом или чем-нибудь таким, то будет и 4 км/с).





Проблема только в том что кометы имеют траектории не совместимые с межпланетными миссиями.
Непонятно, что вы имели ввиду. Есть множество комет, имеющих перигелий в районе Земли и афелий в районе Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, проксимы Центавра и проч.
Не нравится сидеть долго на комете и ждать, когда она по эллиптической орбите промахнётся мимо цели? Заправляйся и лети дальше сам.