Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Комета - топливная заправка для химических ракет  (Прочитано 7854 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
Чтобы избежать возгонки водяного льда, необходимо давление газа. Для этого можно прогреть кометное вещество в замкнутом пространстве. При 50К начнёт выделяться угарный газ, при 80К - углекислый газ. Выделившиеся газы заполнят доступный объём и могут создать необходимое давление при дальнейшем прогреве. Для 1 кг вещества 67P будет доступно приблизительно по 10 грамм CO и CO2 (0,357 и 0,227 моль соотв.). Килограмм вещества 67P при измеренной пористости до 80% может занимать объём до 5 л, из которых 4 л будут заняты пустотой. Уже исходя из того, что при н/у моль газа занимает 22,4 л, а у нас - 4 видно, что давления при сублимации CO+CO2 будет более чем достаточно, чтобы не дать водяному льду сублимировать. При Т=273 суммарное давление этих двух газов будет до 3-х атмосфер.

Другой вопрос - сколько уйдёт тепловой энергии для сублимации этих 2-х газов. В интернете удалось найти значения 271 кДж/кг для СО и 593 кДж/кг для СО2. Тогда на 1 кг кометной породы суммарные затраты тепла на возгонку будут примерно 9 кДж, что очень сильно меньше затрат на нагрев и плавление водяного льда в этом же 1 кг породы (227 кДж).

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Всё плохо. Лёд в кометах кристаллический, а способ включения других летучих веществ - клатратный.
Всё-таки слишком категоричное заявление. Проблема типа водяного льда в кометах вообще ещё далека от своего решения. Более глубокое погружение в этот вопрос показывает, что известные соотношения таких веществ как азот (N2) и аргон даже в случае кометы 67P лучше описываются не чисто кристаллическим льдом, а смесью из кристаллического и аморфного льдов.
http://phys.org/news/2016-03-ice-reveals-age-comets.html

Внимание на график выше. Точки слева вверху приведены для случая аморфного льда. Линии описывают соотношения в случае кристаллического льда. Зелёная и голубая области - измеренные диапазоны соотношений. Видно, что в случае аморфного льда аргона должно быть больше, чем азота, а в случае кристаллического - намного меньше. И если отношение N2/CO удовлетворяет как случаю аморфного льда, так и случаю кристаллического, то аргона оказывается слишком мало. Но всё равно очень много. Взаимное отношение на графике приводит к тому, что азот в зелёной области находится вблизи минимума, а аргон - вблизи максимума. Т.е. для случая кристаллического льда аргона больше, чем нужно (хоть и в пределах погрешности измерений). Это косвенно указывает на примесь аморфного льда, который должен содержать больше аргона.

Второй пункт - у некоторых комет в спектре были обнаружены признаки водяного льда, но, при этом, характерная для кристаллического льда особенность на длине волны 1,65 мкм отсутствовала.
https://books.google.ru/books?id=L7ISRdYr_3gC&pg=PA400&lpg=PA400&dq=hale-bopp+amorphous+ice+1.65&source=bl&ots=MHED95ucww&sig=DSwx-4JxKj7G_N7oV7-7t2g0D9I&hl=ru&sa=X&ved=0ahUKEwjSpuOEjMTOAhVsMZoKHSvEAaIQ6AEIGzAA#v=onepage&q=hale-bopp%20amorphous%20ice%201.65&f=false
Учёные склонны из этого делать вывод, что наблюдаемый в спектре водяной лёд является аморфным, а не кристаллическим.

Далее. Есть предпосылки для возникновения аморфного льда исходя из наблюдений протопланетных дисков. Конкретно речь идёт о звезде TW Гидры, где наблюдается исток водяного пара из центральных областей протопланетного диска в периферические, где температура пыли составляет менее 50К. По мнению исследователей, водяной пар в таких условиях неизбежно должен конденсироваться на пылинках в форме именно аморфного льда.
https://astrobites.org/2014/02/25/water-ice-in-the-solar-nebula/

И ещё. У некоторых комет из ОО (в отличие от JFC вроде 67P/Ч-Г), относительное содержание аргона выше ожидаемого, что указывает на присуствие аморфного льда:
https://books.google.ru/books?id=Iu2La-QmRJEC&pg=PA170&lpg=PA170&dq=hale-bopp+argon+abundance+amorphous+ice&source=bl&ots=-0ltimSsO4&sig=S2G2R8lEZavogeP9snN214OZmjk&hl=ru&sa=X&ved=0ahUKEwia0NuyjsTOAhVBCpoKHbaoCaEQ6AEIGzAA#v=onepage&q=hale-bopp%20argon%20abundance%20amorphous%20ice&f=false
(см. пункты 3.3.4 и 3.4).

Оффлайн Фантазер

  • *****
  • Сообщений: 510
  • Благодарностей: 18
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Фантазер
Есть в природе(придумано  и исполнено человеком)такая простенькая вещь:теплообменник с противотоком.Сия штучка 100%но решает все ваши надуманные проблемы.

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Есть в природе(придумано  и исполнено человеком)такая простенькая вещь:теплообменник с противотоком.Сия штучка 100%но решает все ваши надуманные проблемы.
Нет, проблему слишком больших затрат тепла на добычу кислорода это никак не решает.

Оффлайн Фантазер

  • *****
  • Сообщений: 510
  • Благодарностей: 18
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Фантазер
[quote author=Андрей Курилов Нет, проблему слишком больших затрат тепла на добычу кислорода это никак не решает.При таких низких Т ,ваши же слова ,КПД тепловых машин,будет очень большим.Поэтому рекуператор будет экономить (возвращать )80-90% тепла нагрева,кроме того если отработанные газы не выбрасывать  сразу в космос,а направлять в теплообменник,то,при соответствующей технологии можно возвратить и теплоту плавления льда и даже энергию распада клатратов,ежели Т на выходе будет чуть выше чем Т на входе теплообменника.Не плачьте,придумывайте теплообменник и все у вас получится.

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Не плачьте,придумывайте теплообменник и все у вас получится.
Вы бы убавили гонор, ибо вы с 2-х раз так и не поняли, что если для добычи 1 кг горючего требуется энергии больше, чем получается при сгорании 1 кг этого же горючего, то никакие трубки и подпорки вам уже не помогут.

Оффлайн noxx77

  • *****
  • Сообщений: 4 969
  • Благодарностей: 154
  • Мне нравится этот форум! ;))
    • Skype - zerghammer1
    • Сообщения от noxx77
    • ВК
Не плачьте,придумывайте теплообменник и все у вас получится.
Вы бы убавили гонор, ибо вы с 2-х раз так и не поняли, что если для добычи 1 кг горючего требуется энергии больше, чем получается при сгорании 1 кг этого же горючего, то никакие трубки и подпорки вам уже не помогут.
Ессно. Но это не закрывает другой путь: использование внешнего источника энергии (солнца или ядерной) для изготовления топлива.  Во-первых это решает проблему массы топлива, которая критична, во-вторых нагрев может быть тупо дешевле того же электролиза воды, хотя не исключены оба: лёд использовать как поглотитель тепла при выработке электричества.
В космосе никто не услышит визга той чуши, которую Вы порете

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Но это не закрывает другой путь: использование внешнего источника энергии (солнца или ядерной) для изготовления топлива. 
Да в общем-то пока что EROEI получается всё-таки больше 1, так что нет нужды.

Оффлайн shuricos

  • *****
  • Сообщений: 1 946
  • Благодарностей: 25
    • Сообщения от shuricos
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
А что, если поступить хитрее?
СО+Н2О при нагревании свыше 400*С дают СО2+Н2. Молекулярный водород, Карл! ;)
Тогда можно жечь уже водород - у него теплота сгорания намного выше!
Все 3 компонента (угарный газ, кислород и вода) есть на комете - ими космические корабли и заправлять.
СО и Н2О можно подогревать за счёт ядерного реактора космического корабля, затем впрыскивать в форкамеру двигателя, где образуется смесь водорода и углекислого газа, а далее смесь подаётся в основную камеру сгорания, где к ней добавляется кислород, самовоспламенение смеси и ракета получает импульс.

Либо же СО и Н2О можно нагревать в стенках основной камеры, заодно остужая её.

Оффлайн SpaceEngineer

  • *****
  • Сообщений: 2 331
  • Благодарностей: 197
    • Сообщения от SpaceEngineer
    • SpaceEngine - бесплатный космический симулятор
Сомневаюсь, что для пилотируемых полётов найдётся что-то лучше и дешевле. Вы, кстати говоря, ничего не предложили.
Почитал тему, посмеялся. Вы предлагаете променять реактивные самолёты на какие-то плоты с дизельным мотором, которые должны приставать к дрейфующим айсбергам в океане, и надеяться что их донесёт до нужного острова. Якобы для защиты от страшной солнечной радиации и заправки химическим топливом. А о людях вы не подумали? 30 лет лететь до Нептуна со скоростью кометы - это даже для беспилотника как-то долго выходит. И то, до Нептуна она всё равно не долетит, придётся отчаливать и своим ходом грести ещё десяток а.е. Ну и какой смысл во всём этом?
SpaceEngine - космический симулятор и планетарий

12" Meade LX200 GPS
DeepSky 25x100, Olympus 10x50

Оффлайн shuricos

  • *****
  • Сообщений: 1 946
  • Благодарностей: 25
    • Сообщения от shuricos
SpaceEngineer, это уже не рассматривается.
Мы обсуждаем саму возможность получения топлива из ледышек. А как его потом использовать - отдельная тема.

Тут, как я уже говорил, более оправданным выглядит не заправка кораблей на астероидах, а доставка добытого топлива к Земле. Мы же не гоняем автомобиль в ХМАО на заправку. И даже к НПЗ не гоняем. Так и тут.

Но речь, ведь, может идти не только о добыче топлива, но и о добыче чистой воды для заброски, например, к Венере. Как это не выглядело парадоксально, но доставить воду к Венере "дешевле" (нужно меньше ХС) из пояса Оорта, чем из главного пояса астероидов.

Оффлайн SpaceEngineer

  • *****
  • Сообщений: 2 331
  • Благодарностей: 197
    • Сообщения от SpaceEngineer
    • SpaceEngine - бесплатный космический симулятор
А как тормозить это топливо у Земли собираетесь? Там же 50-70 км/с будет. Бомбить Венеру - совсем другое дело.
SpaceEngine - космический симулятор и планетарий

12" Meade LX200 GPS
DeepSky 25x100, Olympus 10x50

Оффлайн shuricos

  • *****
  • Сообщений: 1 946
  • Благодарностей: 25
    • Сообщения от shuricos
А как тормозить это топливо у Земли собираетесь? Там же 50-70 км/с будет. Бомбить Венеру - совсем другое дело.
Опять же, гравманёвр можно и на торможение использовать.
Но топливо может скорее понадобиться не для земных кораблей, а как раз для коррекции траектории водяного (или какого-то иного) тела на пути к той же Венере или к Марсу в ходе их терраформирования.

Оффлайн SpaceEngineer

  • *****
  • Сообщений: 2 331
  • Благодарностей: 197
    • Сообщения от SpaceEngineer
    • SpaceEngine - бесплатный космический симулятор
Лучше тогда сразу рассмотреть вариант стационарного завода и системы двигателей/пушек на комете?
Для первоначального импульса использовать развал кометы надвое и отталкивание одной половины от другой. С помощью химического взрыва. У нас ведь в формулу импульса входят две величины - скорость и масса. Массы на комете завались, а вот со скоростью проблема. Так что можно большой импульс получать просто отталкивая большую массу имеющимися способами. Сначала - одновременным подрывом зарядов, установленных в заранее созданный пропил, идущий через всю комету. Потом - коррекции траектории выстрелами ледяных глыб из пушек (старых добрых химических пушек). А ракетные двигатели - это уже для тонких коррекций, им скорее всего работать придётся непрерывно. Естественно, не забывать о грав. манёврах у газовых гигантов для разгона, и у планет земной группы для торможения.
Ну что, сможем обрушить половину койпероида на Венеру в разумные сроки? Хватит ли запасённой в кометном веществе энергии в виде топлива и окислителя на это? Считаем?
SpaceEngine - космический симулятор и планетарий

12" Meade LX200 GPS
DeepSky 25x100, Olympus 10x50

Оффлайн shuricos

  • *****
  • Сообщений: 1 946
  • Благодарностей: 25
    • Сообщения от shuricos
Для первоначального импульса использовать развал кометы надвое и отталкивание одной половины от другой. С помощью химического взрыва. У нас ведь в формулу импульса входят две величины - скорость и масса.
Вы правы.
Причем, импульс зависит от массы прямо, а энергия - квадратически.
Если импульс получать от быстрого рабочего тела малой массы, то нужно очень много энергии.
Если же импульс получить от медленного рабочего тела большой массы, то энергии понадобится меньше.
А с энергией-то как раз у нас и проблема.

Если состав ледяных тел пояса Койпера схож с составом комет, то они примерно наполовину состоят из камней и прочих ненужных нам веществ, а вторую половину составляет вода и другие нужные соединения, включая кислород, соединения азота, углерода.

Соответственно, наименее энергозатратный способ для придания первоначального импульса полезному "грузу" - это оттолкнуть "полезную половину" от "бесполезной половины" в разные стороны.
Но отталкивать их надо не химическими способами, а с применением имеющейся там инерции вращения самого этого ледяного тела.

1. Закрываем ледяное тело в три шара с диаметром намного больше диаметра самого ледяного тела:
- внутренний шар чёрный для накопления солнечного тепла,
- внешний шар прозрачен для солнечного света, но непрозрачен для ИК.
Между шарами очень разреженный газ, позволяющий удерживать шары от соприкосновения, но не сильно передающий конвекцией теплоту от внутреннего шара к внешнему.

2. Внутри ставим ядерный реактор.
У нас получается очень холодный "холодильник", поэтому тепловые машины будут работать с бешенным КПД. Но и отводимое тепло будет расходоваться правильно - на нагрев ледяного тела.

3. В результате нагрева начнут выходить газы, которые создадут внутри шаров давление.

4. Строим трубку, отходящую от внутреннего шара далеко за пределы стационарной орбиты ледяного тела.
Газы под давлением будут подниматься по трубке.

5. В самом конце трубки ставим радиатор (просто резервуар, свободно пропускающий ИК излучение), в котором газы остывают и снова превращаются в лёд.

6. В конечном итоге получаем некое подобие "лю син чуй": два шара, соединённые верёвкой и вращающиеся вокруг общего центра масс.

Стоит нам эту верёвку отрубить, как оба шарика полетят в разные стороны.
Скорость вращения шариков может достигать тех самых потребных 500 м/с.
Тут нам надо так подгадать, чтобы шарик с "полезной нагрузкой" полетел туда, куда нам надо.

Оффлайн Андрей КуриловАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Ракета, добывающая рабочее тело из грунта комет/астероидов:
https://m.phys.org/news/2019-01-steam-propelled-spacecraft-prototype-theoretically-explore.html
На русском:
https://m.lenta.ru/news/2019/01/14/wine/

Эх, они ещё не знают про кислород в кометах...