Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Пределы человечества:проект, межзвездный аппарат со скоростью от 100 до 300 км/с  (Прочитано 23166 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Нужно расчитать так, чтобы за это время как раз был выпущен весь водород.
Понимаете, здесь и может возникнуть необходимость в дополнительном ЯРД. При некотором большом значении массы ПН масса охладителя становится настолько большой, что площадь для сбора необходимого кол-ва тепла становится совсем уж неприлично большой, так как в зависимости от линейных размеров масса растёт быстрее, чем собирающая излучение Солнца площадь. Т.е. если запустить с помощью эффекта оберта что-то в районе сотен тонн, то всё довольно просто, нет проблем с равномерностью прогрева и собирающей площадью. Тысячи и миллионы тонн уже просто не успеют прогреться даже, пролетая вблизи поверхности Солнца. Даже такие рыхлые и нежные объекты как кометы, иногда выныривают из короны Солнца обратно, не исчезая полностью по причине своей большой массы.

Оффлайн sharp

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 498
  • Благодарностей: 220
    • Сообщения от sharp
Понимаете, здесь и может возникнуть необходимость в дополнительном ЯРД. При некотором большом значении массы ПН масса охладителя становится настолько большой, что площадь для сбора необходимого кол-ва тепла становится совсем уж неприлично большой, так как в зависимости от линейных размеров масса растёт быстрее, чем собирающая излучение Солнца площадь. Т.е. если запустить с помощью эффекта оберта что-то в районе сотен тонн, то всё довольно просто, нет проблем с равномерностью прогрева и собирающей площадью. Тысячи и миллионы тонн уже просто не успеют прогреться даже, пролетая вблизи поверхности Солнца. Даже такие рыхлые и нежные объекты как кометы, иногда выныривают из короны Солнца обратно, не исчезая полностью по причине своей большой массы.
Так ЯРД за это время просто не успеет добавить сколь-нибудь существенную дельта-v. Время нахождения в перигелии измеряется десятками минут, за это время даже при невысоком УИ и реалистичной удельной мощности ЯРД добавит не более сотен м/с.

Да и проблема квадрата-куба - это вообще болезнь больших кораблей, не только термоглиссера. Для ЯРД сброс тепла пропорционален площади, то есть квадрату линейных размеров. А масса пропорциональна кубу. То есть, с увеличением массы вы будете постепенно терять в удельной мощности, даже если максимально все оптимизируете и стремитесь сделать радиатор максимально большой площади.

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов


Да и проблема квадрата-куба - это вообще болезнь больших кораблей, не только термоглиссера. Для ЯРД сброс тепла пропорционален площади, то есть квадрату линейных размеров. А масса пропорциональна кубу.
Да, вы правы, получается всё тоже. Грей Солнцем ли, ТВЭЛами ли, всё упрётся в скорость передачи тепла рабочему телу и, соответственно, площадь теплообменника.


Оффлайн Skipper_NORTONАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 5 594
  • Благодарностей: 81
  • Хочу на Меркурий!
    • Skype - sergeyyankovich
    • Сообщения от Skipper_NORTON
Вариант разгона КА до скоростей от 100 км/с до 200 км/с - еще более дешевый.

Сначала сравним вариант использования Юпитера для такого же активного грав-маневра, вместо Солнца.
чтобы преодолеть гравитационное притяжение Земли, космическому аппарату необходимо набрать минимальную скорость 11.2 км/с,
Юпитера — 61 км/с, Солнца — 617,7 км/с.
 
из интернета.,
Юпитер = 318 масс Земли, Солнце = 330 000 масс Земли.  Значит, Солнце, грубо говоря, имеет массу в 1000 раз больше,
чем у Юпитера, и примерно такую же плотность (1,4 против 1,3 у Юпитера). Потому радиус Солнца, грубо говоря, в 10 раз больше
радиуса Юпитера. Радиус -  Солнце - 700 000 км, Юпитер = 70 000 (вместе с атмосферой).
2-я космическая зависит от v = С * (M/R)^(1/2).  Если M больше в 1000 раз, а R тот же, то 2-я косм. скорость будет примерно в 31 раз больше.
Если наоборот, M - константа и если R - больше в 1000 раз, то скорость в 31 раз меньше.
Если M - константа, а R больше в 10 раз, то скорость будет примерно в 3,1 раза меньше,
Если от центра Солнца в 7,5 млн пролетать - то 2-я космическая будет около 199,2 км\с, в 7,5 млн км от Солнца -
было рассчитано в 1-м сообщении темы.
Если M больше в 1000 раз (Солнце против Юпитера), а R - в 100 раз (70 000 км вместо 7,5 млн), то скорость будет в корень
квадратный из (1000/100) меньше, т.е. порядка 61 км/с, что и выше рассчитано.   
Прирост за счет двигателей +27 км/c около Юпитера, даст 88  км/c на выходе, + Юпитер потом обратно часть скорости уменьшит.
Отсюда следует, что использовать для грав.маневра -  Юпитер, ХУЖЕ чем Солнце при пролете в 7,5 млн км,
даже если будет пролёт вплотную к атмосфере Юпитера. Подробно можно даже не считать.   Ведь у Солнца был прирост +27 км/c у перигелия,
за счет двигателей, и вылет из Солнечной системы, уже на большом удалении от Солнца - 105 км/c.
 
Из 1-го сообщения видим, что - чтобы добраться до Юпитера, нужен прирост характеристической скорости из НОО (низкой опорной орбиты Земли),
+3,5 км/с, а затем используя гравитацию Юпитера, попасть к Солнцу в 7,5 млн км - всех +4 км/с.
Значит, использует ту же схему -
 
для разгона КА до гелиоцентрической скорости 105 км/c, практически - достаточно собрать на НОО (низкой опорной орбите) -
ракету-носитель, у которой будетобщий запас характеристической скорости ~ 31 км/c  !!   

 
Далее видим что, сухая масса ступени ракеты Сатурн-5, была с топливом - примерно в 20 раз меньше чем с топливом.
Ракета имела стартоввую массу около 3000 тонн, и могла вывести на НОО около 150 тонн массы, что тоже в 20 раз меньше.
Это значит, что в принципе, если не присоединять никакую полезную массу (150 тонн), то в принципе возможно, что ракета   
сама себя (оболочку всех своих ступеней выведет на орбиту), как полезную массу. (т.е. во время полета на НОО, отделения
ступеней не будет). Ступени можно запроектировать так, чтобы из 2-й, 3-й, можно было подавать топливо в 1-ю, и чтобы они
были хотя бы 2-разовыми.  Это очевидно, более дешевый вариант, чем собирать на Земле намного более массивную ракету, или стыковать
и собирать детали на орбите.
 
Я читал что сейчас  разрабатывается проект новой ракеты сверхтяжелого класса SLS, которая будет сравнима с Сатурном-5 - стартовая
масса около 3000 тонн, и свожет вывести на НОО, 156 тонн полезной массы.

   
Стоимость проекта, 30 млрд долларов, один запуск ракеты - 500 млн долларов
А мы такую, и даже еще 1) более усиленную,  2) соберем на орбите.
 
Проектируем всё так, чтобы все линейные размеры ракеты, были примерно в полтора раза больше  (в 1,5 раза).
Тогда все объемы и массы возрастают примерно  в 1,5 в кубе, т.е. примерно в 3,4 раза.   
 
Назовем нашу ракету SLS-1.5, стартовая масса ее вместе с топливом - составит около  10200 тонн, .
Стоимость проекта - пусть,  60 млрд долларов, и каждый запуск будет в 3 раза дороже, т.к. масса ракеты больше более чем в 3 раза -
т.е. каждый запуск = 1,5 млрд долларов
 
Первый запуск - 1 - ракета выводит сама себя на орбиту (НОО) без отделения ступеней.   Далее - по орбите летает пустая ракета массой в 510 тонн.
Далее требуется еще  19 подобных запусков ракет, уже с отделениями ступеней, которые будут нести полезную массу - только топливо
массой примерно в 510 тонн по каждому запуску.  Производятся стыковки, и простое дозаправление топливом, нашей выведенной на НОО пустой  ракеты.
Последний, 21-й запуск - это присоединение (стыковка) - самого  КА,  как полезной массы, причем КА  сам в свою очередь, имея 510 тонн -
может нести часть полезной массы - опять же, топливом.
 
Что же получилось после всех этих операций? 1) Ракета, заправленная топливом, массой больше Сатурна-5, или SLS, более чем в 3,4 раза , т.е.
10200 тонн2)  К тому же, она уже на орбите, т.е. ей не надо преодолевать притяжение Земли для вывода на НОО.
 
Потрачено (стоимость проекта) - 60 млрд долларов - на разработку, проекты и заводы, + 1,5 млрд доллаов умноженные на 21 запуск =
31,5 млрд доларов.
Т.е. Всего потрачено около  91 млрд долларов.   Под силу одному миллиардеру, такому как Билл Гейтс.
 
Ну и, дальнейшее всё просто.  Какую массу такая ракета разгонит до скорости 105 км/c (окончательный вылет из Солнечной системы,
уже после того как ракета удалится на большое расстояние, >15 млрд км), используя описанную выше схему пролета около
Солнца в  7,5 млрд км,  траты полной характеристической скорости в 31 км/с.  ? 
Если ракета с массой 24000 тонн  с НОО,  разгоняла до 105 км/c - КА массой в 19 тонн,  то эта ракета, SLS-1.5 с массой
в 10200 тонн на НОО, разгонит   8 тонн  до 105 км/c.

Т.е. тратим минимум характеристической скорости на подлет к Юпитеру, затем там делаем маневр и проваливаемся к Солнцу
на 7,5 млн км. Там делаем полный разгон, и согласно самому 1-му сообщению в этой теме, потратив 31 км/c характеристической скорости,
имеем вылет из Солнечной системы массы, 8 тонн - со скоростью 105 км/c.
И это всё - стоимостью в 91 миллиард долларов
 
А что входит в эти 8 тонн полезной массы? Двигатель, сделанный по принципу как и VASIMR.
 
Выше, в более ранних сообщениях, мы считали, если у него ядерный реактор, подающий мощность 1 мегаватт на ионный двигатель -
то может обеспечитьТягу 18 Н, а скорость истечения рабочего тела 70 км/с, масса ядерного реактора 20 тонн.

 
Т.к. мы ограничены 8-ю тоннами, то мощность двигателя у нас будет меньше, но принцип похожий. 
 
разгон будет продолжаться порядка 20 лет, уже после вылета из Солнечной системы, и добавит этой полезной массе чуть менее 1 тонны -
еще +96 км/c.
 
В итоге получаем - удаляющийся КА, с массой немного менее  1 тонны, со скоростью 200 км/с.
   
Масса - даже более чем у "New Horizons" ,  скорость  удаления из Солнечной системы - 200 км/с  (против 15 км/с у New Horizons).
И это всё за 91 млрд долларов, что под силу не только стране  (США только на оборонку тратит в год 500 млрд долларов),
а под силу даже одному миллиардеру, такому как Билл Гейтс.  Зато вписал бы своё имя в историю. 
А так - после смерти его миллиарды достанутся другим  :) 
 
Вот насколько реальны именно межзвездные перелеты,  хотя такой КА летел бы до ближайших звезд  6000  лет,  то это время
не такое уж и большое - 6000  лет назад,  т.е. в 4000 году до н.э.  уже была шумерская и египетская цивилизации.
Если бы в то время они запустили такой КА,  то сейчас у человечества был бы КА, находящийся в другой звездной системе.
 



Оффлайн sharp

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 498
  • Благодарностей: 220
    • Сообщения от sharp
Т.е. тратим минимум характеристической скорости на подлет к Юпитеру, затем там делаем маневр и проваливаемся к Солнцу
на 7,5 млн км.
Непонятно только, нафига собственно лететь к Юпитеру? Стартуя с НОО, можно сразу направить корабль на околосолнечную траекторию.

Оффлайн Aluminium

  • *****
  • Сообщений: 2 619
  • Благодарностей: 99
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Aluminium
Непонятно только, нафига собственно лететь к Юпитеру?
Так ближе. :)

Оффлайн Skipper_NORTONАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 5 594
  • Благодарностей: 81
  • Хочу на Меркурий!
    • Skype - sergeyyankovich
    • Сообщения от Skipper_NORTON
Цитата
Непонятно только, нафига собственно лететь к Юпитеру?

 
В простейшем варианте - рассмотрим даже без Юпитера.   И без Земли.
Летает одинокая ракета по круговой орбите вокруг Солнца, и со скоростью  30 км/с.  (т.е. орбита такая же как и у Земли, только Земли рядом нет).
Провалиться нужно вообще практически к Солнцу так, чтобы коснуться короны.   Это значит что нужно
1) или прямо здесь прямо сейчас - погасить скорость  скажем, на 29 км/c  условно. 
 
2)  либо ускориться до около-2-космической - набрать +12 км/с, улететь куда нибудь за Плутон,  и в афелии, когда скорость будет только 1 км/с,
погасить эти 1 км/с,   и рухнуть прямо на Солнце.
 
Второй вариант дольше по времени, но явно менее-затратный энергетически, мы потратили  вместо 29 км/c   - только +12 км/с + 1 км/с.
характеристической (суммарноого изменения) скорости - за счет топлива.
 
Ну а с помощью гравитации Юпитера, получается дешевле всего энергетически - можно попасть к Солнцу.
 

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Ну а с помощью гравитации Юпитера, получается дешевле всего энергетически - можно попасть к Солнцу.
Поддерживаю. Так и есть.

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
ИМХО имеет смысл колонизировать миры с развитой жидкой гидросферой, особенно с океанами. Из солей много чего можно добыть, включая уран и торий.
Можно и высохшие как Марс, там соли уже лежат пластами, разве что остаётся малюсенькая така проблема с выделением необходимых рассеянных катионов и анионов.
« Последнее редактирование: 13 Ноя 2017 [19:47:41] от crazy_terraformer »
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн sharp

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 498
  • Благодарностей: 220
    • Сообщения от sharp
Ну а с помощью гравитации Юпитера, получается дешевле всего энергетически - можно попасть к Солнцу.
Да, согласен. Недооценил скорость, которую нужно сбросить для сближения на 7,5 млн км (около 15 км/с).
С другой стороны, простого грав.маневра у Юпитера тоже окажется недостаточно, нужно будет корректировать траекторию. То есть дельта-ве не 4 км/с, а больше, надо считать.

(также, меньше чем 7,5 млн километров от Солнца считаем, недопустимо, т.к. станут недопустимыми температуры
в перигелии).
Лучше как раз сблизиться еще сильнее с Солнцем и обратить его излучение себе на пользу. Есть концепция ТФЯРД, она заключается в нагреве жидкого водорода до 3000К, что позволяет достичь УИ более 10 км/с.
В нашем случае можно вместо ядерного нагревателя использовать Солнце.
В том числе таким образом избавитесь от сумасшедших массовых чисел:

Если ракета с массой 24000 тонн  с НОО,  разгоняла до 105 км/c - КА массой в 19 тонн,  то эта ракета, SLS-1.5 с массой
в 10200 тонн на НОО, разгонит   8 тонн  до 105 км/c.
Массовое число у вас более 1000, поскольку УИ порядка 5 км/с. При УИ 10 км/с, удастся его снизить до 50.

Оффлайн Skipper_NORTONАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 5 594
  • Благодарностей: 81
  • Хочу на Меркурий!
    • Skype - sergeyyankovich
    • Сообщения от Skipper_NORTON
Цитата
Массовое число у вас более 1000, поскольку УИ порядка 5 км/с. При УИ 10 км/с, удастся его снизить до 50.

 
Спасибо, довольно интересно!
Но я описал проект, стоимостью в  90 миллиардов долларов, который практически очевидно, мог бы быть реализован прямо сейчас.
И на технологиях, практически уже существующих. Максимум - 6 лет на реализацию самого проекта.
И будь я Биллом Гейтсем, который понятия не имеет, куда тратить свои столько денег, то я бы это доказал  :)
До 200 км/с аппарат (с полезной массой в 1 тонну, больше чем у Вояджера-1) разогнать можно, и довольно просто по масштабам "межзвездных перелетов".
 
А вот расчеты, можно ли сделать аппарат, который чуть ли не вплотную к Солнцу приблизится, и при этом "не сломается", выдержит защита
электроники и т.д. - тут возникают спорные моменты, которые касаются стоимости проекта  :) 
   
Если всё это преодолимо, и  "массовое число" удастья таким образом снизить до 50,  то открываются совсем "новые горизонты" в скоростях полетов,
которые пока даже не могу оценить.
 
 

Оффлайн Маска

  • *****
  • Сообщений: 5 284
  • Благодарностей: 416
  • Все твои друзья фальшивые,все твои враги настоящие
    • Сообщения от Маска
Уровень - это не то, до чего человек подымается, а то, ниже чего он не опускается.

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
А вот расчеты, можно ли сделать аппарат, который чуть ли не вплотную к Солнцу приблизится, и при этом "не сломается", выдержит защита
электроники и т.д. - тут возникают спорные моменты, которые касаются стоимости проекта
Для этого хватит запуска зонда, который на практике должен продемонстрировать эффективность термоглиссера.

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Если всё это преодолимо, и  "массовое число" удастья таким образом снизить до 50,  то открываются совсем "новые горизонты" в скоростях полетов,
которые пока даже не могу оценить.
Есть одна маленькая проблема - жидкий водород. Вывозить его с Земли на орбиту, потом годами возить его между Землёй и Юпитером, а потом ещё и на подлёте к Солнцу - не самая простая задача. Жидкий водород имеет свойство выкипать через специальные отверстия для стравливания излишнего давления за определённое время. Для поддержания низкой температуры жидкого водорода потребуется отдельная энергоустановка на десятки/сотни киловатт, питающая холодильник на всём пути от Земли до Солнца.

Оффлайн sharp

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 498
  • Благодарностей: 220
    • Сообщения от sharp
Вот поэтому может и имеет смысл в этом случае выходить прямо от НОО на траекторию к Солнцу. Для разгона от НОО использовать тфярд-ступень (раз уж все равно на жидком водороде летим).

Оффлайн Dem

  • *****
  • Сообщений: 6 090
  • Благодарностей: 134
  • Звёзды зовут...
    • Сообщения от Dem
Термоглиссер можно и водой заправить.

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Термоглиссер можно и водой заправить.
Лучше чем нибудь менее корозионным и более широким диапазоном температур хранения, например пропаном. Но УИ пострадает очень сильно, конечно.

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Автофаг из водородного льда армированного волокнами из углерода или бора на сайте местного гуру Семенова
 
http://go2starss.narod.ru/pub/E015_RHL.html

Сфера из водородного льда радиусом 2 метра будет испаряться 24 года на расстоянии 1 а.е. от Солнца, и 2 года на расстоянии 0,1 а.е., вопрос к гуру,- что представляют собой тепловые экраны и для какого их количества рассчитаны указанные цифры.
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Интересно, почему жидкий водород требует дофига энергии для своего сохранения даже на пути до Марса, а твёрдый - вполне себе сам долго хранится...

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 392
  • Благодарностей: 169
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Автофаг из водородного льда
По-моему туда подмешали какой-то магии, которая мешает этой схеме быть реалистичной:
Цитата
5) Газопроводящий кристаллический водородный лед, полученный магнитно-резанансным охлаждением из не-кристаллического льда.
6) Самоорганизующаяся волокнистая изоляция из внедренных в лед частичек, которые должны связываться в процессе очистки льда.