Этапы строительства лунной базы: Лунный коллектор закрытого типа для приема высоколетучих веществ
Продолжение темы малозатратной доставки конструкционных и технологических материалов на лунную базу « Этапы строительства лунной базы по новой технологии».
Безоболочечный грунтовый коллектор прост, не дорог и надежен, но не годится для приема таких важных для лунной промышленности химикатов как водород, вода, углеводороды, хлор и фтор, кислород. Для выполнения такой работы требуется аккумулирующая грузы среда (реголит) в оболочке, то есть коллектор веществ замкнутого типа. Рассмотрим простейший вариант такого коллектора.
Доставляемая с Земли такая часть коллектора как контейнер (оболочка) может быть изготовлена не из металла, а из высокопрочных материалов типа арамида. Конструктивно контейнер представляет собой трубу, закрытую с торцов. Диаметр контейнера 3,2 м, длина цилиндрической части 10 м, с полусферами заглушек 13,2 м. При 10-кратном запасе прочности масса контейнера, рассчитанного на максимальное внутреннее давление около 30 атм. будет порядка 2 т, не считая массы запорной арматуры на входном торце. Контейнер установлен на салазки или другие виды шасси с низкой материалоемкостью. Всего масса пустого коллектора равна 3 т.
Объем цилиндрической части коллектора равен 80 м3. Тогда при плотности реголита 1,5 т/ м3, масса улавливающей грузы среды составит 120 т (засыпка реголита в коллектор не самая сложная часть работы по обеспечению его функционирования). Таким образом, самую массивную часть ловушки грузов получаем на Луне, а с Земли доставляем только трехтонную конструкцию.
По предварительным оценкам в такую ловушку за одну операцию можно забрасывать порции вещества массой до 100 кг. Груз в виде стержня поступает в ловушку через один из торцов (стержень в виде тонкостенной трубки содержит криогенные жидкости). Он пробивает мембрану или сетку на входной части коллектора, которые служат временной стенкой для реголита внутри контейнера, пробивает толщу песка и затормаживается в глубине улавливающей среды. Взрывное испарение груза парируется большой массой рыхлой среды. После чего срабатывает быстродействующий затвор на входном торце коллектора и образовавшиеся газообразные продукты герметично замыкаются. Газы благодаря большой площади соприкосновения с высокопористой сыпучей средой охлаждаются и откачиваются из контейнера в накопительные емкости базы.
Высокотемпературные взрывные процессы внутри среды из реголита, при забрасывании в коллектор водорода, углерода, углеводородов, хлора и фтора, приводят к тому, что часть этих веществ вступает в реакцию восстановительного типа. В результате часть реголита внутри коллектора преобразуется. Из него выделяется железо, титан, никель, другие металлы, кремний. Как показали исследования, быстротекущие процессы нагрева в углеродной среде тоже приводят к разложению соединений алюминия (без электролиза). Таким образом, коллекторы выполняют не только транспортную функцию, но и производственно-технологическую. Полученные полуфабрикаты дорабатывается в химико-технологических модулях. Другим побочным эффектом будет использование тепла, образующегося в коллекторах для выработки электроэнергии.
Выгодно использовать коллекторы горизонтального типа, так как они позволяют принимать грузы, сбрасываемые одним и тем же бустером (или межорбитальным буксиром) в периселении, тогда как коллекторы горизонтального типа используют такую траекторию входящих грузов, которая неблагоприятна для выхода бустера на орбиту вокруг Луны. Дело в том, что планируется использование бустеров с полезной нагрузкой около 3 т. А так как коллектор способен принимать не более 0,1 т, то бустеру для передачи на Луну всего груза, необходимо выйти на орбиту Луны, и, совершая витки по сильно вытянутой эллиптической орбите, сбрасывать груз частями по 0,1 т в переселении (над коллектором). За тридцать оборотов груз будет полностью сброшен. После этого бустер при небольших затратах топлива переходит с окололунной орбиты на эллиптическую околоземную и, после торможения в перигее, возвращается на низкую опорную орбиту. Здесь его заправляют топливом, обеспечивают новой полезной нагрузкой и вновь отправляют к Луне.
Таким образом, коллектор с собственной массой в 3 т только за один рейс к нему бустера обеспечивает пророст массы грузов на базе равный собственной (сухой массе). Стационарные коллекторы обеспечивают получение в 3-5 раз большего груза от одного и того же бустера, по сравнению со способом доставки грузов посадочным ракетными модулями. По затратам выигрыш будет в 5-7 раз и выше. Экономия средств - это то, что ищут национальные космические агентства в проектах освоения Луны. Заказывали? Получите!
Рассмотренная технология - начало первого этапа использования лунных ресурсов. Благодаря поставкам углеводородов и других реагентов для химико-технологических модулей, реголит превращается в источник ракетного топлива и конструкций из лунных материалов. Рынок этих продуктов при продаже потребителям непосредственно в околоземном пространстве составляет соответственно 6 и 17 млрд. долларов в год, без учета эффекта роста рынка при снижении цен на продукцию. Таким образом, создание лунной базы на основе предлагаемой компанией AVANTA технологии, может быть не только малозатратным предприятием, но и высокорентабельным бизнесом.
Безоболочечный грунтовый коллектор прост, не дорог и надежен, но не годится для приема таких важных для лунной промышленности химикатов как водород, вода, углеводороды, хлор и фтор, кислород. Для выполнения такой работы требуется аккумулирующая грузы среда (реголит) в оболочке, то есть коллектор веществ замкнутого типа. Рассмотрим простейший вариант такого коллектора.
Доставляемая с Земли такая часть коллектора как контейнер (оболочка) может быть изготовлена не из металла, а из высокопрочных материалов типа арамида. Конструктивно контейнер представляет собой трубу, закрытую с торцов. Диаметр контейнера 3,2 м, длина цилиндрической части 10 м, с полусферами заглушек 13,2 м. При 10-кратном запасе прочности масса контейнера, рассчитанного на максимальное внутреннее давление около 30 атм. будет порядка 2 т, не считая массы запорной арматуры на входном торце. Контейнер установлен на салазки или другие виды шасси с низкой материалоемкостью. Всего масса пустого коллектора равна 3 т.
Объем цилиндрической части коллектора равен 80 м3. Тогда при плотности реголита 1,5 т/ м3, масса улавливающей грузы среды составит 120 т (засыпка реголита в коллектор не самая сложная часть работы по обеспечению его функционирования). Таким образом, самую массивную часть ловушки грузов получаем на Луне, а с Земли доставляем только трехтонную конструкцию.
По предварительным оценкам в такую ловушку за одну операцию можно забрасывать порции вещества массой до 100 кг. Груз в виде стержня поступает в ловушку через один из торцов (стержень в виде тонкостенной трубки содержит криогенные жидкости). Он пробивает мембрану или сетку на входной части коллектора, которые служат временной стенкой для реголита внутри контейнера, пробивает толщу песка и затормаживается в глубине улавливающей среды. Взрывное испарение груза парируется большой массой рыхлой среды. После чего срабатывает быстродействующий затвор на входном торце коллектора и образовавшиеся газообразные продукты герметично замыкаются. Газы благодаря большой площади соприкосновения с высокопористой сыпучей средой охлаждаются и откачиваются из контейнера в накопительные емкости базы.
Высокотемпературные взрывные процессы внутри среды из реголита, при забрасывании в коллектор водорода, углерода, углеводородов, хлора и фтора, приводят к тому, что часть этих веществ вступает в реакцию восстановительного типа. В результате часть реголита внутри коллектора преобразуется. Из него выделяется железо, титан, никель, другие металлы, кремний. Как показали исследования, быстротекущие процессы нагрева в углеродной среде тоже приводят к разложению соединений алюминия (без электролиза). Таким образом, коллекторы выполняют не только транспортную функцию, но и производственно-технологическую. Полученные полуфабрикаты дорабатывается в химико-технологических модулях. Другим побочным эффектом будет использование тепла, образующегося в коллекторах для выработки электроэнергии.
Выгодно использовать коллекторы горизонтального типа, так как они позволяют принимать грузы, сбрасываемые одним и тем же бустером (или межорбитальным буксиром) в периселении, тогда как коллекторы горизонтального типа используют такую траекторию входящих грузов, которая неблагоприятна для выхода бустера на орбиту вокруг Луны. Дело в том, что планируется использование бустеров с полезной нагрузкой около 3 т. А так как коллектор способен принимать не более 0,1 т, то бустеру для передачи на Луну всего груза, необходимо выйти на орбиту Луны, и, совершая витки по сильно вытянутой эллиптической орбите, сбрасывать груз частями по 0,1 т в переселении (над коллектором). За тридцать оборотов груз будет полностью сброшен. После этого бустер при небольших затратах топлива переходит с окололунной орбиты на эллиптическую околоземную и, после торможения в перигее, возвращается на низкую опорную орбиту. Здесь его заправляют топливом, обеспечивают новой полезной нагрузкой и вновь отправляют к Луне.
Таким образом, коллектор с собственной массой в 3 т только за один рейс к нему бустера обеспечивает пророст массы грузов на базе равный собственной (сухой массе). Стационарные коллекторы обеспечивают получение в 3-5 раз большего груза от одного и того же бустера, по сравнению со способом доставки грузов посадочным ракетными модулями. По затратам выигрыш будет в 5-7 раз и выше. Экономия средств - это то, что ищут национальные космические агентства в проектах освоения Луны. Заказывали? Получите!
Рассмотренная технология - начало первого этапа использования лунных ресурсов. Благодаря поставкам углеводородов и других реагентов для химико-технологических модулей, реголит превращается в источник ракетного топлива и конструкций из лунных материалов. Рынок этих продуктов при продаже потребителям непосредственно в околоземном пространстве составляет соответственно 6 и 17 млрд. долларов в год, без учета эффекта роста рынка при снижении цен на продукцию. Таким образом, создание лунной базы на основе предлагаемой компанией AVANTA технологии, может быть не только малозатратным предприятием, но и высокорентабельным бизнесом.