В прошлый раз уважаемое сообщество в общем и целом пришло к выводу, что, при большом желании запустить Вояджер 3 так, чтобы он обогнал предыдущие, в целом - возможно, но слишком либерально не очень нужно
( Read more... )
С гравитационных маневров, как уже говорилось, много не настрижешь - десятки километров в секунду, а значит, остаются только собственные двигатели. С ними же проблема, если грубо, такая: при малой скорости выхлопа для разгона до большой скорости требуется совершенно неправдоподобное количество рабочего тела, которое надо выбрасывать, а с увеличением скорости выхлопа (реактивной струи), ее энергия растет как квадрат ее скорости, и тогда возникают уже проблемы с энергетическим бюджетом - непонятно, откуда ее брать на разгон этой струи до таких скоростей, если обходиться без, скажем, термояда, которого по факту нету.
В принципе, где-то в районе прямого использования энергии деления урана и осколков деления в качестве рабочего тела, есть более или менее подходящий участок на кривой веса аппарата от скорости истечения рабочего тела: килограмм урана-235 дает при делении где-то 8х10^13 Дж энергии, и это максимальный энерговыход, доступный без термояда (ритэги брать не будем, потому что от них ничего даже близко похожего не получить).
Теперь давайте предположим, что мы ухитрились создать такую инженерную конструкцию, которая все до единого осколки деления направит в сторону выхлопа, и этот килограмм бывшего урана тогда разгонится до sqrt(2E)=1,3x10^7 м/с - 13 тысяч км/с. По формуле Циолковского, масса этого урана, нужного, чтобы разогнать килограмм груза до 30 тысяч км/м, составит exp(30/13)-1=10 кило урана на килограмм полезной нагрузки. То есть в принципе задача решаемая, но вот только инженерных конструкций таких не бывает. А так-то чего... тонна аппарата, десять тонн урана или там плутония в качестве рабочего тела (это где-то с тысячу ядерных боеголовок или парочка полных загрузок тысячемегаваттного реактора, которых ему хватило бы лет на пять-десять) - и понеслось.
Ионные же двигатели обладают настолько паршивым кпд, что на килограмм рабочего тела (собственно ионов), они потратят с десяток килограмм того же урана, если не больше (я точно не считал, говорю от потолка) - что понизит эффективную скорость истечения рабочего тела на порядок, ибо на килограмм ионов придется выбрасывать с нулевой скоростью десять кило уранового шлака - считай, паразитного рабочего тела. Эти развлечения хороши на межпланетных скоростях, там они вполне в тему - а на 30 тысячах км/с энергетический бюджет уже не потянет.
А еще существует офигенно сложно реализуемая технически, но фундаментально простая, как грабли, методика доставки чего угодно на лунную орбиту, основанная на том, что если два аппарата одной массы встречаются на орбите Земли с разными скоростями, но оба движутся параллельно поверхности Земли, то зацепив их тросом друг с другом и раскрутив их на полвитка вокруг общего центра тяжести, мы можем осуществить их обмен скоростями: это типа гравитационного маневра, но с тросом вместо гравитации; они продолжат двигаться по исходным орбитам, но поменявшись на них местами.
Соответственно, если мы с Луны на орбиту запулим тонну лунного грунта, что не особенно энергозатратная операция, то мы можем прицепить ее к аппарату, находящемуся в апогее эксцентричной орбиты, после чего аппарат будет разогнан до круговой скорости и окажется на той же орбите, что и Луна - а тонна лунного грунта свалится, разгоняясь по дороге, в перигей, где сможет аналогично запулить на ту же высокую эксцентричную орбиту еще один аппарат весом в тонну, летящий по низкой круговой орбите - ну и так далее. (Ну, реально это будет многоступенчатый процесс, потому что никакой трос не выдержит рывка такой разницы скоростей в один прием - отчего, собственно, задача и становится технически очень сложной в плане согласования всех орбит и точек встречи, но идея понятна: мы бесплатно меняем местами тонну лунного грунта и тонну на низкой орбите, после чего топим лунный грунт в океане после его естественного торможения в атмосфере.)
На низкую орбиту, правда, выводить все равно придется, а это как-никак 8 км/с, но всё остальное, считай, на халяву - запуск на Луну и запуск на низкую орбиту становятся энергетически почти эквивалентны (там нужно будет еще иметь экскаватор и катапульту на Луне, но зато какие возможности! :)
В принципе, где-то в районе прямого использования энергии деления урана и осколков деления в качестве рабочего тела, есть более или менее подходящий участок на кривой веса аппарата от скорости истечения рабочего тела: килограмм урана-235 дает при делении где-то 8х10^13 Дж энергии, и это максимальный энерговыход, доступный без термояда (ритэги брать не будем, потому что от них ничего даже близко похожего не получить).
Теперь давайте предположим, что мы ухитрились создать такую инженерную конструкцию, которая все до единого осколки деления направит в сторону выхлопа, и этот килограмм бывшего урана тогда разгонится до sqrt(2E)=1,3x10^7 м/с - 13 тысяч км/с. По формуле Циолковского, масса этого урана, нужного, чтобы разогнать килограмм груза до 30 тысяч км/м, составит exp(30/13)-1=10 кило урана на килограмм полезной нагрузки. То есть в принципе задача решаемая, но вот только инженерных конструкций таких не бывает. А так-то чего... тонна аппарата, десять тонн урана или там плутония в качестве рабочего тела (это где-то с тысячу ядерных боеголовок или парочка полных загрузок тысячемегаваттного реактора, которых ему хватило бы лет на пять-десять) - и понеслось.
Ионные же двигатели обладают настолько паршивым кпд, что на килограмм рабочего тела (собственно ионов), они потратят с десяток килограмм того же урана, если не больше (я точно не считал, говорю от потолка) - что понизит эффективную скорость истечения рабочего тела на порядок, ибо на килограмм ионов придется выбрасывать с нулевой скоростью десять кило уранового шлака - считай, паразитного рабочего тела. Эти развлечения хороши на межпланетных скоростях, там они вполне в тему - а на 30 тысячах км/с энергетический бюджет уже не потянет.
Reply
Да я то согласен, но пофантазировать то можно? Вон, Маск фантазирует про колонию на Марсе, чем мы хуже?
А так то и на Марс регулярно грузы возить не реализуемо в принципе из-за гравитационной ямы нашей планеты.
Насколько я знаю, японцы все еще не бросили идею космического лифта. Если допилят - тогда можно будет и о Марсе подумать.
Reply
Соответственно, если мы с Луны на орбиту запулим тонну лунного грунта, что не особенно энергозатратная операция, то мы можем прицепить ее к аппарату, находящемуся в апогее эксцентричной орбиты, после чего аппарат будет разогнан до круговой скорости и окажется на той же орбите, что и Луна - а тонна лунного грунта свалится, разгоняясь по дороге, в перигей, где сможет аналогично запулить на ту же высокую эксцентричную орбиту еще один аппарат весом в тонну, летящий по низкой круговой орбите - ну и так далее. (Ну, реально это будет многоступенчатый процесс, потому что никакой трос не выдержит рывка такой разницы скоростей в один прием - отчего, собственно, задача и становится технически очень сложной в плане согласования всех орбит и точек встречи, но идея понятна: мы бесплатно меняем местами тонну лунного грунта и тонну на низкой орбите, после чего топим лунный грунт в океане после его естественного торможения в атмосфере.)
На низкую орбиту, правда, выводить все равно придется, а это как-никак 8 км/с, но всё остальное, считай, на халяву - запуск на Луну и запуск на низкую орбиту становятся энергетически почти эквивалентны (там нужно будет еще иметь экскаватор и катапульту на Луне, но зато какие возможности! :)
Reply
Leave a comment