астероид Апофис - космическая угроза или стимул к развитию

[нейромантик]

У меня вопрос:
А водородные-то бомбы в виде БЧ ракет - существуют сейчас?
И какое время срабатывания у водородной бомбы - оно не приведёт к тому, что бомба просто разобъётся о скалу просто в то время, пока будет "включаться"?

[Дмитрий Виницкий]

Конечно существуют    И помногу на одной ракете!!!

Не приведёт. "Включится".

[нейромантик]

Во первых боезаряд (еще пока в сборе), обладая достойной кинетической энергией относительно астероида, и проникнет минимум на сотню метров вглубь,

При ударе с космическими скоростями, твёрдые тела просто испаряются.
Бум, и всё. Либо надо очень хорошо продумывать траекторию. И, знать грунт, в который будет бить боеголовка.

[Гусев_А]

Малой. Сколько может весить БЧ, выводимая Протоном, и летящая хрензнаеткуда?

Тонны 4. Из них половина обедненный уран, а оставшиеся две тонны, это мегатонная водородная штучка. Ну конечно не "Кузькина мать" НО.  Вспомните размер подземных емкостей для хранения газа, и их происхождение.

[Дмитрий Виницкий]

ну, расскажите, что вы знаете. А так же, про их структуру.

[Дмитрий Инфан]

С чего бы это он устроил такой бадабум? Испарит - да!
А что, вы думаете, что стандартную БЧ, вот, так, легко, можно в космос запустить? Да это задача на десяток лет, в лучшем случае, если вчера начать.

А какую земную БЧ вы знаете, способную на 100 м проникнуть в скальный грунт? Откуда у него "достойная" кинетическая энергия? Он 200 тонн в состоянии покоя весить должен?

А резве у "Першингов" боеголовки, предназначенные для поражения ракетных шахт, не были проникающего типа? В 80-х мне приходилось читать (и слышать по телевизору), что  перед взрывом могли они заглубляться в скальные породы на 30 м.

[Дмитрий Виницкий]

Имхо, 80 першинговских килотонн, астероиду - дробина.

Да, и про 30 м - если и правда, то ЖБИ.

[C-300]

А нафиг каменюка на орбите Земли? Что с неё взять? Кларк, кажется, предлагал использовать как противовес для "космического лифта", но и эта идея - прожект.
Дмитрий правильно сказал - мы АМС-то до Марса довести не можем. Не до жиру, быть бы живу.

[нейромантик]

Если каменюка будет стабильно вращаться на орбите Земли, это даст сразу массу плюсов:
1. Возвращение интереса к космонавтике и приток денег.
2. Возможность изучить хоть один астероид подробно.
3. Базу (пусть даже с почти нулевой гравитацией) защищённую от радиации, пусть даже и внутри радиационных поясов.

[C-300]

2. Возможность изучить хоть один астероид подробно.

\
Есть мнение (с), что отправить тучу АМС к астероиду проще, чем доставить его на орбиту Земли.

[нейромантик]

Конечно.
И значительно дешевле!
Но каменюка - заметнее.

[C-300]

3. Базу (пусть даже с почти нулевой гравитацией) защищённую от радиации, пусть даже и внутри радиационных поясов.

На МКС как-то без метровых экранов обходятся.

[boez]

Решил немного посчитать, для разминки. Все расчеты ведутся с точностью до порядка, ну может немного поточнее.

Пусть орбита астероида известна мега-точно, и известно что в точке сближения с Землей его надо сместить на 30 тыс км. Возьмем простейшую формулу для оценки смещения - s=v*t. На самом деле она была бы верна, если бы астероид и Земля тупо висели в вакууме и были телами малой массы. Но и в случае орбитального вращения Апофиса и Земли вокруг Солнца требуемое воздействие будет вряд ли сильно больше - просто его возможно придется разбить на несколько коррекций орбиты. Будут сильные сомнения - перечитаю Левантовского и просчитаю точнее.

Берем s = 3e7 м, t = 3e7 сек (это порядка года) и получаем v=1 м/с. Всего на 1 метр в секунду нужно изменить скорость Апофиса, чтобы через год он сместился на 30 тыс км.

m=2.7e10. Требуемый импульс составляет 2.7e10 кг*м/с. В качестве скорости истечения возьмем серединку диапазона VASIMR - 100 км/с = 1e5 м/с. Требуемая масса РТ получается 2.7e5 кг = 270 тонн. Многовато...

Но это я изначально задался довольно жесткими условиями. Во-первых, запустив "смещалку" скажем в 2026 году, получим не 1 год, а 10, delta V = 0.1 м/с. Уже 27 тонн. Во-вторых, можно миссию разделить например части на три - по 10 тонн рабочего тела, плюс васимр, плюс источник энергии к нему - это вполне может поместиться в 23 тонны Протона. Каждому (с)

Ну и еще - пишут, что в 2036 году Апофис надо будет смещать не на 30 тыс км, а меньше - я находил оценки всего до 7 тыс км. Т.е. ему нужно сообщить не 0.1, а 0.025 м/с.

Так что в итоге приходим к тому, что нужен один VASIMR и 10 тонн рабочего тела к нему. Возьмем VASIMR мощностью 300 кВт, весит он меньше тонны, к нему потребуется 3 тонны солнечных батарей удельной мощностью 100 Вт/кг - обычных современных СБ для косм. аппаратов. Возьмем КПД VASIMR = 50%. Для разгона 1 кг РТ до 1е5 м/с нужно 1e10 Дж. Значит нужно 2e10 Дж электричества на 1 кг РТ. 300 кВт = 3e5 Дж/с. 2e10/3e5 = 7e4 сек. Т.е. 1 кг расходуется за 7000 сек - т.е. 0.5 кг/час, 12 кг в сутки. 10 тонн система скушает за 800 суток. Долговато, но если б система могла работать непрерывно - устроило бы. Порядка 2.5 лет понадобилось бы на коррекцию.

Но тут есть 2 проблемы. Первая - астероид крутится и солнце есть не всегда. Но поскольку мы его собрались долго двигать - то придется затормозить вращение. Период вращения Апофиса 30 часов (угловая скорость 0.6 микрорад/с), радиус 135м - линейная скорость 8 мм/с - убирать ее теми же васимрами, во-первых вращать легче, чем перемещать, во-вторых требуемая дельта скорости в 3 раза меньше. Так что за годик можно тормознуть. И еще - торможение вращения можно проводить как раз в те моменты, когда вектор торможения сонаправлен требуемому вектору коррекции. Так что этот фактор сильно время коррекции не увеличит.

Но есть вторая проблема - коррекцию можно делать не в любой точке орбиты Апофиса. Где-то нужно будет двигатели выключать. Будем условно считать, что можно корректировать половину всего времени. Тогда на коррекцию нужно 5-6 лет. А значит начинать ее надо даже не в 2026, а в районе 2020-2022 года. Рановато.

Ведь я тут еще один момент подзабыл. В 2029 году Апофис пройдет близко от Земли и это сильно возмутит его орбиту. С одной стороны, это означает, что реальную более-менее линейную коррекцию можно делать только после 2029 года, десяти лет у нас нет - есть только 6 или 7. Но с другой стороны, если разместить двигатели коррекции на Апофисе скажем в 2028 году, его можно "подготовить" к этому возмущению, превратив его в осознанный гравиманевр, после которого останется скорректировать совсем немного.

В общем, выходит прожект на грани реальности. Не совсем уж нереально, но довольно много серьезных допущений.

Но и есть куда крутить в плюс. Во-первых, аппаратов таких можно послать штуки 3-4, это сократит время активного участка воздействия, а заодно добавит запасов РТ для последующих дополнительных коррекций, когда в 2034 году выяснится что вместо пролета в атмосфере астероид угодит в центр города Москва . Во-вторых, может все же можно лет за 5 сподобиться и зашабашить обычный ядерный реактор, с турбомашинным преобразованием. Пусть его радиаторы будут тяжелее СБ - зато он от солнца не зависит. А то окажется, что после остановки вращения в той точке Апофиса, которую надо толкать - апофисянская ночь Хотя там конечно можно СБ на штанге выставить подальше - и будет день...

Вопрос доставки "смещалок" на Апофис я особо не рассматриваю, бо очевидно что они сами себя куда хочешь доставить могут при таких мощностях Главное на LEO вывести. Но для порядку - 10 км/с ХС для 20-тонного аппарата = 2 тонны РТ при 100 км/с скорости истечения, время набора этой скорости при 12 кг/сутки - 160 суток, т.е. полгода. Я так себе представляю, что для перелета по какой-нибудь несрочной траектории 10 км/с хватит для перехода к Апофису?  Считать уже лень, если не прав - поправьте.

Ну в общем, вот такая петрушка выходит. Спасибо автору за интересный вопрос

И все же, не поленитесь кто-нить - примерно та том же уровне посчитайте, что там с атмосферой? На какой высоте проходить-то, минимум, максимум? Тепловыделение может можно оценить, а то может там сгорит пол-Апофиса от той коррекции? Перигей какой получится после одного прохода?

[Дмитрий Виницкий]

Теперь вся сила в ...теръямпамапции!
А где вы возьмёте этот VASIMR? :wink:
И чтобы он ещё отвечал вашим параметрам?

[RemArk]

все уже посчитано до вас
http://csc.ac.ru/news/1997_1/ar22.pdf

[boez]

Как-то эти ребята хитрО считают. В первой части, где про смещение астероида, они считают испаряющий двигатель, а в следующей, где про гравитационное воздействие - уже солнечный парус... Хотя пока этот парус притянет к себе астероид, тот уже три раза об Землю стукнется

Ладно, раз говорите "миллион - это нереально" (с) - давайте вместо васимра возьмем СПД-200 http://users.gazinter.net/fakel/spd200.html. 25 км/с УИ, 15 кВт мощность, 15 кило весу, 60% КПД. Берем их 20 штук - и получаем те же 300 кВт, 300 кг, только УИ вчетверо меньше - ну значит нужно будет вчетверо больше РТ, остальные параметры сохранятся, более того - тяга возрастет вчетверо, быстрее сможем двигать астероид.

Итак, из предыдущего сообщения берем delta V = 0.05 м/с (воздействие за 5 лет, смещение на 7500 км), M=2.7e10 кг, полный импульс p= 1.35e9 кг*м/с, vout = 2.5e4 м/с  - получаем
m=54 т. Ну пусть 55. Значит нам нужно 5 аппаратов, на каждом по 11 тонн РТ и 20 шт СПД-200.

Берем КПД как и раньше 50% (хоть и пишут "до 60%"). На аппарат имеем E=150 кДж/сек кинетической энергии струи, масса РТ в секунду m=2*E/v^2 = 3e5/(2.5e4)^2 = 40 кг/сутки. Я там кстати наврал в предыдущем примере с массой, во-первых двойку потерял в кин. энергии, во-вторых разделил неправильно, поздно уже было Короче, даже васимр ест 2.5 кило в сутки при 300 кВт, 50% и 100 км/с. Ну а СПД ессно в 16 раз больше. Так что 11 тонн РТ установка скушает за 275 дней. Запас по ресурсу СПД трехкратный, там 750 суток написано.

Теперь правда другая засада - на полет до Апофиса нужно уже не 2 тонны РТ, а тонн 10 Ну это если там реально надо 10 км/с. Надо считать точнее, а то в Протон не помещаемся. Хотя тут все намного проще - раскидываем эти СПД на болшее число Протонов, дорого конечно, но деньги мы пока не считаем, это следующий этап.

Все еще тирьямпампация?

[boez]

Ну у нас-то не высокоэллиптическая орбита, эксцентриситет 0.19. Но все равно все плохо
Перечитал я таки параграф 5 главы 5 Левантовского. Признаю, линейное приближение более чем на четверти орбиты - фигня. И хуже того, перемещение перпендикулярно орбите вообще не накапливается со временем

Возьмем готовые числа из упомянутой главы и сравним с линейным приближением. Напомню, там тело (космонавт) вращается по круговой орбите с периодом 98 минут, скорость 7.5 км/с, возмущающий импульс меняет его скорость на 1 м/с. Там позиция космонавта сравнивается с позицией корабля (невозмущенного), у нас это будут просто новая и старая позиции астероида. Итак, линейное приближение: толчок 1 м/с приводит к изменению позиции за четверть времени витка (около 25 минут = 1500 сек) на 1.5 км. За время полного витка соответственно почти на 6 км.

Итак, самый хороший случай - тангенциальное возмущение. Оно единственное из трех накапливается, т.е. однократное возмущение вызывает непрерывное изменение позиции. Напомню, изменение относительно старой, невозмущенной позиции. Итак, толчок в 1 м/с в направлении полета через один виток (98 мин) превратится в отставание на 17.6 км. Т.е. втрое больше линейного приближения! Значит, если нам нужно подкорректировать позицию астероида вдоль его орбиты (а по сути - время прибытия астероида в нужную точку) - мы можем это сделать, и более того - затраты импульса будут втрое меньше, чем расчитанные по линейному приближению.

А вот дальше - как говорят в этих ваших интернетах, пичаль. Толчок на 1 м/с в радиальном направлении вызывает через четверть витка смещение на 0.9 км (чуть меньше 2/3 от линейного) и все. Через полвитка отставание на 3.7 км, через 3/4 витка смещение на 0.9 в другую сторону и через виток возврат на исходную позицию, с сохранением той же скорости 1 м/с. Толчок в трансверсальном - то же самое, но без отставания, те же 0.9 км. Т.е. любые "раскачивания" орбиты заранее - просто эквивалентны единому толчку за четверть витка (порядка 90 дней) и эквивалентны толчку в линейном приближении за 60 дней. Ну а чтобы за 60 дней сместить Апофис на несколько тыс. км - нужны массы рабочего тела в тысячи тонн (исходно был выброс 55 тонн за 1800 дней до точки встречи, это равносильно 1650 тонн за 60 дней). А полторы тысячи тонн на Апофисе - это за гранью добра и зла.

Так что остается только один вариант - за последние 1-2 витка до встречи 2029 года вдоль орбиты, а также за последнюю четверть витка в поперечных направлениях малыми смещениями добиться нужной коррекции точки встречи в 2036 году, если ее конечно можно будет предсказать. Чтобы свести в минимум поперечные неточности в 2036 году, ну а продольную уже в течение этих 7 лет корректировать опять же слабой тягой.

[korund]

Делать астероидом заплыв в атмосферу - довольно стрёмное дело. во первых можно ошибиться. Во вторых если после такого маневра астероид выйдет на орбиту Земли то всёравно на следующим ветке будет норовить уже занырнуть... (если не поднять апогей). Думаю самое разумное в данном случае опустить с астероида на тросе Атмосферочерпалку. Перед этим убедится чтобы от пролетал на высоте скажем 250-300 км. А затем потихоньку поднимать апогей.

[us2-star]

Хе-хе... а может пусть его, пусть летит как обычно мимо? :roll:

[КотКот]

Хе-хе... а может пусть его, пусть летит как обычно мимо? :roll:

Так это банально и не интересно....