Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[Андрей Логинов]

Андрей Логинов пишет:

pkl пишет:
Конечно! Читайте тему с самого начала!

Ну и "Ядерный двигатель" на закуску.

Ответа на вопрос "чем вы замените ядерный реактор как источник энергии для межзвездного пилотируемого полета" значит не будет?

[Сергио]

Кубик пишет:
Сергио, у меня немалый срок работы на наших ПЛ, нехватки кислорода не встречалось.
И как бы боевые расчёты выполняли задачу в состоянии гипоксии?

http://i-legal-alien.livejournal.com/320929.html

А ещё – кислород. На подводной лодке подводники вдыхают тот же воздух, который и выдыхают, только из него удаляется углекислый газ и, раздатчиками кислорода, добавляется кислород. Девятнадцать процентов строго. Не двадцать один, как в атмосфере, а девятнадцать. Вы дышали когда-нибудь девятнадцатью процентами кислорода? А месяц? А два? А три? Представляете, как себя чувствует организм, который дышал вся свою двадцатипятилетнюю жизнь двадцать одним процентом кислорода, а потом бах – и на тебе девятнадцать. В выдыхаемом вами воздухе, кстати, его семнадцать. Ой, ну и подумаешь, два процента-то, всего, - так скажет часть из вас. Но когда через месяц подводного положения, ты поднимаешься наверх и вдыхаешь воздух, то в ту же секунду ты становишься натурально пьяным. Не в том смысле, что в говно, но так, как будто грамм двести водки жахнул. Стоишь, ноги  подкашиваются, пальцы дрожат и ты улыбаешься, как дурак и смотришь вокруг, а вокруг стоят ещё сто таких же улыбающихся дураков и смотрят на тебя, как на дурака.

[pkl]

Андрей Логинов пишет:

Андрей Логинов пишет:

pkl пишет:
Конечно! Читайте тему с самого начала!

Ну и "Ядерный двигатель" на закуску.

Ответа на вопрос "чем вы замените ядерный реактор как источник энергии для межзвездного пилотируемого полета" значит не будет?

Нет, не будет. Читайте перечисленные мною темы с самого начала.

[Кубик]

Сергио пишет:
 ...Представляете, как себя чувствует организм, который дышал вся свою двадцатипятилетнюю жизнь двадцать одним процентом кислорода, а потом бах – и на тебе девятнадцать. В выдыхаемом вами воздухе, кстати, его семнадцать. Ой, ну и подумаешь, два процента-то, всего, - так скажет часть из вас. Но когда через месяц подводного...

Ваши личные впечатления - вряд ли, а ссылаться на других...И примера гипоксии тут нет - организм вполне приспосабливается, не то бы даже подыматься в горы не могли, а уж как на километре дышится...

[Asgard]

benderr пишет:
   вы,извиняюсь-что курите? через 10 лет к звездам??? в лучшем случае еще одного вояджера пульнут,который теоретически сможет долететь лет за 70 до ближайшей СС.но толку от этого-0

Сделать КК который сможет долететь за 70 лет к звездам, думаю достаточно интересно. По крайней мере в рамках распространения жизни. Мало ли. Пусть и через тысячи лет, пусть и через эволюцию возможно там появиться своя разумная жизнь. Ну а если удастся путем прогресса сократить этот срок, еще лучше. Как знать, может это последнее что удастся сделать нашей цивилизации.

[pkl]

Alex_II пишет: 

pkl пишет: 
Получалось, что удельная мощность РИТЭГов с преобразователем Стирлинга находится где-то посередине между ЯЭУ с панельным радиатором и солнечными батареями!

Что-то до фига... Впрочем машинное преобразование... КПД процентов 20? 

24, если память не изменяет.

Ну, для разгона можно СБ присобачить, сбросит где-нибудь после Юпитера... Или реактор хотя бы киловатт на сто - тогда сбросит по исчерпании ресурса. Как платформа - сойдут Новые Горизонты, но надо облегчать... 

Вот и я сейчас думаю: стоит ли заморачиваться с манёвром у Солнца? Выгодно, конечно. Но так никто не делал. Или просто РИТЭГ + ЭРД. И солнечные батареи, пока Солнца хватает?

pkl пишет: 
Связь, наверное, по лазеру.

А попадет в Землю-то? Надо тестировать хотя бы от Марса - мало ли какие засады вылезут на больших расстояниях...

Короче, нужен аппарат для проверки технологий. А может даже несколько. Я давно вынашиваю идею простых пролётных зондов к Урану и Нептуну и далее в пояс Койпера с грав. манёвром у Юпитера. Такие аппараты могли бы проверить ключевые технические решения /РИТЭГ на америции с преобразователем Стирлинга, лазерная связь, научная аппаратура и т.п./ и попутно провести ценные исследования.

[tetraoksiddiazot2]

tetraoksiddiazot2 пишет:

tetraoksiddiazot2 пишет:
1-ое приближение: Американская схема. Это пролётный НГ за 700 млн дл. Но так как 1 НГ способен собрать 40МБ, то потребуется 10 таких НГ, чтобы вообще что-то увидеть. (См. "Изучение Марса"    

2-ое приближение: 3 пуска Протона/А5. 20 тонн различнейшего чувствительного оборудования, короче выс. КПД, ритэги или реактор, непрерывная работа, робот во всём своём диапазоне фиксирует всё подряд, когда нет конкретной команды. 40 тонн топливо, ступени. По прямой, с тормозами, за неск. лет. Стоимость на порядок ниже, кол-во снятых данных на 1-2 порядка выше, всех сортов, фильтров и в широком спектре.
Это схема (3 Протона) для всего крупного, начиная с Юпитера и это подход для изучения с орбиты. Хотя, может валовый режим сбора и для большого подкоркового СА, работающего по площади, сойдёт.
10 лет на орбите, 1ТБ валом в сутки и на орбиту туда больше ничего не надо пока человек не полетит.

Значит, лазеры, коллайдеры, токамак для к-г плазм.

Как подумал сейчас....3 пуска А5 для АМС к Юпитеру... Это более 20 тонн на приборы и ещё тонн 15 топливо уже чисто для манёвров на орбите Юпитера. Это получается что можно будет не только сам Юпитер со всех высот (структура магнитного поля, всяких поясов там) и полярных ракурсов обработать, но и выйти на орбиту каждого крупного спутника и проделать там то же самое, и это всей этой 20-тонной аппаратурой, всякие камеры покрывающие широкий диапазон спектра, все фильтры которые только можно придумать, широкоугловой обзор, пару 3д-телескопов в разных направлениях параллельно чтоб каждый булыжник было видно, всякие магнитометры, электрические поля, гравполе, спектрометры, радары, гамма да бог знает что ещё - и всё это в широком спектре.
Энергетика: маленький реактор, то есть вся эта аппаратура работает не в режиме разовых включений, по исключительно предопределённой программе, а 24 в сутки в течение более 10 лет (как телекомуникационные спутники) ресурса КА если добротно сделать. Террабайт в сутки со всех инструментов. То есть наблюдение временного среза, цикличные поцессы, кратковременные редкие всплески...
Можно ещё тонну всяких килограммовых микроспутников взять, отбрасываемых там где надо.
Можно ещё тонну на несколько небольшин ПА.
Долетаем за неск месяцев по прямой или почти прямой на ЭРД, то есть весь ресурс КА уходит на съём данных.

По программе НАСА, орбитеры для Урана и Нептуна будут туда лет 12 только лететь, потом пару лет работы и всё. То есть основная часть времени уходит не на сбор информации...кпд...

У Урана можно так выйти на длинную элл. орбиту, полетать через магн. поле закрученное в штопор.

И всё это за 3-пусковую схему... На первый взгляд: 3 пуска аж Ангары 5 из-за какой то там АМС, эт в какие ворота то?
Роскосмос запускает в среднем 20 протонов в год и 20 союзов.
По 3 пуска к Юпитеру, Сатурну, Урану, Нептуну и 4 пуска к Планете Девять (топливо для менёвров), имеем 16 пусков. Это пол годового бюджета на пуски.
Теперь смотрим сколько всего пусков провела НАСА к Марсу , сколько это стоило, сколько и каких приборов там стояло, сколько данных они сняли, сколько времени все эти программы заняли.

А тут за сопоставимое количество пусков, все крупные дальние планеты и массив данных от каждой на 2 может 3 порядка превосходящий всю марсианскую (орбитальную) программу.
Получается, сравнивая, при той массе АМС и тому количеству пусков НАСА занималозь извозом топлива (основная масса ракеты) через земную атмосферу, а не многотонной ПН.

По времени, лет 5 на разработку АМС, а потом после пуска через пол года первые фотографии с Юпитера, через года 3-4 с Планеты Девять и далее боле 10 лет вал данных. За 20+ лет от сегодняшнего дня массив со всех 5-ти планет.
А у НГ при 50ГБ съёма, длительности наблюдения, приборам и времени подлёта...кпд...получается 700 млн. выброшенные американцами с 3-ей космической.

По сути получается такой массив данных готовит может недостаточную окончательно но серьёзную базу для пилотиреумого полёта за 3 пуска, а не за 10 как к Марсу.

[Alex_II]

pkl пишет:
Я давно вынашиваю идею простых пролётных зондов к Урану и Нептуну и далее в пояс Койпера с грав. манёвром у Юпитера. Такие аппараты могли бы проверить ключевые технические решения /РИТЭГ на америции с преобразователем Стирлинга, лазерная связь, научная аппаратура и т.п./ и попутно провести ценные исследования.

Поставить на поток упрощенную версию Новых Горизонтов. Чистая видовая разведка. Ну и попробовать действительно лазерную связь наладить - радио для более-менее скоростной передачи энергии много хочет... Попробовать все же для разгона реактор использовать и двигатели протестировать на ресурс в 10-20 лет... Остальные решения - копать по материалам TAU, там интересного много должно быть...

[tetraoksiddiazot2]

Ну тогда даж не знаю, если данные собирать валом, то посмотрел есть А5В на 38 тонн, то есть не 3 а 2 пуска. Собирать данные валом означает что надо много энергии и приборов. Можно много повторов насобирать, которые не обязательно нужны. Но и мало пропустишь, если есть относительно редкие явления.
Раньше электроника подобного не позволяла. Маленькая АМС эффективне, когда уже есть определённые данные и АМС работает по строгой программе, где и что замерять. Большая АМС за 2-3 пуска А5В, А5, соберёт большой массив, так что вероятнось необходимости повторного полёта становится меньше.

[pkl]

Alex_II пишет:
Поставить на поток упрощенную версию Новых Горизонтов. Чистая видовая разведка. Ну и попробовать действительно лазерную связь наладить - радио для более-менее скоростной передачи энергии много хочет... Попробовать все же для разгона реактор использовать и двигатели протестировать на ресурс в 10-20 лет... Остальные решения - копать по материалам TAU, там интересного много должно быть...

Если ТЭМ допилят - то можно. А если нет?

Кроме того... использовать 20-тонный буксир для разгона зонда массой, максимум, полтонны... Вам не кажется, что это из пушки по воробьям? Если у нас будет ТЭМ, мы сможем отправить туда зонд в 1500 кг массой, с двухрежимной энергоустановкой /РИТЭГ + реактор, включаемый непосредственно перед пролётом/. Тогда нам лазерная связь вообще будет не нужна. Небольшая ЯЭУ типа БЭС-5 "Бук" выдаст несколько кВт электрической мощности и можно будет хоть видео оттуда передавать! Единственный вопрос, который меня смущает: а денег то дадут? 

Поэтому я предлагаю подумать над "минимальной" АМС. Сравнивать её надо не с НГ, а, скорее, с "Пионером-10". Масса под 200 кг, предельно простое устройство, которое не сможет сломаться просто потому, что там и ломаться то нечему! Кстати, Вы зря предлагаете ограничиваться одной съёмкой. Камеры - самая сложная аппаратура и самая прожорливая с точки зрения ресурсов аппарата. Магнитометр, датчики микрометеоритов, заряженных частиц и плазмы мало весят, мало энергии потребляют, не требуют большого трафика, а вот их данные могут быть весьма ценными. Так что если на чём и экономить, то скорее на камерах! Вспомните, как "Пионеры-10 и 11" изображения получали.

Разгон - комбинированная схема, РБ со складными солнечными батареями, СПД на водороде и солнечно-тепловой двигатель. Идёт в четыре этапа:
1. После старта и до пояса астероидов - на ЭРД с питанием от РИТЭГа и солнечных батарей. Затем СБ складываем, делаем облёт Юпитера, который направляет нас к Солнцу;
2. Солнечные батареи опять раскрываем и доразгоняемся в процессе падения на Солнце. Как пересекаем орбиту Меркурия, солнечные батареи снова складываем;
3. Вблизи перигелия делаем основной импульс, манёвр Г. Оберта;
4. После удаления на безопасное расстояние опять раскрываем солнечные батареи и вырабатываем остатки водорода;
5. Отделяем разгонную ступень и дальше доразгоняемся на ионниках с питанием от РИТЭГа.

Сейчас написал и подумал - как-то хитро-мудро получается. И термоглиссер ещё неотработан. Нет, не годится. Лучше будет просто "космический поезд" из нескольких разгонных ЭРД, отбрасываемых по мере израсходования рабочего тела и износа двигателей. А энергопитание от штатного РИТЭГа самого зонда, тем более, что его всё равно надо тащить до конца. Ну и плёночные солнечные батареи на начальном этапе, до орбиты Юпитера. + грав. манёвр у самого Юпитера и чего-нибудь, что встретится по пути.

[pkl]

tetraoksiddiazot2, вот извините, но прочитал прочитал Ваш поток... ммм... сознания - ничего не понял!     Нельзя ли как то яснее формулировать свои мысли? Что, собственно, хотите, орбитер туда уровня "Кассини"?

[Alex_II]

pkl пишет:
Кроме того... использовать 20-тонный буксир для разгона зонда массой, максимум, полтонны... Вам не кажется, что это из пушки по воробьям?

В данном случае нам лучше побольше рабочего тела брать и возможно - дополнительные ЭРД если с ресурсом не срастется... 1000ае - не шутка.

pkl пишет:
Тогда нам лазерная связь вообще будет не нужна. Небольшая ЯЭУ типа БЭС-5 "Бук" выдаст несколько кВт электрической мощности и можно будет хоть видео оттуда передавать!

А что нам мешает дополнить конструкцию аккумулятором большого объема? Зарядка от РИТЭГа, потом расходование при пролете и после, для передачи... Разрядится - можно снова от РИТЭГа зарядить и продолжить передачу...

pkl пишет:
Кстати, Вы зря предлагаете ограничиваться одной съёмкой. Камеры - самая сложная аппаратура и самая прожорливая с точки зрения ресурсов аппарата. Магнитометр, датчики микрометеоритов, заряженных частиц и плазмы мало весят, мало энергии потребляют, не требуют большого трафика, а вот их данные могут быть весьма ценными.

Не спорю, просто это все настолько мелочи по объему передаваемых данных и массе аппаратуры, что они даже почти не скажутся на массе аппарата...

pkl пишет:
Так что если на чём и экономить, то скорее на камерах!    Вспомните, как "Пионеры-10 и 11" изображения получали.  

А вот этого - не надо. Качество тех изображений - это тихий ужас... Если можно облегчить - хорошо, но на качестве данных экономить не хочется... Кроме того - мы будем пролетать планету с такой скоростью, что без хорошей камеры  - хрен нам а не приличные кадры... В самом крайнем случае - камеру хотя бы как у Рассвета (но не хотелось бы...).

pkl пишет:
Ну и плёночные солнечные батареи на начальном этапе, до орбиты Юпитера. + грав. манёвр у самого Юпитера и чего-нибудь, что встретится по пути.

Это можно.

[pkl]

Alex_II пишет:

pkl пишет:
Кроме того... использовать 20-тонный буксир для разгона зонда массой, максимум, полтонны... Вам не кажется, что это из пушки по воробьям?

В данном случае нам лучше побольше рабочего тела брать и возможно - дополнительные ЭРД если с ресурсом не срастется... 1000ае - не шутка.

Да пожалуйста! "Цепочка" ЭРД с баллонами - и потихоньку разоняться.

А что нам мешает дополнить конструкцию аккумулятором большого объема? Зарядка от РИТЭГа, потом расходование при пролете и после, для передачи... Разрядится - можно снова от РИТЭГа зарядить и продолжить передачу...

Думал над этим. Нет, лучше на эту массу дополнительный РИТЭГ взять. Это хорошо для ЭРД и для связи. А передавать всё равно придётся потихоньку, как НГ.

pkl пишет: 
Так что если на чём и экономить, то скорее на камерах!   Вспомните, как "Пионеры-10 и 11" изображения получали.   

А вот этого - не надо. Качество тех изображений - это тихий ужас... Если можно облегчить - хорошо, но на качестве данных экономить не хочется... Кроме того - мы будем пролетать планету с такой скоростью, что без хорошей камеры - хрен нам а не приличные кадры... В самом крайнем случае - камеру хотя бы как у Рассвета (но не хотелось бы...).

Ну зачем же так? Для начала 70-х гг. вполне пристойное качество. Хочу заметить, и сейчас многие спутники ДЗЗ используют механическую развёртку. Наши "Электро" на ГСО тоже машут зеркалами. А качество у них весьма и весьма! Чем мне нравится фотополяриметр "Пионеров" - он весит 2 кг, потребляет несколько ватт и прост как топор. А качество можно и поднять. Имейте в виду, аппарат к цели будет лететь десятилетиями! LORRI более 8 кг в сборе весит! Впрочем, я согласен и на телескоп типа LORRI с байеровским фильтром.
 https://ru.wikipedia.org/wiki/Массив_цветных_фильтров#.D0.9D.D0.B5.D0.B4.D0.BE.D1.81.D1.82.D0.B0.D1.82.D0.BA.D0.B8_.D1.81.D0.B8.D1.81.D1.82.D0.B5.D0.BC_.D1.81_.D0.BC.D0.BE.D0.B7.D0.B0.D0.B8.D0.BA.D0.BE.D0.B9_.D1.86.D0.B2.D0.B5.D1.82.D0.BD.D1.8B.D1.85_.D1.84.D0.B8.D0.BB.D1.8C.D1.82.D1.80.D0.BE.D0.B2
 Сейчас нет проблем поставить туда многомегапиксельную матрицу - будет и съёмка в нескольких спектральных диапазонах, и высокое разрешение. И никаких подвижных узлов.

[Alex_II]

pkl пишет:
И никаких подвижных узлов.

О том и речь... Все что с подвижными деталями - имеет шансы сдохнуть задолго до цели... Сохранить бы подвижность платформы с камерой, а то придется маневровыми двигателями наводиться...

pkl пишет:
А передавать всё равно придётся потихоньку, как НГ.

Лазером возможно побыстрее выйдет...

[pkl]

Alex_II пишет:

pkl пишет:
И никаких подвижных узлов.

О том и речь... Все что с подвижными деталями - имеет шансы сдохнуть задолго до цели... Сохранить бы подвижность платформы с камерой, а то придется маневровыми двигателями наводиться...

Там проблема смазки: у "Вояджера-2" она испарилась и платформу стало клинить. Я заметил, что все современные АМС /"Кассини", "Новые Горизонты"/ имеют жёстко закреплённые приборы. Новые миссии, кажется, тоже без платформ. А смысл? Зачем нам платформа, если мы можем вертеть межпланетной станцией? Да и надёжность снижается - вдруг заклинит в самый ответственный момент.

pkl пишет: 
А передавать всё равно придётся потихоньку, как НГ.

Лазером возможно побыстрее выйдет...

Сначала надо хоть от Юпитера передать. Опять напрашивается идея опытной АМС, где в числе рисковых технологий будет лазерная связь.

[Alex_II]

pkl пишет:
Зачем нам платформа, если мы можем вертеть межпланетной станцией?

В принципе на маневровых ЭРД вполне реально.

pkl пишет:
Сначала надо хоть от Юпитера передать. Опять напрашивается идея опытной АМС, где в числе рисковых технологий будет лазерная связь.

Да хотя бы от Марса... Или даже из точки Лагранжа... Опробовать технологию и если не обнаружится больших засад - доводить до ума...

[Chilik]

Alex_II пишет:

Лазером возможно побыстрее выйдет...

Лазер - не панацея.
С лазером сначала придётся ответить на один простой вопрос: какую точность (и что не менее важно, стабильность) системы ориентации излучателя КА на Землю разработчик может гарантировать? Если не глючу, то остронаправленные антенны имеют диаграмму шириной примерно 1 градус. Если система с лазером будет иметь стабилизацию того же примерно качества, то выигрыша ни по энергетике, ни по массе скорее всего не будет.

[Alex_II]

Chilik пишет:
Лазер - не панацея.

Да мы вроде все сошлись на том, что эту систему связи еще отрабатывать и отрабатывать... Или мы в итоге приходим к необходимости расстановки по системе ретрансляторов сети связи. В большом количестве... Крайне невыгодно по деньгам - затратно очень, но позволяет обеспечить надежную и относительно быструю связь...

[Дем]

Chilik пишет:
Лазер - не панацея.

Не панацея, но, скорей всего он будет всё же легче и давать более скоростной канал.
Что касается расходимости луча - то она для типичного лазера 0,003°, и вполне может выше ещё на пару порядков путём всяких манипуляций.
Тут больше вопрос точности наведения встаёт. потому как с 30 ае это всего лишь 500 км пятно.
Но ИМХО лазер вполне можно наводить как в сидюке делается - держа его на магнитном подвесе. И главное тут никакая смазка не испарится, за отсутствием.

[Chilik]

Дем пишет:
Не панацея, но, скорей всего он будет всё же легче и давать более скоростной канал.

Обоснуйте. Пока из опыта работы и с лазерами, и с СВЧ устройствами мне это неочевидно. По КПД лазеры проигрывают.

Дем пишет:
Что касается расходимости луча - то она для типичного лазера 0,003°, и вполне может выше ещё на пару порядков путём всяких манипуляций.

Причём здесь расходимость лазера, если надо тупо попасть лучом в Землю?
А это обеспечивает система стабилизации и ориентации КА.
Задача комплексная и не такая очевидная, как кажется.

Дем пишет:
Но ИМХО лазер вполне можно наводить как в сидюке делается - держа его на магнитном подвесе. И главное тут никакая смазка не испарится, за отсутствием.

Магнитный подвес на постоянных магнитах?
Если да, то чем смещать эти постоянные магниты и не проще ли тогда смещать сразу излучатель.
Если нет, то это электромагниты и для их работы нужен ток. Это значит - источники питания (несколько, регулируемых со знакопеременным выходом), к ним куча датчиков тока, думатель и прочее. Ну и резервирование, куда без него.
Кажется, что традиционные способы проще. Это я ещё не касался термостабилизации лазера и прочей подобной мелочи.