• Zero tolerance mode in effect!

Российская космонавтика

Для дальнего космоса - ионники интереснее. УИ больше и рабочего тела надо меньше...

Ионники могут быть хороши для маленьких зондов в пределах астрономической единицы от Солнца только, дальше уже начинаются проблемы с получением нужного количества электричества от солнечных батарей (разгоняемся месяцами для простого ухода с орбиты, долго заряжаемся для включения двигателя и т.д.), не говоря уже о банально низкой тяге. Любой двигатель, требующий электричества - будет сильно терять в эффективности по сравнению с возможностями теоретически возможных ядерных двигателей, банально потому что тепло от реактора в электричество перевести можно только с потерей большей части этой энергии (да еще и с большим весом системы получения электричества). Nuclear pulse, Nuclear salt water или direct fission - не требуют такой напрасной траты энергии, так как практически напрямую переводят большую часть энергии от ядерной реакции в кинетическую.
 
Ионники могут быть хороши для маленьких зондов в пределах астрономической единицы от Солнца
И для больших. И даже на солнечных батареях - как минимум до пояса астероидов... Весь вопрос в источнике энергии. Ядерный реактор вполне годится - КПД 30% вполне достижим... Зато ионникам надо куда меньше рабочего тела - там УИ до 10000с

Nuclear pulse, Nuclear salt water или direct fission - не требуют такой напрасной траты энергии, так как практически напрямую переводят большую часть энергии от ядерной реакции в кинетическую.
Хрен там - большую...
разгоняемся месяцами для простого ухода с орбиты, долго заряжаемся для включения двигателя и т.д.), не говоря уже о банально низкой тяге.
А для решения этого - ионники нужно банально скомбинировать с ТфЯРД, и возле планет, где ионник неэффективен - оперировать им... Реактор естественно что нужен комбинированный - работающий и как ЯРД и как энергетический...
 
И для больших. И даже на солнечных батареях - как минимум до пояса астероидов... Весь вопрос в источнике энергии. Ядерный реактор вполне годится - КПД 30% вполне достижим... Зато ионникам надо куда меньше рабочего тела - там УИ до 10000с

Самый реалистичный способ для космических реакторов - термопара, которая дает эффективность в районе 10% (то есть еще 90% надо рассеивать на радиаторах невменяемого размера). Больше 15% дают только системы с промежуточным преобразованием тепло->расширение рабочего тела->механическая работа->электричество, которые являются механически ненадежными и банально громоздкими и тяжелыми (водяные и газовые турбины, стирлинг). У того же термального ядерного Nerva тепловая мощность была больше гигаватта. Теперь прикиньте каким будет корабль, тянущий на себе электростанцию на многие сотни мегаватт и обслуживающий персонал для нее...

Хрен там - большую...

Ну, теоретический nuclear salt water - в кинетику преобразует практически все продукты ядерной реакции, кроме фотонов, теряя немного в эффективности только из-за того что есть промежуточное преобразование на нагрев воды. Direct fission - все что можно куда-то направлять, но у него с теоретической базой еще слабее, чем с salt water. Импульсники - опять же, все кроме фотонов безо всяких промежуточных преобразований, но там эффективность теряется из-за сложности создать направленный взрыв (плюс куча ограничений, типа невозможности регулировать тягу для точных маневров).

И, самое главное - эти варианты позволяют сделать двигатель относительно небольшим и приемлимой массы.
 
Самый реалистичный способ для космических реакторов - термопара, которая дает эффективность в районе 10% (то есть еще 90% надо рассеивать на радиаторах невменяемого размера). Больше 15% дают только системы с промежуточным преобразованием тепло->расширение рабочего тела->механическая работа->электричество, которые являются механически ненадежными и банально громоздкими и тяжелыми (водяные и газовые турбины, стирлинг). У того же термального ядерного Nerva тепловая мощность была больше гигаватта. Теперь прикиньте каким будет корабль, тянущий на себе электростанцию на многие сотни мегаватт и обслуживающий персонал для нее...



Ну, теоретический nuclear salt water - в кинетику преобразует практически все продукты ядерной реакции, кроме фотонов, теряя немного в эффективности только из-за того что есть промежуточное преобразование на нагрев воды. Direct fission - все что можно куда-то направлять, но у него с теоретической базой еще слабее, чем с salt water. Импульсники - опять же, все кроме фотонов безо всяких промежуточных преобразований, но там эффективность теряется из-за сложности создать направленный взрыв (плюс куча ограничений, типа невозможности регулировать тягу для точных маневров).

И, самое главное - эти варианты позволяют сделать двигатель относительно небольшим и приемлимой массы.
нагуглите уже наконец килопауэр
 
По поводу нового коробля Орел, а ничего что позывной первой посадки на Луну американцев так же был "орлом"?
 
нагуглите уже наконец килопауэр

Я знаю что такое kilopower. Самый здоровый дает 10 киловатт электричества при весе в полторы тонны и эффективностью меньше 24%. Причем, это исполнение для Марса, с хоть каким-то теплоотводом, так что для корабля придется еще больше увеличивать радиаторы (увеличивать вес). И кучей механики, которую будет невозможно ремонтировать в полете. Теперь посмотрите на потребности ионных/магнитоплазменных/холла движков (хотя бы чтобы эти полторы тонны разогнать за вменяемое время) и прикиньте сколько понадобится этих самых kilopower-ов...
 
Пуски Протона стали столь редки, что новость достойна отдельного упоминания:


Старт в четверг.
 
Я знаю что такое kilopower. Самый здоровый дает 10 киловатт электричества при весе в полторы тонны и эффективностью меньше 24%. Причем, это исполнение для Марса, с хоть каким-то теплоотводом, так что для корабля придется еще больше увеличивать радиаторы (увеличивать вес). И кучей механики, которую будет невозможно ремонтировать в полете. Теперь посмотрите на потребности ионных/магнитоплазменных/холла движков (хотя бы чтобы эти полторы тонны разогнать за вменяемое время) и прикиньте сколько понадобится этих самых kilopower-ов...
и у него весовые характеристики в 2 раза лучше, чем у реакторов с термопреобразователем. а потери веса у него не из-за стирлинга, а из-за устройства реактора, которое надежно как топор. ну и отсутствие электромагнитных насосов повышает надежность устройства, но утяжеляет его. 24% это целевой показатель, на испытаниях он выдал 35% - Стирлинг, как и Карно, оптимальный цикл
 
и у него весовые характеристики в 2 раза лучше, чем у реакторов с термопреобразователем. а потери веса у него не из-за стирлинга, а из-за устройства реактора, которое надежно как топор. ну и отсутствие электромагнитных насосов повышает надежность устройства, но утяжеляет его. 24% это целевой показатель, на испытаниях он выдал 35% - Стирлинг, как и Карно, оптимальный цикл

Да какая разница? Электрическая мощность такая, что с ионниками оно годами, наверное, должно разгоняться, чтобы покинуть орбиту Земли. Причем только реактор с движками, безо всякой полезной нагрузки. За это время этот самый стирлинг еще и может просто сломаться из-за механического износа, а чуть позже - и топливо выгорит.

Kilopower - это вообще не для кораблей, а для колоний, где один такой реактор будет много лет давать достаточно электричества, чтобы сделать кислород для десятка людей и обогреть несколько помещений. Для корабля с ионными/магнитоплазменными двигателями нужен реактор в десятки тысяч раз мощнее и как можно легче.
 
Да какая разница? Электрическая мощность такая, что с ионниками оно годами, наверное, должно разгоняться, чтобы покинуть орбиту Земли. Причем только реактор с движками, безо всякой полезной нагрузки. За это время этот самый стирлинг еще и может просто сломаться из-за механического износа, а чуть позже - и топливо выгорит.

Kilopower - это вообще не для кораблей, а для колоний, где один такой реактор будет много лет давать достаточно электричества, чтобы сделать кислород для десятка людей и обогреть несколько помещений. Для корабля с ионными/магнитоплазменными двигателями нужен реактор в десятки тысяч раз мощнее и как можно легче.
kilopower вообще-то вырос из миссий для дальнего космоса, потому как ритэги дороги. по сравнению с атомными реакторами с термоэлектрическим преобразователем у него выше весовая эффективность - в дальний космос большой вес посылать хлопотно. вот его движки стирлинга,
киловаттный генератор весит 23кг. у самого килопауэра 8 движков, с резервом мощности в 25%, т.е. он будет работать с той же мощностью, при выходе из строя 2 двигателей из 8. рассчитано на многолетнюю работу, стирлинги - самый надежный механический двигатель.

на каком именно реакторе будут летать я не знаю, но то что там уже не будет термоэлектропреобразователей - это точно. потому что стирлинги уже подтянулись в тот диапазон, где возможен полет на васимре, а вот космические реакторы пока не дотянулись
 
kilopower вообще-то вырос из миссий для дальнего космоса, потому как ритэги дороги. по сравнению с атомными реакторами с термоэлектрическим преобразователем у него выше весовая эффективность - в дальний космос большой вес посылать хлопотно. вот его движки стирлинга,
киловаттный генератор весит 23кг.

Чего? У самого маленького киловаттного kilopower - одно ядро весит 28 кг. В сборе он весит 143 кг, 10 киловаттный - полторы тонны. И это в исполнении для планеты, где есть защита (закопать можно в землю) и теплоотвод во много раз лучше рассеяния в вакууме.

у самого килопауэра 8 движков, с резервом мощности в 25%, т.е. он будет работать с той же мощностью, при выходе из строя 2 двигателей из 8. рассчитано на многолетнюю работу, стирлинги - самый надежный механический двигатель.

на каком именно реакторе будут летать я не знаю, но то что там уже не будет термоэлектропреобразователей - это точно. потому что стирлинги уже подтянулись в тот диапазон, где возможен полет на васимре, а вот космические реакторы пока не дотянулись

Смасштабируйте стирлинг с сотен ватт на десятки мегаватт, которые нужны для сколько-нибудь полезного корабля с vasimr (десятки тонн полезной нагрузки). Стирлинги может и куда-то подтянулись, но вот по соотнешние вес/мощность - они сильно отстают от много чего. Для таких реакторов, опять же, нужны будут еще и здоровые радиаторы, потому что даже если достичь теоретических 35% КПД, то 65% тепловой мощности (а это еще в два раза больше десятков мегаватт, чем электричества) нужно все равно куда-то девать.

Электрические двигатели могут быть хороши либо для маленьких зондов с солнечными батареями, либо для гигантских межзвездных кораблей, где будет возможность смонтировать систему с комбинированным циклом (до 60% эффективности) и которым можно разгоняться десятками лет, так как все равно еще сотни лет лететь. Для серьезного освоения солнечной системы - не очень как-то, тут сильно лимитирует ограничения по весу двигательной системы и необходимость в довольно приличной тяге, чтобы люди во время разгона/торможения не померли от старости, условно говоря. То есть нужно иметь приличное соотношение тяги к весу двигательной системы целиком. Такое дают только химические движки (ценой малого ISP) и ядерные (которые могут себе позволить быть относительно легкими).
 
Самый реалистичный способ для космических реакторов - термопара, которая дает эффективность в районе 10%
Для 10% она должна быть слишком навороченной, реалистичнее 5-6%, как у паровоза... Или "Бука"... При машинном преобразовании будет 30%.
которые являются механически ненадежными и банально громоздкими и тяжелыми (водяные и газовые турбины, стирлинг).
С какого перепугу? Газовые турбины вполне компактны. Да и надёжность можно довести до приемлемого уровня... А до применения паровых в условиях космоса пока никто не додумался...
 
Для 10% она должна быть слишком навороченной, реалистичнее 5-6%, как у паровоза... Или "Бука"... При машинном преобразовании будет 30%.

С какого перепугу? Газовые турбины вполне компактны. Да и надёжность можно довести до приемлемого уровня... А до применения паровых в условиях космоса пока никто не додумался...

Ну, если брать vasimr, то у него 300 киловатт на ньютон при 30000 Isp. Он может работать и при меньшем расходе электричества, но тогда пропорционально падает Isp (10 киловатт на ньютон при 1000 Isp). Если брать сколько-нибудь практичные 5000-10000 Isp, то корабль весом в 50 тонн при времени разгона до выхода с орбиты в районе недели - будет жрать от 20 до 50 мегаватт электричества. При этом только двигатель будет весить под 10-20 тонн.

Газовые турбины может и компактны, но для данных мощностей и нужной эффективности - нужно делать одноконтурный реактор с газовым охлаждением, через ядро реактора (а потом и турбину с радиаторами на сотню-другую мегаватт) нужно прокачивать от нескольких сотен килограмм до тонны газа в секунду (цифры взяты для реально существовавших реакторов с газовым охлаждением). Представляете массивность этой конструкции? Еще и движок нужно будет охлаждать, отводя еще несколько мегаватт тепла, потому что у него эффективность едва ли за 70%. Я не представляю, как это можно уместить в пару десятков свободных тонн корабля, если одна турбина будет в несколько раз больше весить.
 
Ну, если брать vasimr, то у него 300 киловатт на ньютон при 30000 Isp. Он может работать и при меньшем расходе электричества, но тогда пропорционально падает Isp (10 киловатт на ньютон при 1000 Isp). Если брать сколько-нибудь практичные 5000-10000 Isp, то корабль весом в 50 тонн при времени разгона до выхода с орбиты в районе недели - будет жрать от 20 до 50 мегаватт электричества. При этом только двигатель будет весить под 10-20 тонн
А на буя вы хотите с орбиты планеты на ионниках уходить? Или вам в слове "комбинированный" что-то не понятно? С орбиты уходим на ТфЯРД, а вот дальнейший разгон по траектории - осуществляется на ЭРД умеренной мощности ( мегаватты) и с использованием того же реактора, который использует ЯРД...
 
А на буя вы хотите с орбиты планеты на ионниках уходить? Или вам в слове "комбинированный" что-то не понятно? С орбиты уходим на ТфЯРД, а вот дальнейший разгон по траектории - осуществляется на ЭРД умеренной мощности ( мегаватты) и с использованием того же реактора, который использует ЯРД...

Это как? Затыкаете сопло термального движка, уменьшаете его мощность в тысячи раз и водород с радиоактивными выбросами запускаете в газовую турбину и радиаторы, а потом снова пытаетесь сжижать? Затычка с криогенным сжижателем водорода будет весить больше, чем маломощный реактор.

В общем-то, тогда проще просто солнечных батарей с собой взять, будет весить меньше и гораздо надежнее этого монстра. Проблема только в том, что на малой мощности с ионным/магнитоплазменным - вы сколько-нибудь приличный выигрыш в скорости получите как раз к тому моменту, как до Марса долетите. Тяга-то почти никакая будет. И, в любом случае, будет проще вместо веса всей этой системы - просто взять чуть больше водорода будет выгоднее.
 
Это как? Затыкаете сопло термального движка, уменьшаете его мощность в тысячи раз и водород с радиоактивными выбросами запускаете в газовую турбину и радиаторы, а потом снова пытаетесь сжижать? Затычка с криогенным сжижателем водорода будет весить больше, чем маломощный реактор.
Ну, вообще-то советский "Геркулес" планировался именно таким... Да и не нужны сотни тонн тяги чтобы уйти с орбиты - там и тонн/десятков тонн хватит. А это совсем другой масштаб реактора. Так что не надо сказки рассказывать о том какое всё огромное и страшное...
 
Ну, вообще-то советский "Геркулес" планировался именно таким... Да и не нужны сотни тонн тяги чтобы уйти с орбиты - там и тонн/десятков тонн хватит. А это совсем другой масштаб реактора. Так что не надо сказки рассказывать о том какое всё огромное и страшное...

Да в том-то и прикол, что даже с термальным у вас будут только эти самые тонны/секунда тяги. А с электрическими на малых мощностях (до мегаватта) - считанные ньютоны, что будет в десятки тысяч раз меньше.

Геркулес - как раз чисто электрический монстр (на термопаре, кстати), который едва с грузом до Марса и обратно пустым долетает. Там нет никакого термального двигателя. Даже если взять его довольно оптимистичные выкладки - разгоняться с земной орбиты будет месяцами, с его-то 26 ньютонами тяги... Ну и заправка его ксеноном, до кучи, будет стоить десятки миллионов долларов.
 
Да в том-то и прикол, что даже с термальным у вас будут только эти самые тонны/секунда тяги.
В течение пары минут. Максимум часа... Но это вряд ли..

А с электрическими на малых мощностях (до мегаватта) - считанные ньютоны, что будет в десятки тысяч раз меньше.
И месяцы времени... Непрерывного ускорения...
1Б97 - это не Геркулес разве?
 
В течение пары минут. Максимум часа... Но это вряд ли..

Почему? Термальный ядерный двигатель может работать довольно долго, ядро и сам двигатель охлаждаются самим рабочим телом, запас по мощности в ядре - вопрос массы этого ядра, которое составляет небольшую часть от массы заправленного корабля. За час, кстати, оно уже на пути к Плутону будет, если не дальше.

И месяцы времени... Непрерывного ускорения...
1Б97 - это не Геркулес разве?

Я вот это нашел: https://www.energia.ru/ktt/archive/2013/03-2013/03-03.pdf

При тех параметрах, которые там заявлены - нафиг вообще ядерный реактор? Солнечные панели в 5000 квадратных метров и будет те самые 500 киловатт электрической мощности хоть на Марсе, а весить будет даже немного меньше. И летай сколько хочешь, не обращая внимания вообще ни на что, кроме запаса рабочего тела. Для зондов и небольших грузов в пределах Марса, которым некуда спешить - самое оно.

Я тут даже прикинул, как это реализовать простым способом. Делаем два двигательных модуля с vasimr и несколькими ионниками для точной ориентации. Между ними, как гамак - вешаем солнечные панели 20x200 метров. Боковые веревки гамака - стальные тросики с медными жилами, по которым идет напряжение от панелей. Модули держат себя на точно выверенном расстоянии, боковыми веревками вертят гамак, чтобы он был всегда в сторону солнца. Панели - 10 тонн за $120000, тросик 500 метров - 2 тонны, двигательные модули - по паре тонн, с запасом рабочего тела по 12 тонн на каждый. delta-v c Isp 5000 (vasimr 200kw, 5 ньютонов тяга) будет 45000 м/c, пустой до Марса можно запускать в любое удобное время (а если в окно - долетит за недели), с грузом в 50 тонн - только в окно для запуска и разгоняться/тормозить будет несколько месяцев, зато delta-v 15000 м/c, обратно еще столько же привезет. Ну и, до кучи, как солнечный парус и аэроторможение небольшое можно делать.

Масштабировать можно, увеличивая количество модулей и располагая их треугольником, квадратом, да хоть двадцатиугольником. Если формацию достаточно жестко держать, повернуть панели в сторону солнца - не будет проблемой. Трудность будет только в запихивании этого добра в ракету, надо будет мастеров оригами приглашать.

Для дальних полетов - можно лазером светить с Земли. При такой площади панелей - лазер не надо будет делать каким-то супер-когерентным.
 
Последнее редактирование:
Чего? У самого маленького киловаттного kilopower - одно ядро весит 28 кг. В сборе он весит 143 кг, 10 киловаттный - полторы тонны. И это в исполнении для планеты, где есть защита (закопать можно в землю) и теплоотвод во много раз лучше рассеяния в вакууме.



Смасштабируйте стирлинг с сотен ватт на десятки мегаватт, которые нужны для сколько-нибудь полезного корабля с vasimr (десятки тонн полезной нагрузки). Стирлинги может и куда-то подтянулись, но вот по соотнешние вес/мощность - они сильно отстают от много чего. Для таких реакторов, опять же, нужны будут еще и здоровые радиаторы, потому что даже если достичь теоретических 35% КПД, то 65% тепловой мощности (а это еще в два раза больше десятков мегаватт, чем электричества) нужно все равно куда-то девать.

Электрические двигатели могут быть хороши либо для маленьких зондов с солнечными батареями, либо для гигантских межзвездных кораблей, где будет возможность смонтировать систему с комбинированным циклом (до 60% эффективности) и которым можно разгоняться десятками лет, так как все равно еще сотни лет лететь. Для серьезного освоения солнечной системы - не очень как-то, тут сильно лимитирует ограничения по весу двигательной системы и необходимость в довольно приличной тяге, чтобы люди во время разгона/торможения не померли от старости, условно говоря. То есть нужно иметь приличное соотношение тяги к весу двигательной системы целиком. Такое дают только химические движки (ценой малого ISP) и ядерные (которые могут себе позволить быть относительно легкими).
против ядерных реактивных двигателей я ничего не имею, я возражал только против термоэмиссионных преобразователей.
 
Назад
Сверху Снизу