Энергетические системы спутников и космических аппаратов

#21
Конечно расходовать over 100 kW для тяги в 5 ньютонов - это не очень эффективная трата электроэнергии.
Знаешь способ эффективнее преобразовать электричество в тягу и удельный импульс? Ну расскажи что ли...
Но там также есть место с огромными потерями эффективности - преобразование тепла в электричество.
Современные проекты дают эффективность около 30% И турбины не паровые а газовые, на горячем гелии например...
 
#22
Если прикинуть, что на земной орбите 10 м² солнечных панелей дадут 1 кВт, то для обеспечения двигателя энергией придется панелей на 30-40 тонн поднять.
Глупости говоришь... Современные СБ имеют КПД 30-40% (это уже не кремний конечно). Так что с одного квадрата на орбите будет 300-400ватт... Так что лопухи выходят конечно большие, но не чрезмерно...
 
#23
Знаешь способ эффективнее преобразовать электричество в тягу и удельный импульс? Ну расскажи что ли...
Ты поаккуратнее вопросы формулируй. А то расскажу, какую тягу развивает 10 кВт электропогрузчик. И всегда внимательно проверяй, где у тебя телега, а где лошадь. Да, гуманитарии под таинственным термином "ядерный реактор" представляют себе шайтан-машину, что им в дом свет дает. А тебе положено помнить, что ядерный реактор производит тепло. Прожектерам с реакторами именно тепло нужно преобразовать "в тягу и удельный импульс".

Современные проекты дают эффективность около 30% И турбины не паровые а газовые, на горячем гелии например...
Не буду снова напоминать про термодинамический цикл и про то, как оттуда выводится КПД. Уже намекал, не помогло, теперь просто запоминай, КПД преобразования кинетической энергии струи пара в механическую энергию превышает 90%. КПД преобразования механической в электрическую - еще лучше. Но полное КПД определяется разницей в температурах рабочего тела на входе и выходе. И смена пара на гелий особо эту разницу не улучшит.

Впрочем, причина, почему за 60 лет освоения космоса никто так и не стал напрягаться с космическим реактором, использующим турбину - в другом. Но разжевывать не буду, попробуй сам отгадать, почему для космического реактора не хотят и не планируют применять турбины.

Намек 1: необслуживаемый аппарат с гарантийным сроком работы 15 лет.
Намек 2:

 
#24
Но разжевывать не буду, попробуй сам отгадать, почему для космического реактора не хотят и не планируют применять турбины.
Во первых хотят, во вторых планируют. Наши - турбины, а американцы - стирлинги... В третьих - не надувай так щёки, лопнешь...
Прожектерам с реакторами именно тепло нужно преобразовать "в тягу и удельный импульс".
Видишь ли, мой юный друг, преобразовывать тепло в тягу и УИ не слишком выгодно - в лучших из испытывавшихся ЯРД получался УИ не более 900с, а у ЭРД - он в принципе до 10000с возможен... При небольшой тяге правда... Поэтому выгоднее все же эдектричество преобразовывать в УИ и тягу а не тепло...
 
#25
Солнечные панели это тупик.
Дальше орбиты Марса даже 100 тонн панелей не поможет, ибо солнца нам не так чтобы много :)
Придется все же с реактором, даже если не хочется.
 
#27
преобразовывать тепло в тягу и УИ не слишком выгодно - в лучших из испытывавшихся ЯРД получался УИ не более 900с, а у ЭРД - он в принципе до 10000с возможен... При небольшой тяге правда... Поэтому выгоднее все же эдектричество преобразовывать в УИ и тягу а не тепло...
Напоминаешь юного конструктора, у которого есть скромный набор деталек, а хочется машинку. И делаешь колеса из гаечек, и обижаешься, что над тобой подшучивают.

Электричество - не самоцель. УИ - не самоцель. Это средства. Высокий УИ нужен для экономии реактивной массы. Да, мы готовы идти на жертвы ради повышения УИ, но только до тех пор, пока это не ухудшает эффективность всей конструкции.

На пальцах.

Невероятный УИ имеет фотон. Расхода реактивной массы ноль. Но мы не идем по этому пути. Почему?

Двигаться в космосе можно и не реактивно. Вокруг Земли есть магнитное поле, можно от него отталкиваться. Вокруг Солнца, Юпитера и т.д. есть магнитное поле, можно от него отталкиваться. Но мы не идем по этому пути. Почему?

Фантазировать можно, это даже хорошо. Но фантазировать, пытаясь видеть систему. 100 кВт ионтрастер с тягой в 5 Н - вполне уместное решение. Но только на своем месте. Например как двигатель коррекции для окололунной станции - идеально, там гравитации меньше, остатков атмосферы нет, 5 Н без проблем будут держать и 200-тонную станцию. И конечно там не нужно никаких реакторов.

Солнечные панели это тупик.
Дальше орбиты Марса даже 100 тонн панелей не поможет, ибо солнца нам не так чтобы много :)
Придется все же с реактором, даже если не хочется.
Назовите предел фантазирования - и придумаем самый эффективный двигатель для перевозки пассажиров с Титана на Плутон. Например при ядерной реакции выделяется нейтронный газ. Газ сверхтяжелый, УИ огромный - остается придумать, как из хаотического движения нейтральной частицы намудрить тягу.:)
 
#28
Напоминаешь юного конструктора, у которого есть скромный набор деталек, а хочется машинку. И делаешь колеса из гаечек, и обижаешься, что над тобой подшучивают.
Электричество - не самоцель. УИ - не самоцель. Это средства. Высокий УИ нужен для экономии реактивной массы. Да, мы готовы идти на жертвы ради повышения УИ, но только до тех пор, пока это не ухудшает эффективность всей конструкции.
На пальцах.
Невероятный УИ имеет фотон. Расхода реактивной массы ноль. Но мы не идем по этому пути. Почему?
Двигаться в космосе можно и не реактивно. Вокруг Земли есть магнитное поле, можно от него отталкиваться. Вокруг Солнца, Юпитера и т.д. есть магнитное поле, можно от него отталкиваться. Но мы не идем по этому пути. Почему?
Много словесного поноса, смысла - ноль... Чё сказать-то хотел?
Фантазировать можно, это даже хорошо. Но фантазировать, пытаясь видеть систему. 100 кВт ионтрастер с тягой в 5 Н - вполне уместное решение. Но только на своем месте. Например как двигатель коррекции для окололунной станции - идеально, там гравитации меньше, остатков атмосферы нет, 5 Н без проблем будут держать и 200-тонную станцию. И конечно там не нужно никаких реакторов.
Чушь. Это скорее двигатель для тяжелых АМС - потому что иначе время полета к Сатурну и дальше - зашкаливает. Или двигатель для межорбитального буксира Земля-Луна (ну там не один нужен да и реактор где-то на мегаватт)... Как двигатель для поддержания орбиты ОС - нахер такое счастье. Для этого есть гидразиновые монокомпонентные двигатели, есть куда более дешевые двигатели ЭРД меньшей мощности. А этот во первых тяжел, во вторых жрёт электроэнергии немерянно... Невыгодно.
 
#29
Чушь. Это скорее двигатель для тяжелых АМС - потому что иначе время полета к Сатурну и дальше - зашкаливает. Или двигатель для межорбитального буксира Земля-Луна.
Похоже тебе не про термодинамический цикл нужно было рассказывать, а первый закон Ньютона пояснить. Чтобы ты понимал, какое ускорение может придать многотонному аппарату тяга в 5 ньютонов.
Как двигатель для поддержания орбиты ОС - нахер такое счастье.
Понятно, что на форуме НК особо ни про космическую технику, ни про принципы движения не узнаешь. Но эта твоя самонадеянность - смешно конечно.


Почитай про обе electric propulsion, и американскую, и европейскую, в этом проекте - что-то новое для себя узнаешь. И про "тяжел", и про потребление электроэнергии, и почему допиливают HEAT thruster до 50 кВт, и почему, даже рассчитывая на 50 кВт трастер, оставляют гидразиновые (подсказка - в первом законе Ньютона).
 
#30
Чтобы ты понимал, какое ускорение может придать многотонному аппарату тяга в 5 ньютонов.
Типа ты решил поотрицать существование АМС с ЭРД? Напоминаю - Dawn, Deep Space 1. Про Dawn :
АМС оборудована тремя ксеноновыми ионными двигателями, разработанными на основе образца, испытанного на зонде Deep Space 1. Каждый двигатель имеет тягу 30 мН и удельный импульс 3100 с; одновременно возможна работа одного двигателя. Из 425 кг рабочего тела (ксенона), имеющегося на борту, на полёт Земля — Веста предполагалось израсходовать 275 кг, на полёт Веста — Церера — 110 кг.
Учитывая время полета - очень приличные скорости набираются и плевать что тяга копеечная...
 
#31
Типа ты решил поотрицать существование АМС с ЭРД?
Ты похоже переобщался с ватой, нехорошая привычка придумывать оппоненту глупость и затем её громить.

Давай разберемся, что в твоей фразе "Это скорее двигатель для тяжелых АМС" означает слово тяжелый? Например 1,2 т Dawn - это тяжелый?

Второе. Давай разберемся, какое ускорение получал Dawn от трех ионтрастеров с тягой 0.1 Н. Перейдем сразу ко второму закону Ньютона, и будем для простоты считать прямолинейное - у меня получилось, что за секунду у Dawn прирост скорости будет 83 микрона в сек. За неделю непрерывного разгона это дает 100 км/час. Маловато, как для "межорбитального буксира Земля-Луна", не находишь?



Учитывая время полета - очень приличные скорости набираются и плевать что тяга копеечная...
Вот, теперь ты уже начинаешь понимать в моем "наборе слов", что такое система. Что малая тяга позволяет тебе работать только там, где никто не спешит. Где можно несколько месяцев ускоряться, чтобы хоть на 10 км/с выйти.
 
#32
Как источник энергии для АМС - пригодны. Где-то до Юпитера. Что-то большее - нет конечно...
На фиг дурью маятся?
Не проще ли, с RTG летать, как летали?
Насколько мне известно не одна АМС на Юпитер с солнечными панелями не летала.
Правда последняя летала довольно давно, и возможно сейчас они более совершенны.
Посмотрим когда и если НАСА отправит АМС на Европу.

Назовите предел фантазирования - и придумаем самый эффективный двигатель для перевозки пассажиров с Титана на Плутон.
Фантазировать это хорошо.
Придумайте сначала эффективный двигатель чтобы отправить АМС до плутона, и так чтобы долетела меньше чем за год.
Пока что то меньше чем за десять лет не получается :)
 
#33
Фантазировать это хорошо.
Придумайте сначала эффективный двигатель чтобы отправить АМС до плутона, и так чтобы долетела меньше чем за год.
Пока что то меньше чем за десять лет не получается :)
И вам повторю - думаем системой. В данном вопросе - просто включаем экономику. Никаких технических проблем долететь до Плутона за год. Прикидываю, что мне хватит 1620 т реактивной массы на допиленном (чтобы 3 недели работы выдержал) водороднике центавра. Итого дайте мне денег на вывод танкерами этого топлива - и нет проблем.

 
#34
Второе. Давай разберемся, какое ускорение получал Dawn от трех ионтрастеров с тягой 0.1 Н.
Прости а нахер нам ускорение? При необходимости можно ускоряться месяцами и годами... Так что нас должно интересовать не ускорение а запас ХС (характеристической скорости) для разгона и коррекций...
Например 1,2 т Dawn - это тяжелый?
Это легкий. Тяжелый - это Кассини, который 5700 весил при пуске. Или больше - в зависимости от задач.
Маловато, как для "межорбитального буксира Земля-Луна", не находишь?
Не нахожу. Пусть он до Луны полгода ползет. Какое нам дело? Нам главное что для того чтоб закинуть 20т на окололунную орбиту - на НОО надо вывести всего 30, а не 130...
малая тяга позволяет тебе работать только там, где никто не спешит.
Адмирал Очевидность? Не узнал вас в гриме... Ничего, что АМС именно так и летают?
 
#35
#36
Прости а нахер нам ускорение? При необходимости можно ускоряться месяцами и годами...
[терпеливо]Иногда время важно. Например некоторые люди не готовы ускоряться годами. Если можно доставить Армстронга на Луну за три дня - лучше это сделать за три дня. Если еду на (около)лунную станцию можно привезти за неделю, не нужно это делать год.
Ничего, что АМС именно так и летают?
Ох самонадеянный. Давай учить следующее слово - гравитационный маневр. Когда чуть почитаешь, то удивишься, насколько огромные (по сравнению с ионтрастером) там силы, и какие приросты скорости можно получить.

А где-то через год, когда научишься думать системой тяга-ускорение-масса-время, ты в моем "наборе слов" еще до магнитного поля доберешься, и начнешь прикидывать, что там и 40 км/c приращения можно нахалявить (правда не спеша).
 
#37
[терпеливо]Иногда время важно. Например некоторые люди не готовы ускоряться годами.
А с каких херов речь вдруг зашла про людей? Я о пилотируемых полетах где-то упоминал? Я вроде говорил о тяжелых АМС...
Если можно доставить Армстронга на Луну за три дня - лучше это сделать за три дня.
А где шла речь о том что межорбитальный буксир должен возить людей? Людей он как раз возить не будет... А железо и топливо прекрасно потерпят полгода...
Что-то ты совсем уж в передерг ударился...
Ох самонадеянный. Давай учить следующее слово - гравитационный маневр. Когда чуть почитаешь, то удивишься, насколько огромные (по сравнению с ионтрастером) там силы, и какие приросты скорости можно получить.
Я тебе вроде внятно говорил - не надо надувать щёки - лопнешь... Нахер нужно крутить петли гравитационных маневров и ловить узкие окна запуска, если можно идти простым разгоном почти без маневров? А сказки про 40км/сек - это сказки, такие окошки пару раз в столетие случаются (если не один)... И в них можно банально не успеть (а то и не дожить)... Так что гравиманевры идут лесом. Сейяас мы пользуемся ими за неимением альтернативы.
 
#38
А где шла речь о том что межорбитальный буксир должен возить людей? Людей он как раз возить не будет... А железо и топливо прекрасно потерпят полгода...
О, наконец начало доходить, что с буксиром Земля-Луна на двигателе в 5 Н спорол глупость.
Нахер нужно крутить петли гравитационных маневров и ловить узкие окна запуска, если можно идти простым разгоном почти без маневров?
Не серчай. Порешь глупость - я подшучиваю. Вроде не злобно. Надеюсь сам видишь у себя противоречие - год для гравиманевра ждать не хочешь, но готов год потерять на разгон с ускорением полмиллиметра в секунду.

Ладно, заканчиваю подкалывать. Надеюсь всё понимают, что ion thruster - не панацея и не безупречное решение для межпланетных перелетов. Один из нескольких способов, где за высокий импульс приходится платить недостатками (очень низкая эффективность) и ограничениями (очень малая тяга).
 
#39
О, наконец начало доходить, что с буксиром Земля-Луна на двигателе в 5 Н спорол глупость.
Где ты глупость-то увидел? Летит себе оборудование малой скоростью и летит... А ты предлагаешь вместо условного Ариан-5 с этим железом непременно Сатурн-5 запускать. Только чтоб за 3 суток доставить. Вот это - глупость... И кстати там не должно быть непременно 5Н - кто сказал что надо обязательно использовать ОДИН двигатель?
Надеюсь сам видишь у себя противоречие - год для гравиманевра ждать не хочешь, но готов год потерять на разгон с ускорением полмиллиметра в секунду.
Глупости опять несешь. Потому что считать не умеешь а пафосу-то... При дальних полетах (даже не Юпитер - Сатурн и дальше) - время полета будет значительно меньше, чем если вместо полета на электотяге накручивать очередные петли между Землей и Венерой... Кассини летел к Сатурну семь лет. А при наличии нормального источника питания (реактор) и ЭРД уложился бы примерно в 3 или меньше (в зависимости от мощности). Плюс - нормальное питание нужно для того, чтоб не передавать информацию на Землю со скоростью 20 килобайт в секунду по полгода...
Так что не пори пафосных глупостей про ЭРД... Двигатели как двигатели. Других у нас пока нет (либо это либо ЖРД - а по полторы килотонны сжиженных газов на орбиту ради запуска АМС к Плутону никто таскать не будет)...