Кислород-водород в долгих полетах.

Автор Peter, 04.10.2008 23:10:34

« предыдущая - следующая »

0 Пользователей и 1 гость просматривают эту тему.

Peter

Собственно, идея весьма примитивна, но в заголовок таки не влезла :)
Речь идет о том, чтобы везти с собой воду, а дальше - разлагать электролизом. Источник энергии - реактор. Для АМС, при их малой массе, не смотрится, но если думать о пилотируемом полете к Марсу - или к астероидам... То почему бы и нет? Выигрыш по УИ очень солидный, чтобы не сказать - полуторократный. Что скажете? Или это уже было предложено?

Сверхновый

Получается не выгодно.
Зачем везти реактор, чтоб разлагать воду, когда можно кислород и водород в разложенном состоянии вывести, и тяжелый реатор не нужен.
Проблему с длительным хранением решить можно. Баки экранировать ЭВТИ, а испаряющееся топливо снова сжижать небольшой холодильной установкой. На сжижение потребуются мощности на порядки меньшие, чем на разложение. Можно обойтись питанием от СБ.

Ярослав

наверное, лучше поиграться с ионными двигателями - половину пути разгоняемся, половину - тормозим, получаем на шару небольшую гравитацию, и уи просто аграмадный ))

Peter

В полугодовой полет - водород? (я имею в виду, что он потребуется при разгоне от Марса, скажем). Пысль о его термоизоляции при торможении о марсианскую атмосферу - вообще пугает.

Сама идея у меня возникла при "обсасывании" применения ТФЯРД в таком полете. Ясно, водород не довезти. Можно довезти аммиак или воду, но на них УИ (я сужу по РД410) будет не выше, чем у химического водородника.

PS на форуме часто путают РД 0410 и РД 410. Разные ТФЯРДы совсем.

Peter

Цитатанаверное, лучше поиграться с ионными двигателями - половину пути разгоняемся, половину - тормозим, получаем на шару небольшую гравитацию, и уи просто аграмадный ))

С этой мыслью играются чуть ли не с конца 50-х. Я думаю, продолжат заниматься этим еще полвека, пока не залетает что-то настоящее :)) Получаются или слишком маленькие тяги (только для АМС и годится) или слишком плохое массовое совершенство конструкции (вообще ни для чего не годится).

Ярослав

но ведь процесс идет, на луну уже амс полетела, полетит и человек на марс, более того - для облета запасы топлива нужны минимальные - проблема только в еде наверное будет ))

Peter

Цитатано ведь процесс идет, на луну уже амс полетела, полетит и человек на марс, более того - для облета запасы топлива нужны минимальные - проблема только в еде наверное будет ))

Проблема будет в слишком больших сроках перелетов. И слишком сложной схеме разгона с низкой орбиты земли. Корабль будет набирать вторую космическую несколько месяцев... Пересекая радиационный пояс. Значит - выход один - подсадка экипажа уже на высокой орбите. Я не гворю, что это невозможно, но это уже сложность.
Дальше - вопрос с рабочим телом. Ксенона-криптона не напасешься. Значит, нужно выбирать что-то иное - скажем, ртуть. И отрабатывать движки на ней. И таких сложностей много.
Далее, чтобы получить сколько-нибудь вменяемые тяги - все равно придется ставить реактор (при аэродинамическом торможении у марса некуда будет девать солнечные батареи большой площади). В общем, от реактора все равно не уйти - да и не очень-то хотелось :))

C-300

ЦитатаPS на форуме часто путают РД 0410 и РД 410. Разные ТФЯРДы совсем.
А вот с этого момента, пожалуйста, поподробней! Про РД-0410 уже вроде многое известно: характеристики, кто создавал, устройство и испытания. А вот про РД-410, тот, который энергомашевский, ничего не слышно. Кроме http://www.lpre.de/energomash/index.htm Но интересно: какие исследования проводились? Испытания каких-то образцов отдельных узлов? На какой стадии и по какой причине остановились работы (и заодно: когда и по какому постановлению начались)?

Peter

РД-410 - проект ядерного двигателя 56-58 гг. Двигатель предназначен для второй ступени космической ракеты. Уранграфитовые (карбид урана?) ТВЭЛы с покрытием. Рабочее тело - аммиак. Проектная тяга - 168 тс. УИ 428 с. Давление в камере 100 атм.

Вот и все, что о нем знаю. Думаю, работы были прикрыты по причине относительно низкого УИ - подобная величина не оправдывает связанной с ТФЯРДом мороки.

Сверхновый

ЦитатаВ полугодовой полет - водород? (я имею в виду, что он потребуется при разгоне от Марса, скажем). Пысль о его термоизоляции при торможении о марсианскую атмосферу - вообще пугает.
Почему нет? Если так еще не далали, то не значит что это невозможно. Что мешает снова сжижать испаряющийся водород? Да хоть на десять лет!
Главная техническая проблема не в ЭВТИ, и не в создании миниатюрной холодильной установки. Проблема как устранить течи ЖВ. Течет он, собака, через малейшую неплотность.

При аэродинамическом торможении тормозить щитом, а не баками. Они, конечно, все равно нагреются. Какой-то процент водорода придется стравить. Но, ведь, маневр торможнения об атмосферу очень короток по времени.

Shestoper

На бомбе верхом надо лететь. Сиречь на взрыволете. Ни с тягой, ни с УИ никаких проблем. Проблема только в пошиве свинцовых трусов для экипажа.  :D

Peter

ЦитатаГлавная техническая проблема не в ЭВТИ, и не в создании миниатюрной холодильной установки. Проблема как устранить течи ЖВ. Течет он, собака, через малейшую неплотность.

Да вот я думаю, что проблемы как раз указанные три... Я не утверждаю, что они неразрешимы, просто - пока вот не решены.

ЦитатаСиречь на взрыволете. Ни с тягой, ни с УИ никаких проблем. Проблема только в пошиве свинцовых трусов для экипажа.

Проблема в неоходимой массе на орбите. В стоимости бомбочек. Отсутствием возможности испытать на земле. И в политике - на начальном этапе это же гигатонны (в ТЭ) бомб на орбите! Извините, взрыволет я серьезно рассметривать не могу.

Shestoper

ЦитатаПроблема в неоходимой массе на орбите.

На орбите им находиться совсем не обязательно. Достаточно просто подбросить взрыволет выше плотных слоёв атмосферы (для чего достаточно одной ступени на химии), дальше он сам разгонится до орбитальной скорости и выше.
В этом важное преимущество взрыволета перед ЭРД - он проигрывает в УИ, но за счет высокой тяги может быстро разгоняться вблизи планет. Так что и общая потребная ХС меньше, и меньшую  ХС получаем на химии c низким УИ.


Цитатав политике - на начальном этапе это же гигатонны (в ТЭ) бомб на орбите!

Урежьте оетра!  :)
Всего лишь мегатонны, а то и сотни килотонн. Один тяговый заряд будет иметь ТЭ порядка килотонны.

Сверхновый

Вот, млин, фантастиш! Я предложил решить проблему длительного хранения криогенных компонентов в полете.
Peter предлагает тащить в космос ядерный реактор для разложения воды на кислород и водород.
Конечно теплоизоляция баков и повторное сжижение испаряющихся компонент - сложная техническая проблема, но с реатором этих проблем возникнет на порядки больше.

Shestoper, каким тут боком к теме топика взыволет?

Shestoper

Таким боком, что на взрыволете хранить водород по полгода будет ненужно.  
Есть много сложных задач. Но нужно понимать, какие из них при решении дадут особенно сильный качественный рост.
Можно долго работать над совершенствование поршневых самолетов, вылизывая их конструкцию до совершенства - а можно просто изобрести ТРД и получить принципиально новый уровень характеристик. :wink:
Из того, что в принципе осуществимо для современных технологий - ядрено-мпульсный двигатель дает наиболее широкие возможности для полетов к планетам.

А конкретно по теме водорода - может попробовать шугообразный? Если подводимое к нему тепло будет меньше теплоты плавления (при хорошей теплоизоляции и работающей холодильной машине), он таять не будет. А "перед употреблением" можно слегка подогреть.

LSD

ЦитатаИсследователи из Германии разработали катализатор, способный разрушать воду до водорода и кислорода под действием света. Исследование комбинирует два важнейших энергетических источника будущего: солнечную энергию и водородное топливо.

Дисилицид титана расщепляет воду.

Исследователи из Института Биоорганической Химии Макса Планка в Мюльхейме обнаружили, что дисилицид титана (TiSi2) может способствовать фоторазложению воды в процессе, родственном фотосинтезу. Полупроводник может также способствовать разделению и отдельному хранению выделяющихся кислорода и водорода. Последнее обстоятельство решает проблему, характерную для ранних методов разложения воды, использование которых приводило к образованию взрывоопасной смеси двух газов.
Секрет успешной работы катализатора заключается в тонких слоях оксида титана (TiO2) и оксида кремния, образующихся на поверхности TiSi2. Эти слои защищают катализатор от отравления, связанного с его дальнейшим окислением и обуславливают формирование каталитически активных центров, облегчающих протекание реакции.

Оксидные слои также предлагают приемлемое решение проблеме разделения водорода и кислорода. По мере протекания реакции водород и кислород абсорбируются и удерживаются поверхностью катализатора. Несмотря на малую емкость такого «газохранилища» два газа могут высвобождаться в различных условиях: водород высвобождается при охлаждении катализатора до комнатной температуры, а кислород - при «темновом» нагревании катализатора до 100°C.

Один из исполнителей проекта Мартин Демут (Martin Demuth) отмечает, что в отличие от других фотокатализаторов, применявшихся для разложения воды, TiSi2 отличается высокой стабильностью, способностью поглощать свет в широком спектральном диапазоне, а также доступностью и дешевизной.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2007, DOI 10.1002/anie200701626


По-моему, интересный вариант! Ни каких реакторов и солнечных батарей! Правда, интересно бы прикинуть массу конструкции такого "разлагателя" воды с пленочными концентраторами солнечного света необходимой производительности - долгий процесс заправки баков топливом повлечет за собой необходимость принимать меры по охлаждению компонентов - значит нужен достаточно производительный агрегат - и еще понадобится холодильник - ведь водород и кислород из "разлагателя" выходят в ввиде пара!  Холодильник можно запитать ЭХГ, работающий на полученных же продуктах "разлагателя"! Так же можно обеспечивать электроэнергией и весь КА.
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один. Ж. Ж. Руссо

LSD

Кстати, такой "разлагатель" можно задействовать для питания ЭХГ, который обеспечивал бы энергией ионные движки - даже если принять, что масса пленочных концентраторов солнечного света равна массе пленочных солнечных батарей, то все равно возможен выигрыш по массе - ведь у ЭХГ КПД близок к сотне, а у пленочных СБ он всего с десятку. Но покрайней мере по отношению к варианту с реактором - этот мне больше нравится!
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один. Ж. Ж. Руссо

LSD

вот еще вариант - возможно, самый реальный  - водород с кислородом хранятся в баках с легкой теплоизоляцией в жидком виде, а их пары поступают в ЭГХ - тот на выходе дает электроэнергию и воду - воду в "разлагатель", а энергию на холодильник - газы из "разлагателя" - после холодильника уже ввиде жидкости - снова по бакам! Учитывая не большие обьемы паров компонентов топлива - агрегаты должны получится относительно легкими и световые концентраторы не большими!
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один. Ж. Ж. Руссо

LSD

интересно, подобная схема долгого хранения криогенных компонентов еще не запатентована?   :)
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один. Ж. Ж. Руссо

Bell

Цитатаинтересно, подобная схема долгого хранения криогенных компонентов еще не запатентована?   :)
А что там собсно патентовать? ЭХГ? Холодильник? Теплоизоляцию?
Зачем кстати топливные элементы, если можно использовать халявный свет на СБ? Преобразуя кстати часть тепловой энергии в электричество, т.е. не пропуская часть тепла внутрь?

Кстати, КПД топливых элементов совсем не близок в сотне. Сейчас порядка 50-60% вроде, надо уточнить для водородных. И угадайте - во что превращаются остальные 40-50% ;)
Иногда мне кажется что мы черти, которые штурмуют небеса (с) фон Браун