SpaceX Super Heavy Orbital Stage

[Zhilinsky Valerij]

Валерий ,ваша очередная фантазия меня весьма позабавила .Надо ж такое выдумать!Да прочитайте наконец Зубрина.У него всё расписано.какие установки ,мощности и сколько образуется воды и КУДА её переливают.А то ваши фантазии вас далеко-далеко уведут от истины.

Зубрин, конечно, крут. Он разработал несколько проектов Марсианской Экспедиции, в первом из которых он предлагал привезти на Марс жидкий водород, потому, что о воде на Марсе тогда никто не знал. И потом перерабатывал проект под новый уровень технологий. Поэтому нет никакой гарантии, что в следующем проекте не будет предложено использовать реакцию с использованием воды, а не водорода.
   
Сейчас известно много способов синтеза метана, в том числе существуют твёрдотельные топливные элементы, которые при подводе тепла и электричества генерируют метан и и кислород из углекислого газа и водяного пара.https://doi.org/10.1038/s41560-018-0262-5
   

[Верный Союзник с Окинавы]

Если вы хотите, чтобы вас потыкали носом в ваши ошибки, то я это с удовольствием сделаю через несколько дней. На планшете это делать неудобно...

Не забудь про закон Гесса повторить, ковбой.

[Верный Союзник с Окинавы]

Зубрин, конечно, крут. Он разработал несколько проектов Марсианской Экспедиции, в первом из которых он предлагал привезти на Марс жидкий водород, потому, что о воде на Марсе тогда никто не знал. И потом перерабатывал проект под новый уровень технологий. Поэтому нет никакой гарантии, что в следующем проекте не будет предложено использовать реакцию с использованием воды, а не водорода.

Всё-таки проще привезти с собой водород, чем всё что нужно для поиска и переработки воды.

Сейчас известно много способов синтеза метана, в том числе существуют твёрдотельные топливные элементы, которые при подводе тепла и электричества генерируют метан и и кислород из углекислого газа и водяного пара.https://doi.org/10.1038/s41560-018-0262-5

Валера, топливные элементы не производят топливо, а наоборот потребляют.

У тебя статья про высокотемпературные твёрдооксидные топливные элементы, которые ПОТРЕБЛЯЮТ метан и кислород и производят электричество, углекислый газ и воду.

Прямым же текстом сказано:

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient technology for direct conversion of hydrocarbons to electricity. While their commercial viability is greatest at operating temperatures of 300–500 °C, it is extremely difficult to run SOFCs on methane at these temperatures, where oxygen reduction and C–H activation are notoriously sluggish. Here we report a robust SOFC that enabled direct utilization of nearly dry methane (with ~3.5% H₂O) at 500 °C (achieving a peak power density of 0.37 W cm⁻²) with no evidence of coking after ~550 h operation. The cell consists of a PrBa_0.5Sr_0.5Co_1.5Fe_0.5O_5+δ nanofibre-based cathode and a BaZr_0.1Ce_0.7Y_0.1Yb_0.1O_3–δ-based multifunctional anode coated with Ce_0.90Ni_0.05Ru_0.05O₂ (CNR) catalyst for reforming of CH₄ to H₂ and CO. The high activity and coking resistance of the CNR is attributed to a synergistic effect of cationic Ni and Ru sites anchored on the CNR surface, as confirmed by in situ/operando experiments and computations.

[anti-dote]

топливные элементы не производят топливо, а наоборот потребляют.

Разные бывают топливные элементы, в том числе и обратимые (реверсивные).

https://habr.com/en/company/madrobots/blog/444088/

...Альтернатива, позволяющая хранить энергию в течение долгого времени — превращать излишки электричества в топливо. Но здесь все не так просто, обычные схемы преобразования энергии в топливо достаточно энергозатратные, так что КПД системы никогда не будет высоким. Кроме того, катализаторы для проведения реакции обычно дорогие.

Способ сократить расходы — использовать обратимый (реверсивный) топливный элемент. В принципе, они не являются чем-то новым. При работе в прямом направлении топливные элементы берут водород или метан в качестве топлива и вырабатывают электричество. Работая в обратном направлении, они вырабатывают топливо, потребляя электричество.

Как раз реверсивные топливные элементы — идеальный вариант для долгосрочного хранения энергии, а также для получения метана или водорода там, где они нужны.

[AlexandrU]

Вообще метан круче тем, что для него ресурсы найти проще.
...
Итого, при ограниченных запасах воды, можно добыть в 3 раза больше металокса, чем гидролокса.

Всего лишь вдвое

Втрое.
...
5) Ещё вопрос, кто в итоге будет потреблять больше энергии - харвестеры таки небесплатные.

Допустим, в результате известной реакции из 6,6кг СО2 и 5,4кг воды вы получили 2,4кг метана + 9,6кг кислорода, затратив на это 416,25МДж. В результате ещё одной известной реакции из 11,1кг воды вы получили 1,233кг водорода + 9,866 кислорода, затратив 148МДж.
В метановую ракеты влезет 2,4кгСН4 + 8,88кгО2, при смеси 1:3,7 сгорит 2,22кг метана, выделив 111МДж.
В водородную ракету влезет 1,233кгН2 + 7,4кгО2, при смеси 1:6 сгорит 0,925кг метана, выделив 111МДж.
Таким образам, при равной мощности, для водородной ракеты нужно примерно вдвое больше воды и втрое меньше энергии. Добавлю, при значении пустой метановой ракеты 0,083(1:12), заправленная она получится 12,3кг, при значении пустой водородной 0,11 заправленная будет 9,7кг, разница 21%, а это очень существенно.

Самый хреновый вариант добычи воды это ковырять её из влажного(10%) или смёрзшегося песка. Допустим, для выкопа 10 кубов песка, эл.аналогу 200от сильного экскаватора потребуется примерно 150МДж, перенос(транспортировка) так же, а на выпаривание воды при нагреве на 70гр уйдёт где-то 1,5ГДж. Понятно, что будут потери, плохое КПД и т.д... Думаю, порядка 4ГДж на куб(тонну) дистиллята можно предположить.
Тогда в нашем примере стоимость добычи воды составит 44,4МДж для водородной ракеты и 21,6МДж для метановой, но самое интересное, чтобы метановому циклу и водородному сравняться только по энергозатратам, стоимость добычи кило воды должна быть не ниже 47МДж/кг, т.е. на порядок дороже.

[Юрий Темников]

Валерий ,ваша очередная фантазия меня весьма позабавила .Надо ж такое выдумать!Да прочитайте наконец Зубрина.У него всё расписано.какие установки ,мощности и сколько образуется воды и КУДА её переливают.А то ваши фантазии вас далеко-далеко уведут от истины.

Зубрин, конечно, крут. Он разработал несколько проектов Марсианской Экспедиции, в первом из которых он предлагал привезти на Марс жидкий водород, потому, что о воде на Марсе тогда никто не знал. И потом перерабатывал проект под новый уровень технологий. Поэтому нет никакой гарантии, что в следующем проекте не будет предложено использовать реакцию с использованием воды, а не водорода.
 
Сейчас известно много способов синтеза метана, в том числе существуют твёрдотельные топливные элементы, которые при подводе тепла и электричества генерируют метан и и кислород из углекислого газа и водяного пара.https://doi.org/10.1038/s41560-018-0262-5
   

Валерий,ваше упрямство достойно сожаления.Вы никак не хотите понять,что будет-ли электролизный водород, или не будет,в один этап или в несколько, Энергия  синтеза метана+ кислород из СО2 и воды всегда одинакова.И всегда больше чем соответствующего этому количеству Н2 +О2
Пс В доступном  отрывке статьи,речь идёт о топливном элементе,а не синтезе метана.

[Юрий Темников]

Самый хреновый вариант добычи воды это ковырять её из влажного(10%) или смёрзшегося песка. Допустим, для выкопа 10 кубов песка, эл.аналогу 200от сильного экскаватора потребуется примерно 150МДж, перенос(транспортировка) так же, а на выпаривание воды при нагреве на 70гр уйдёт где-то 1,5ГДж. Понятно, что будут потери, плохое КПД и т.д... Думаю, порядка 4ГДж на куб(тонну) дистиллята можно предположить.
Тогда в нашем примере стоимость добычи воды составит 44,4МДж для водородной ракеты и 21,6МДж для метановой, но самое интересное, чтобы метановому циклу и водородному сравняться только по энергозатратам, стоимость добычи кило воды должна быть не ниже 47МДж/кг, т.е. на порядок дороже.

Наверное нужно быть проще.Добычу воды нужно организовать по Зубрину  почти бесплатно.Нужно накрыть участок грунта прозрачной палаткой и греть его концентрированным солнечным светом.собирая  воду в затенённом участке..

И да вы правы в три раза.Я считал  только по водороду,забыл по углерод.

[Верный Союзник с Окинавы]

Допустим, в результате известной реакции из 6,6кг СО2 и 5,4кг воды вы получили 2,4кг метана + 9,6кг кислорода, затратив на это 416,25МДж. В результате ещё одной известной реакции из 11,1кг воды вы получили 1,233кг водорода + 9,866 кислорода, затратив 148МДж.
В метановую ракеты влезет 2,4кгСН4 + 8,88кгО2, при смеси 1:3,7 сгорит 2,22кг метана, выделив 111МДж.
В водородную ракету влезет 1,233кгН2 + 7,4кгО2, при смеси 1:6 сгорит 0,925кг метана, выделив 111МДж.
Таким образам, при равной мощности, для водородной ракеты нужно примерно вдвое больше воды и втрое меньше энергии. Добавлю, при значении пустой метановой ракеты 0,083(1:12), заправленная она получится 12,3кг, при значении пустой водородной 0,11 заправленная будет 9,7кг, разница 21%, а это очень существенно.

Как-то странно вы считаете.
В контексте ракетного движения, важно не просто выделение энергии, но и средняя молярная масса выхлопа.
Ещё в контексте ракет важно соотношение заправленная масса/сухая масса и формула Циолковского. У вас её применения я не увидел.

Самый хреновый вариант добычи воды это ковырять её из влажного(10%) или смёрзшегося песка.

В смеси с замёрзшей двуокисью углерода... И не факт, что не придётся подбирать какую-нибудь изморозь в перемешку с камнями и песком.

Допустим, для выкопа 10 кубов песка, эл.аналогу 200от сильного экскаватора потребуется примерно 150МДж, перенос(транспортировка) так же, а на выпаривание воды при нагреве на 70гр уйдёт где-то 1,5ГДж. Понятно, что будут потери, плохое КПД и т.д... Думаю, порядка 4ГДж на куб(тонну) дистиллята можно предположить.

Тут не столько вопрос энергозатрат, сколько вопрос "а откуда нам достать такую мощную инфраструктуру"? В случае с метаном можно вообще обеспечить возвращение за счёт привезённого с Земли водорода (100 тонн водорода дадут примерно 1800 тонн топливной смеси).

[Верный Союзник с Окинавы]

Наверное нужно быть проще.Добычу воды нужно организовать по Зубрину  почти бесплатно.Нужно накрыть участок грунта прозрачной палаткой и греть его концентрированным солнечным светом.собирая  воду в затенённом участке..

Есть нюанс в виде того, что вода может быть глубоко под землёй.

[Верный Союзник с Окинавы]

Разные бывают топливные элементы, в том числе и обратимые (реверсивные).

Конечно! Но это не наш случай.

Высокотемпературные топливные элементы имеют фишку в виде возможности разлагать углеводороды прямо на своей поверхности.

Но чтобы в итоге вырабатывать метан - это нонсенс!

[strat]

Сколько можно уже жевать тему водорода, когда совершенно очевидно, что для Марса он непригоден и хуже потому что намного затратнее вся водородная инфраструктура. Но дело и не только в Марсе, он технически хуже из-за проблем с водородным охрупчиванием конструкционных материалов, из-за низкой плотности из-за которой ракеты надо будет делать не 9м а 13м метров в диаметре да еще c дополнительной теплозащитой, поверх которой надо будет ещё делать ещё одну теплозащиту т.е. он просто НЕПРИГОДЕН для построения многоразовой системы с НЕСУЩИМИ баками . Первая версия Raptor, на водороде, разрабатывалась исключительно для верхних ступеней ОДНОРАЗОВЫХ сверхтяжёлых ракет Falcon X/XX. Когда перешли к полностью многоразовой концепции, переключились на метан

[Юрий Темников]

Наверное нужно быть проще.Добычу воды нужно организовать по Зубрину  почти бесплатно.Нужно накрыть участок грунта прозрачной палаткой и греть его концентрированным солнечным светом.собирая  воду в затенённом участке..

Есть нюанс в виде того, что вода может быть глубоко под землёй.

Глубоко ,она должна быть жидкой и образовывать водяные линзы.Распад актиноидов на Марсе никто не отменял.По крайней мере в литосфере Земли воды больше чем в океанах.Скважины бурить придётся ,а если не слишком глубоко ,то можно прогревать паром и откачивать.Тепло же практически бесплатное.
Но если судить по эксперименту по забиванию"сваи" мерзлота совсем рядом.Это стоило бы предположить судя по переносу полярных шапок с полюса на полюс.
Кстати один из марсоходов,судя по виденному мной снимку,выцарапал лёд колёсами.

[strat]

Не просто в литосфере, а в мантии, но извлечь ее оттуда невозможно)

[Юрий Темников]

Не просто в литосфере, а в мантии, но извлечь ее оттуда невозможно)

Каддафи с его системой водоснабжения с вами бы не согласился.

[AlexandrU]

Наверное нужно быть проще.Добычу воды нужно организовать по Зубрину  почти бесплатно.Нужно накрыть участок грунта прозрачной палаткой и греть его концентрированным солнечным светом.собирая  воду в затенённом участке..

Можно, но узким местом становятся время добычи и масса привезённых палаток.

Как-то странно вы считаете.
...
 важно соотношение заправленная масса/сухая масса и формула Циолковского. У вас её применения я не увидел.

Для водородной 10335м/с, для метановой 8980м/с, калькулятор отсюда же.

В смеси с замёрзшей двуокисью углерода... И не факт, что не придётся подбирать какую-нибудь изморозь в перемешку с камнями и песком.

Тут не столько вопрос энергозатрат, сколько вопрос "а откуда нам достать такую мощную инфраструктуру"? В случае с метаном можно вообще обеспечить возвращение за счёт привезённого с Земли водорода (100 тонн водорода дадут примерно 1800 тонн топливной смеси).

Наверняка и такие места на Марсе есть, но ведь есть и те, где прям лёд лежит. Вот в таких "оазисах" и следует воду добывать.
100т Водорода дадут 400т метана + 800т кислорода, а ещё 650т придётся на Марсе искать.

ПС.
Кстати, а "слона"-то мы и не заметили ...  даю подсказку

[Юрий Темников]

Первая версия Raptor, на водороде, разрабатывалась исключительно для верхних ступеней ОДНОРАЗОВЫХ сверхтяжёлых ракет Falcon X/XX. Когда перешли к полностью многоразовой концепции, переключились на метан

А можно подробности,я в Гугле не нашёл.

[strat]

Первая версия Raptor, на водороде, разрабатывалась исключительно для верхних ступеней ОДНОРАЗОВЫХ сверхтяжёлых ракет Falcon X/XX. Когда перешли к полностью многоразовой концепции, переключились на метан

А можно подробности,я в Гугле не нашёл.

https://spaceflight101.com/spacex-launch-vehicle-concepts-designs/
Первый Raptor калька с SSME...

[Юрий Темников]

Спасибо.

[garg]

Можно только один вопрос? Вам какая религия запрещает воду из реактора Сабатье в электролизёр слить? Вот вам и вдвое снизилась потребность в воде...
   
Ну, это уже, кроме того, что вам рассказали про реакцию получения метана в одну стадию, прямо из углекислого газа и воды...

Валера, а что по вашему вода слитая в электролизер святым духом будет разлагаться? Или той же электроэнергией? И если электроэнергией - то значит водорода надо будет получить именно что вдвое больше чем его есть в метане.

 Воды меньше.
Не водорода.
Вы.
Это.
Понять способны?

[Верный Союзник с Окинавы]

Валера, а что по вашему вода слитая в электролизер святым духом будет разлагаться? Или той же электроэнергией? И если электроэнергией - то значит водорода надо будет получить именно что вдвое больше чем его есть в метане.

 Воды меньше.
Не водорода.

Вот я тоже не понял.

Да, у тебя останется некоторое кол-во воды воды после реакции

CO + 3H₂ = CH₄ + H₂O.

Но её можно разлагать на водород и использовать снова, со всё меньшими кол-вами окиси углерода.

Например, взяли 100 тонн водорода. Они дают 300 тонн воды и 266 тонн метана.

Из 300 тонн воды можно добыть 33 тонны водорода.

33 тонн водорода дадут 88 тонн метана и 99 тонн воды.

Из 99 тонн воды можно добыть 11 тонн водорода.

Из 11 тонн водорода можно добыть 29,3 тонн метана и 33 тонны воды.

Из 33 тонн воды можно добыть 3,6 тонн водорода.

И т.п..

И не забывай, что по итогу реакция ещё и экзотермичная, т.е. при образовании метана выделяется тепло.