Ядерный Российский буксир для дальнего космоса

[Inti]

[SONY]

Мама миа, это ещё что за фантастика? Содрал с Новостей НК, выделил жирным:

«Орбитрон» компании Avalanche Energy будет использовать термоядерный синтез для выработки электричества, для чего плазму планируют удерживать магнитным полем. В случае успеха с помощью установки можно будет питать в том числе электрический ракетный двигатель.

Ну, у нас уже был "Compact Fusion Reactor" от Lockheed Martin. Про который 8 лет назад писали "a new compact fusion reactor (CFR) that can be developed and deployed in as little as ten years". Так что ждём через два года серийный термоядерный реактор :-) Причём мобильный: "This concept uses a high fraction of the magnetic field pressure, or all of its potential, so we can make our devices 10 times smaller than previous concepts. That means we can replace a device that must be housed in a large building with one that can fit on the back of a truck"!
Видимо в США ещё хватает людей, которые верят в сказки...

[SONY]

Дельта-V до орбиты Луны:  3125.2 м/с  (два манёвра у Земли)

А как на счёт манёвра у Луны чтобы на эту самую окололунную орбиту выйти?.. Там 4 км/с delta-V.

Масса при старте от Луны (РД-0410 + водород): 6117 кг

И на кой чёрт нам возвращать к Земле один только РД-0410 с почти полностью выработанным ресурсом?..

Доставка Салюта производится до точки равновесия (Л1).
В состав Лунного Салюта должны входить солнечные батареи и электродвижки СПД-290. Не дело РД-0410 спускать его к Луне.

На кой чёрт нам РД-0410, если у нас там СПД-290 с солнечными батареями должной мощности?..
Даже с учётом того, что delta-V перелёта с НОО до окололунной орбиты на малой тяге 8 км/с (против 4 км/с на большой тяге), более чем трёхкратный (до 30 км/с) рост удельного импульса это полностью компенсирует: 19 тонн (а Салюты весили от 18,5, да ещё плюс бак хранения - вот уже минимум 19 тонн) станция будет нуждаться для перелёта в запасе ксенона лишь в 6,0 тонн, причём это с запасом.
Да, перелёт будет очень долгим, но речь у нас явно о доставке самой станции, без экипажа, а раз так, то нам не важно, долетим ли мы за 4 дня или 4 года.
ЯРД имеет смысл только исключительно если мы летим сразу куда нужно, а лететь до L1 и потом спускать станцию на СПД, а ЯРД с выработанным ресурсом (!) спускать к Земле - это просто лютая чушь.

[Alexandr_A]

Power Generation And Storage

Multi-Layer Nuclear Therm

High Power Density Power Source for Small to Large Scale Devices
Overview
Innovators at the NASA Langley Research Center (LaRC) have developed the Multi-Layer Nuclear Thermionic Avalanche Cell (NTAC), a novel electrical generator which transforms nuclear gamma-ray photon energy directly to electric power by liberating intra-band atomic inner shell electrons. The invention consists of several NTAC layers arranged in a radially concentric series separated by a vacuum gap space. A large number of electrons liberated within the emitter material are emitted from the surface, which has a tightly spaced array of nanometer-scale emitter points. Liberated electrons go across the vacuum gap and arrive at the collector to efficiently convert energy derived from radioactive materials into usable electricity. The device provides a compact, reliable, and continuous electrical source with high power density capable of long-life operation without refueling. The Multi-Layer NTAC is based on previous work at NASA LaRC in which a single emitter device captured high energy photons; use of a multilayer structure greatly improves the performance of the electrical generator.


The Technology
The Multi-Layer NTAC is comprised of a gamma-ray source and various layers of emitters, collectors, and insulators. Ideal emitter materials include elements with high atomic numbers, while ideal collector and insulator materials include elements with low atomic numbers. A high-energy gamma-ray (tens of keV to MeV) is used to liberate a large number of intra-band, inner-shell electrons from atoms within the emitter material for power generation through the primary interactions of photoelectric, Compton scattering, photonuclear, and electron/positron pair production processes. Secondary and tertiary electrons are liberated in the avalanche process as well. If a power conversion process effectively utilizes all liberated electrons in an avalanche mode through a power conversion circuit, the power output is drastically increased. Because power conversion is determined by the absorption rate of high energy photons, increasing power output requires either thicker collector material or a sufficient number of layer structures to capture the high energy photons, leaving no liberated electrons escaping (i.e., minimizing the leak of radioactive rays). The selection of materials, the thicknesses of the emitter, collector, and insulator, as well as the number of NTAC layers required are all determined by the energy of photon source. The thermal energy from radioactive decay can also be converted to electricity using a thermoelectric device to further increase power output. The Multi-Layer NTAC technology can be manufactured using existing semiconductor fabrication technology and can be tailored for small-to-large scale power needs, including kilowatt and megawatt applications.

 
Benefits

• More simple and efficient than competing methods: thermionic emission is superior to radioisotope thermoelectric generation, with reported electron emission of 10-20% for single-layer NTAC versus 6-7% for TEG (multi-layer NTAC will double or triple the electron emission efficiency)
• Ease of manufacturing: The NTAC technology adapts well-established semiconductor manufacturing techniques, lowering the initial investment costs
• Compact size: the use of thin-film structures enables the device to be fabricated as small as a button cell
• Long-lasting power source: because the half-life of radioactive materials can be nearly a century, a single NTAC charge can run for decades without refueling

Applications

• Aerospace: power for systems on small satellites, drones, commercial airliners, spacecraft, etc.
• Automotive: electric vehicles
• Power: lightweight, compact, long-lived nuclear batteries
• Propulsion: deep space exploration, UAVs, electric aircraft, etc.
• Security: power for various security systems without dependence on the power grid

[Alexandr_A]

Идея украдена у российских ученых чуть менее чем полностью.

[Inti]

[Спросить]

Нельзя отправлять Салют с 380 км орбиты, равно как и возвращать на 500 км. Радиационно-безопасная орбита не менее 800 км. Пересчитывайте

Пересчитал.

          Отправка станции Салют к Луне с помощью РД-0410.

Высота земной орбиты станции Салют:  800.0 км
Дельта-V до орбиты Луны (Л1):  2970.6 м/с
Удельный импульс РД-0410:  8927.1 м/с
Тяга РД-0410:  35.28 кН
Расход водорода РД-0410:  3.95 кг/с
Ресурс РД-0410: 3600 c
Запас водорода РД-0410: 14227 кг
Масса станции Салют: 18000 кг
Масса РД-04110: 2000 кг
Общая масса (Салют + РД-0410 + запас водорода): 34227 кг
Конечная масса в Л1: 24538.8 кг
Израсходовано водорода: 9688.47 кг [68.0 %]
Осталось водорода: 4538.77 кг [32.0 %]
Масса РД-0410 после отстыковки Салюта:  6538.8 кг

    Возвращение РД-0410 к Земле на орбиту 800 км.

Cкорость на эллиптической орбите 800 км:  10425 м/с
Дельта-V: 3848 м/с
Конечная масса у Земли (800 км): 4249 кг (водород: 2249 кг)
Осталось водорода: 2249.0 кг [16.0 %]
Расход водорода при возвращении: 2249.0 кг

А как на счёт манёвра у Луны чтобы на эту самую окололунную орбиту выйти?.. Там 4 км/с delta-V.

У меня Дельта-V при полёте к Л1 около 3 км/с. В Л1 Салют отстыковывается и падает к Луне, где производит один тормозной импульс и остаётся на её орбите.

Да, перелёт будет очень долгим, но речь у нас явно о доставке самой станции, без экипажа, а раз так, то нам не важно, долетим ли мы за 4 дня или 4 года.
ЯРД имеет смысл только исключительно если мы летим сразу куда нужно, а лететь до L1 и потом спускать станцию на СПД, а ЯРД с выработанным ресурсом (!) спускать к Земле - это просто лютая чушь.

Доставка Салюта на ЯЭДУ это около двух месяцев, если не больше.
Ресурс РД-0410 даже при возвращении не выработан, останется около 16%.

При такой неторопливости ЯЭДУ и малом ресурсе ЯРД, остаётся только, увеличивать их тягу и УИ, соответственно.

[SONY]

У меня Дельта-V при полёте к Л1 около 3 км/с. В Л1 Салют отстыковывается и падает к Луне, где производит один тормозной импульс и остаётся на её орбите.

Этот один тормозной импульс - это 640 м/с. Если именно импульс, т.е. двигатель большой тяги.

Доставка Салюта на ЯЭДУ это около двух месяцев, если не больше.

Откуда вы вообще взяли ЯЭДУ?..

Ресурс РД-0410 даже при возвращении не выработан, останется около 16%.

И?.. Что с этими 16% делать? Устроить праздник по поводу их наличия?

[Спросить]

Этот один тормозной импульс - это 640 м/с. Если именно импульс, т.е. двигатель большой тяги.

       Отправка станции Салют к Луне с помощью РД-0410

Высота земной орбиты станции Салют:  800.0 км
Дельта-V до орбиты Луны:  2970.4 м/с
Удельный импульс РД-0410:  8927.1 м/с
Тяга РД-0410:  35.28 кН
Расход водорода РД-0410:  3.95 кг/с
Ресурс РД-0410: 3600 c
Запас водорода РД-0410: 14227 кг
Масса станции Салют: 18000 кг
Масса РД-04110: 2000 кг
Общая масса (Салют + РД-0410 + запас водорода): 34227 кг
Конечная масса у Луны 24539.3 кг
Израсходовано водорода: 9687.9 кг [68.0 %]
Осталось водорода: 4539.34 кг [32.0 %]

    Перевод Салюта на Лунную орбиту 

Cкорость на эллиптической Земной орбите в точке Л1: 229 м/с
Cкорость на орбите Луны в точке Л1: 122 м/с
Дельта-V перевода на орбиту вокруг Луны: 671 м/с
Масса после перевода Салюта на Лунную орбиту: 22761 кг
Масса после отстыковки Салюта: 4761 кг
Осталось водорода: 2761.8 кг [19.0 %]

    Обратный импульс в сторону Земли
Дельта-V возврата на земную эллиптическую орбиту: 671 м/с
Масса после обратного импульса в сторону Земли: 4416 кг
Осталось водорода: 2416.9 кг [17.0 %]

    Возвращение РД-0410 к Земле на орбиту 800 км.

Скорость на эллиптической орбите 800 км:  10425 м/с
Дельта-V: 2972 м/с
Начальная масса: 4416 кг
Конечная масса у Земли (800 км): 3165 кг (водород: 1165 кг)
Осталось водорода: 1165.8 кг [8.0 %]


Вобщем РД-0410 всегда возвращается

И?.. Что с этими 16% делать? Устроить праздник по поводу их наличия?

Конечно это праздник, отправить Салют к Луне и вернуться. Хотя возвращать его действительно не обязательно, в таком виде это просто разгонный блок.

[SONY]

Конечно это праздник, отправить Салют к Луне и вернуться. Хотя возвращать его действительно не обязательно, в таком виде это просто разгонный блок.

О чём я вам с самого начала и говорю! РД-0410 - это одноразовый разгонный блок, никакого его возврата никто никогда в здравом уме не планировал.

[Шлангенциркуль]

РД-0410 - это одноразовый разгонный блок

РД-0410 - это ракетный двигатель, разработка которого прекращена на стадии отработки основных узлов.

[algol5720]

РД-0410 - это одноразовый разгонный блок

РД-0410 - это ракетный двигатель, разработка которого прекращена на стадии отработки основных узлов.

Были ОИ.

[Шлангенциркуль]

Кстати, а кто-нибудь знает уровень засекреченности разработок по РД-0410 во времена работ? Если с лунной программой все в этом смысле понятно, то тут ничего не находится.

[Бертикъ]

РД-0410 - это одноразовый разгонный блок

РД-0410 - это ракетный двигатель, разработка которого прекращена на стадии отработки основных узлов.

Из моих записей:
В 1971–1978 гг. на СЯП испытывались натурные ТВЭЛы прототипа ЯРД. Первый энергетический пуск реактора ИР-20-100 был проведен в 1976 г. В 1978–1981 гг. на СЯП в вертикальной шахте комплекса «Байкал-1» в 65 км к югу от г. Семипалатинск-21 проводились двигательные испытания.

[Шлангенциркуль]

Первый энергетический пуск реактора ИР-20-100 был проведен в 1976 г. В 1978-1981 гг. на СЯП в вертикальной шахте комплекса «Байкал-1»

На  Википедии пишут, что пуски проводились еще в течении 10 лет. Ну а вообще, реактор должен работать не в шахте, а в составе двигателя полный цикл. И удельную тягу по массе надо было как минимум утроить, поскольку за час работы аппарат улетит так далеко, что получит до двухкратного падения эквивалентного УИ за счет эффекта Оберта

[AlexandrU]

...
Конечно это праздник, отправить Салют к Луне и вернуться. Хотя возвращать его действительно не обязательно, в таком виде это просто разгонный блок.

Не докопал тему...
В чём праздник, зачем салют туда-сюда тараканить?

[Спросить]

И удельную тягу по массе надо было как минимум утроить, поскольку за час работы аппарат улетит так далеко, что получит до двухкратного падения эквивалентного УИ за счет эффекта Оберта

Если РД-0410 имел возможность многократного включения, то можно за несколько включений набрать.

В чём праздник, зачем салют туда-сюда тараканить?

Праздник по случаю что смог, а зачем это другой вопрос. Если ресурс увеличить, то будет и "зачем". Но это будет уже другой аппарат.

[AlexandrU]

Праздник по случаю что смог, а зачем это другой вопрос. Если ресурс увеличить, то будет и "зачем". Но это будет уже другой аппарат.

Предположим - увеличили и это другой аппарат. Какой тогда план?

[Спросить]

Предположим - увеличили и это другой аппарат. Какой тогда план?

Если ресурс РД-0410 многократно увеличить, то будет смысл возвращать и дозаправлять, как планируется делать в ЯЭДУ.

[AlexandrU]

На основе РД0401(или подобного) вы хотите некий локомотив для челночных перемещений ПН между опорными орбитами Луны и Земли. Если так, то с какой переодичностью и ПН?