Сразу хочу предупредить: вхожу в тему с минимальным набором знаний по предмету. Сам по роду деятельности инженер-физик (плазменщик).
Собственно, хотелось бы поинтересоваться следующим: какие на данный момент есть разработки (уже реализованные и находящиеся на стадии разработки / исследований) касательно корпусов пилотируемых космических кораблей (для марса а дальше). Насколько мне подсказала википедия (https://en.wikipedia.org/wiki/Health_threat_from_cosmic_rays#Shielding), рассматривается множество вариантов для защиты от радиации и микрометеоритов. Хотелось бы почитать что-то более существенное. Пробывал искать в скопусе, но не очень успешно. Поэтому и хотелось бы поинтересоваться у знающих людей, где и что читать для начала входа в тему разработок по обшивкам космических кораблей.
Ибо есть идея, хочется понять, насколько она безумна.
Заранее извиняюсь, если пишу не в тот форум / раздел форума. Если так, не затруднитесь направить по нужному направлению.
ЦитироватьЙог пишет:
Ибо есть идея, хочется понять, насколько она безумна.
Нафига тебе эти унылые реальные обшивки? Давай сразу идею, счас объясним насколько она безумна.
ЦитироватьСтарый пишет:
ЦитироватьЙог пишет:
Ибо есть идея, хочется понять, насколько она безумна.
Нафига тебе эти унылые реальные обшивки? Давай сразу идею, счас объясним насколько она безумна.
Обшивки мне нужны, чтобы аргументировать с начальством о том, стоит ли пытаться под это выбить денег. Чтобы показать: вот так делают сейчас, вот такие у них есть проблемы нерешённые.
Идея проста довольна - жидкий текущий корпус. Дело в том, что занимаемся мы изучением жидкого лития для защиты внутренних поверхностей термоядерного реактора. Вакуум, высокоэнергетические частицы (в основном изотопы водорода и нейтроны), заряженная быстро движущаяся пыль, локальные мощные тепловые потоки, задел на многолетнюю непрерывную работу в таких условиях с необходимостью самовосстановления локальных повреждений - в этих условиях мы уже видим, что конструкции на жидком литии очень перспективны. Есть наработки. И показалось, что обшивка космического корабля (опять же, условия вакуума, высокоэнергетические изотопы водорода и нейтроны, быстрая пыль) в целом схожая задача, на которую можно было бы переложить имеющийся опыт немножко.
ЦитироватьЙог пишет:
Идея проста довольна - жидкий текущий корпус
Именно сам корпус или все-таки какое-то покрытие, пленка?
ЦитироватьПлейшнер пишет:
ЦитироватьЙог пишет:
Идея проста довольна - жидкий текущий корпус
Именно сам корпус или все-таки какое-то покрытие, пленка?
Покрытие. Не сказал бы, что плёнка, но, очевидно, поверх какой-то твёрдой компоненты. Возможно что-то наподобие системы LIMIT (http://web.ornl.gov/sci/nsed/fed/PFC11/PFC11_26.pdf)американской (канавки, наполненные жидким металлом, который течёт за счёт силы Ампера), Насколько я понял один из методов защиты радиационной - это создание магнитного поля вокруг корабля. Это хорошо комбинируется с первыми задумками о возможном подобном дизайне.
ЦитироватьЙог пишет:
инженер-физик (плазменщик)
Позвольте поинтересоваться: плазменщик -это что?
ЦитироватьЙог пишет:
Возможно что-то наподобие системы LIMIT (http://web.ornl.gov/sci/nsed/fed/PFC11/PFC11_26.pdf) американской
Там это служит, насколько понял, для теплоотвода от дивертора. В случае космического корабля это зачем так сложно делать?
ЦитироватьШтуцер пишет:
ЦитироватьЙог пишет:
инженер-физик (плазменщик)
Позвольте поинтересоваться: плазменщик -это что?
Если быть точным, то изучаю взаимодействие плазмы с поверхностью в применении к термоядерной энергетике, накопление изотопов водорода в материалах. Заканчивал кафедру физики плазмы. Так что плазменщик. Прошу прощения за сленг.
ЦитироватьПлейшнер пишет:
ЦитироватьЙог пишет:
Возможно что-то наподобие системы LIMIT (http://web.ornl.gov/sci/nsed/fed/PFC11/PFC11_26.pdf) американской
Там это служит, насколько понял, для теплоотвода от дивертора. В случае космического корабля это зачем так сложно делать?
Не только для теплоотвода, даже не столько. Проблема в токамаке (в диверторе его и на стенке тоже) какая: внутри есть плазма.
Из этой плазмы на стенку летят высокоэнергетические частички (ионы, нейтроны, нейтралы перезарядки). С твёрдой стенкой это приводит к накоплению радиационных дефектов за длительное время, повреждению стенки. С жидкой стенкой этого не происходит, так как она жидкая.
Периодически в плазме возникают нестабильности, которые приводят к выбросам больших локальных мощностей (многие десятки мегаватт на квадратный метр) на участки поверхности стенки / дивертора. С твёрдой стенкой это приводит к локальным повреждениям, рекристаллизации, охрупчению, плавлению и испарению, что в результате может локально уничтожить стенку и привести установку в негодность. С жидкой стенкой этого не происходит, ибо она самозаростающая.
Ещё в токамаке летает пыль (от наночастичек до вполне себе макроскопических чешуек плёнок разных из переосаждённых материалов). Эта пыль опять же может влетать в стенку, повреждая её.
Собственно, показалось, что схожие проблемы (долговременное накопление повреждений, радиационное охрупчение) должны быть актуальны и для корпусов космических кораблей. В связи с чем и возник вопрос к многоуважаемой публике о том, что можно почитать на тему того,
какие реально проблемы стоят и какие решения есть / предалаются в вопросе обшивки / радиационной / пылевой защиты космических кораблей.
Проще говоря, какие задачи должна решать обшивка корабля и как они на текущий момент решаются.
ЦитироватьЙог пишет:
С твёрдой стенкой это приводит к накоплению радиационных дефектов за длительное время, повреждению стенки. С жидкой стенкой этого не происходит, так как она жидкая.
Теперь понятно о чем Вы.
Но потоки несопоставимы. В космической технике есть проблема деградации солнечных батарей, например.
Проблема же деградации корпусов КА под действием космической радиации чисто теоретическая при современном времени жизни аппаратов максимум несколько десятилетий
ЦитироватьПлейшнер пишет:
ЦитироватьЙог пишет:
С твёрдой стенкой это приводит к накоплению радиационных дефектов за длительное время, повреждению стенки. С жидкой стенкой этого не происходит, так как она жидкая.
Теперь понятно о чем Вы.
Но потоки несопоставимы. В космической технике есть проблема деградации солнечных батарей, например.
Проблема же деградации корпусов КА под действием космической радиации чисто теоретическая при современном времени жизни аппаратов максимум несколько десятилетий
Уточняющий вопрос: локальные повреждения в принципе не важны? От пыли, скажем. Жидкий текущий корпус ведь решает и эту проблему тоже, равно как и в целом многие проблемы связанные с локальными эффектами. Какова в принципе роль локальных эффектов для корпуса / защиты корабля, если она вообще есть?
И спасибо за быстрые ответы.
ЦитироватьЙог пишет:
Уточняющий вопрос: локальные повреждения в принципе не важны? От пыли, скажем. Жидкий текущий корпус ведь решает и эту проблему тоже, равно как и в целом многие проблемы связанные с локальными эффектами. Какова в принципе роль локальных эффектов для корпуса / защиты корабля, если она вообще есть.
Современные автоматические КА в основной массе вообще не имеют герметичного корпуса.
Пилотируемые конечно же имеют, но как там это решается точно не знаю, может кто другой ответит
ЦитироватьПлейшнер пишет:
ЦитироватьЙог пишет:
Уточняющий вопрос: локальные повреждения в принципе не важны? От пыли, скажем. Жидкий текущий корпус ведь решает и эту проблему тоже, равно как и в целом многие проблемы связанные с локальными эффектами. Какова в принципе роль локальных эффектов для корпуса / защиты корабля, если она вообще есть.
Современные автоматические КА в основной массе вообще не имеют герметичного корпуса.
Пилотируемые конечно же имеют, но как там это решается точно не знаю, может кто другой ответит
Ок, спасибо. Мысль была да, для пилотируемых на будущее. Ну и, признаться честно (хотя это так, забавный комментарий для любителей научной фантастики) для защиты от всяких лазеров боевых.
Но, в целом, конечно, когда мысль родилась, думалось о пилотируемых космических кораблях, возможно станциях долговременных.
Да, может всё же посдскажете хотя бы названия изданий или другие какие-то методы поиска релевантных публикаций? Как я и говорил, скопус мне не очень помог, но тут, вероятно, потому что я не сумел правильно вопрос сформулировать.
ЦитироватьЙог пишет:
Да, может всё же посдскажете хотя бы названия изданий или другие какие-то методы поиска релевантных публикаций?
К сожалению, прямых ссылок нет (умерший диск ноутбука пока не восстановил) но думаю по "конструкция космических аппаратов"+ "учебник, книга, пдф", найдете.
Ссылки могут быть также в специальной теме форума http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum14/topic8552/
Пока космические аппараты не планируют отправлять в места с условиями, подходящими под вашу идею. Есть определённая высота орбит в радиационных поясах, где много протонов, в остальных ближайших местах больше радиации от галактического космического излучения. А там много тяжёлых частиц, литий не очень эффективен. Нейтронов, можно сказать, вообще нет. Идея навряд ли кого заинтересует, если только не возникнут планы посетить солнечные протуберанцы иле не откроется венерианская голконда. Есть ещё радиационные пояса Юпитера, но в самой их гуще делать нечего.
Я не рассматриваю конструктив, в большинстве случаев пассивная защита будет проще. Повреждение корпуса от радиационных эффектов рассматривать преждевременно - аппаратура выйдет из строя раньше.
Если у вас есть желания применить свои знания, то достойная тема здесь:
http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum13/topic11908/
Цитироватьmihalchuk пишет:
Пока космические аппараты не планируют отправлять в места с условиями, подходящими под вашу идею. Есть определённая высота орбит в радиационных поясах, где много протонов, в остальных ближайших местах больше радиации от галактического космического излучения. А там много тяжёлых частиц, литий не очень эффективен. Нейтронов, можно сказать, вообще нет. Идея навряд ли кого заинтересует, если только не возникнут планы посетить солнечные протуберанцы иле не откроется венерианская голконда. Есть ещё радиационные пояса Юпитера, но в самой их гуще делать нечего.
Я не рассматриваю конструктив, в большинстве случаев пассивная защита будет проще. Повреждение корпуса от радиационных эффектов рассматривать преждевременно - аппаратура выйдет из строя раньше.
Если у вас есть желания применить свои знания, то достойная тема здесь:
http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum13/topic11908/
Спасибо большое. Вот эту (http://www.lpi.usra.edu/lunar/documents/NTRS/collection3/NASA_TP_3079.pdf)статью читал, там гидрид лития рассматривали - он вроде хорошо себя зарекомендовал (а растворить сколько-то водорода в жидком литии не проблема). Что по поводу повреждений корпуса пылью / микрометеоритами? Можно попросить ссылки на масс и энергетические спектры галактического излучения? Было бы интересно почитать.
Но в целом понял, что на данном этапе вряд ли актуально. Вернусь к непосредственным обязанностям и буду строить термояд.
Йог, Напишите в ЦНИИмаш, что у Вас есть разработка и раскройте её суть. Они там прикинут, может быть полезна Ваша идея или нет.
Йог, а как жидкий корпус будет держать нагрузки?
ЦитироватьСтарый пишет:
Йог, а как жидкий корпус будет держать нагрузки?
тык я понял жидкий - это наполнитель внутри каналов в твердом нормальном корпусе...
вопрос автору,
а как будет поддерживаться жидкое состояние оводороденного лития?
И в чем(материал) он будет бороздить межкорпусное пространство корпуса?
А каким способом будет осуществляться защита от пробития корпуса микрометиоритами?
Гдетокогдато видел, что мерикосы хотели квазижидкийполиэтилен применять...
ЦитироватьLeonar пишет: тык я понял жидкий - это наполнитель внутри каналов в твердом нормальном корпусе...
А как же он тогда будет затягивать собою дефекты?
И если так то почему бы не поместить между оболочками твёрдый литий?
ЦитироватьСтарый пишет:
ЦитироватьLeonar пишет: тык я понял жидкий - это наполнитель внутри каналов в твердом нормальном корпусе...
А как же он тогда будет затягивать собою дефекты?
И если так то почему бы не поместить между оболочками твёрдый литий?
Я так понял, что самим собой... При излиянии затвердевает аки вулкан...а ввиду что жидкость циркулируется и до определенного момента защита не истончается, ибо жидкость...
А что изобретатель скажет?
ЦитироватьЙог пишет:
Заканчивал кафедру физики плазмы.
Дык потому и спрашиваю. :) Не в МВТУ?
ЦитироватьLeonar пишет:
тык я понял жидкий - это наполнитель внутри каналов в твердом нормальном корпусе...
Это было бы слишком просто и очевидно.
Автор же давал ссылку, там слоя всего два, жидкость течет по поверхности корпуса, принимая на себя бомбардировку частицами
http://web.ornl.gov/sci/nsed/fed/PFC11/PFC11_26.pdf
Звиняюсь, а как она удерживается снаружи и поддерживается температура жидкости?
Опять же...
Летящий с первой космической гайка на 4...пролетает насквозь наш аппарат, включая жидкий слой, твердый слой, твердый слой, жидкий слой, как уберечься от разгерметизации, ну или от попадания крайне агресивной жидкости внутрь?
хотя давление внетри конечно не позволит...
Известно что бактериальные фильтры которые задерживают микробов не способны задержать слона.
Вобщем если защита рассчитана на протоны и нейтроны то от гайки она не поможет.
Цитироватьfreinir пишет:
Йог , Напишите в ЦНИИмаш, что у Вас есть разработка и раскройте её суть. Они там прикинут, может быть полезна Ваша идея или нет.
Спасибо за совет, так возможно и поступлю. Только до стадии разработки тут ещё далеко. Пока всё на стадии "идею, родившейся после конференции по литию". Поэтому и начал спрашивать литературу (и всё ещё её хочу) по актуальным проблемам и разработкам. Чтобы войти в область и продумать то стадии серьёзной идеи. С которой можно что-то обсуждать.
ЦитироватьLeonar пишет:
ЦитироватьСтарый пишет:
Йог, а как жидкий корпус будет держать нагрузки?
тык я понял жидкий - это наполнитель внутри каналов в твердом нормальном корпусе...
вопрос автору,
а как будет поддерживаться жидкое состояние оводороденного лития?
И в чем(материал) он будет бороздить межкорпусное пространство корпуса?
А каким способом будет осуществляться защита от пробития корпуса микрометиоритами?
Гдетокогдато видел, что мерикосы хотели квазижидкийполиэтилен применять...
Внутри и на. То есть такие канавки полностью залиты (с верхом) литием / другим жидким металлом.
Жикдое состояние (лития или нет ещё большой вопрос, на самом деле, и тут можно думать о других металлах и сплавах) подогревом. У лития (http://vant.iterru.ru/vant_2007_4/2.pdf)того же довольно низкий коэффициент черноты (0.05), так что излучает он слабо, мощности сравнительно немного нужно будет. Если ссылочку дадите на американскую работу, буду благодарен.
Из какого материала делать бороздки (которые по идее логичнее рассматривать как выступы на корпусе - их можно тонкими делать) - это вопрос. В токамаках предлагают молибден и TZM (сплав молибдена), но они тяжёлые. Подумать можно, в общем.
ЦитироватьСтарый пишет:
ЦитироватьLeonar пишет: тык я понял жидкий - это наполнитель внутри каналов в твердом нормальном корпусе...
А как же он тогда будет затягивать собою дефекты?
И если так то почему бы не поместить между оболочками твёрдый литий?
Не очень понял вопрос, если честно. Затягивать он будет течением. Да, в подложке (канавке) будет дефект, но, в целом, тому же литию это будет сильно пофиг, ибо у него поверхностное натяжение жуть, через дырку внутрь не затечёт. Или можно тоненькую прослойку чего-нибудь реагирующего делать, скажем той же воды. Тогда в точке дефекта будет хим. реакция с образованием твёрдого и твердоплавкого соединения.
ЦитироватьПлейшнер пишет:
ЦитироватьLeonar пишет:
тык я понял жидкий - это наполнитель внутри каналов в твердом нормальном корпусе...
Это было бы слишком просто и очевидно.
Автор же давал ссылку, там слоя всего два, жидкость течет по поверхности корпуса, принимая на себя бомбардировку частицами
http://web.ornl.gov/sci/nsed/fed/PFC11/PFC11_26.pdf
Да, именно так.
ЦитироватьШтуцер пишет:
ЦитироватьЙог пишет:
Заканчивал кафедру физики плазмы.
Дык потому и спрашиваю. :) Не в МВТУ?
МИФИ
ЦитироватьLeonar пишет:
Звиняюсь, а как она удерживается снаружи и поддерживается температура жидкости?
Удерживается она поверхностным натяжением (оно у лития сильное), если я правильно понял вопрос (он в том, почему не слетает с канавок при ускорении, правильно?). Сам персонально видел как эта вещь течёт в канавках под любыми углами к гравитационному полю (они прямо во время эксперимента камеру вакуумную переворачивали, литий продолжал течь и никуда даже не думал выливаться).
Опять же, как я и говорю, литий мне (как энтузиасту лития) нравится рядом свойств, но тут возможно много вариантов. Главное ведь что? Легкоплавкий металл с большим поверностным натяжением и большим диапазоном между плавлением и кипением.
То есть корпус сам по себе а в нём некие каналы по которым течёт литий?
ЦитироватьСтарый пишет:
То есть корпус сам по себе а в нём некие каналы по которым течёт литий?
Я бы сказал что на нем выступы, образующие каналы между собой, но в целом да. То есть в основе своей корпус с выступающим тонкими пластинами, пространство между которыми формирует каналы. Эти каналы заполнены литием (или другим легко плавки металлом, это можно подбирать, что лучше) так, что литий полностью покрывает их с верхом. То есть твёрдого корпуса из под жидкого не видно вообще.
Ну понятно.
Это может пригодиться разве что для каких-нить межзвездных зондов и прочих кораблей поколений. Для полетов по Солнейной системе на современных скоростях, такая "искусственная кожа" абсолютно ни к чему. Для противостояния пыли и плазме достаточно милиметровой толщины алюминия(что и делается). А для защиты от вспышек на Солнце, и Галактической радиации нужен совсем другой уровень защиты, измеряемый дециметрами свинца, и решаемый(в перспективе, на практике пока это не требовалось :( ) компоновкой корабля, чтобы жилые отсеки экранировались баками и прочими элементами конструкции. Никакой слой жидкого лития разумной толщины тут не поможет.
Чисто футуристически, такая технология может пригодиться для межпланетных кораблей очень длительного(десятилетия) использования. Но и то вопрос, не будет ли проще, ставить тонкопленочные сменные экраны.
ЦитироватьSellin пишет:
Это может пригодиться разве что для каких-нить межзвездных зондов и прочих кораблей поколений. Для полетов по Солнейной системе на современных скоростях, такая "искусственная кожа" абсолютно ни к чему. Для противостояния пыли и плазме достаточно милиметровой толщины алюминия(что и делается). А для защиты от вспышек на Солнце, и Галактической радиации нужен совсем другой уровень защиты, измеряемый дециметрами свинца, и решаемый(в перспективе, на практике пока это не требовалось :( ) компоновкой корабля, чтобы жилые отсеки экранировались баками и прочими элементами конструкции. Никакой слой жидкого лития разумной толщины тут не поможет.
Чисто футуристически, такая технология может пригодиться для межпланетных кораблей очень длительного(десятилетия) использования. Но и то вопрос, не будет ли проще, ставить тонкопленочные сменные экраны.
В плане фут урологии это Ещё перспективно для защиты от всякий боевых лазеров и плазменных пушек, ибо даёт классную защиту от локальных мощных энергетических потоков (десятки мегаватт на квадратный метр экранировались вполне успешно). Но это уже совсем фантастика.
Ладно, понял. Спасибо всем за дельные ответы.
ЦитироватьЙог пишет: фут урологии...
Хорошо что не метр... :)
Извиняюсь за неграмотность, а испаряться он не будет? Или сдуваться солнечным ветром. В общем, будет ли проблема постоянной утечки материала в пространство?
ЦитироватьСтарый пишет:
ЦитироватьЙог пишет: фут урологии...
Хорошо что не метр... :)
Чёртов автокоррект.
ЦитироватьS D пишет:
Извиняюсь за неграмотность, а испаряться он не будет? Или сдуваться солнечным ветром. В общем, будет ли проблема постоянной утечки материала в пространство?
Очень медленно будет, конечно. но медленно. Скорость испарения можно найти здесь (страница 19) (http://vant.iterru.ru/vant_2007_4/2.pdf).При 200С получается не больше (а с примесями и много меньше) микрограмма с сантиметра квадратного в час. то есть сотая грамма с квадратного метра в час, то есть грамм со ста квадратных метров (шарик диаметром 5.7 метра), то есть килограмм за 1000 часов со ста квадратных метров, то есть 9 килограммов в год со ста квадратных метров поверхности.
Хмм, действительно многовато получается. Правильное замечание, спасибо. Если примеси не уменьшат (говорится, что могут на порядки уменьшать) и весь пар считать безвозвратно потерянным, конечно.
А может ли к-т теплового излучения быть выше единицы?
Цитироватьmihalchuk пишет:
А может ли к-т теплового излучения быть выше единицы?
Нет. Коэффициент теплового излучения есть отношение мощности излучения к таковой для чёрного тела, которое по определению излучает максимально возможное количество энергии.
ЦитироватьЙог пишет:
При 200С <...> 9 килограммов в год со ста квадратных метров поверхности.
Не так уж много, учитывая температуру. Половина корпуса будет в тени. Если дополнительно обернуть обшивку (или экран, защищающий от протуберанцев) фольгой просто ради снижения температуры, то, вероятно, вполне приемлемо в аппарате, рассчитанном на 10-20 лет работы. А вот для межзвездного путешествия - многовато. И защищать там особо не от чего. Так что, имхо, жидкий корпус в глубоком космосе вдали от Солнца не особо пригодится. Скорее, он нужен будет для защиты от реатора, который понесут с собой футуристические корабли будущего.
Насколько я понял - просто тонкая плёнка жидкости снаружи, держащаяся за счёт высокой смачиваемости материала твёрдого корпуса. Против микрометеоритов должна быть эффективна.
А каналы - для восполнения плёнки в местах утрат, потому что в наземных устройствах плёнка из-за гравитации должна быть очень тонкой.
Плёнку можно иметь не перманентно-жидкую, а легкоплавкую, кстати.
ЦитироватьЙог пишет:
Собственно, хотелось бы поинтересоваться следующим: какие на данный момент есть разработки (уже реализованные и находящиеся на стадии разработки / исследований) касательно корпусов пилотируемых космических кораблей (для марса а дальше). Насколько мне подсказала википедия (https://en.wikipedia.org/wiki/Health_threat_from_cosmic_rays#Shielding) , рассматривается множество вариантов для защиты от радиации и микрометеоритов. Хотелось бы почитать что-то более существенное. Пробывал искать в скопусе, но не очень успешно. Поэтому и хотелось бы поинтересоваться у знающих людей, где и что читать для начала входа в тему разработок по обшивкам космических кораблей.
http://viam.ru/public/files/2012/2012-206034.pdf