Полёт на Альфа Центавра с помощью новового двигателя - Электро Пульс Кольца

[Astrodrive]

Сташип несёт 1,170 тонн топлива (и 150 тонн полезной нагрузки). Всего 1,320 тонн.

Вес топлива Сташипа снижается на 70% и получается
1,170 тонн * 30% = 351 тонн.

Для полёта на орбиту Марса и обратно на Ядерным Тепловым Двигателе нужно 702 тонн топлива (351 * 2).

Ещё нам нужен сам Ядерный Реактор, Охладитель и Радиатор. Очень интересно какой расклад у корабля с Ядерным Тепловым Двигателем, и сколько полезной нагрузки он несёт.

Ещё неизвестно сколько дней без остановки может работать Ядерный Тепловой Двигатель. Какую радиацию он создаёт, и сколько весит анти-радиационная защита экипажа.

Скорее всего корабли-роботы для доставки модулей колонии нужно делать Ионными. Оне медленнее летят, но доставляют намного больше груза чем все остальные корабли.

Могут доставлять на Марс и людей, если экранировать жилой модуль баками с сжиженным топливом (Аргоном).

[Astrodrive]

Ещё вопрос: как посылать Сташип на Луну если на Луне можно заправиться (в теории) только сжиженным Водородом? Сташип же создан для заправки сжиженным Метаном.

Скорее всего на Луну отправят только корабль Джефа Безоса "Новый Глен". У него есть двигатель Blue Engine 7 (BE-7) для Лунного Посадочного Модуля на сжиженном Водороде.

[ядерная лапка]

Ещё вопрос: как посылать Сташип на Луну если на Луне можно заправиться (в теории) только сжиженным Водородом? Сташип же создан для заправки сжиженным Метаном.

Его заправляют на орбите и ему хватает сесть\взлетеь с луны

[Astrodrive]

Можно сделать мощный реактор как там выше присали на 200мвт но тогда вместо леса из сб будет лес из радиаторов.Капельного холодильника пока нет

В моём расчёте мощность Солнечных Батарей всего 17.6 МВт. Почему я и говорю что корабль получается "лёгкий" без "леса из сб".

Солнечные Батареи 200 метров на 200 метров = 40,000 м^2. Это 40,000 * 441.6 = 17,664,000 Вт = 17.6 МВт солнечной энергии.

200 МВт это Солнечные Батареи 673 метров на 673 метров и быстрый полёт на Марс. Такую конструкцию из СБ сделать на орбите можно, но долго.

Хотя 200 МВт электричества без веса топлива, охладителя, реактора, радиационной зашиты это эффективный корабль получается. Особенно, если эти СБ очень эффективные, тонкие и на гибкой пластиковой основе.

Как здесь

https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=18938.msg2549595#msg2549595

[ядерная лапка]

Ещё неизвестно сколько дней без остановки может работать Ядерный Тепловой Двигатель. Какую радиацию он создаёт, и сколько весит анти-радиационная защита экипажа.

Так много вопросов почитайте может найдете ответы.
Вы не можете просматривать это вложение.

[ядерная лапка]

200 МВт это Солнечные Батареи 673 метров на 673 метров и быстрый полёт на Марс.

Самые большие солнечные батареи сейчас вырабатывают 80-120квт а про 200мвт.Это не реально

[Astrodrive]

Его заправляют на орбите и ему хватает сесть\взлетеь с луны

В далней перспективе выгоднее заправлять корабль жидким Водородом прямо на Луне. Не нужно посылать танкеры на орбиту, не нужны и заправщики на Земной орбите для Сташип.

Наш лёгкий Ионный Корабль мог бы доставить модули для колонии и на Луну. Сбросить их с орбиты и вернуться. Мог бы без дозаправки доставить и посадочный модуль, а потом его подобрать на орбите.

[Astrodrive]

Самые большие солнечные батареи сейчас вырабатывают 80-120квт а про 200мвт.Это не реально

Почему не реально? СБ сейчас (с КПД 36.1%) на пластиковые листы тонкой плёнкой напыляют. Вопрос только как установить этот парус из СБ на орбите.

Если они пластиковые то не нужен лес из металических планок.

Может как веером раскрыть? 200 МВт - это круг радиусом 379 метров.

[ядерная лапка]

Почему не реально? СБ сейчас (с КПД 36.1%) на пластиковые листы тонкой плёнкой напыляют. Вопрос только как установить этот парус из СБ на орбите.

Есть удельная мощьность для солнечных батарей она емнип 1кг на 1квт в лучшем случае.Чем больше батарей - тем больше масса хоть гигават быстрее не полетит тк всю эту мощность сожрет масса самих батарей - соотношение все равно 1кг\1квт.Это же относится и к радиаторам ядерного буксира.А вот с капельником есть варианты там соотношение 0.15-0.2 (см табицу).
Солнечный буксир - таскать грузы в зонах где много солнечной энергии.

[SONY]

Есть удельная мощьность для солнечных батарей она емнип 1кг на 1квт в лучшем случае.

Если брать реальные космические солнечные батареи, то там:

Удельная мощность**, Вт/м²
Начало САС 315 / 309
Конец САС 247 / 252
Удельная масса, кг/м² 1,6 / 1,6
**
В числителе приведены данные для каркасов со струнной или пленочной подложками, в знаменателе – для сотовых каркасов. Удельные мощности приведены к площади панели.

https://saturn-kuban.ru/produktsiya/solnechnye-batarei/

Отсюда не сложно получить 5,08 / 5,18 кг/кВт в начале срока активного существования аппарата и 6,48 / 6,35 кг/кВт - в конце.
Не стоит тут думать, что это "отсталая Рашка, а вот на Западе": какие-нибудь там UltraFlex дают примерно такие же цифры.

НО! Это для солнечных батарей малой мощности! Если говорить про большую мощность, а значит и повышенные требования к жёсткости, то новейшие "рулонные" солнечные батареи iROSA, недавно установленные на МКС, весят по 690 кг ("Unpressurized Payloads (ISS Roll-Out Solar Arrays) 3,042 pounds / 1,380 kilograms", но возили их по две штуки, так что одна - 690) при максимальной мощности по 28 кВт, что даёт нам... 24,6 кг/кВт!
Причём у нас "can produce excess of 28 kilowatts of power at beginning of life", т.е. со временем удельная мощность будет падать.
Уже "мощность Солнечных Батарей всего 17.6 МВт" при реальной (а не фантастической) оценке даёт массу 430+ тонн.

[Inti]

Задача высадки людей на Марс резко упрощается если их не нужно будет возвращать. Добровольцев (например алиментщиков) можно найти сколько угодно. Причём даже среди например вегетарианцев чтобы резко упростить проблему с питанием. Причём даже можно отобрать вегетарианцев маленького веса и роста.

Главные проблемы - отработать системы жизнеобеспечения до полной автономности, скафандры до того чтобы их было удобно часто использовать, электростанция нужна, 3d-принтеры и прочие приблуды.

Все эти проблемы - будут вначале решены на Луне, и там же исследовано влияние пониженной гравитации и повышенной радиации. После того как будет доказано что люди могут жить на Луне долго не возвращаясь на Землю - можно и на Марс на ПМЖ лететь. Марс даже в чём-то проще чем Луна, единственный минус -  расстояние до Земли.

А мучиться с полётом на Марс туда и обратно - это дико сложно и главное очень мало плодов принесёт, фактически был бы очередной супер-дорогой флаговтык, причём с огромным риском для здоровья, провести в невесомости и радиации пару лет это не шутка. Полёт в один конец резко снижает и стоимость и риски - не надо с Марса взлетать, пристыковываться к кораблю на орбите, не надо адаптироваться обратно к земной тяжести и т.д. Марсиане так марсиане - и нечего обратно на Землю проситься, разве что в виде пепла для захоронения - и то в далёком будущем.

Собственно, это просто то что Илон Маск когда-то говорил, просто сейчас он это дело не педалирует, понимает что начинать всё равно с Луны придётся.

[Astrodrive]

Удельная мощность**, Вт/м²
Начало САС 315 / 309
Конец САС 247 / 252
Удельная масса, кг/м² 1,6 / 1,6
**
В числителе приведены данные для каркасов со струнной или пленочной подложками, в знаменателе – для сотовых каркасов. Удельные мощности приведены к площади панели.

Вот вам напыляемая плёнка из иодида свинца метиламмония и других элементов толщиной всего 1.5 микрона. У этой плёнки КПД 36.1%.

https://vk.com/@msu_official-chto-takoe-perovskitnye-solnechnye-batarei-rasskazyvaet-alek
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=18938.msg2549595#msg2549595

Теперь КПД у плёночных СБ достиг 36.1%. Это намного больше чен у плёночного Аморфного Силикона (7% - 14%).

Солнечные Батареи размером 200 на 200 метров с мощностью 17.6 МВт и удельной массой 1.6 кг/м^2 (из вашей цитаты) дают обший вес конструкции
200*200*1.6 = 64 тонны.

Откуда у вас получается 430+ тонн?

У нас общий вес корабля 450 тонн. На СБ отводилось начально 50 тонн. Теперь получается 64 тонны. Неплохо для медленного Ионного Корабля, который в беспилотном роботизированном варианте без проблем может кинуть 300 тонн (6 жилых модулей по 50 тонн каждый) с орбиты на поверхность Марса. А на Луну ещё больше!

[Astrodrive]

У меня есть ещё один расчёт:

Берём Кевлар с плотностью p =1,380 кг/м^3. Кевлар очень прочный пластик/полимер. Затем делаем из него плёнку толщиной в четверть милиметра z = 0.00025 м.

Солнечные Панели у нас круг с радиусом r = 379 м^2.

Получаем общий вес конструкции

м = Pi * r^2 * z * p = 3.1415 * 379^2 * 0.00025 * 1,380 = 155,680 кг = 155.68 тонн.

Это вес пластиковой подложки для СБ с мошностъю 200 МВт. Конечно нужно добавить ещё вес самой плёнки СБ толщиной в 1.5 микрон, вес пластиковых струн с радиусом 0.5 мм и алюминиевых палок (исходящих из центра корабля и поддерживаюших всю конструкцию) с радиусом в 1 см.

Наша усложнённая плёночная конструкция состоит из 12 алюминиевых палок, которые раскрываются веером из центра корабля. Затем каждый квадратный метр СБ состоит из 10 на 10 пластиковых Кевларовых струн поддерживающих пластиковую плёнку толшиной 0.25 милиметра на которую напылена Аморфная Солнечная Батарея толщиной 1.5 микрона.

m_perovskite_cells = Pi * r^2 * z_perovskite_cell * p_ perovskite_cell  = 3.1415 * 379^2 * 0.0000015 * 4,160 = 2,815 кг = 2.8 тонн.

где  z_perovskite_cell = 1.5 микрон;
p_ perovskite_cell = 4,160 кг/м^3;

m_plastic_strings = Pi * r^2 * 20 струн/м^2 * Pi * r_string^2 * 1 м длинна струны * p_kevlar = 3.1415 * 379^2 * 20 * 3.1415 * 0.0005^2 * 1 * 1,380 = 9,781 кг = 9.7 тонн.

m_aluminium_rods = 12 палок из центра круга * Pi * r_aluminium_rod^2 * L_length_of_rod * p_aluminium = 12 * 3.1415 * 0.01^2 * 379 * 2,710 = 3,871 кг = 3.8 тонн.

где p_aluminium = 2,710 кг/м^3;

Получаем общий вес конструкции из Плёночных Солнечных Батарей (круг с радиусом 379 метров) с мощностью 200 МВт.

m_thin_film_Solar_Cells = 155.68 тонн + 2.8 тонн + 9.7 тонн + 3.8 тонн = 171.98 тонн.

То есть, быстрый Ионный Корабль с СБ мощностью 200 МВт тоже возможен. Учитывая общую массу корабля 450 тонн.

Удельная масса нашей усложнённой плёночной конструкции = 171,980 кг / (3.1415 * 379 м^2) = 0.3811 кг/м^2.
По сравнению с ней удельная масса простой плёночной конструкции, протестированной в космосе была 1.6 кг/м^2.

Для лёгкого Ионного корабля весом в 450 тонн и с мощностью СБ 200 МВт:

100 тонн Марсианский Посадочный модуль,
55 тонн топливо - сжиженный Аргон,
172 тонн Солнечные Батареи,
20 тонн Ионные Двигатели,
5 тонн возвратная капсула (для приземления на Землю с экипажем)
---------------------------------------------------
98 тонн остаётся для корпуса, экипажа, полезной нагрузки. Экипаж теперь всего 3 человека.

или

55 тонн топливо - сжиженный Аргон,
172 тонн Солнечные Батареи,
20 тонн Ионные Двигатели,
---------------------------------------------------
203 тонн полезной нагрузки = (4 модуля для колонии 50 тонн каждый) в беспилотном автоматическом варианте.

[Astrodrive]

Для Ионного Двигателя:

       m v^2
E = ---------;
           2

v = sqrt (2 E / m);

v = sqrt (2 * 200,000,000 / 0.01 ) = 200,000 м/сек;

Это максимальная скорость ионнов достижимая с 200 МВт энергии от Солнечных Батарей.
Выброс топлива из Ионных Двигателей 0.01 кг/сек. Изменение скорости за время равно ускорению.

Массу корабля мы допускаем 450,000 кг.

m(ионной струи) v(ионной струи)/1 сек = F = m(корабля) a(корабля?);
m(ионной струи) a(ионной струи) = F = m(корабля) a(корабля?);

0.01 * 200,000 = 450,000 а(корабля);
а(корабля) = 0.01 * 200,000 / 450,000 = 0.0044 м/сек^2.

Теперь берём ускорением a = 0.0044 м/сек^2.

Выброс топлива из Ионных Двигателей 0.01 кг/сек. Количество топлива в один конец берём 30,000 кг.

30,000 кг топлива/(0.01 кг/сек) = 3,000,000 сек.
Значит мы разгоняемся за 3,000,000 сек = 34.72 дня и пролетаем (приблизительно) 3,000,000 * 20,200 = 60,600,000,000 м.
 
v_accelerated = 0.0044 * 3,000,000 сек = 13,200 м/сек.
v_total = v_initial + v_accelerated = 7,000 + 13,200 = 20,200 м/сек.

Время полёта до начала торможени:

Дистанция Полёта без Ускорения= Дистанция до Марса - Дистанция Ускорения - Дистанция Торможения (смотри ниже).
Дистанция Полёта без Ускорения = 250,000,000,000 - 60,600,000,000 - 43,915,500,000 = 1.04E11;

Время Полёта без Ускорения t = 1.04E11 / 20,200 = 5,148,514 сек = 59.5 дней.

Торможение:
v(на орбите Марса) = v(корабля) - at;
4,250 = 20,200 - 0.0044*t;
4,250 - 20,200 = - 0.0044*t;
t = 15,950 / 0.0044 = 3,625,000 сек = 41.95 дней;

Дистанция пройденная во время торможения x = v_0 t - a t^2/2;
х = 20,200 * 3,625,000 сек - 0.0044 * 3,650,000/2 = 43,915,500,000 метров.

Время Полёта до Марса = Время Ускорения + Время Полёта без Ускорения + Время Торможения.
t_of_flight_to_Mars = 34.72 + 59.5 + 41.95 = 136.17 дней.

С мощностью СБ 200 МВт мы долетаем до Марса за 136 дней.

[Astrodrive]

Вот то что мы обсуждаем. Только размер Солнечных Батарей, развёртывающихся веером будет намного больше показанных в этих картинках.

Проект полёта к астероидам от NASA под названием Lucy. Идея отличная, только нужно сделать намного больше и на других технологиях (смотри обсуждение выше).

Вы не можете просматривать это вложение.

Вы не можете просматривать это вложение.

Вы не можете просматривать это вложение.

[SONY]

Теперь КПД у плёночных СБ достиг 36.1%. Это намного больше чен у плёночного Аморфного Силикона (7% - 14%).

"Аморфный Силикон" уже бог знает сколько лет ни в каких серьёзных делах не используется.

Солнечные Батареи размером 200 на 200 метров с мощностью 17.6 МВт и удельной массой 1.6 кг/м^2 (из вашей цитаты) дают обший вес конструкции
200*200*1.6 = 64 тонны.

А почитать дальше - нет?..
"Это для солнечных батарей малой мощности! Если говорить про большую мощность, а значит и повышенные требования к жёсткости".

У меня есть ещё один расчёт

Абсолютно бессмысленный расчёт.

Вот то что мы обсуждаем. Только размер Солнечных Батарей, развёртывающихся веером будет намного больше показанных в этих картинках.

Для таких батарей "the 300-kW MegaFlex (25-m) system shows an impressive specific power, about 155 W/kg, for the specified tug mission and nearly 190 W/kg for a typical GEO application". Т.е. 5,26 кг/кВт для геостационарного спутника и 6,45 кг/кВт для случая буксира.
Это всё по данным Murphy, D. M., Eskenazi, M. I., McEachen, M. E., & Spink, J. W. "UltraFlex and MegaFlex - Advancements in Highly Scalable Solar Power".
И не нужно сейчас бросаться экстраполировать данные параметры на мегаватты! От туда же:
Вы не можете просматривать это вложение.
Как видим (о чём я всё время говорил) чем больше солнечная батарея - тем меньше её удельная мощность, т.е. больше удельная масса.
И это если не вспоминать, что данная работа - теория, реальные батареи такого типа в космосе - лишь несколько киловатт.

[Astrodrive]

А почитать дальше - нет?..
"Это для солнечных батарей малой мощности! Если говорить про большую мощность, а значит и повышенные требования к жёсткости".

Причём здесь большая мощность? Мы обсуждаем плёночные напылённые СБ, они намного тоньше монокристаллического Силикона. Теперь у них большая мощность. Конечно они ломаются от всякого перекоса и чем толше подложка тем лучше. Это потому что они плёночные.

Какая жёсткость нужна для СБ напылённых плёнкой 1.5 микрона для полёта в открытом космосе? Почему их нельзя напылить на пластиковую плёнку 0.25 мм и прикрепить к пластиковым струнам на алюминиевых треугольных рамах?

Какая разница плёночные СБ трескаются от всяких стрессов. Нам главное долететь на Марс и обратно. На орбите Земли мы их починим/заменим. Можно и робота создать, который напыляет плёнку прямо в космосе на ходу. Любую которая напыляется прямо из болона.

Нельзя проходить мимо плёночных СБ с большой мощностью. Нужно дальше изучать их применение для космических кораблей. Потому что алтернатива это тупой атомный steam punk с облучением космонавтов и тяжёлыми кораблями. Ещё и взорваться может во время взлёта (если взорвётся ракета доставки на орбиту) и распылит уран над городами.

[SONY]

Какая жёсткость нужна для СБ напылённых плёнкой 1.5 микрона для полёта в открытом космосе? Почему их нельзя напылить на пластиковую плёнку 0.25 мм и прикрепить к пластиковым струнам на алюминиевых треугольных рамах?

Потому, что они умрут от радиации. Солнечные батареи в космосе всегда закрыты защитным стеклом. Минеральным. Да, тонким, что-то типа тех же 0,25 мм, но стеклом, причём специальным радиационно-стойким, например К-208, а не пластиком. Причём плёнку и с обратной стороны надо защищать, т.е. по сути напылять на 0,25-мм стекло, а не пластик, а потом ещё таким же стеклом сверху закрывать.
И это мы ещё даже не добрались до вопросов жёсткости конструкции...

[ядерная лапка]

это тупой атомный steam punk с облучением космонавтов

Радиация от реактора на расстоянии 50-70м от реактора на фоне космической\солнечной радиации незаметна от слова совсем...

Ещё и взорваться может во время взлёта

Так во время взлета реактор не активен и если он взорвется и распылит уран как вы говорите цепная реакция так и не начнется никогда так как не будет критической массы для начала этой цепной реакции.
В Солнечной системе есть места куда интереснее марса- титан энцелад европа астероиды последние в первую очередь для реального промышленого освоения, а не пиара - вам все равно нужен реактор.И на поверхности марса с его пылевыми бурями и бОльшим расстоянием от солнца вам нужен будет реактор если вы действительно хотите сделать там что-то большее чем флаговтык.

т то что мы обсуждаем. Только размер Солнечных Батарей, развёртывающихся веером будет намного больше показанных в этих картинках.

Помню-помню эту люси даже со своими 5-ти метровыми (или сколько там) СБ у нее был затык с разворотом одной из СБ.Емнип 2-я солнечная батарея так и не раскрылась до конца и люси летает с "подбитым крылом".Так тут несколько метров, а вы предлагаете сотни.Тема солнечных буксиров конечно интересная и ее нужно развивать, но то что вы предлагаете это перебор.Это мне напоминает то, что происходит на земле.Какой-то юношеский максимализм "за все хорошее против всего плохого".Давайте выключим все реакторы и заменим на солнечные панели...Ну удачи таким гениям.

[Victor123]

0.5 скорости света и можно пользваться, 10 световых лет будет в области досигаемости.