Mars Colonial Transporter

[telekast]

InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) работает на Марсе почти три года, исследуя внутреннее строение и климат планеты при помощи ряда научных приборов, таких как метеосистема APSS, сейсмометр SEIS и ударный зонд HP3. Аппарат уже получил немало уникальных научных данных, в частности зафиксировал боле пятисот марсотрясений, определил границы внутренних слоев Марса, размер его ядра и структуру приповерхностного слоя в районе высадки.
В настоящее время Марс приближается к афелию своей орбиты, из-за чего солнечные панели станции, покрытые слоем пыли, получают все меньше энергии, ситуацию также усугубила неэффективная очистка панелей проходящими вблизи станции вихрями. Это привело к сокращению научной программы на время марсианской зимы, чтобы аппарат обладал запасами электроэнергии для своих обогревателей. Помимо этого команда InSight постоянно занята поиском способов очистки панелей от осевшей на них пыли, в частности ранее были попытки стряхнуть пыль путем запуска двигателей развертывания солнечных панелей, которые не увенчались успехом.
Недавно инженеры предложили новый метод очистки панелей: пыль можно сбить с панелей крупными песчинками, увлекаемыми порывом ветра, при этом песок необходимо сыпать не на сами панели, а вблизи них. 22 мая 2021 года, примерно в полдень по марсианскому времени (самое ветреное время суток) станция зачерпнула песок с поверхности Марса при помощи ковша, установленного на конце 2,4-метровой роботизированной руки IDA (Instrument Deployment Arm), а затем подняла его и высыпала вблизи панелей. Благодаря тому, что в это время дул ветер со скоростью 6 метров в секунду, песок смог сбить часть пыли с панели, что привело к мгновенному увеличению мощности вырабатываемой энергии.
В августе этого года научные инструменты станции должны вновь начать работать, а в октябре станция месяц проработает в пассивном режиме из-за соединения Марса и Солнца, из-за чего передача команд на станцию станет временно недоступной.

n-n-n.ru


Пожалуй, соглашусь, что на первое время СБ на Марсе пригодятся, до основания колонии, а там видно будет.

Пескоструй штука хорошая, но абразив повышает износ панелей, хотя способ интересный. Но, КМК, просто обдувать панель из компрессора, "фена" тоже налохо. Можно скомбинировать, песок также высыпать из ковшика, но дуть при этом "феном", чтобы не зависеть от капризов марсианской атмосферы.

[Верный Союзник с Окинавы]

А "малые капсульные реакторы вполне себе серийный продукт, работающий на десятках и сотнях кораблей в мире.

Приведёте пример такого реактора?

Именно поэтому постоянно возвращаемся к Гипериону, каждый его модуль имеет массу менее 50 тонн. Крме того, он проектировался так, чтобы не попасть под ограничения по нераспространению.

Я говорю о том, что, например, Гиперион продавался за 25 миллионов баксов, вы подтверждаете это, а потом высасываете из пальца астрономическую стоимость вырабатываемой им электроэнергии: "со стоимостью в сотни тысяч долларов/квт".

Гиперион - не вылившийся ни во что прожект.

[vlad7308]

На самом деле за последние лет 10 было несколько проектов SMR (small modular reactor). Довольно проработанных. Кто то даже прошел местных регуляторов частично или полностью.
В общем, технически земной power plant на несколько мегаватт вполне можно упихать в один-два морских контейнера.
Проблема в том, что на земле оно слабо востребовано, и драконовские regulations по всякой безопасности и нераспространению.

[Zhilinsky Valerij]

Минимальные требования на которые я смотрел:
   
1)Влезает по массе и габаритам в старшип или несколько старшипов.
2)Выдерживает перелет и марсианские условия.
3)Простой монтаж и запуск доступный астронавтам в скафандрах. Все необходимое оборудование включается в вес ЭУ.
4)Не требует ремонта или обслуживания (кроме доступного астронавтам) в течении как минимум синода.

Особенно вставляет доступность для сборки астронавтами в скафандрах...
   
Вы хотите иметь серийно выпускаемый реактор, предназначенный для работы на Марсе раньше, чем туда полетят люди? У вас что, рабочие на стройке АЭС где-нибудь в Польше будут в космических скафандрах работать?
   
Сами требования более или менее логичны, но выдвижение их к существующим сейчас реакторам просто неадекватно.
   

[Stimbergi]

Пескоструй штука хорошая, но абразив повышает износ панелей, хотя способ интересный. Но, КМК, просто обдувать панель из компрессора, "фена" тоже налохо. Можно скомбинировать, песок также высыпать из ковшика, но дуть при этом "феном", чтобы не зависеть от капризов марсианской атмосферы.

К чему такие сложности - почему нельзя просто скопировать технологию у китайцев? Тем более, что она прямо сейчас проходит проверку в реальных условиях на Марсе.

[Водитель]

И зря. 25Мвт.
Я осилил поиск, маломощные реакторы на 1-5 Мвт это единичные исследовательские машины, со стоимостью в сотни тысяч долларов/квт. Как пример 5Мвт реактор от корейцев в Иордании за 150-300млн.

Зачем идти в далеко, если Нуклон/Зевс околомегаваттного класса и оценивается в те же 100млн.

Ну, так вы и ищете опытные и лабораторные разработки. Например, тот же "Нуклон/Зевс" абсолютно уникальный космический реактор всего 100 млн. А "малые капсульные реакторы вполне себе серийный продукт, работающий на десятках и сотнях кораблей в мире. Просто термин "малые" из земной энергетики не очень подходит к космосу. Например, потому, что на Земле серийный капсульный реактор может иметь массу в триста или пятьсот тонн. Именно поэтому постоянно возвращаемся к Гипериону, каждый его модуль имеет массу менее 50 тонн. Крме того, он проектировался так, чтобы не попасть под ограничения по нераспространению.
 

Плохо вы поиск освоили, даже вики не посмотрели. Перед Фукусимой планировались малые атомные электростанции на базе реактора "Гиперион" https://ru.wikipedia.org/wiki/Hyperion_Power_Module И не просто планировались, были реально заключены договора на поставку. Ситуация изменилась сразу после Фукусимы, потому, что многие государства ввели новые, более строгие правила по отношению к ядерной энергетике.
 
Так вот, ориентировочная цена, по данным Вики (я не в курсе, это только реактор или АЭС целиком) около 25 миллионов долларов.

Отлично осилил. Вы никак меня не опровергли. Единичные проекты стоимостью в десятки сотни миллионов.

В чём несогласие?

Вот в этом самом. Реактор никогда не будет дёшев, но его энергия может быть недорогой. Я говорю о том, что, например, Гиперион продавался за 25 миллионов баксов, вы подтверждаете это, а потом высасываете из пальца астрономическую стоимость вырабатываемой им электроэнергии: "со стоимостью в сотни тысяч долларов/квт".
 
Впрочем, с тем, что на первом этапе никаких реакторов не будет, а источниками энергии будут солнечные батареи, я согласен.
 

Не из пальца, а из оценок.

Стоимость реактора не масштабируется вниз..

В диапазоне 1-5 Мвт стоимость квт растёт до цифр от десятков до миллионов. Разговор изначально был про 1,5 Мвт. 

Гиперион дает под сотню Мвт тепловой. Можно сразу Марсианский город отапливать. Это явно не решение для заправки одного Старшипа.

[cross-track]

Долго

"Долго" по сравнению с чем? Не может быть абстрактно "долго", нужно сравнить с чем-то подобным.

Долго относительно того, что надо быстрее.

Не может быть абстрактно "быстрее", нужно сравнить, относительно чего "быстрее".

[garg]

КПД раматываемых (гибких) дай бог 15%.

Ничего подобного, КПД у них высок!

Насколько высок?

Мощность/масса выше на 20%, мощность/объём выше в 4 раза.

Причем тут удельная мощность и КПД? Вы ничего не путаете? А если подумать
КПД -коэф полезного действия или в случае ФЭП - соотношение генерируемой мощности к падающему полному потоку солнечной радиации. И для гибких панелей(настолько чтоб были рулонными и сворачивающимися -он в лучшем случае под 15%.
Если полугибкие, то радиус безопасного изгиба  великоват (1м+) хотя можно конечно в страшип затолкать, но ХЗ как плотную укладку или разворот делать. То там да 20% может быть, но это все равно четверть прибавки. И даже так вес СБ будет под 110 тонн + -по вашим прикидкам.

[garg]

Пока батареи были чистые, выходило 30%.

Это каскадные арсенидгаллиевые батареи. С ценой одного 1Вт элемента (в условиях земной орбиты) - 200 долларов.

Ну пусть 100 за опт. Короч. КОсмические батареи с космической ценой в 500k -за киловатт минимум. И это околоземный киловатт. На Марсе мощность или цена отличается в 3 раза в худшую сторону.
Так что даже с трекингом (+30-40% генерации и хорошей чисткой (нет снижения выработки)) -потребуется в идеале не менее 700 кВт марсианских. Т.е. удовольствие это встанет в ярд бумажек минимум и 35-40 тонн чисто батарей без учета систем трекинга которые эти тонны ворочать будут на Марсе (ну останется 13-15 тонн). Оно конечно не цена по меркам НАСА. Но Илон же у нас оптимизатор.
И да,  трекеры это пичец какие капризные системы. Они ломаются часто и густо и требуют весьма сложного ремонта (для роверов точно, это вам не штатные штепсели/коннекторы состыковать).
Так что неподвижные системы или раскладывающиеся всего раз -два (монтаж демонтаж) это более безопасный и разумный выбор, а потому опять больше батарей (1,1 МВт) и вес и цена.

[garg]

Справедливое замечание. Про ночь я как то забыл

Только лишь отмечу, что 15% есть слишком пессимистичный расклад.

Если уж на Земле успешно используют различные концентраторы солнечного света, то на Марсе это вообще must-have: алюминированная плёнка весит мало и стоит жалкие гроши, а ветер на Марсе по сравнению с земным - тьфу!

Концентраторы - это обязательно системы слежения, это механика. Это сложное обслуживание, в разы по сравнению с чисткой и монтажом плоских или тем более рулонных батарей. 
Кроме радиации это может быть похлеще атомного реактора по геморойности. Для первых экспедиций точно.
Когда будет колония -пожалста. Очень неплохой вариант. Но для форпоста или пионерского полета, сомнительно до крайности.

[garg]

Хорошо бы, абиогенная нефть нашлась. Вся концепция бы поменялась ( окислители - из верхнего слоя почвы). Мечты, конечно, но почему бы и не помечтать?

Если найдётся биогенная нефть, будет еще круче

Если несожрут эколухи, то Веном точно. Вам такая крутотенюшка нужна вобще?

[garg]

1) Это данные точно по Земле, какие, нахрен, тучки, солнце скрывающие, на Марсе? Причем, наверняка данные по Северной Европе.
2) Для Марса, наверняка, будут использоваться панели с максимальным КПД. Сейчас панельки для геостационарных спктников имеют КПД в 40-42%.

1)Предполагаемые желательные места посадок - широты 40-50 градусов. Чтоб было много льда. На экваторах с этим проблемы. Потом, облаков и туч на марсе не бывает - но регулярны глобальные пылевые бури. С приличной степенью затенения. Северная европа, там среднесуточное среднегодовое время работы панелей уже 3 или даже 2,5 часа.

Но даже если считать что атмосфера всегда будет идеальна чиста - то подсчет велся для самого простого и удобно-безопасного  метода монтажа - раскатанных горизонтально панелей (рулонных) ну или уложенных. Да Даже на наклонных но постоянных стационарных разница будет в процентов 20%. Так вот время номинальной работы (с номинальной мощностью) будет в лучшем случае часов 5. 
2) КПД - не смешите меня. Я с этим непосредственно работаю. Большие элементы (плоские пластины) для больших панелей имеют КПД 30-32% в лучшем случае. Все что около 40% - это концентраторные системы с силой концентрации 1000+ солнц. А это обязательно очень точные системы наведения на солнце (отклонения менее 0,5 градуса или даже меньше) Это громоздко на земле и капризно по обслуживанию. Да и вес там. Потому что кроме линз/отражателей -чипам требуются мощные радиаторы. А как вы хотели, перегрев и если не расплавление чипов, то падение генерации в ноль. (КПД часто указывается для идельных Н.У. т.е при температуре 25 градусов. А Под солнышком, да на орбите они раскаляются до 80-120 градусов даже без концентрации и КПД падает на 15-30% для каскадных и кремниевых ФЭП.
Ну и т.д. и т.п.

[pignus]

Хорошо бы, абиогенная нефть нашлась. Вся концепция бы поменялась ( окислители - из верхнего слоя почвы)

Марс большой, там найтись может что угодно, нефть, метан, артезианская вода, уран. Только пока в этом смысла ни какого, разве что мотивирующий фактор. 

Даже если прямо сейчас марсоход обнаружит каким-то чудом залежи марсианского метана, их надо как-то добывать. Надо буровую установку, трубопроводы, газгольдеры. С точки зрения "заправить первый старшип" - нахождение хоть миллиарда тонн метана и нефти бесполезны.

[cross-track]

Долго

"Долго" по сравнению с чем? Не может быть абстрактно "долго", нужно сравнить с чем-то подобным.

Долго относительно того, что надо быстрее.

Кому надо быстрее?

[garg]

Всем интересующимся для расчета реальной генерации солнечных систем
КПД в основном дается для условий 
НАЗЕМНЫЕ БАТАРЕИ: солнечный поток при АМ1,5 = 1000 Вт/м², температура ПАНЕЛИ - 25 градусов.
КОСМИЧЕСКИЕ -солнечный поток АМ0 = 1350 Вт/м²  , температура - 25 градусов. 
Если условия иные -это обязательно указывается. Хотя и стандартные зачастую указываются.

Простенький Расчет - во первых мощность падает на 0,5% на каждый градус для кремния и 0,25% для каскадных высокоэффективных (все что выше 25 % такое, и будет еще лет пять минимум так.)

Время работы номинальное, т.е. сколько времени в сутки/в год работает батарея реально - это поделить среднечуточную/ годовую инсоляцию (падение всей солнечной радиации ну удельную площадку, на 1 кВт*ч. - ну и еще конечно коэффициент падения мощности - тут можно брать среднюю дневную  температуру + 30 градусов - потому как разогрев поверхности и самое жирное время для генерации это опять таки самый большой перегрев. 

Таблицы инсоляции - есть много где, вот с ходу первая попавшаяся информационная страничка:

http://net220.ru/poleznye_stati/solnechnaya_radiaciya_tablicy_insolyacii/

Тут по разным городам и в кВт*ч и в МДж -(делим на 3600) ну калькулятором надуюсь умеете работать.

А у Марса среднее расстояние до солнца 1,52 а.е.м. и значит даже космическая постоянная там под 580 Вт/м², но как бы не была разрежена, но атмосфера есть и высота не меньше земной и полна пыли так что на поверхности там солнечная постоянная 400-450 Вт/ , по крайней мере прямые измерения с роверов вроде были такие. Но даже если я ошибся, то все равно там не больше 500 в среднем будет. разница с Землей - 2-2,5 раз по наземным стандартам Сб и 2,7-3,1 по космическим. Т.е это накидка на земные расчеты по батареям (площади/весу/цене).
От сюда и пляшем.

[Непричастный]

1) Это данные точно по Земле, какие, нахрен, тучки, солнце скрывающие, на Марсе? Причем, наверняка данные по Северной Европе.
2) Для Марса, наверняка, будут использоваться панели с максимальным КПД. Сейчас панельки для геостационарных спктников имеют КПД в 40-42%.

1)Предполагаемые желательные места посадок - широты 40-50 градусов. Чтоб было много льда. На экваторах с этим проблемы. Потом, облаков и туч на марсе не бывает - но регулярны глобальные пылевые бури. С приличной степенью затенения. Северная европа, там среднесуточное среднегодовое время работы панелей уже 3 или даже 2,5 часа.

Но даже если считать что атмосфера всегда будет идеальна чиста - то подсчет велся для самого простого и удобно-безопасного  метода монтажа - раскатанных горизонтально панелей (рулонных) ну или уложенных. Да Даже на наклонных но постоянных стационарных разница будет в процентов 20%. Так вот время номинальной работы (с номинальной мощностью) будет в лучшем случае часов 5.
2) КПД - не смешите меня. Я с этим непосредственно работаю. Большие элементы (плоские пластины) для больших панелей имеют КПД 30-32% в лучшем случае. Все что около 40% - это концентраторные системы с силой концентрации 1000+ солнц. А это обязательно очень точные системы наведения на солнце (отклонения менее 0,5 градуса или даже меньше) Это громоздко на земле и капризно по обслуживанию. Да и вес там. Потому что кроме линз/отражателей -чипам требуются мощные радиаторы. А как вы хотели, перегрев и если не расплавление чипов, то падение генерации в ноль. (КПД часто указывается для идельных Н.У. т.е при температуре 25 градусов. А Под солнышком, да на орбите они раскаляются до 80-120 градусов даже без концентрации и КПД падает на 15-30% для каскадных и кремниевых ФЭП.
Ну и т.д. и т.п.

> Потом, облаков и туч на марсе не бывает - но регулярны глобальные пылевые бури.

И по этому вы пишите, что "Короче КИУМ (коэф использования установленной мощности - едва 15-17%. Т.е. батареи работают номинально 4 из 24 часов в сутки." ? Не делайте сове больно! Причем тут Северная Европа и Марс?

> Предполагаемые желательные места посадок - широты 40-50 градусов. Чтоб было много льда.
Это кто вам такое сказал? Они еще сами не знают куда будут садится, а что касается "много льда", так лично мне кажется, что на первый рейс, туда вообще водород привезут, чтобы не заморачиваться с поиском и добычей льда в автоматическом режиме. Такую вещь уж точно одними роверами и роботами не сделать

> КПД - не смешите меня. Я с этим непосредственно работаю. Большие элементы (плоские пластины) для больших панелей имеют КПД 30-32% в лучшем случае.
Так 15-20 или 30-32% процента? Вы опрелитесь для начала сколько у вас там процентов кпд. И что мешает использовать панели с концентраторами?

> Потому что кроме линз/отражателей -чипам требуются мощные радиаторы. А как вы хотели, перегрев и если не расплавление
чипов, то падение генерации в ноль.
Мы сейчас опять о Северной Европе или всё же продолжаем о Марсе?
Короче, я повторю мой вам совет, не делайте сове больно

[Непричастный]

Т.е это накидка на земные расчеты по батареям (площади/весу/цене).
От сюда и пляшем.

Особеноо забавно смотрится на фоне цен по ядерным реакторам, которые не масштабируются вниз. Ну или очень плохо масштабируются.
А вообще, Оппортьюнити, помоему, уже всем всё показал о панелях. Робот ездил по Марсу 14 лет! На всех космических реакторах, которые даже только на бумаге, время активной работы стоит 6, максимум 10 лет. И всё. Картина маслом "Приплыли".

Вангую, сейчас начнутся крики про Вояджеры и РИТЭГи... Уже взял попкорн и приготовился

[garg]

Вот, нашел в той табличке



Ледник в Памире, на высоте 5-6 км, метеорологическая станция на 4,5 км кажется. Самое солнечное место и весьма южное 38° и атмосфера тонкая и чистая. И при этом среднесуточная инсоляция едва 5,3 кВт*ч на квадрат на горизонтальную площадку. Т.е. 5,3 часа по номиналу. Все, большего соответствия не выжать. 
 
Тут с картинками - По земле в нужных широтах даже в горах заметно больше нигде нет
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_irradiance

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e6/World_GHI_Solar-resource-map_GlobalSolarAtlas_World-Bank-Esmap-Solargis.png

[pignus]

Предполагаемые желательные места посадок - широты 40-50 градусов

Хорошие места там давно известны - Эллада и долина Маринера. Эллада, около 40 градусов, долина Маринера - почти на экваторе.

[garg]

Не делайте сове больно! Причем тут Северная Европа и Марс?

Это вы сами себе северную Европу придумали и сами поверили. Не изображайте ТП-ку. Это средние показатели  средних широт.

Это кто вам такое сказал? Они еще сами не знают куда будут садится

А область Широт это и не знаю куда, это желательный регион. И вообще уже выложен набор из десятка или около того желательных мест посадки между которыми и выбирают.

Или по вашему полетят наобум и сядут куда и как получится. Я сомневаюсь что они такие идиоты какими вы их изображаете.

Так 15-20 или 30-32% процента? Вы опрелитесь для начала сколько у вас там процентов кпд. И что мешает использовать панели с концентраторами?

Я уже раз пять разъяснил что куда и как. Не желаете читать, а хотите стебаца, идите в болото к родственникам.


Концентраторники  тоже самое. Сложно, рискованно/проблемно и нифига не легче.

Мы сейчас опять о Северной Европе или всё же продолжаем о Марсе?

не косаясь того что вы строите из себя ТП-ку. Концентраторник на Марсе - это все равно 300-500 солнц земных даже если взять туже конструкцию. Вжарьте 30-50 Вт на площадке площадью 1см. Какая температура будет? А если вспомнить как тут жалиться Валера что атмосфера Марса это термос и нифига тепло не рассеивает.
А вообще закон СТефана-Больцмана вам в помощь. А если не осилите - то вам нать в не на технические форумы а в тик токи разные и прочее болото.

Короче, я повторю мой вам совет, не делайте сове больно

Жаботроллям сделать больно нереально, только если не лишить их инета и соседей, но я не карательный орган и не ваш провайдер потому вам сделать ничего не могу. даже при вашем на то желании.