Альтернативные варианты посадки на Марс

[Quооndo]

Alex_II пишет:
Но как?

Не знаю, как, этот вопрос лучше задать профессионалам. Может убрать из СА бортовое оборудование и попробовать его вначале примарсить в беспилотном режиме. Думаю, что система СОЖ Са от Союза и оборудование потянут на 1 тонну. Если это все убрать то чисто масса СА уменьшиться до 1,5 - 1,7 тонны и можно будет более легкий вес примарсить только на парашютах.

[Искандер]

Alex_II пишет:

Искандер пишет:
Если и имеет смысл Союз переделывать, то в оптимизированное такси для НОО с увеличением количества мест до 4-х.

Раздували как-то аж до семи. Четверо, думаю в том СА поместятся с комфортом...

Если не ошибаюсь, это было под РН Зенит или в качестве спасательной капсулы на Буране. 
Дело не в этом.
Это счастье хорошо было бы туристов возить по 6 штук за раз.
ПМСМ для российской космонавтики, для прикладных целей достаточно четырехместного такси + 200/300кг грузов с орбиты на РН Союз. А ПТК Союз переделать/оптимизировать в лунный КК, т.е. вернуться к истокам.

[Quооndo]

В связи с трагедией Скиапарелли хочеться вернуться к обсуждению альтернативных вариантов посадки на МАРС. Вот все таки не понимаю, если комплекс системы парашют + ЖРД не совсем надежны, не проще ли сажать аппараты на Марс только на парашютах, пусть даже Мю будет хуже? - зато проверенное, более надежно и меньше комплекса операций сбой в каждой из которых приведет к аварии и катастрофе. Марсы и Бигль сажали только на парашютах, правда у Бигля еще подушки были

[Alex_II]

Quооndo пишет:
Если не ошибаюсь, это было под РН Зенит или в качестве спасательной капсулы на Буране.

Это был корабль-спасатель для МКС. Доставка должна была производиться Шаттлом. Но думаю в 9 тонн вполне реально упихать - и летал бы себе на Союз-2б...

[Alex_II]

Quооndo пишет:
Марсы и Бигль сажали только на парашютах, правда у Бигля еще подушки были

И что - сильно это Биглю помогло? Нет уж - надо пробовать ракетную посадку... Тормозной щит, а после сброса - тормозные двигатели...

[Комодский Варан]

Quооndo пишет:
Марсы сажали только на парашютах

Когда аппарат затормозился до околозвуковой скорости, то по сигналу от программно-временного устройства была проведена разрифовка — полное раскрытие купола основного парашюта. Спустя 1–2 с был сброшен аэродинамический конус и открылись антенны радиовысотомера системы мягкой посадки. За время спуска на парашюте в течение нескольких минут скорость движения снизилась примерно до 60 м/с.

Рис.8. Спускаемый аппарат станции «Марс-2»: 
1 — аэродинамический конус; 2 — антенна радиовысотомера; 
3 — парашютный контейнер; 4 — двигатель ввода вытяжного парашюта; 
5 — двигатель увода спускаемого аппарата; 6 — приборы и аппаратура системы управления; 
7 — основной парашют; 8 — автоматическая марсианская станция

На высоте 20–30 м по команде, поступившей от высотомера, был включен твердотопливный тормозной двигатель мягкой посадки и был отцеплен верхний твердотопливный двигатель увода вместе с основным парашютом. Последний увел в сторону парашют, чтобы его куполом не был бы закрыт спускаемый аппарат. Спустя некоторое время двигатель мягкой посадки выключился, и спускаемый аппарат, отделившись от парашютного контейнера, опустился на поверхность. При этом парашютный контейнер с двигателем мягкой посадки с помощью двигателей малой тяги был уведен в сторону.

В момент посадки специальное амортизационное покрытие надежно защитило спускаемый аппарат от возможных повреждений.

[Комодский Варан]

Quооndo пишет:
проверенное, более надежно и меньше комплекса операций сбой в каждой из которых приведет к аварии и катастрофе.

Вот самый проверенный и надёжный способ:

Выходим на орбиту через торможение об атмосферу, Начинаем исследование Марса с орбиты, параллельно этому включаем установку по электролизу воды. Водород и кислород заливаются в баки посадочного аппарата. После заправки садимся на Марс на двигателях. Мю ПН около 40%, это очень неплохой показатель. 
Допустим, цель - посадить 15 тонн на Марс. Посадочный аппарат будет весить около 38 тонн (с ПН), из которых около 21 тонны - топливо. Для электролиза 21 тонны воды нужно 4200 ГДж энергии (КПД электролиза = 60%). Допустим, время на эту операцию - неделя. Тогда мощность источника энергии должна составить: 
4200000000000/7/24/60/60=7 мегаватт. 
При мощности СБ на марсианской орбите = 250 Вт/м2 потребуется 28000 м2, или квадрат 167м*167м. Масса подобной конструкции составит около 100-150 тонн. Поэтому нужен либо ядерный реактор, либо нужно научиться хранить жидкий водород хотя бы месяц-два. 

Плюсы: 

- Точность посадки в пределах сотен метров, а не 20 км, как у классических марсианских СА. 
- Низкие перегрузки при посадке. 
- Простота схемы посадки. Никаких парашютов, никаких сбросов теплового щитка. Следствие этому - высокая надёжность. 
- Вода, предназначенная для посадки на Марс может быть использована экипажем при внештатной ситуации. 
- Возможность коррекций траектории полёта с помощью ДУ посадочного аппарата при внештатной ситуации.

[Alex_II]

Комодский Варан пишет:
После заправки садимся на Марс на двигателях. Мю ПН около 40%, это очень неплохой показатель.

Это на кислород/водород. А на вонючке или перекись/керосин какое мю ПН будет?

[Комодский Варан]

Alex_II пишет:

Комодский Варан пишет:
После заправки садимся на Марс на двигателях. Мю ПН около 40%, это очень неплохой показатель.

Это на кислород/водород. А на вонючке или перекись/керосин какое мю ПН будет?

Вонючка: УИ = 330 сек, мю ПН около 27%. На перекись/керосине примерно так-же.

Хорошая некриогенная альтернатива кислород/водороду - пентаборан/фторид кислорода(II). УИ 454 сек. Мю ПН тоже около 40%. 

[Quооndo]

А если садиться на вершину Олимпа сложно?

[Alex_II]

Комодский Варан пишет:
Хорошая некриогенная альтернатива кислород/водороду - пентаборан/фторид кислорода(II)

Это фторид кислорода - некриогенный? У него температура кипения -145С... Ну и отрава этот ваш пентаборан похлеще гептила на порядок... Если уж некриогенный делать - пусть пентаборан-гидразин будет или пентаборан-перекись. УИ конечно пониже немного но зато и правда - некриогенный...

[Комодский Варан]

Quооndo пишет:
А если садиться на вершину Олимпа сложно?

По моей схеме - легко.

[Комодский Варан]

Alex_II пишет:

Комодский Варан пишет:
Хорошая некриогенная альтернатива кислород/водороду - пентаборан/фторид кислорода(II)

Это фторид кислорода - некриогенный? У него температура кипения -145С...

Критическая температура у него -59С. При давлении 3-4 атмосферы температура будет -90...-100С.

[Комодский Варан]

Alex_II пишет:

Комодский Варан пишет:
Хорошая некриогенная альтернатива кислород/водороду - пентаборан/фторид кислорода(II)

Ну и отрава этот ваш пентаборан похлеще гептила на порядок...

За марсианскую атмосферу беспокоитесь?

Alex_II пишет:

Комодский Варан пишет:
Хорошая некриогенная альтернатива кислород/водороду - пентаборан/фторид кислорода(II)

пентаборан-гидразин

Пентаборан-гидразин это горючее/горючее. У меня даже RPA не хочет УИ считать.

Alex_II пишет:

Комодский Варан пишет:
Хорошая некриогенная альтернатива кислород/водороду - пентаборан/фторид кислорода(II)

пентаборан-перекись. УИ конечно пониже немного но зато и правда - некриогенный...

УИ этой пары = 345 сек. И это вы называете "пониже"? Перекись не проживёт несколько месяцев перелёта к Марсу. 
Вместо перекиси нужно использовать амил, УИ = 390 сек.

Можно ещё рассмотреть пару пентаборан+фторгидразин. УИ около 430 сек, N2F4 кипит при 3-4 атмосферах при температуре около -25С. Вполне приемлимо.

[Alex_II]

Комодский Варан пишет:
Пентаборан-гидразин это горючее/горючее. У меня даже RPA не хочет УИ считать.

Странно. Эту пару тут не раз обсуждали. УИ ок 400с
http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum13/topic5330/message194358/#message194358
У перекись-пентаборан - около 380 (правда единственный советский двигатель на пентаборане РД-502 дал 360 только)

[Комодский Варан]

Alex_II пишет:

Комодский Варан пишет:
Пентаборан-гидразин это горючее/горючее. У меня даже RPA не хочет УИ считать.

Странно. Эту пару тут не раз обсуждали. УИ ок 400с
 http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum13/topic5330/message194358/#message194358

Сомневаюсь, 400 сек вряд ли будет. Если найду время, посчитаю.

Alex_II пишет:  
 http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum13/topic5330/message194358/#message194358
У перекись-пентаборан - около 380 (правда единственный советский двигатель на пентаборане РД-502 дал 360 только)

360 это уже недалеко от 330 сек на вонючке. Игра свеч не стоит.

[Alex_II]

Комодский Варан пишет:
360 это уже недалеко от 330 сек на вонючке. Игра свеч не стоит.

А 380? Как по мне - 50с УИ не так уж плохо...
А вообще - те же 380с даст метан с кислородом без особенных извращений... И криогеника не такая глубокая как у водорода...

[Комодский Варан]

Alex_II пишет:

Комодский Варан пишет:
360 это уже недалеко от 330 сек на вонючке. Игра свеч не стоит.

А 380? Как по мне - 50с УИ не так уж плохо...

В формулу Циолковского подставьте...
При УИ = 380 сек мю ПН около 33%, при УИ = 430 сек (пентаборан+фторгидразин) мю ПН = 38%. 

Alex_II пишет:

Комодский Варан пишет:
360 это уже недалеко от 330 сек на вонючке. Игра свеч не стоит.

А вообще - те же 380с даст метан с кислородом без особенных извращений... И криогеника не такая глубокая как у водорода...

Посчитайте массу оборудования, необходимого для сохранения этого топлива на время полёта к Марсу.

Применение вакуумно-порошковой или экранно-вакуумной теплоизоляции позволяет снизить суточные потери кипящего продукта до уровня 0,1 — 0,5 %

Возьмём среднее значение: испарение 0.3% в сутки. Длительность полёта к Марсу около 150 дней. 0.997^150=0.637. 63.7% от изначальной массы топлива останется при прибытии к Марсу. Криогенные ёмкости, обладающие столь низкими потерями имеют очень низкое массовое совершенство (по космическим меркам), около 0.25. 

[Alex_II]

Комодский Варан пишет: 
Посчитайте массу оборудования, необходимого для сохранения этого топлива на время полёта к Марсу.

Ну, СБ большого размера там всё едино будут, а к ним надо добавить приличную теплоизоляцию и оборудование для сжижения газа... Не так уже и страшно выходит...