Ядерный Российский буксир для дальнего космоса

[opinion]

При повышении температуры холодильника падает КПД газотурбинной установки, в каждом конкретном случае нужно искать оптимальный вариант. Для лёгких холодильников (капельных) рисовали 400К и КПД до 33%, панельных радиаторов 600-700К КПД порядка 25%. Важна температура на выходе из холодильника.

На входе.

[Inti]

При повышении температуры холодильника падает КПД газотурбинной установки, в каждом конкретном случае нужно искать оптимальный вариант. Для лёгких холодильников (капельных) рисовали 400К и КПД до 33%, панельных радиаторов 600-700К КПД порядка 25%. Важна температура на выходе из холодильника.

На входе.

На входе и на выходе

Но на входе она какбы определяется температурой реактора и турбины, так что этот параметр от холодильника не  зависит. Какая там температура реактора предполагается, тысячи полторы?

[Верный Союзник с Окинавы]

Тут так смело оперируют капельными радиаторами(по мелочи ведь довести осталось) и радиаторами с весом 200 кг для реактора в 200 кВт электрической мощности (в диссертации кто-то намоделировал же, осталось только построить).

Американцы когда JIMO проектировали заложили под радиатор 2.5 тонны и сразу накинули 30% на неопределенность. Да и КБ Арсенал показало что-то не капельное и явно не в 200кг весом. Одни вредители и дилетанты в космических агенствах работают.

Требуемые размеры радиаторов зависят, главным образом, от их температуры. Мощность теплового излучения пропорциональна  T^4. На JIMO планировалось использовать водонаполненные тепловые трубки, температурой не многим более 100С. Отсюда и здоровенный радиатор при скромной рассеиваемой мощности.

Отсюда ^^^ в патенте Коротеева и появились ссылки на "известное" решение с применением жидкостных низкотемпературных радиаторов. Лошарик Коротеева должен светиться если не как лампочка то уж точно как раскалённый до красна элемент электроплитки, и при гораздо меньшей площади сбрасывать нужное количество тепла. Плюс небольшой объём конструкции позволит вывести систему под обтекателем Ангары. Думаю что светящегося лошарика хватило бы для 200-250 квт, а для большей мощности нужны или высокотемпературные светящиеся углеродные панели или капельное - и судя по всему идёт работа над всеми тремя вариантами.

Главное чтобы военные в этих разработках не разочаровались, а то потеряется финансирование и тогда точно человечество будет ещё сто лет летать на химии и солнечных панельках - как крестьяне на телегах раньше ездили - медленно но зато способ был хорошо разработан и надёжен.

А пока ничто не конкурент химии в плане скорости доставки грузов. И не будет в ближайшие десятилетия.

[Alex_07]

А пока ничто не конкурент химии в плане скорости доставки грузов. И не будет в ближайшие десятилетия.

Уточнение - в сравнительно ближнем космосе и рейс в один конец. А если подсчитать "экономику" даже для Луны?

[telekast]

При повышении температуры холодильника падает КПД газотурбинной установки, в каждом конкретном случае нужно искать оптимальный вариант. Для лёгких холодильников (капельных) рисовали 400К и КПД до 33%, панельных радиаторов 600-700К КПД порядка 25%. Важна температура на выходе из холодильника.

Не обязательно падает. Если ГТУ с рекуперацией тепла выхлопа.

[Водитель]

То многоразовая химия дешевле.

Уточнение - и так вплоть до Марса.

А если прикинуть сроки необходимости "экономики" за Марсом?

[Alex_07]

То многоразовая химия дешевле.

Какие ваши доказательства? Вот оценки на тему многоразовых лунных старшипов, может быть, будет получше, но законы физики и формулу Циолковского не объедешь.

Вы не можете просматривать это вложение.
https://habr.com/ru/post/500898/

Большая удача, если во время всех этих дозаправок, взлётов и посадок ни один танкер или старшип не разобьётся (вспомним шатлы). Предлагаю использовать один (или два, второй - топливо для многоразового лунного лэндера) многоразовый "старшип" для вывода груза (модуля полезной нагрузки) на орбиту и многоразовый ядерный буксир для доставки к Луне. Далее многразовый лунный лэндер или одноразовая посадочная платформа (тоже можно пустить в переработку). Для мощных буксиров получается трёхкратная экономия на стартах одноразовых сверхтяжей и до 10 раз для старшипа.

[cross-track]

Большая удача, если во время всех этих дозаправок, взлётов и посадок ни один танкер или старшип не разобьётся (вспомним шатлы).

Намного большая удача, если при выводе на орбиту ядерный буксир не разобьётся (вспомним шатлы)!

[Alex_07]

Большая удача, если во время всех этих дозаправок, взлётов и посадок ни один танкер или старшип не разобьётся (вспомним шатлы).

Намного большая удача, если при выводе на орбиту ядерный буксир не разобьётся (вспомним шатлы)!

Один запуск буксира на более 200 запусков старшипа и танкеров. Реактор выводится в заглушенном состоянии и имеет небольшие габариты, может быть оснащён системой аварийного спасения. После Фукусимы, о которой все молчат, нет смысла страдать радиофобией. Без ядерной энергии в космосе делать нечего.

[cross-track]

Большая удача, если во время всех этих дозаправок, взлётов и посадок ни один танкер или старшип не разобьётся (вспомним шатлы).

Намного большая удача, если при выводе на орбиту ядерный буксир не разобьётся (вспомним шатлы)!

Один запуск буксира на более 200 запусков старшипа и танкеров. Реактор выводится в заглушенном состоянии и имеет небольшие габариты, может быть оснащён системой аварийного спасения. После Фукусимы, о которой все молчат, нет смысла страдать радиофобией. Без ядерной энергии в космосе делать нечего.

И Фукусима, и Чернобыль - это плохо, и об этом не молчали. А ядерный реактор, запускаемый ракетой - это большой риск.
Кстати, какая масса реактора в сборе с системами защиты, охлаждения, управления и т.п.? Какая ракета подойдет для его запуска?

[Верный Союзник с Окинавы]

А пока ничто не конкурент химии в плане скорости доставки грузов. И не будет в ближайшие десятилетия.

Уточнение - в сравнительно ближнем космосе и рейс в один конец. А если подсчитать "экономику" даже для Луны?

А зависит от грузопотока. Для мелких зондов на Луну, аля Chang'e-5, Луна-25 химия - ван лав.

Для чего-то аля Lunar Starship (раз уж про него заговорили) - тоже ван лав, т.к. представьте сколько времени буксир с чахлыми ионниками будет разгонять махину в несколько сотен тонн.

Для чего поменьше - Orion/Федерация и т.п. химия тоже ван лав, даже в виде полусвехтяжа вроде Ангары-А5В или Falcon Heavy или Vulcan и H3 в топовых модификациях. Даже с посадкой на поверхность и доставкой лендера отдельным рейсом.

[Верный Союзник с Окинавы]

То многоразовая химия дешевле.

Какие ваши доказательства? Вот оценки на тему многоразовых лунных старшипов, может быть, будет получше, но законы физики и формулу Циолковского не объедешь.

Вы не можете просматривать это вложение.
https://habr.com/ru/post/500898/

Большая удача, если во время всех этих дозаправок, взлётов и посадок ни один танкер или старшип не разобьётся (вспомним шатлы). Предлагаю использовать один (или два, второй - топливо для многоразового лунного лэндера) многоразовый "старшип" для вывода груза (модуля полезной нагрузки) на орбиту и многоразовый ядерный буксир для доставки к Луне. Далее многразовый лунный лэндер или одноразовая посадочная платформа (тоже можно пустить в переработку). Для мощных буксиров получается трёхкратная экономия на стартах одноразовых сверхтяжей и до 10 раз для старшипа.

Боже мой, вы сколько веков стотонный лендер для Lunar Starship'а собрались буксировать?! Да там метан успеет испариться. А на гептиле он ещё больше и тяжелее выйдет.

Да и буксир тоже придётся заправлять.

И ещё скорее всего на орбите собирать из чёрти знает каких модулей.

Я даже не представляю, что Lunar Starship отбуксировать сможет за приемлемые сроки... Только какой-нить Orion с импульсным движком. Я читал, что их УИ до 10 000 секунд может доходить...

[Верный Союзник с Окинавы]

Большая удача, если во время всех этих дозаправок, взлётов и посадок ни один танкер или старшип не разобьётся (вспомним шатлы).

Намного большая удача, если при выводе на орбиту ядерный буксир не разобьётся (вспомним шатлы)!

Один запуск буксира на более 200 запусков старшипа и танкеров. Реактор выводится в заглушенном состоянии и имеет небольшие габариты, может быть оснащён системой аварийного спасения. После Фукусимы, о которой все молчат, нет смысла страдать радиофобией. Без ядерной энергии в космосе делать нечего.

Какой штукой вы собрались буксировать Lunar Starship, насколько она мощная и какого она прости-господи размера?

Даже в Sea Dragon, General Dynamics NEXUS или УР-900 такую штуку не воткнуть.

[Верный Союзник с Окинавы]

P.S. А ведь ИРЛ дальше НОО или геостационара люди не летают толком, и всякие буксиры и прочее для этих орбит тупо не окупятся из-за редких полётов.

[Diy]

Думаю по некоторым фактам правда в том, что КБ Арсенал будет пытаться делать и термоэмиссионник, и турбомашинник, что получится быстрее.

[Alex_07]

Боже мой, вы сколько веков стотонный лендер для Lunar Starship'а собрались буксировать?! Да там метан успеет испариться. А на гептиле он ещё больше и тяжелее выйдет.

Да и буксир тоже придётся заправлять.

И ещё скорее всего на орбите собирать из чёрти знает каких модулей.

Я даже не представляю, что Lunar Starship отбуксировать сможет за приемлемые сроки... Только какой-нить Orion с импульсным движком. Я читал, что их УИ до 10 000 секунд может доходить...

Разговор пошёл по кругу. Я приводил данные элементарных расчётов. Шестимегаватный буксир весом 50-60 тонн вытаскивает 100т груза на окололунню орбиту при собственной заправке 30-35 тон за 4 месяца и возвращается за 40 дней. Да и не нужны стотонные лэндеры, основная масса старшипа это здоровенная бочка и здоровенные "рапторы" мало нужные на Луне. Для доставки криогенного топлива разумно иметь специальный модуль полезной нагрузки с холодильной установкой позволяющей хранить криогенное топливо неограниченно долго. Без холодильной установки и SpaceX, думаю не обойдётся.  Для меньших весов полезных нагрузок, использовать менее мощные 1-2МВт буксиры. Против сокращения в 3-10 раз количества запусков ракет для доставки груза на Луну возразить нечего.

[Водитель]

Какие ваши доказательства? Вот оценки на тему многоразовых лунных старшипов, может быть, будет получше, но законы физики и формулу Циолковского не объедешь.

Вы не можете просматривать это вложение.
https://habr.com/ru/post/500898/

Большая удача, если во время всех этих дозаправок, взлётов и посадок ни один танкер или старшип не разобьётся (вспомним шатлы). Предлагаю использовать один (или два, второй - топливо для многоразового лунного лэндера) многоразовый "старшип" для вывода груза (модуля полезной нагрузки) на орбиту и многоразовый ядерный буксир для доставки к Луне. Далее многразовый лунный лэндер или одноразовая посадочная платформа (тоже можно пустить в переработку). Для мощных буксиров получается трёхкратная экономия на стартах одноразовых сверхтяжей и до 10 раз для старшипа.

Ресурс ТЭМ рисуют везде в 10 лет, или 10 полётов с более менее реалистичными задержками. Стоимость ТЭМ на 10МВт электрической? Темный лес. Можно взять за ориентир цену 50 квт НЭМ на классических СБ десятилетней свежести - 15 млрд. ($200млн сейчас или 500 тогда) Можно взять свежую РОСС первого этапа той же массы. Вырисовывается сумма за изделие (без учёта стоимости разработки, т.е. почти себестоимость) порядка сотен миллионов $ по нижней границе и миллиардов по верхней. Ну в конце концов простейший РБ стоит почти 600 млн руб или 10 млн баксов.

Итого один рейс обойдётся оптимистично в несколько десятков млн$ за ТЭМ и $10млн (супероптимистично) за вывод топлива и ПН(включая топливо для лендера, если на Луне нет заводика) двумя Старшипами. Стоимость и кратность использования лэнднра это ещё более тёмный лес.

В общем, стоимость транспортировки 20 тонн груза на поверхность Луны c помощью ТЭМ это минимум 160 дней и $50млн.

20 Старшипов по тем же расценкам это казалось бы $100млн, но.

ТЭМ может стоить и $миллиард.

Стоимость же Старшипа можно вывести из практики СпейсХ на Ф9. Реюз обходится в 10% от новой. Для более масштабной, но и более оптимизированной системы СХ/СШ вплне можно принять подобные пропорции. Себестоимость же нового СШ/СХ судя по всему должна выходить предельно низкой (менее $100млн вполне).

Так что может выйти даже так, что 20 старшипов обойдутся дешевле. Это мы ещё российский рублёвый тэм считаем, если этим займутся американцы, выйдет дороже намного.

А теперь сладкое. Надёжность. Потеря одного из 20 пусков для системы летающей с такой частотой это не так серьёзно. В худшем случае задержка на несколько дней/недель. Количеством столов на Земле и танкеров/бустеров мы не ограничены (ведь многоразовая система есть, и она используется и для других целей). Поломка же единственного ЯЭУ буксира это алас. Даже пустого на орбите ожидания. Все остальные (если их несколько) в своих фазах полётов длительностью в несколько месяцев. Потому как держать всегда один на орбите как запасной это не серьёзно.

Итого. Опуская все проблемы радиационной безопасности. Нам нужен конвейер из многих 10МВт ТЭМов для более менее надёжной и своевременной грузовой системы для нескоро портящихся грузов (пилотируемые полёты исключены, а значит и отдельную пилотируемую систему сравнимой интенсивности и объема) и дешёвый многоразовый сверхтяж (недешёвый или одноразовый режет интенсивность и объемы, ибо пилотируемые только на них). А у нас есть такой грузопоток? А будет? В каком веке?

У нас есть дешёвая многоразовая химия, которая быстрее, безопаснее, и просто безальтернативна для пилотажки вплоть до Марса, за сравнимые деньги. Пока нам не понадобится перевозить тысячи тонн между планетами ежегодно, ЯТЭМы излишни. Да и потом химия останется из-за скорости реакции. Только если термояд какой или тепловые ЯРД. Вот их я люблю.

[Водитель]

Боже мой, вы сколько веков стотонный лендер для Lunar Starship'а собрались буксировать?! Да там метан успеет испариться. А на гептиле он ещё больше и тяжелее выйдет.

Да и буксир тоже придётся заправлять.

И ещё скорее всего на орбите собирать из чёрти знает каких модулей.

Я даже не представляю, что Lunar Starship отбуксировать сможет за приемлемые сроки... Только какой-нить Orion с импульсным движком. Я читал, что их УИ до 10 000 секунд может доходить...

Разговор пошёл по кругу. Я приводил данные элементарных расчётов. Шестимегаватный буксир весом 50-60 тонн вытаскивает 100т груза на окололунню орбиту при собственной заправке 30-35 тон за 4 месяца и возвращается за 40 дней. Да и не нужны стотонные лэндеры, основная масса старшипа это здоровенная бочка и здоровенные "рапторы" мало нужные на Луне. Для доставки криогенного топлива разумно иметь специальный модуль полезной нагрузки с холодильной установкой позволяющей хранить криогенное топливо неограниченно долго. Без холодильной установки и SpaceX, думаю не обойдётся.  Для меньших весов полезных нагрузок, использовать менее мощные 1-2МВт буксиры. Против сокращения в 3-10 раз количества запусков ракет для доставки груза на Луну возразить нечего.

Так и старшипом химия и многоразовость не ограничивается. Для доставки меньших весов нагрузок химии тоже нужно меньше. Можно в несколько раз зарезать лунный старшип и вся система с танкерами серьёзно усохнет.

У ядра есть неизлечимая родовая болячка. Медленные они. Что однозначно требует существования альтернативных систем при любых грузопотоках.

[Alex_07]

Ресурс ТЭМ рисуют везде в 10 лет, или 10 полётов с более менее реалистичными задержками. Стоимость ТЭМ на 10МВт электрической? Темный лес. Можно взять за ориентир цену 50 квт НЭМ на классических СБ десятилетней свежести - 15 млрд. ($200млн сейчас или 500 тогда) Можно взять свежую РОСС первого этапа той же массы. Вырисовывается сумма за изделие (без учёта стоимости разработки, т.е. почти себестоимость) порядка сотен миллионов $ по нижней границе и миллиардов по верхней. Ну в конце концов простейший РБ стоит почти 600 млн руб или 10 млн баксов.....

Тяжёлый 6-ти мегаватный буксир (или три 2-мегаватных) за 5 лет должен сделать не менее 10 рейсов, сэкономив 20 сверхтяжей и 30 тяжёлых межорбитальных буксиров, перевезя тысячу тонн груза, а не висеть без дела на орбите.  Запасные буксиры нужно держать на земле, запуская по мере необходимости или истечения срока службы. Весь это грузопоток под строительство лунной базы, дозаправку многоразовых лунных лендеров и межпланетных (марсианских) экспедиционных комлексов на окололунной орбите. Большие деньги в России любят и получают ракетостроители, на разработку ТЭМа суммы пока исчислялись миллиардами рублей, разговор об их последующем серийном выпуске также был. Если деньги есть только на два флаговтыка, то буксир не нужен, но и и на Луну тогда летать незачем.

У нас есть дешёвая многоразовая химия, которая быстрее, безопаснее, и просто безальтернативна для пилотажки вплоть до Марса, за сравнимые деньги. Пока нам не понадобится перевозить тысячи тонн между планетами ежегодно, ЯТЭМы излишни. Да и потом химия останется из-за скорости реакции. Только если термояд какой или тепловые ЯРД. Вот их я люблю.

Пока у нас есть очень дорогие одноразовые химические ракеты и разгонные блоки, способные доставить сотни килограмм, максимум единицы тонн полезной нагрузки в одну сторону без возврата за полгода до Марса, за годы до Юпитера и дальше. Какая тут скорость реакции? Концепция Старшипа была придумана для строительства "города на Марсе". Для Луны, астероидов, для тех мест где нельзя тормозить в атмосфере  и построить заправочную станцию, она плохо подходит.

Так и старшипом химия и многоразовость не ограничивается. Для доставки меньших весов нагрузок химии тоже нужно меньше. Можно в несколько раз зарезать лунный старшип и вся система с танкерами серьёзно усохнет.

У ядра есть неизлечимая родовая болячка. Медленные они. Что однозначно требует существования альтернативных систем при любых грузопотоках.

Для полёта на Марс время сравнимо или меньше, до Юпитера и пояса астероидов однозначно меньше. Альтернативные системы,  это прежде всего выход на орбиту, соглашусь, для разных задач свои оптимальные варианты. Экономическая выгода в проценты - это много, здесь она очень большая.

[Inti]

С такими расчётами про полёты на Луну у меня возникает два вопроса:

1) на хрена туда тащить людей если можно забрасывать радиоуправляемые луноходы, детей робота Фёдора и т.п. Производительность труда космонавтов в скафандрах мы уже знаем, она примерно нулевая, а управлять луноходами и аватарами можно и с Земли, причём ещё и деньги брать за право порулить или поуправлять.
2) как американцам удалось.... ладно, не будем, а то забанят.

Даже если предположить что построили базу на Луне, то всё равно придётся сидеть там под поверхностью прячась от радиации большую часть времени. На порядок дешевле вложиться в роботов и управлять ими с Земли. Даже для того чтобы построить там инфраструктуру для жизни человека или какие-то заводики для производства ракетного топлива из воды. В принципе, потом можно было бы и людей на Луну подселить - но для начала лучше бы транспортировать технику, включая строительную, и сделать хотя бы частично замкнутый цикл жизнеобеспечения, с гидропоникой и т.п. А иначе опять получится сверхдорогой флаговтык на который деньги рано или поздно закончатся.

Кстати то же самое и к орбитальным станциям относится. Если бы затратили те же деньги не на бесконечное торчание толпы людей на МКС а на строительство замкнутого цикла жизнеобеспечения (и центрифуги, и защиты от радиации) хотя бы для пары человек - то это было бы гораздо полезнее, это было бы движение вперёд к реальному освоению космоса. Минимум людей и максимум автономности - вот это тема.