Лунный гелий-3 или Все пути ведут на Луну

[avmich]

На ЭРД, конечно, всё существенно интереснее получается :) . При использовании имеющегося реактора... Посадка на Луну всё равно потребует примерно уполовинивания массы - на ЖК+керосин опираться не получится, срок полёта к Луне велик... значит, УИ примерно 3200; с другой стороны, переход с гиперболы на низкую орбиту можно на ЭРД сделать. ХС получается где-то 1900 м/с, то есть, Z=1,81 . Если ПН (одного) Протона не включает РБ на ЭРД, то из 22 тонн на окололунной орбите примерно 12 тонн оказывается на поверхности, из которых примерно 11 тонн - ПН.

ЭРД выводим отдельно, второй ракетой :) . Ценой того, что полёт к Луне занимает год, получаем размер кирпичика на имеющемся Протоне - 11 тонн. Миллионов 60-80 долларов за кирпичик, наверное... разработок не очень много, хотя есть, конечно...

[Athlon]

На мой взгляд, главная его особенность - то, что это технически и коммерчески успешный пример широкой международной кооперации.

Это пример того, что одна организация, при наличии денег и желания, может купить все, что надо, у других организаций, в том числе и за границей. Так это никого не удивляет. Настоящая международная кооперация - это МКС. Впечатляет?

Так что предлагаю про перспективные вещи дискуссию закрыть и ориентироваться на то, что есть. Для реализма.

Ну ежели реализм так трактовать - тогда дискуссию и открывать не стоило. Ибо гелиевого термояда в настоящий момент нет.

А отсутствие термояда, как Вы заметили, вызывает у меня кучу вопросов, главным образом, по его стоимости.
Здесь мы делаем допущение, что данный термояд все-же будет, основываясь на активно ведущихся (и хорошо проплаченных!) разработках.
По космическим технологиям, где ситуация аналогична (реакторы, мощные ЭРД) я тоже соглашусь, что все это более-менее реально.
Но ядерные двигатели, ВКС... На них нельзя ориентироваться, поскольку совершенно непонятно, когда все это будет, какие характеристики и ограничения будет иметь и сколько будет стоить. Придется вводить очень широкие допуски, ориентируясь больше на ИМХО, что совершенно лишает расчеты какого-либо реализма.

Это в СЕБЕстоимости, если её честно считать. А если значительная часть материалов и комплектующих закупаются у других производителей, каждый из которых накручивает свою прибыль при каждом переделе? Если часть стоимости составляет затраченная энергия, истраченные энергоносители - та же нефть, у которой себестоимость по данным Агента 7-8$ баррель, а продажная цена доходит до 64$? Вот и иди тут пойми, сколько что стоит... Это у Маркса было просто...

Не думаю, что в России цепь поставщиков короче, а прибыли накручивается меньше (скорее наоборот). Стоимость энергоносителей явно не составляет значительной части в стоимости ракеты - это не выплавка аллюминия. Вообще, сам характер производства ракет подразумевает больщие затраты труда, как и в случае с другой техникой. А почему, как Вы думаете, большая часть бытовой техники производится в Азии?

Т.е. на 1Мвт тепловой мощности для данных реакторов мы имеем ок.4 тонн веса. А радиаторы столько весят? И в нашем случае они не понадобятся?

Не знаю. Сколько весят - не знаю, понадобятся ли - надо полагать, понадобятся, но какие именно - очень большой вопрос.

К сожалению, тут мы остаёмся на уровне довольно ламерских предположений. Если браться считать всерьёз - нужно проконсультироваться со специалистами или хотя бы основательно покопаться в литературе.

При нашей с Вами информированности и квалификации в данной области ничего не остается, как ориентироваться на аналоги.

Вообще, интересная наблюдается тенденция - сначала шла речь о монстре с энергетикой на гигават

Вот такие они - задачи на оптимизацию. Мы же не выбрали критерии. То ли нам важнее производительность и минимальная масса, доставляемая на Луну, то ли мы жёстко ограничены по массе, выводимой за 1 раз грузоподъёмностью "Протона", то ли еще что...

ИМХО, нужно ориентироваться на ракету класса Протона (Атлас-5, Ариан-5, Ангара и т.п.). Ракеты поменьше, похоже, не смогут вывести приличный комбайн, а более крупные, типа Дельта-4Н или Шаттл-С/Энергия, имхо, будут проигрывать по экономике. Хотя, конечно, надо считать.

ну что это, в самом деле, 2000 пусков Протонов в достаточно сжатые сроки?

Это порнография

Согласен.

Ну, вы не забывайте, что о комбайнах мы рассуждаем, к сожалению, на весьма ламерском уровне...

На каком умеем, на том мы и рассуждаем, конечно...

Я тоже не вполне представляю себе, как организовать рекуперацию, но не уверен, что этого сделать нельзя.

А что мы поставим? Термоэлектрический преобразователь? Дригатель Стирлинга? Паровую турбину? ИМХО, максимум, что получим - КПД 10% при возросшем весе и сложности (уменьшении надежности) системы. Не стоит свеч.

Больше того: могу предположить, что тупое выпаривание прогревом - не единственный и не лучший метод извлечения газовой фракции из реголита. Пример с получением кислорода из CО2 показывает, что если поработать головой и изучить явление, можно сэкономить очень много энергии даже безо всякой рекуперации.

Да я только за. Но пока кроме тупого нагрева, никому в голову ничего не пришло.

Я напомню Вам, что мировое производство криптона - 225т

Тонн по 10 на полёт (в предположении, что выводим "Протонами"). Дальше зависит от того, сколько полётов в год делаем. В принципе увеличить производство криптона труда не составит, его добывают из воздуха, и стоит он довольно недорого.

Сейчас - ок.0,1 млн.$ за тонну. Возрастет спрос (а он сильно возрастет!)  - возрастут и цены. Либо сами строим неслабый завод по разделению воздуха. И включаем его стоимость в стоимость системы.

Честно говоря, считать всё, закладываясь на "Протон", мне кажется делом дохлым. Практически тратой времени.

А на что закладываемся? Предлагайте, будем исходить из чего-то еще.

Сам я такие вещи не считал. Литература по полётам с малой тягой есть, но рыться и  специально считать пока смысла не вижу. Исходил из данных, приведенных у Левантовского - ЕМНИП, при тяговооруженности порядка 10^-4 и УИ 1500 с полёт к Луне занимает порядка 30 сут., полезная нагрузка порядка 30%. Если УИ выше - ПН будет больше, но тут нужно много факторов учитывать. Главное, что ПН порядка 50% и время перелёта не более 40 суток выглядят достаточно реалистично.

Да, явно без специалиста не обойтись...

Массу 5Мвт комбайна оцениваем в 15т. на низкой околоземной орбите. Электрическая мощность 100квт, рабочее тело - криптон. Интересует продолжительность полета к Луне, количество затрачиваемого рабочего тела и ориентировочная сухая масса буксира

Давайте всё же для начала с критериями определимся. Тогда уже будет не так жалко потратить время, порыть литературу и посчитать..

Давайте! Я давно к этому призываю! Для начала определимся, на чем выводить будем.

Ну если надо будет - объясним, что это безопасно. В конце концов, в своё время удалось пропихнуть запуски изотопных генераторов - а вот они уже и при старте опасны.

А когда был последний пуск КА с РИТЭГ? 1997 год, Cassini. Какие при этом были вопли... Посмотрите соответствующий номер НК. Скоро к Плутону полетим, поглядим, что будет.

У нас, надо полагать, ограничения по массе нежесткие и электроника совсем примитивная.

По сравнению с ровером - конечно.

Насчет электроники я бы поспорил... Комбайн должен быть тачкой совершенно автономной, а то управлять ими при таком их количестве - зашьешся...

Ну вы уж слишком многого хотите... "За копейку канарейку, и чтоб она пела басом".  Если пока даже неизвестно в точности, на основе чего будет создан гелиевый реактор - будет ли он ловушкой с левитирующим диполем, амбиполярной ловушкой, "драконом", или чем то еще - то как же можно точно определить его стоимость?!

Как все запущено...

Интересное дело, зачем тогда этот самый тритиевый DEMO cобираются строить, ежели другая термоядерная энергетика, кроме гелиевой, не имеет смысла? Это происки вредителей? Или дураков?

Почему ж не имеет, имеет. Это тот самый случай, когда лучшее - враг хорошего. Тритиевые лучше, чем АЭС, гелиевые лучше, чем тритиевые.

Так я ж о том, что к термоядерным технологиям разные страны вполне могут получить доступ и без лунного гелия. Так что это не стимул. Стимул может быть только один - экономическая эфеективность (экология, в конце концов, в данном случае тоже часть экологии)

[avmich]

Разработка грунта ведется скребком-шестеренкой, затем грунт разрыхляется и пыль с большой скоростью прокидывается по баллистической траектории в длинной плоской трубе (порядка - 6-10м). На участок трубы (на этом участке труба прозрачна) со всех сторон подается световая мощность, достаточная для разогрева пыли до 700-800С. Пыль падает в наклонный герметичный пылесборник, объем которого соединен с криогенными ловушками-насосами высокого вакуума. Отработанная пыль выгребается снизу "шестеренкой" при температуре около 300С.

Можно пояснить, зачем такая техника предлагается - греть пыль на лету? Удастся ли прикладывать такую мощность к пыли - чтобы на многие сотни градусов температуру поднимать за секунды полёта? КПД какой будет?.. Это я к тому, что удастся ли такую концентрацию энергии - МВт на кг - получить?

Что за длинная плоская труба, можно подробнее?

[Athlon]

Ценой того, что полёт к Луне занимает год,

Я знал, я знал!    30 суток мне казались больно оптимистичными, но сам посчитать не мог. А знающий человек посчитал. Теперь у нас кое-что есть, а то воду в ступе толчем...

[avmich]

Ценой того, что полёт к Луне занимает год,

Я знал, я знал! :D  :D  30 суток мне казались больно оптимистичными, но сам посчитать не мог. А знающий человек посчитал. Теперь у нас кое-что есть, а то воду в ступе толчем...

Не, я не считал - взял в качестве грубой оценки данные по СМАРТу. В нашем случае сроки скорее уменьшатся - если мы везём хороший реактор на борту, то ЭРДы выдают большую тягу, а это главный фактор во времени полёта.

[avmich]

"...There is, however, another advantage to solar power and that is if you do not want power, but just want high temperature for driving oxygen out of oxides, you may not need mirrors that have to be moved. It might be sufficient to have the right  kind of surface  that absorbs and emit ultraviolet but is highly reflective in the visible and infrared. In equilibrium with solar radiation, this will give high temeratures; the farther you go in the ultraviolet the more you can approach the maximum temperature obtainable, the surface temperature of the Sun. If you try to approach this limit, then the energy content - the power - will be small because it utilizes a smaller portion of the solar spectrum. But the temperature you can get is high. What the optimum is where you want to compromise, I do not know.

Let me extend this idea one step further. I would not only like to get very high temperatures; I also want to get very low temperatures as cheaply as possible. You can achieve the latter during the 14-day lunar night. If you isolate yourself from the surface of the Moon, put your apparatus on legs and put some space in between - all very cheap arrangements - you can approach temperatures in the neighbourhood of 2,7 degrees Absolute. In this way, you can get low temperature regions of large volume and high temperature regions of large volume..."

Edward Teller, Lawrence Livermore Laboratories, UC, Livermore, CA, 1984

http://www.stirlingengine.com/faq/one?scope=public&faq_id=1

"Real Stirling engines can reach 50 percent of the maximum theoretical value."

[avmich]

Критика Athlon-а хороша в том смысле, что на все такие вопросы надо уметь отвечать :) .

Поэтому и надо срочно писать вариант материала, где отвечать на "частые вопросы" типа "насколько дорого будет Х... какой КПД будет у У... удастся ли технически сделать З".

Вот, скажем, ЖК+ЖВ разгонники уменьшают ПН вдвое примерно, но снимают вопросы о времени полёта (3 суток примерно) или о стоимости ксенона. Наоборот, ЭРД жужжат долго (до года, хотя существенно зависит от энерговооружённости борта), но увеличивают ПН - в те же два раза. А даже год ждать в таком проекте - это всё же рассматривается.

[Athlon]

Не, я не считал - взял в качестве грубой оценки данные по СМАРТу. В нашем случае сроки скорее уменьшатся - если мы везём хороший реактор на борту, то ЭРДы выдают большую тягу, а это главный фактор во времени полёта.

А я то обрадовался...

[Fakir]

avmich

А какие данные сейчас есть? Тут в теме - 25 августа, 7-54 пм - упоминалось, что установка 50-100 тонн на Луне способна добывать тонну гелия в год - поправь, если ошибаюсь, всю тему подробно не смотрел.

К сожалению, ошибаешься ... 50-100 тонн - это масса (хотя, возможно, сильно завышенная, но этого не легче) только полустационарной криогенной установки для разделения газов и изотопов гелия. А по поводу суммарной массы оборудования, необходимого для выделения из реголита "первичного газа", содержащего тонну гелия-3, как раз и ломаются копья. Но судя по всему, это тысячи тонн.

получается, что на отлётную к Луне Протоном с водородным разгонником можно закинуть примерно 8 тонн.

ИМХО, доставку на "химии" даже рассматривать не стоит. Всё-таки 30 лет еще в запасе, да и тысячи тонн закидывать химией - выглядит утопично...

Посадка на Луну всё равно потребует примерно уполовинивания массы - на ЖК+керосин опираться не получится, срок полёта к Луне велик... значит, УИ примерно 3200;

А если что-то ядовитое, но с высокой энергетикой и высококипящее? Количество горючки в посадочной ступени невелико, так что даже взрыв на старте экологической катастрофой не грозит.

ЭРД выводим отдельно, второй ракетой .

Лучше ему быть многоразовым. Можно и со своим реактором.

Ценой того, что полёт к Луне занимает год,  

Пардон, а с чего так много? Ты что, взял тяговооруженность где-нибудь в 10^-6?

[Athlon]

Из информации, приведенной в НК№5,2003, стр.52 КПД плутониевого термоэлектрического преобразователя MMRTG - 7%, RSG (на базе двигателя Стирлинга) - 23%. Это к вопросу рекуперации тепла.
Там же (стр.31) написано, что масса активной зоны перспективного реактора SAFE-400 тепловой мощностью 400 кВт - 512кг. Учитывая, что реактор - это не только активная зона, моя оценка в 2т на 1МВт тепловой мощности выглядит вполне реалистично.

[Fakir]

avmich

Критика Athlon-а хороша в том смысле, что на все такие вопросы надо уметь отвечать .

Поэтому и надо срочно писать вариант материала, где отвечать на "частые вопросы" типа "насколько дорого будет Х... какой КПД будет у У... удастся ли технически сделать З".

Писать такой FAQ еще рано, как раз потому, что не на все вопросы пока удётся внятно ответить

Наоборот, ЭРД жужжат долго (до года, хотя существенно зависит от энерговооружённости борта),

Могут и дольше - если есть энергия. Ресурс СПД вполне может составлять несколько лет, особенно при профилировании канала (по расчётам Козлова из Института Прикладной Математики им. Келдыша ресурс возрастает чуть ли не в 1,5-2 раза).
А если ты о времени перелёта - можно и в месяц уложиться, всё зависит от движков и мощности бортового питания. У СМАРТа наверняка считанные киловатты были, а мы закладываемся не реакторы - значит, мощность в электричестве берём минимум от 100 кВт.

 

но увеличивают ПН - в те же два раза.

Могут и сильнее - зависит от УИ. А потолок УИ плазменников еще далеко не достигнут.

А даже год ждать в таком проекте - это всё же рассматривается.

Как раз это мы вполне можем себе позволить. Да  год - это очень много. Это или мы берём очень дохлый источник энергии, или очень высокий УИ (но в случае высокого УИ резко возрастает и ПН, доставляемая к Луне).
Кстати, у тебя Левантовского под рукой нет, глянуть главу о полётах к Луне? Там точно есть оценки по перелётам с ЭРД - хоть и для частного случая.

Athlon

А я то обрадовался...

Экий вы, право слово, злорадный :wink:

[avmich]

Вот поэтому и надо обновление "исходных данных" вывешивать.

Насчёт посадки с УИ > 3200 . Чтобы УИ организовать побольше, на ЖРД явно понадобится криогеника. А она недоживёт до Луны - если на ЭРД пускать. По крайней мере, таких вариантов мне сейчас не видно. Ну, УИ, может, удастся поднять до 3300 - если много всего на Луну отправлять, то выгоднее в R&D вложиться. 1900 м/с ХС - это из расчёта, что 1-я космическая для Луны - 1650 примерно, и 250 м/с - для управляемой посадки (1650 м/с при 3 "же" гасятся примерно за минуту, гравитационные потери - максимум 1,62 * 60 = 100 м/с - достаточно невелики). Массовое совершенство посадочной установки можно попробовать подтянуть... Итого, получается -

ХС 1900, УИ 3300
Z = 1,78
На низкой круговой у Луны - 22 тонны, на поверхности - 12,3 тонны
10 тонн топлива, посадочная ступень имеет Z = 10 -
то есть, на поверхности ПН та же самая - 11 тонн

Особенно не наиграешь :) . Но 11-тонные кубики при сегодняшней технологии - тут ведь действительно мало чего существенно неопробованного делать, лет через 6 после начала финансирования можно первый полёт запускать...

Интереснее скорее, как эта доставленная масса будет распределяться по оборудованию.

[Athlon]

Экий вы, право слово, злорадный :wink:

Такой уж родился...    

Для реабилитации - подкину идею, что посадочную ступень на Луну можно заправлять попутно вырабатываемыми на Луне же ЖК и ЖВ. Дальше стыковать на орбите Луны со свежеприбывшим грузом, посадка, отцепка груза, снова заправка и т.п. Естественно, для этого нужно развернуть на Луне приличную начальную инфраструктуру традиционным способом.

Очень интересует время полета на ЭРД к Луне. От этого будет зависеть необходимое количество разгонников и ресурс реактора.

[avmich]

Кстати, у тебя Левантовского под рукой нет, глянуть главу о полётах к Луне? Там точно есть оценки по перелётам с ЭРД - хоть и для частного случая.

Есть. Вот, например, что написано:

"...Вот как происходит перелёт ионного корабля в одном из рассчитанных вариантов. Сначала корабль в течение 1191 ч (50 сут!) движется по околоземной спирали (скорость истечения 50 км/с), затем в течение 76 ч (ещё 3 сут!) движется пассивно и, наконец, в течение 241,5 ч (ещё 10 сут!) совершает около 490 оборотов вокруг Луны, проводя сложную операцию по выходу на окололунную орбиту. Во время этой операции скорость истечения составляет 10 км/с, а начальное реактивное ускорение равно 1,175е-4 g . Ближайшая к Луне точка первого окололунного витка находится на высоте 3540 км, а окончательная высота орбиты равна 32 км...

Весь перелёт занимает около 63 сут, причём суммарная ХС достигает 7850 м/с. Если бы та же операция совершалась с помощью двух импульсов большой тяги, то суммарная ХС составила бы 3870 м/с благодаря почти полному отсутствию гравитационных потерь..."

В.И.Левантовский, МКПВЭИ, 1974 г

[avmich]

50 км/с - т.е. 5000 с - такой УИ доступен ЭРД? А то до 3000 ионники летали вроде, а дальше...

Правда, опять же вроде от энерговооружённости зависит.

Но суть дела не меняет - один год лететь к Луне - это хороший запас сверху, и при этом вполне допустим для данной задачи. Думаю, по ЭРДам надо будет оптимизировать скорее эксплуатационные расходы и сложность R&D, чем необходимость достигать пороговых характеристик.

[Fakir]

Athlon

Настоящая международная кооперация - это МКС. Впечатляет?

Скорее да. 400 тонн на орбите - не шутка всё-таки ("Мир" был 130, ЕМНИП).

основываясь на активно ведущихся (и хорошо проплаченных!) разработках.
По космическим технологиям, где ситуация аналогична (реакторы, мощные ЭРД) я тоже соглашусь, что все это более-менее реально.
Но ядерные двигатели, ВКС...

Гиперзвуковые разработки очень хорошо проплачиваются военными в тех же США. В России, несмотря на всю нашу, мягко говоря, бедность, работы в этом направлении тоже ведутся.
По поводу ЯРД НАСА периодически высказывается, очень может быть, что у них такие работы возобновятся. Да и у нас иногда вспоминают.  

Не думаю, что в России цепь поставщиков короче, а прибыли накручивается меньше (скорее наоборот). Стоимость энергоносителей явно не составляет значительной части в стоимости ракеты - это не выплавка аллюминия. Вообще, сам характер производства ракет подразумевает больщие затраты труда, как и в случае с другой техникой.

Мы остаёмся в области ИМХО, к сожалению...

А что мы поставим? Термоэлектрический преобразователь? Дригатель Стирлинга? Паровую турбину? ИМХО, максимум, что получим - КПД 10% при возросшем весе и сложности (уменьшении надежности) системы. Не стоит свеч.

Да я ж совсем не про то. Имелось в виду следующее: после выделения газов горячий (800 С) реголит нужно выкинуть, он уже своё отдал. Пропустим его через теплообменник, где часть тепла (по возможности большую) он отдаст теплоносителю, а нагретый теплоноситель, в свою очередь, подогреет свежевзятый с поверхности холодный реголит.

Да я только за. Но пока кроме тупого нагрева, никому в голову ничего не пришло.

Потому что не задумывались специально (собственно, в этом топике по сути впервые подняли проблему энергозатрат именно на вытапливание газов). С СО2 сначала так же было.
С реголитом - могу предположить следующее (всё, разумеется, весьма спекулятивно). Размеры пылинок реголита порядка 0,3 мм. Вероятно, молекулы газов, выделяющиеся при нагреве, содержатся в очень тонком поверхностном слое пылинок. Следовательно, прогревать пылинку целиком необходимости нет, нужно прогреть лишь тонкий слой, который по массе не составляет и процента. Как греть лишь поверхностный слой? В первую очередь на память приходит скин-эффект. Но тут уже нужно крепко подумать (выяснить для начала электрические параметры реголита) и поэкспериментировать.

На каком умеем, на том мы и рассуждаем, конечно...

Я подвожу к мысли, что уже сейчас Лавочкинскому КБ в кооперации с реакторщиками и тепловиками имело бы смысл начать предварительные проработки лунного комбайна.

При нашей с Вами информированности и квалификации в данной области ничего не остается, как ориентироваться на аналоги.

Надо бы хоть в базовую литературу основательно врыться... Может, удастся этим заняться в ближайшую пару месяцев.

Да, явно без специалиста не обойтись...

Да само по себе посчитать несложно - "Динамика космических полётов с малой тягой" в ящике лежит, нужно только потратить вечер, сесть и посчитать. Когда окончательно определимся с вводными - не лень будет и разобраться.

Сейчас - ок.0,1 млн.$ за тонну.

Точно? Вы ничего не напутали?

Возрастет спрос (а он сильно возрастет!) - возрастут и цены. Либо сами строим неслабый завод по разделению воздуха.

Ну это уж слишком - с чего бы им сразу возрастать? Почему бы производителям технических газов не нарастить производство при той же норме прибыли? Если учесть, что в России некоторые производители технических газов фактически входят в структуры Минатома - особых проблем не вижу.

А на что закладываемся? Предлагайте, будем исходить из чего-то еще.

Например, на некий АКС с ПН на орбите порядка 30 тонн - нечто вроде "Старлайнера" от Streamflow. Возьмём за ориентиры предлагаемые им ПН и стоимость выведения.

Давайте! Я давно к этому призываю! Для начала определимся, на чем выводить будем.

ИМХО, не так важно на чём, как какими кусками и по какой цене. Пусть хоть грифоны в лапах на орбиту вытаскивают.

Насчет электроники я бы поспорил... Комбайн должен быть тачкой совершенно автономной

Так у комбайна задачи куда проще - медленно ползать по равнине, практически не имеющей неровностей рельефа, сравнимых с размерами комбайна (а на Марсе - не так), да соскребать реголит. При чём при необходимости оператор всегда может взять на себя управление в режиме онлайн, даже с Земли (запаздывание сигнала не более двух секунд, в отличие от десятка минут для Марса). И т.д.

Как все запущено...

Наоборот, всё хорошо - раз есть куча вариантов и перспектив, что-нибудь да сработает   И возможно, даже раньше, чем мы ожидаем.
 

Так я ж о том, что к термоядерным технологиям разные страны вполне могут получить доступ и без лунного гелия.

Это всё же несколько разные технологии - тритиевая и гелиевая.

[Fakir]

avmich

Чтобы УИ организовать побольше, на ЖРД явно понадобится криогеника.

И даже со всякими фтористыми соединениями ничего не выйдет без криогеники?

На низкой круговой у Луны - 22 тонны,

Не совсем понял - так на какую массу на околоземной орбите ты закладывался? Два "Протона", 42 тонны?

Весь перелёт занимает около 63 сут

Хм, а у меня в памяти почему-то засело - порядка 30 суток. Правда, я читал издание 79-го года, возможно, там он рассматривал другой случай.
Кстати, в приведенном отрывке почему-то ничего не сказано о доставляемой ПН.

50 км/с - т.е. 5000 с - такой УИ доступен ЭРД?  

Почему же нет? Вполне. Для ионников - влёгкую, СПД или ДАС - тоже можно сделать. Просто до сих пор не было задачи создать плазменник с таким УИ, на серийных для спутников вполне обходились полутора тысячами. Кстати, "Энергия" в марсианском проекте, ЕМНИП, закладывается на ДАС с УИ 3000 с. А американцы на стенде уже гоняли плазменник с варьируемым УИ (не VASIMR) до 4500:

Directed research pertaining to high-power, high specific impulse Hall
thrusters was conducted under the sponsorship of Project Prometheus. This effort has culminated in the design and fabrication of the NASA-400M Hall thruster, designed for 50 kW operation at specific impulses greater than 4500 seconds. A description of NASA GRC's program year 2004 accomplishments in the area of Hall thruster propulsion is presented.

Думаю, по ЭРДам надо будет оптимизировать скорее эксплуатационные расходы и сложность R&D

ЭРД нужных параметров уже почти есть, так что средства на их разработку включать в "гелиевую" программу нет необходимости.

[Fakir]

Athlon

Для реабилитации - подкину идею, что посадочную ступень на Луну можно заправлять попутно вырабатываемыми на Луне же ЖК и ЖВ. Дальше стыковать на орбите Луны со свежеприбывшим грузом, посадка, отцепка груза, снова заправка и т.п. Естественно, для этого нужно развернуть на Луне приличную начальную инфраструктуру традиционным способом.

Многоразовые транспортники "Луна-лунная орбита" - это, конечно, хороший вариант. Но большой вопрос, чем именно заправлять. Если ЖВ+ЖК - то кислорода наделать не проблема, а с водородом хуже - только из реголита (если льда в кратерах не найдётся). Один комбайн, нарабатывающий за год пару килограммов гелия-3 попутно соберет около 10 тонн водорода - в принципе, на несколько взлётов-посадок хватит, но впритык. И собирать долго. Может быть, больше шансов у силанов.
А лично мне кажется более перспективной ядерная взлётно-посадочная ступень, заправляемая кислородом, который относительно легко тоннами добывать из ильменита.

[avmich]

avmich

Чтобы УИ организовать побольше, на ЖРД явно понадобится криогеника.

И даже со всякими фтористыми соединениями ничего не выйдет без криогеники?

Ну, УИ же ~ sqrt(1/mu) . Во-первых, как тут без водорода в качестве рабочего тела? Во-вторых, F2 - это криогеника, O2 - криогеника, вариации (теоретические) на тему O3 - криогеника... разве вот ClF3 жидкий при н.у... Но проблему водорода это не снимает. А вот экзотики добавляет изрядно...

Но тут есть обходной путь, состоящий в том, что O2 берётся с Луны. См. дальше.

На низкой круговой у Луны - 22 тонны,

Не совсем понял - так на какую массу на околоземной орбите ты закладывался? Два "Протона", 42 тонны?

Нет. Смотри, какое рассуждение.

Нам ведь что надо? Нам надо максимизировать размер кирпичика, чтобы не строить по кусочкам, а пускать модули побольше. При условии использования Протона максимальный кирпич - это 22 тонны, ПН Протона на ИСЗ.

Схема такая. При УИ РБ с ЭРД в 30000 м/с и потребной ХС ИСЗ-ИСЛ в 8000 м/с Z получается exp(8/30) = 1,3 . То есть, на 22 тонны ПН + 1 тонна РБ требуется 23 * 1,3 - 23 = 30 - 23 = 7 тонн топлива. Это как раз ПН Союза.

Многоразовый РБ с ЭРД, массой в 1 тонну, заправляется 7 тоннами топлива, стыкуется к 22 -тонной ПН и отвозит её на ИСЛ. После чего РБ возвращается на ИСЗ.

Теперь проблема только в том, сколько из кирпичика в 22 тонны на окололунной орбите можно доставить на поверхность. Хочется побольше - чтобы не дробить оборудование на маленькие кусочки. ЭРД не спасёт - у него тяга маленькая. Подошёл бы ЯРД, но это отдельная глава, которая тоже денег потребует, и как раз больше на R&D . Остаётся ЖРД.

Если топливо вести с собой - то криогеника не подходит, значит, УИ не больше 3200, значит, почти половина массы из 22 тонн - в топливо.

А вот если О2 тащить с Луны - где его много и где его можно добывать значительно более скромной индустрией, чем индустрия добычи Не3 - то можно и УИ иметь 3500, и Z куда как лучше (керосин-кислородные ЖРД на 1 кг керосина тратят примерно 2,5 кг кислорода). То есть,

1900 = 3500 * ln Z
Z = exp(19/35) = 1,72

Это примерно значит, что из 22 тонн примерно 5 тонн - керосин, ещё 12,5 тонн ЖК тащим с Луны, вместе с многоразовым посадочным модулем, и ПН на Луне получается 17 тонн.

Это если не закладываться на лунный водород :) .

[Athlon]

Настоящая международная кооперация - это МКС. Впечатляет?

Скорее да. 400 тонн на орбите - не шутка всё-таки ("Мир" был 130, ЕМНИП).

А теперь вспомним, сколько эти 400тонн (а пока еще отнюдь не 400) стоили, продолжительность строительства и то, каким количеством скандалов и взаимных обвинений все это сопровождалось и сопровождается...

Гиперзвуковые разработки очень хорошо проплачиваются военными в тех же США.

Цифры не приведете? Пока все, что есть - насовский X-43, от которого до полноценных ВКС... А военные в США и Dyna Soar финансировали, и много чего еще.

В России, несмотря на всю нашу, мягко говоря, бедность, работы в этом направлении тоже ведутся.

А, Холод имеете в виду? И как, давно там были новости? Один и тот же макет с выставки на выставку который год таскают...

По поводу ЯРД НАСА периодически высказывается, очень может быть, что у них такие работы возобновятся. Да и у нас иногда вспоминают.

Высказывались и вспоминали и 40 лет назад (пожалуй, куда активнее чем сейчас). И чего?

Да я ж совсем не про то. Имелось в виду следующее: после выделения газов горячий (800 С) реголит нужно выкинуть, он уже своё отдал. Пропустим его через теплообменник, где часть тепла (по возможности большую) он отдаст теплоносителю, а нагретый теплоноситель, в свою очередь, подогреет свежевзятый с поверхности холодный реголит.

А, я имел в виду, что электричеством будем греть. Нагрев теплоносителя, он, конечно, на первый взгляд выглядит более привлекательно, но надо бы прикинуть массу и КПД подобной установки...

Потому что не задумывались специально (собственно, в этом топике по сути впервые подняли проблему энергозатрат именно на вытапливание газов). С СО2 сначала так же было.
С реголитом - могу предположить следующее (всё, разумеется, весьма спекулятивно). Размеры пылинок реголита порядка 0,3 мм. Вероятно, молекулы газов, выделяющиеся при нагреве, содержатся в очень тонком поверхностном слое пылинок. Следовательно, прогревать пылинку целиком необходимости нет, нужно прогреть лишь тонкий слой, который по массе не составляет и процента. Как греть лишь поверхностный слой? В первую очередь на память приходит скин-эффект. Но тут уже нужно крепко подумать (выяснить для начала электрические параметры реголита) и поэкспериментировать.

Уу.. Эт совсем другая тема...

Я подвожу к мысли, что уже сейчас Лавочкинскому КБ в кооперации с реакторщиками и тепловиками имело бы смысл начать предварительные проработки лунного комбайна.

Да кто против... Вон, Russian JIMO посчитали же.

Сейчас - ок.0,1 млн.$ за тонну.

Точно? Вы ничего не напутали?

Да вроде нет. В НК 4/2005 приводилась цена криптона - 93$ за кг. В тонне вроде 1000 кг.

Возрастет спрос (а он сильно возрастет!) - возрастут и цены. Либо сами строим неслабый завод по разделению воздуха.

Ну это уж слишком - с чего бы им сразу возрастать? Почему бы производителям технических газов не нарастить производство при той же норме прибыли? Если учесть, что в России некоторые производители технических газов фактически входят в структуры Минатома - особых проблем не вижу.

Это если есть незадействованные мощности.

Например, на некий АКС с ПН на орбите порядка 30 тонн - нечто вроде "Старлайнера" от Streamflow. Возьмём за ориентиры предлагаемые им ПН и стоимость выведения.

Я был и буду против включения в расчеты того, чего нет, неизвестно когда будет и неизвестно сколько будет стоить. Если мы не занимаемся научной фантастикой.

ИМХО, не так важно на чём, как какими кусками и по какой цене. Пусть хоть грифоны в лапах на орбиту вытаскивают.

А что же тогда важно???

Наоборот, всё хорошо - раз есть куча вариантов и перспектив, что-нибудь да сработает   И возможно, даже раньше, чем мы ожидаем.

А, ну будем надеятся на лучшее...

Это всё же несколько разные технологии - тритиевая и гелиевая.

И то, и то - термояд. Остальное не столь принципиально. Тритиевая, судя по всему, будет сложнее, и следовательно, технологически интереснее.