Как обойтись без РИТЭГ-ов на лунных стационарных(и не только) объектах. Мысли от Lunatik-k.

[SONY]

Электричества лунным утром же потребуется совсем немного, только чтобы загрузить систему и развернуть СБ

СБ обычно не поворотные, а просто налеплены с трёх сторон чтобы всегда Солнце освещало.
Аккумулятор нужен чтобы работать буфером: во время простоя накапливать энергию СБ, а при активной работе - отдавать. Так-то чисто загрузить бортовой компьютер можно без каких-либо аккумуляторов, напрямую от СБ.

Если спроектировать систему, которой не нужен большой буфер, то ставятся плёночные конденсаторы, и им температура пофигу, работают и при -200, и при +100.

[Lunatik-k]

Куда меньше энергии уйдёт на подогрев аккумулятора от него самого же

Давайте посчитаем.

-173°С  это 100°К.
т.е. с одного квадратного метра поверхности улетает в пространство:
за один час примерно 5.67 вт.
т.е . за лунную ночь (354часа) 2.007 квт.
(эту-же мощность получает на свою поверхность аккумулятор от излучения поверхности Луны).

При необходимости поддерживать температуру -35°C это 238°К
с одного метра поверхности будет улетать в пространство
за один час примерно 182 вт
т.е. за лунную ночь(354 часа ) (64,428 - 2,007) = 62,421 квт.

У вас есть на примете тип серийного аккумулятора с поверхностью в 1 квадратный метр, который будет вырабатывать такую мощность для своего подогрева ?   

[Юрий Михайлович Темников]

Для Луны нет ничего лучше маховичного накопителя.

Это вообще отдельная тема. Все знают о высоком КПД супермаховиков, но мало кто может объяснить, почему их нет в современной технике.

См.англ.Вику,весьма познавательно.

[vlad7308]

СБ обычно не поворотные, а просто налеплены с трёх сторон чтобы всегда Солнце освещало.

Это в совсем простейшем и дубовейшем случае.

Электричества лунным утром же потребуется совсем немного, только чтобы загрузить систему и развернуть СБ

Аккумулятор нужен чтобы работать буфером: во время простоя накапливать энергию СБ, а при активной работе - отдавать. Так-то чисто загрузить бортовой компьютер можно без каких-либо аккумуляторов, напрямую от СБ.

Если спроектировать систему, которой не нужен большой буфер, то ставятся плёночные конденсаторы, и им температура пофигу, работают и при -200, и при +100.

ну взлететь операционке утром всё равно как-то нужно. Суперконденсатор не продержит заряд две недели.

[vlad7308]

Куда меньше энергии уйдёт на подогрев аккумулятора от него самого же

Давайте посчитаем.

-173°С  это 100°К.
т.е. с одного квадратного метра поверхности улетает в пространство:
за один час примерно 5.67 вт.
т.е . за лунную ночь (354часа) 2.007 квт.
(эту-же мощность получает на свою поверхность аккумулятор от излучения поверхности Луны).

При необходимости поддерживать температуру -35°C это 238°К
с одного метра поверхности будет улетать в пространство
за один час примерно 182 вт
т.е. за лунную ночь(354 часа ) (64,428 - 2,007) = 62,421 квт.

У вас есть на примете тип серийного аккумулятора с поверхностью в 1 квадратный метр, который будет вырабатывать такую мощность для своего подогрева ?   

ммда
Гениально. А если теплоизолировать, не? Все равно 62 кВт*ч?

[Lunatik-k]

ммда
Гениально. А если теплоизолировать, не? Все равно 62 кВт*ч?

Так и я о том-же проще спрятать в реголит где -35°С и не расходовать запасенную энергию на собственный подогрев.

Эта энергия может понадобиться для организации связи с Землей в лунную ночь, для передачи телеметрии или научных данных.
Например с сейсмодатчика или температурных показателей, да еще есть много на что можно потратить запасенную энергию чем на собственный подогрев.

[Юрий Михайлович Темников]

ммда
Гениально. А если теплоизолировать, не? Все равно 62 кВт*ч?

Так и я о том-же проще спрятать в реголит где -35°С и не расходовать запасенную энергию на собственный подогрев.

Эта энергия может понадобиться для организации связи с Землей в лунную ночь, для передачи телеметрии или научных данных.
Например с сейсмодатчика или температурных показателей, да еще есть много на что можно потратить запасенную энергию чем на собственный подогрев.

Ну фантазёры!  самоё простое-то и проворонили.аккумулятор нужно спрятать Внутри АМС,или Базы!увеличится  тепловая инерция,да и саморазряд будет их подогревать.Ох-охо-х.

[Lunatik-k]

Жаль только, что человечество не умеет бурить на других планетах шурфы таких размеров, чтобы туда могла пролезть двадцатикилограммовая аккумуляторная батарея...

За все человечество тут отвечать не надо, много на себя берете.
Если вы не способны справиться этой простейшей задачей то это ваши трудности.

Если познакомиться с планами Луна-27 то там планируют пробурить на глубину 2 метра за 16-24 часа.
И это с постоянным отключением бура чтобы не испарить влагу из-за перегрева бура.
Пробурив сначала планируемое отверстие на глубину пол метра, сменить инструмент установить пустотелую коронку необходимого диаметра по типу какими сверлят отверстия в кирпичных перегородках под электро-розетки и выключатели на стройках, используя предыдущее отверстие как направляющее отверстие, бурить и бурить. За 354 часа лунного дня справятся с поставленной задачей, если захотят.
Осваивать Луну собрались.
Если не справиться с такой простейшей задачей то и нечего мечтать о Луне.

Примечание-дополнение:
 Любая батарея состоит из отдельных элементов меньшего размера. Можно пробурить отверстия для каждого элемента в отдельности и помести в каждое отверстие свой элемент.
Вариантов решения проблемы много, нужно только желание и средства для решения проблемы.

[Ястреб]

Бурят не шурфы, а скважины, шурфы -- копают. 

[Суровый Патриот]

Стесняюсь спросить...
А в чём, собственно проблема сохранить на Луне тепло нагретого солнцем предмета (хотябы автоматической станции) в течении 14 дней лунной ночи?
Это же не Марс, здесь нет сквозняков и следовательно конвективного охлаждения/нагрева предметов! Теплоотвод через посадочные лапы на грунт ничтожен.

Найдите простое и очевидное решение для данных условий.
Подсказка: обратить внимание на самый большоё конструктивный элемент телескопа Джеймс Уэбб. 
Подсказка 2 : обратить внимание на самую большую подвижную деталь "Лунохода-1,2". 

[Суровый Патриот]

*

[Lunatik-k]

Подсказка 2 : обратить внимание на самую большую подвижную деталь "Лунохода-1,2".

Чтобы много не писать рекомендую Вам прочитать тему :
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=22632.20
там есть про Луноход.

[Штуцер]

Шурфы бьют.

[Антикосмит]

Жаль только, что человечество не умеет бурить на других планетах шурфы таких размеров, чтобы туда могла пролезть двадцатикилограммовая аккумуляторная батарея...
А ещё жаль, что стабильная температура в грунте - из-за его низкой теплопроводности, которая означает, что зарытая в него батарея перегреется.

Почему не умеет? Умеет. Можно на вонючке сделать малогабаритный бур или еще лучше на какой-нибудь высококипящей паре. Это будет явно надежнее всяких буров с коронками. Потому что проще. Заодно и рекорд поставим в виде самой глубокой дырки вырытой на Луне.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%B4%D0%B7%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%81%D0%BD%D0%B0%D1%80%D1%8F%D0%B4

[Суровый Патриот]

Подсказка 2 : обратить внимание на самую большую подвижную деталь "Лунохода-1,2".

Чтобы много не писать рекомендую Вам прочитать тему :
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=22632.20
там есть про Луноход.

С уважением отношусь к Вашему изобретательскому усердию.
Но и в изобретательстве, как и во многих других областях, чёткая постановка вопроса - половина успеха. Плюс понимание элементов составляющих явление по отдельности и в их связност. Ну вот на примере рассматриваемой в этой теме проблемы.

1. Задача: обеспечить температуру прибора (аккумуляторв) в допустимом диапазоне при охлождении (остывании тепловым излучением) окружающей среды в течении относительно длительного времени.
2. Охлождение предотвращается одним из этих, или их совмещением способов:
а) подогрев имеющимися в системе ресурсами энергии;
б) подогрев внешними источниками энергии - внешним излучением, теплом грунта;
в) сохранение собственного запаса тепла ограничив его потерю прибором до приемлемой величины.
3. В рассматриваемых условиях задачу можно решить каждым из трёх перечисленных способов, но лишь третий не требует расхода собственной энергии системы, например, на бурение заглубления для пункта б).
4. Рассмотрим возможности по пункту в).
Потеря тепла возможа тремя способами:
- Через механический контакт прибора с другими конструктивными элементами;
- посредством конвекции в газовой или жидкой среде; 
- через тепловое излучение прибора.
Потеря тепла по первому пункту уменьшается до приемлемого уровня известными проектными решениями; потеря через конвекцию в вакууме отсутствует.
Остаётся третий пункт.
Потеря через излучение уменьшается посредством помещения прибора в устройство, которое в быту прозывается термосом, или техническим языком - термостатом. 
Конечно, тот тип термостата, в котором пространство между стенками вакуумировано.
Сигнальные и силовые провода выводятся через пробку-крышку. 
Для предотвращения перегрева при номинальной нагрузке, через внутреннее сопротивление, пространство между аккумулятором и внутренней стенкой термостата заливается веществом имеющим температуру плавления ниже рабочего температурного максимума аккумулятора (для поглощения энергии при фазовом переходе), например парафином, металлами натрием или калием. Двухстеночного термостата, конечно, будет недостаточно, поэтому потребуется матрёшка из 3-4 вставленных друг в друга термостатов. Понятно - внутренние поверхности стенок для отражения теплового излучения должны быть полированы, а наружные поверхности стенок зачернены.

У этого способа есть один недостаток - придётся везти вакуум между стенками термостата с земли на Луну, хотя по массе это существенно меньше чем бурмашина для заглубления аккумулятора.
Но есть способ и от этого недостатка избавиться. 

п.с. см. личку.

[Lunatik-k]

Двухстеночного термостата, конечно, будет недостаточно, поэтому потребуется матрёшка из 3-4 вставленных друг в друга термостатов. Понятно - внутренние поверхности стенок для отражения теплового излучения должны быть полированы, а наружные поверхности стенок зачернены.

Давайте посчитаем:
предположим : поверхность аккумулятора 1 кв.метр. Это примерно чуть больше танкового аккумулятора.
Если добавить парафиновую прослойку(как Вы предлагаете для предотвращения перегрева) то это значительно больше метра значит потери тепла возрастут(как известно потери теплопроводности на низких температурах выше чем при излучении через вакуум) .

задача поддерживаемая температура -35°С
Не термоизолируемый Аккумулятор(поверхностью 1м.кв) на разогрев(компенсация тепловых потерь ) примерный расчет потратит 62,4квт(округлим до 64квт).
При вакуумной теплоизоляции :
1) Однокамерных перегородках  32квт
2) двухкамерный 16квт
3) трехкамерный 8 квт
4) четырехкамерный 4квт
5) пятикамерный 2квт

что такое танковый аккумулятор 24В 85А = 2040 вт.

т.е. при наличии парафиновой прослойки разрядится полностью в ноль, может и остыть значительно ниже -35°С разрушатся пластины от превращения электролита в лед.

Тепловые потери будут выше т.к. межкамерные стенки должны иметь опоры которые обладают значительной теплопроводностью. Межкамерные стенки должны обладать приличной прочностью т.к. есть перегрузки при старте с Земли и перегрузки при торможении при посадке на Луну, а это дополнительная масса.

Конечно не потащим на Луну свинцовые аккумуляторы, но никель-кадмиевые имеют значительно меньшую объемную емкость, а это большая площадь поверхности, а литиевые имеют минимальную температуру эксплуатации -10°С(со значительной потерей емкости аккумулятора), что приведет к еще большим электрическим потерям на подогрев аккумулятора.





 

[Дем]

никель-кадмиевые имеют значительно меньшую объемную емкость, а это большая площадь поверхности, а литиевые имеют минимальную температуру эксплуатации -10°С(со значительной потерей емкости аккумулятора), что приведет к еще большим электрическим потерям на подогрев аккумулятора.

Ну значит надо использовать какой-то ещё накопитель тепла.
Т.е. днём греем реголит и засыпаем его в какой-то уровень термостата. Чтобы и сам не так резко остывал, и содержимое не перегрел на начальном этапе. 

[Serge V Iz]

У китайского марсохода в качестве накопителя используется керосин жидкий парафин. Который умеет замерзать, и при этом замерзании тоже выделяет из себя лишнее тепло. Вода в этом смысле лучше, но уж очень много у неё других неприятных свойств.

[Lunatik-k]

Есть ещё одна интересная мысль.

За лунную ночь реголит остывает на глубину 1 метр до -35°С.
Нужно поступить проще, просто не дать так быстро остыть реголиту на эту глубину.
Можно закопать аккумулятор на значительно меньшую глубину, но перед наступлением лунной ночи накрыть место где закопали аккумулятор несколькими слоями ЭВТИ.
Теплоемкость реголита накопит необходимую тепловую энергию, а покрывало из нескольких слоев ЭВТИ просто не даст реголиту так быстро терять накопленную тепловую энергию.

Все мои мысли принадлежат только России.

[Lunatik-k]

Спускаемый модуль «Чандраян-3» углубился в лунный реголит на восемь сантиметров и померил его температуру.


Вы не можете просматривать это вложение.

 
Это краткое сообщение дает мало информации.
Известно, что бурили в лунный день.
В какой момент дня (начало, средина, конец) в сообщении не указано.
Из сообщения видно, что реголит даже днем прогревается на небольшую глубину.
Не понятно как  быстро остывает реголит.

Если у кого есть более полная картина по температуре реголита то можно её поместить тут для более глубокого анализа.