Ракетное топливо для Луны ?

[Lunatik-k]

На Луне гравитация в 6 раз меньше чем на Земле.
Может подумать какие другие виды ракетного топлива можно использовать при старте с Луны.
То что не пригодно по характеристикам для Земли вполне может подойти для Луны.

В качестве окислителя получаем из реголита кислород.
Но реголит обладает большим количеством химических элементов.

Вот в лунном реголите присутствует порядка 5% магния.
Может магний использовать как топливо для старта с Луны ?

Есть ли на форуме специалисты по альтернативным видам топлива ?

[sychbird]

На Луне гравитация в 6 раз меньше чем на Земле.
Может подумать какие другие виды ракетного топлива можно использовать при старте с Луны.
То что не пригодно по характеристикам для Земли вполне может подойти для Луны.

В качестве окислителя получаем из реголита кислород.
Но реголит обладает большим количеством химических элементов.

Вот в лунном реголите присутствует порядка 5% магния.
Может магний использовать как топливо для старта с Луны ?

Есть ли на форуме специалисты по альтернативным видам топлива ?

При содержании 5% извлечение и концентрация магния будет очень дорогостоящяя.

Наиболее подходящее топливо для старта с Луны биогенный метан из отходов жизнедеятельности и биомассы от псевдо-замкнутой системы жизнеобеспечения.

[Lunatik-k]

Наиболее подходящее топливо для старта с Луны биогенный метан из отходов жизнедеятельности и биомассы от псевдо-замкнутой системы жизнеобеспечения

При использовании отходов от системы жизнеобеспечения
этого топлива не так много сколько нужно.
Для использования отходов системы жизнеобеспечения в космосе у меня даже есть реальное предложение описанное тут:
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=22628.0

[amster]

Но реголит обладает большим количеством химических элементов.

На Луне вполне достаточно и углерода и водорода для производства метана и прочих углеводородов.
Энергии и конструкционных материалов тоже полно.

[algol5720]

Но реголит обладает большим количеством химических элементов.

На Луне вполне достаточно и углерода и водорода для производства метана и прочих углеводородов.
Энергии и конструкционных материалов тоже полно.

Всего полно в реголите на Луне,остается лишь за малым определиться,что нам нужно в первую очередь и создать соответствующую технологию переработки реголита.Только на это уйдет не менее 20-ти лет.   

[amster]

Но реголит обладает большим количеством химических элементов.

На Луне вполне достаточно и углерода и водорода для производства метана и прочих углеводородов.
Энергии и конструкционных материалов тоже полно.

Всего полно в реголите на Луне,остается лишь за малым определиться,что нам нужно в первую очередь и создать соответствующую технологию переработки реголита.Только на это уйдет не менее 20-ти лет.  

Занялись бы этим 20 лет назад, то уже вместо бессмысленного участия в бессмысленоой МКС,
была бы Лунная База.

И сейчас можно начинать - лучше поздно, чем никогда.

[algol5720]

Но реголит обладает большим количеством химических элементов.

На Луне вполне достаточно и углерода и водорода для производства метана и прочих углеводородов.
Энергии и конструкционных материалов тоже полно.

Всего полно в реголите на Луне,остается лишь за малым определиться,что нам нужно в первую очередь и создать соответствующую технологию переработки реголита.Только на это уйдет не менее 20-ти лет.  

Занялись бы этим 20 лет назад, то уже вместо бессмысленного участия в бессмысленоой МКС,
была бы Лунная База.

И сейчас можно начинать - лучше поздно, чем никогда.

У древних Римлян была поговорка хорошая- Если не можешь,то и хотеть глупо...

[ГИП]

На Луне гравитация в 6 раз меньше чем на Земле.
Может подумать какие другие виды ракетного топлива можно использовать при старте с Луны.
То что не пригодно по характеристикам для Земли вполне может подойти для Луны.

В качестве окислителя получаем из реголита кислород.
Но реголит обладает большим количеством химических элементов.

Вот в лунном реголите присутствует порядка 5% магния.
Может магний использовать как топливо для старта с Луны ?

Есть ли на форуме специалисты по альтернативным видам топлива ?

При содержании 5% извлечение и концентрация магния будет очень дорогостоящяя.

Наиболее подходящее топливо для старта с Луны биогенный метан из отходов жизнедеятельности и биомассы от псевдо-замкнутой системы жизнеобеспечения.

Давайте пойдем с обратной стороны. Конечно магний окисляется в кислороде. Как и многие другие химические элементы. 
Но как вы представляете конструкцию такого двигателя? Систему подачи топлива (магния) в камеру сгорания, саму камеру сгорания?

[Lunatik-k]

На Луне гравитация в 6 раз меньше чем на Земле.
Может подумать какие другие виды ракетного топлива можно использовать при старте с Луны.
То что не пригодно по характеристикам для Земли вполне может подойти для Луны.

В качестве окислителя получаем из реголита кислород.
Но реголит обладает большим количеством химических элементов.

Вот в лунном реголите присутствует порядка 5% магния.
Может магний использовать как топливо для старта с Луны ?

Есть ли на форуме специалисты по альтернативным видам топлива ?

При содержании 5% извлечение и концентрация магния будет очень дорогостоящяя.

Наиболее подходящее топливо для старта с Луны биогенный метан из отходов жизнедеятельности и биомассы от псевдо-замкнутой системы жизнеобеспечения.

Давайте пойдем с обратной стороны. Конечно магний окисляется в кислороде. Как и многие другие химические элементы.
Но как вы представляете конструкцию такого двигателя? Систему подачи топлива (магния) в камеру сгорания, саму камеру сгорания?

Самый простейший вариант, подумать над модернизацией конструкции твердо-топливных ускорителей.
Где в качестве окислителя может использоваться кислород.
А магний просто выгорает без всякой подачи как это происходит в ТТУ.
Особых сложных конструкций не потребуется.
Просто этим никто на Земле не занимался, т.к. на Земле гравитация значительно выше и требования к топливу другие.
Низкая гравитация на Луне открывает новые возможности к построению и разработке новых двигателей, на новых видах топлива.

[Юрий Михайлович Темников]

Самый простейший вариант, подумать над модернизацией конструкции твердо-топливных ускорителей.
Где в качестве окислителя может использоваться кислород.
А магний просто выгорает без всякой подачи как это происходит в ТТУ.
Особых сложных конструкций не потребуется.
Просто этим никто на Земле не занимался, т.к. на Земле гравитация значительно выше и требования к топливу другие.
Низкая гравитация на Луне открывает новые возможности к построению и разработке новых двигателей, на новых видах топлива.

Простейший? Нужно организовать на Луне крупнотоннажное производство всяческих смол и каучуков для связующего и как некоторую часть топлива. Плюс производство перхлоратов-окислителя. Ну и корпусов ТРД. Сложнейшее хим и не только производство.

[ГИП]

Самый простейший вариант, подумать над модернизацией конструкции твердо-топливных ускорителей.
Где в качестве окислителя может использоваться кислород.
А магний просто выгорает без всякой подачи как это происходит в ТТУ.
Особых сложных конструкций не потребуется.
Просто этим никто на Земле не занимался, т.к. на Земле гравитация значительно выше и требования к топливу другие.
Низкая гравитация на Луне открывает новые возможности к построению и разработке новых двигателей, на новых видах топлива.

Не вижу особых отличий в конструкции твердотопливного ускорителя для Луны. (Ракетный двигатель твердого топлива РДТТ - это лишь часть ТТУ. Для понимания)
То, что вы описываете это не доработка РДТТ а другой тип двигателя. Гибридный ракетный двигатель (КРД).
https://ru.wikipedia.org/wiki/Гибридный_ракетный_двигатель
Конструкция имеет некоторые плюсы, но и унаследовала кучу минусов полученных от ЖРД и РДТТ.
Почти не используется. Как думаете, почему?
Кроме того, топливо используется высокомолекулярное, но ни как не металлы. (как исключение - небольшие добавки металлов в основное топливо.)
Вы представляете, какие там проблемы с чистым металлом в виде топлива?
Вообще, начатые проекты нужно доводить до какого-то итога. Типа схемы конструкции ступени, С расчетом, Системы добычи руда и процесс получения чистого магния, затраты, стоимость такого удовольствия.
Выгоды можно обсуждать только после такой проделанной работы.

PS. Заметьте, никто не оперирует туманным и не инженерным понятиями и безаргументных "фтопку" "никакой экзотики" и т.п. Уточняю термины и показываю какие могут возникнуть проблемы при дальнейшем проектировании. Думаю - без обид. И с таким же подходам к проектам других участников.

[Lunatik-k]

То, что вы описываете это не доработка РДТТ а другой тип двигателя. Гибридный ракетный двигатель (КРД).
https://ru.wikipedia.org/wiki/Гибридный_ракетный_двигатель
Конструкция имеет некоторые плюсы, но и унаследовала кучу минусов полученных от ЖРД и РДТТ.
Почти не используется. Как думаете, почему?

Как бы не назывался этот двигатель, но идея вполне рабочая.

Луна это совсем иной мир с иной гравитацией и отсутствием атмосферы.
Технологии которые не приемлемы на Земле могут вполне работать на Луне.
И нельзя зацикливаться на тех решениях которые отработаны на Земле, должно проходить полное переосмысление преимуществ и недостатков которые предоставляет Луна.
Даже литейное дело в вакууме на Луне на порядок дешевле чем в литейное дело в вакууме на Земле.

И топливные пары на Луне с точки зрения экономики могут быть совсем другими, а не теми, которые мы используем при старте с Земли.

 

[ГИП]

Как бы не назывался этот двигатель, но идея вполне рабочая.

Луна это совсем иной мир с иной гравитацией и отсутствием атмосферы.
Технологии которые не приемлемы на Земле могут вполне работать на Луне.
И нельзя зацикливаться на тех решениях которые отработаны на Земле, должно проходить полное переосмысление преимуществ и недостатков которые предоставляет Луна.

Вы как-то на 180 градусов развернулись.

То, что Луна другая не является аргументом что ГРД на магнии там будет эффективно работать.
Преимущества Луны могут привести вообще к отказу РД, например.
Литье это даже не этап добычи на Луне. И сомнительно, чтобы аж на порядок дешевле. Предыдущие этапы значительно дороже. И нужны какие-то расчеты, Да и сам процесс получения вообще ни как вами не предложен. А все может оказаться не так просто. И сводить все "эффективность" на нет.
Но разбираться и думать над этим не хотите. Дальнейшее движение по проекту не предвидится? Я правильно понял?
Итог - Что в сухом остатке?

[АниКей]

[vlad7308]

Наиболее подходящее топливо для старта с Луны биогенный метан из отходов жизнедеятельности и биомассы от псевдо-замкнутой системы жизнеобеспечения.

Которая после этого изъятия становится полностью незамкнутой

[sychbird]

Наиболее подходящее топливо для старта с Луны биогенный метан из отходов жизнедеятельности и биомассы от псевдо-замкнутой системы жизнеобеспечения.

Которая после этого изъятия становится полностью незамкнутой

Замкнутая система движется к термодинамической смерти!

Изъятие части биогенного метана и воды не лишает ее псевдо-замкнутости, и создает в ней необходимые градиенты концентраций для режима динамического равновесия.

[ГИП]

Наиболее подходящее топливо для старта с Луны биогенный метан из отходов жизнедеятельности и биомассы от псевдо-замкнутой системы жизнеобеспечения.

Которая после этого изъятия становится полностью незамкнутой

Замкнутая система движется к термодинамической смерти!

Вы так шутите?
Если нет - то здесь подмена понятий. Разговор идет не о замкнутой (а точнее изолированной) физической системе, а о системе "замкнутой" по циклам веществ. Например, система, которую мы обсуждаем - получает энергию извне, существует и теплообмен со средой. И это не в коем случает не изолированная термодинамическая система.

[sychbird]

Наиболее подходящее топливо для старта с Луны биогенный метан из отходов жизнедеятельности и биомассы от псевдо-замкнутой системы жизнеобеспечения.

Которая после этого изъятия становится полностью незамкнутой

Замкнутая система движется к термодинамической смерти!

Вы так шутите?
Если нет - то здесь подмена понятий. Разговор идет не о замкнутой (а точнее изолированной) физической системе, а о системе "замкнутой" по циклам веществ. Например, система, которую мы обсуждаем - получает энергию извне, существует и теплообмен со средой. И это не в коем случает не изолированная термодинамическая система.

Да, отшутился по поводу полностью незамкнутой. С Вашим анализом согласен. 

Изначально у меня речь шла о псевдо-замкнутости. 
Ремарка моего оппонента не учитывает, что извлекаемая из системы масса, используется в качестве ракетного топлива. Последнее может быть использовано для  доставки на 
Луну вещества, дополняющего баланс системы.

[Schwalbe]

In situ resource utilization of lunar soil for highly efficient extraterrestrial fuel and oxygen supply
https://academic.oup.com/nsr/article/10/2/nwac200/6712344?login=false

[Lunatik-k]

ИИ отвечает:

Отличный вопрос! Действительно, условия на Луне радикально отличаются от земных: **гравитация ~1/6 от земной**, **отсутствие атмосферы**, **возможность добычи кислорода из реголита** и наличие других элементов, таких как **магний, алюминий, кремний, железо, титан и т.д.** Это открывает возможности для использования **необычных видов ракетного топлива**, которые на Земле были бы неэффективны или небезопасны, но на Луне могут стать перспективными.

Рассмотрим вашу идею про **магний**, а также другие возможные варианты топлива для старта с Луны.

---

###  Почему на Луне можно использовать топливо, непригодное на Земле?

1. **Низкая гравитация** → требуется меньшая **удельная тяга (Isp)** и меньшая **ΔV** для выхода на орбиту (около 1.6–2.0 км/с против 9.4+ км/с на Земле).
2. **Отсутствие атмосферы** → нет сопротивления, можно использовать топливо с низкой скоростью истечения.
3. **Возможность ISRU (In-Situ Resource Utilization)** → можно производить окислитель (O₂) и, возможно, топливо прямо на месте.
4. **Меньше ограничений по безопасности** → можно использовать агрессивные или токсичные компоненты, если они эффективны.

---

##  Магний как топливо?

**Да, магний — интересный кандидат!**

###  Преимущества:
- Высокая **теплотворная способность** при сгорании с кислородом:
  \[
  2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO + 14.6 \text{ МДж/кг (топливо)}
  \]
  Это выше, чем у многих углеводородов.
- Удельная энергия сравнима с алюминием (который уже используется в твердых топливах).
- Присутствует в реголите (~5% — хороший уровень для добычи).
- При сгорании образует твердый оксид (MgO), что может быть минусом, но на Луне это не так критично.

###  Недостатки:
- **Твердые продукты сгорания (MgO)** — могут оседать в сопле, снижая эффективность и вызывая эрозию.
- Низкая **удельный импульс (Isp)** по сравнению с водородом или метаном.
- Магний трудно сжигать полностью в газовом потоке — требуется очень высокая температура и хорошее диспергирование (порошок/аэрозоль).

###  Возможные применения:
- **Твердое топливо** — магний + окислитель (например, перхлораты или O₂).
- **Гибридные двигатели** — магниевый стержень + жидкий кислород.
- **Пылевое (пылевидное) топливо** — взвесь магниевого порошка в кислороде (slurry или dust-fuel).

>  Интересно: NASA и ESA исследовали концепцию **"dust propulsion"** — использование лунной пыли как топлива с кислородом. Магний — один из ключевых компонентов.

---

##  Другие возможные виды топлива для Луны

### 1. **Алюминий + O₂**
- Очень похож на магний.
- Широко используется в твердых ускорителях (например, в Space Shuttle SRB).
- Высокая плотность энергии.
- Проблема — твердые продукты (Al₂O₃).
- **Плюс**: в реголите ~10% Al — ещё больше, чем Mg.

> ✅ Подходит для **стартовых ускорителей** или **посадочных модулей**.

---

### 2. **Железо + O₂**
- В реголите до 10–15% железа.
- Сгорает с образованием FeO/Fe₂O₃.
- Низкая энергия, но **очень доступно**.
- Может использоваться как **дешевое топливо для вспомогательных систем**.

>  Не подходит для основного старта, но может быть полезно для **малых двигателей** или **термических ракет**.

---

### 3. **Кремний + O₂**
- В реголите до 20% Si.
- Реакция: Si + O₂ → SiO₂ + энергия.
- Высокая температура горения (~2000°C).
- Тоже твердые продукты — проблема.

>  Интересен как **компонент композитного топлива** или в **высокотемпературных газогенераторах**.

---

### 4. **Металл-кислородные двигатели (Metal-O₂)**
Идея: использовать **любой металл из реголита** как топливо + **добытый кислород** как окислитель.

- Преимущества:
  - Полностью **in-situ** (все компоненты с Луны).
  - Высокая плотность топлива.
  - Подходит для **многоразовых систем**.
- Недостатки:
  - Низкий Isp (~200–250 сек), но **для Луны этого может хватить**.
  - Проблема с **удалением шлака**.

>  Такие двигатели могут использоваться как **посадочно-взлетные модули**.

---

### 5. **Метан (CH₄) или водород (H₂)**
- Не содержатся на Луне в природе, но **можно производить**:
  - H₂ — из лунного льда (в полярных кратерах).
  - CH₄ — через реакцию Фишера-Тропша (CO₂ + H₂), если есть углерод (в следовых количествах).
- **Высокий Isp** (350+ сек для метана с O₂).
- **Жидкие**, легко использовать в современных двигателях (например, Raptor).

>  **Лучший выбор для межпланетных перелетов**, но требует доставки углерода или водорода.

---

### 6. **Монопропелленты (например, гидразин или перекись водорода)**
- Не эффективны, но **просты в использовании**.
- Можно производить, если есть H₂O и N₂ (но азота на Луне мало).
- Скорее для **малых двигателей коррекции**.

---

##  Инновационные идеи

###  **Пылевое топливо (Lunar Dust Slurry)**
- Смесь **измельченного реголита** (с Mg, Al, Fe) + **жидкий O₂**.
- Горит как "металлическая пыль".
- Все компоненты — с Луны.
- Низкий Isp, но **максимальная автономность**.

>  Экспериментируется в рамках концепций ISRU.

###    **Ядерные или солнечные тепловые ракеты**
- Нагрев **кислорода** или **инертного газа** (Ar, He) в ядерном реакторе или солнечном коллекторе.
- Не требует топлива, только **рабочее тело**.
- O₂ можно добывать из реголита.

>  Отлично подходит для **транспорта по орбите Луны**.

---

##  Вывод: Какое топливо выбрать?

|      Цель                | Рекомендуемое топливо  | Причина |
|---------------------------|------------------------|--------|
| **Старт с Луны → орбита** | **Mg + O₂ / Al + O₂** | Доступность, высокая плотность энергии |
| **Межлунные перелеты**    | **CH₄ + O₂**          | Высокий Isp, совместимость с Землей |
| **Многоцелевое / ISRU**  | **Реголит-кислородные смеси** | Полная автономия |
| **Коррекция / ориентация** | **H₂O₂ или O₂ (газ)** | Простота, безопасность |

---

###  Ваша идея с магнием — **перспективна**!

**Магний — отличный кандидат** на роль **местного топлива для старта с Луны**, особенно в сочетании с **добытым кислородом**. Несмотря на твердые продукты сгорания, **низкая гравитация и отсутствие атмосферы** позволяют использовать такие композиции эффективно.

>  Будущее лунной космонавтики — в **металл-кислородных двигателях** и **полной утилизации реголита**.

Если интересно, могу предложить схему двигателя на магнии или расчет удельного импульса.