Возможен ли и эффективен ли поиск жизни радаром на ядерном буксире 480 кВт на орбите Европы?

[mihalchuk]

Если двигатель малой тяги включать только в перигее, а затем выключать, то характеристическая скорость будет равна гомановской.

Согласен, этот вариант подобен гомановскому, и он понижает требуемую ХС, но он многократно повышает длительность миссии. А она и сейчас годы.
Кроме того этот вариант не работает при сближении с юпитером с избытком гиперболической скорости. Вы просто пролетите мимо юпитера и не успеете затормозить.

Не надо собирать всю систему. Разгонный блок запускается отдельно на эллипс, на нисходящем участке разгоняется и стыкуется с ядерным аппаратом, затем разгоняет его. Такая эквилибристика.

Так как какая разница, собираем в единое целое сразу или потом. Общая стартовая масса всех кусков увеличивается. А ЯБ и сейчас из кусков планируют собирать. То есть аргумент уменьшения порции сборки не работает.

1. Да, поэтому надо искать компромисс.
2. Разница большая - если всё вместе, то на ядерке вы разгоняете ещё и разгонный блок, а это большая масса и повышенная цена из-за требований к длительному хранению.

[blik]

2. Разница большая - если всё вместе, то на ядерке вы разгоняете ещё и разгонный блок, а это большая масса и повышенная цена из-за требований к длительному хранению.

Из общих энергетических соображений выгоднее вначале максимально разогнать на химии, а потом на ионниках, чем вначале на ионниках, потом на химии, потом опять на ионниках. Но оба этих варианта проиграют простому разгону на ионниках по МюПН.
Повторюсь, покажите расчет вашего варианта, тогда можно будет сравнить количественно.

[Буцетам]

Тогда почему не цезий?

Очень мало цезия призводят в год, меньше тонны. А так-то да, кандидат великолепный.
Но я тут почитал эту тему и призадумался. Для КПД важна ещё, так сказать, "полнота ионизации" в ионизационной области канала СПД.
Чем легче атом, тем быстрее он эту область покидает. Поэтому для лёгких элементов нужно иметь большое сечение ионизации, для тяжёлых впрочем тоже не помешает.
В теории, если всё правильно настроить и выбрать хороший ион, то большой КПД можно получить и на более лёгких элементах. Например для цинка на самом обычном СПД получали КПД 53%, а цинк в общем-то неудачный ион, с низким сечением и довольно высоким потенциалом ионизации 9,4 эВ.
В общем я очень много думал, и теперь полагаю что перспективными могли бы оказаться кальций и стронций. Оба кандидата можно сублимировать без плавления, очень интересная система подачи получается, лёгкая и простая (нагреватель в баке и всего один клапан).
И один крайне любопытный момент: в ионизационной области СПД есть не один, а 2 пика плотности электронов. Второй даже более "плотный", но менее энергетичный. И поэтому ионизация ксенона в нём слабая. А вот для стронция! У стронция во-первых энергии второго пика более чем достаточно для ионизации. Во-вторых в область энергии электронов в этих пиках попадают сразу 2 потенциала ионизации стронция: первый и второй. У кальция в общем-то тоже. 
Может получиться крайне перспективная картина: атом влетает в зону ионизации, дважды ионизируется в первом пике электронной плотности, двигается дальше, отдаёт один из зарядов второму нейтральному атому - итого у нас уже 2 однократно-ионизированных атома. Они подлетают ко второму пику электронной плотности (тому который более плотный, но менее энергетический), и там к ним присоединяется третий нейтральный атом, который  однократно ионизировался именно во втором пике.
В итоге у нас на выходе из области ионизации аж 3 иона. А в ксеноновом СПД на выходе 1 ион (который однократно ионизировался в первом пике электронной плотности, а второго пика даже не заметил). 
3 против одного, но поскольку время прохождения атомов через область ионизации у стронция меньше (атомы легче и быстрее движутся), то в реальности картина будет более одинаковая. Но всё-таки можно ожидать КПД ионизации как минимум не хуже. А энергия ионизации-то у стронция в 2 раза ниже! В итоге общий КПД может даже вырасти. У СПД на висмуте, напомню, КПД дейсвительно выше чем на ксеноне минимум на 5%

[mihalchuk]

2. Разница большая - если всё вместе, то на ядерке вы разгоняете ещё и разгонный блок, а это большая масса и повышенная цена из-за требований к длительному хранению.

Из общих энергетических соображений выгоднее вначале максимально разогнать на химии, а потом на ионниках, чем вначале на ионниках, потом на химии, потом опять на ионниках. Но оба этих варианта проиграют простому разгону на ионниках по МюПН.
Повторюсь, покажите расчет вашего варианта, тогда можно будет сравнить количественно.

Здесь вопрос не в общих соображениях, а в том, как долететь до Юпитера на тех реалиях, которые могут быть.

[blik]

Второй режим позволяет сильно экономить dV,

Интересно было сравнить Ядерный буксир, аппарат на РД 0410 для полета к Европе. Заодно гибридный вариант, частично в режиме ионного, частично теплового.

расчет требуемой ХС для аппарата большой тяги прямого перелета до Европы и МюПН до Европы на РД0410

 

круговая скорость Юпитера	13070	м/с
круговая скорость Земли	29783	м/с
радиус орбиты юпитера	5.204	а.е.
потенциал орбита Земли вокруг Солнца	-887027089	дж/кг
потенциал орбита Юпитера вокруг Солнца	-170824900	дж/кг
коэфф учета в кинетической энергии сохранения момента вращения	1.0369
скокрость на расстоянии Юпитера относительно скорости на расстоянии Земли (сохранение момента вращения)	0.1922
кинетическая энергия на выходе из грависферы земли	716202189	дж/кг
кинетическая энергия на выходе из грависферы земли с учетом момента вращения	742648254	дж/кг
скорость на выходе из грависферы земли относительно солнца	38540	м/с
скорость на выходе из грависферы земли относительно земли	8757	м/с
скорость при входе в грависферу юпитера относительно солнца	7406	м/с
круговая скорость у Земли высота 800 км	7468	м/с
потенциал у Земли высота 800 км	-55771024	дж/кг
кинетическая энергия на выходе грависферы земли	38338538	дж/кг
кинетическая у земли	94109562	дж/кг
гиперболическая 800 км	13719	м/с
превышение гиперболической у Земли относительно круговой dV1 разгона	6251	м/с
скорость при входе в грависферу юпитера относительно юпитера	5664	м/с
круговая скорость Европы	13740	м/с
потенциал на расстоянии Европы	-188787600	дж/кг
кинетическая энергия на входе грависферы юпитера	16041840	дж/кг
кинетическая на расстоянии Европы	204829440	дж/кг
гиперболическая на расстоянии Европы	20240	м/с
превышение гиперболической на расстоянии Европы относительно круговой Европы	6500	м/с
скорость при входе в грависферу европы относительно европы	6500	м/с
круговая скорость вокруг Европы	1457	м/с
потенциал вокруг Европы	-2122849	дж/кг
кинетическая энергия на входе грависферы европы	21125206	дж/кг
кинетическая вокруг Европы	23248055	дж/кг
гиперболическая около Европы	6819	м/с
превышение гиперболической около Европы относительно круговой Европы dV2 торможения	5362	м/с
итого требуемая ХС полета с орбиты Земли 800 км до орбиты Европы	11613	м/с
скорость истечения РД 0410	9000	м/с
Мн/Мк	3.63
баковый коэффициент	0.1
МюПН до Европы на  РД 0410	20%

Итого
МюПн у РД 0410 = 20%
МюПн у ЯБ из презентации =18%
МюПн у ЯБ из техзадания еще меньше.
(внимание, нужно помнить, что у ЯБ не хватает ресурса двигателей и турбомаша на такой перелет в 2-3 раза)

Значит и гибридный вариант ЯБ/РД0410 не будет лучше чем чистый РД0410.

[Буцетам]

баковый коэффициент 0.1

Это он для водородных ракет 0,1. Ну хорошо - 0,07. А у водородных ракет плотность топлива 350, а не 70. Бак для чистого водорода будет в 5 раз больше по объёму. Берите баковый коэффициент хотя бы 0,2

[Буцетам]

А так да, согласен. ЯРД с УИ 900 сек это сила! Наверное можно рассмотреть тогда гибридный аппарат, но с нагревом не от реактора, а от Солнца. КПД турбомашинного преобразования 35% это на уровне лучших солнечных батарей, зато можно обойтись одними лишь тонкоплёночными разворачиваемыми из рулона зеркалами, масса меньше чем у солнечных батарей

[Шестопер239]

А так да, согласен. ЯРД с УИ 900 сек это сила!

Взрыволет c  УИ 2600 с  - еше бОльшая сила.

[Буцетам]

А так да, согласен. ЯРД с УИ 900 сек это сила!

Взрыволет c  УИ 2600 с  - еше бОльшая сила.

солёная ракета Зубрина

[german_kmw]

На форуме не могут аргументированно защитить ЯБ от критики и защитники постоянно меняют свою точку зрения на его цели. Убегают по кругу, создавая у себя и читателей впечатление, что все-таки куда-то текущий ЯБ можно приткнуть. В частности, ЯБ предлагают отправить к Европе.

1. Текущее ТЗ по ядерному буксиру не позволяет ему выйти на орбиту Европы никак, ни прямым перелетом (легко доказывается), ни перелетом с гравиманеврами (доказывать сложно, но готов поспорить, что никто такую траекторию не построит)
2. Допустим удалось сильно улучшить характеристики ЯБ. Как искать жизнь радаром? Для жизни, как минимум, нужны хороший растворитель, например, вода или жидкая углекислота, достаточно регулярное поступление энергии и минеральные вещества. Если какого то элемента нет, жизнь, даже на земле, может присуствовать только в микроскопических количествах. Например пустыня атакама или сухие долины Мак-Мердо в Антарктиде.
В подавляющей части юпитерианской Европы солнечная энергия, жидкая вода, и минералы очень сильно разделены геометрически по глубине. Где есть одно, то нет другого. Таким образом рассчитывать на большие организмы не приходится. Скорее всего, максимум, это биоценозы типа черных курильщиков на дне океана, где могут выбрасываться элементы с потенциалом химического получения энергии. Каким образом можно искать такую жизнь радаром под многодесятикилометровым слоем льда и воды мне совершенно непонятно.
Общая оценка - поиск жизни радаром на ядерном буксире 480 кВт на орбите Европы это чистый бред. Если искать, то подледными аппаратами и такие проекты есть

Подмена понятий, никто из российских учёных или руководства не говорил, что поиск жизни на Европе является приоритетом для исследования систем Юпитера.
  Речь шла о полёте в систему Юпитера, а "система Юпитера не ограничивается Европой и Юпитером". 
 
 

[Кот Бегемот]

Взрыволет c  УИ 2600 с  - еше бОльшая сила.

Взрыволет весчь!!!

[blik]

Подмена понятий, никто из российских учёных или руководства не говорил, что поиск жизни на Европе является приоритетом для исследования систем Юпитера.

Именно так, прямым текстом говорили о поиске жизни на спутниках Юпитера с помощью радиолокатора

В первой миссии транспортно-энергетический модуль (ТЭМ) «Зевс» будет искать жизнь на спутниках Юпитера. Об этом Александр Блошенко, исполнительный директор Роскосмоса по перспективным программам и науке, рассказал в интервью «Известиям». Решению этой задачи поможет энерговооружённость «Зевса» — корабль сможет вести радиолокацию вглубь многокилометрового ледяного щита Европы, Ганимеда и Каллисто.

https://iz.ru/1315347/olga-kolentcova/my-proverim-sputniki-iupitera-na-nalichie-tam-zhizni

[Бертикъ]

Именно так, прямым текстом говорили о поиске жизни на спутниках Юпитера с помощью радиолокатора

Почитал. В интервью Блошенко сказал следующее:

— Наши ученые — исследователи космоса планируют использовать уникальные транспортно-энергетические возможности «Зевса» для решения большого ряда научных задач на всех этапах миссии. На первом этапе ядерный буксир должен обеспечить радиофизические исследования спутника Земли — Луны. Мощный бортовой радарный комплекс, включающий в себя несколько радиолокаторов, должен будет просканировать лунные породы под реголитом на предмет лавовых трубок, полостей, скоплений полезных ресурсов, в том числе льда. Будут созданы подробные карты поверхности и приповерхностного слоя, исследованы важные свойства и особенности грунта — это пригодится для реализации будущей лунной программы.
На следующих этапах «Зевс» направится уже в дальний космос. Ряд научных спутников — зондов предполагается доставить к Венере, а также Юпитеру и его спутникам. Хотелось бы исследовать атмосферу, магнитосферу и внутренние источники энергии Юпитера, изучить подледные океаны Европы и Ганимеда. Кроме того, мы проверим спутники Юпитера на наличие там жизни. Если точнее, мы планируем проверить спутники Юпитера на наличие так называемых биомаркеров и условий, потенциально пригодных для существования жизни.

И ничего об исследовании спутников Юпитера локатором по поводу поиска жизни...

[SONY]

Старшип, напомню, криогенный. И лунный корабль от Безоса тоже, причём там даже водород! 

Напомню, что Буран тоже должен был быть криогенным. Но так и не стал.
А эти, в отличие от Бурана, ещё ни одного успешного полёта не совершили, не то, что показали длительное хранение криогенного топлива в космосе.

[SONY]

Так не ксенон, а йод. Я же писал, у ксенона очень тяжёлые баки.

Бак на 300 кг ксенона имеет массу 28,5 кг - 9,5% от массы ксенона.
https://www.iss-reshetnev.ru/productions/metal-composite-xenon-tank/mcxt

[blik]

Именно так, прямым текстом говорили о поиске жизни на спутниках Юпитера с помощью радиолокатора

Почитал. В интервью Блошенко сказал следующее:

— Наши ученые — исследователи космоса планируют использовать уникальные транспортно-энергетические возможности «Зевса» для решения большого ряда научных задач на всех этапах миссии. На первом этапе ядерный буксир должен обеспечить радиофизические исследования спутника Земли — Луны. Мощный бортовой радарный комплекс, включающий в себя несколько радиолокаторов, должен будет просканировать лунные породы под реголитом на предмет лавовых трубок, полостей, скоплений полезных ресурсов, в том числе льда. Будут созданы подробные карты поверхности и приповерхностного слоя, исследованы важные свойства и особенности грунта — это пригодится для реализации будущей лунной программы.
На следующих этапах «Зевс» направится уже в дальний космос. Ряд научных спутников — зондов предполагается доставить к Венере, а также Юпитеру и его спутникам. Хотелось бы исследовать атмосферу, магнитосферу и внутренние источники энергии Юпитера, изучить подледные океаны Европы и Ганимеда. Кроме того, мы проверим спутники Юпитера на наличие там жизни. Если точнее, мы планируем проверить спутники Юпитера на наличие так называемых биомаркеров и условий, потенциально пригодных для существования жизни.

И ничего об исследовании спутников Юпитера локатором по поводу поиска жизни...

уважаемый, Вы каким местом читаете?

— Вы рассчитываете найти там жизнь?

— Это, конечно, совершило бы переворот в сознании человечества, понимании роли и места нас во Вселенной. Сегодня сложно даже представить, какой при этом скачок мог бы произойти в биохимии, медицине, фармакологии, да и практически во всех сферах нашей деятельности. Поэтому мы планируем, по крайней мере, ее там поискать.

Прямой вопрос, прямой ответ.

Впрочем, совершенно без разницы, что там собрался искать Блошенко, так как текущий ЯБ по техзаданию и даже из презентации до галилеевых спутников не долетает

[SONY]

Спустя непродолжительное время у вас весь аппарат будет покрыт висмутом. Радары, оптические датчики. Разъемы. Все.
С ртутью тоже самое. Хотя она и будет испаряться, какой то равновесный слой будет постоянно.

Висмут - да. Поэтому его использовать нельзя (как и цезий с прочими).
А вот с ртутью такой проблемы не возникало. От неё отказались только из-за токсичности.

[Бертикъ]

уважаемый, Вы каким местом читаете?

Уважаемый, Ваша тема называется "...поиск жизни радаром на ядерном буксире 480 кВт на орбите Европы". Я по наивности подумал, что наши ученые хотя радаром искать жизнь... А оказывается, что это Вы поверили журнолаймерскому заголовку...

[blik]

уважаемый, Вы каким местом читаете?

Уважаемый, Ваша тема называется "...поиск жизни радаром на ядерном буксире 480 кВт на орбите Европы". Я по наивности подумал, что наши ученые хотя радаром искать жизнь... А оказывается, что это Вы поверили журнолаймерскому заголовку...

Следите за логикой.
ЯБ у Юпитера нужен только для мощного локатора. Для других приборов поиска жизни 480 кВт не нужны. Без локатора, а значит без 480 кВт, а значит без ЯБ спутников Юпитера можно достичь кратно меньшими затратами. Нет мощного локатора – значит, не нужен ЯБ.
Словесная связка поиска жизни и ЯБ  была нужна для неуклюжей попытки найти какую-то полезную цель для ЯБ около Юпитера, так как на земном расстоянии от Солнца ЯБ по энерговооруженности кратно проигрывает СБ.
Еще раз, совершенно неважно, что сказал Блошенко по поводу Юпитера. До Юпитера текущий ЯБ из техзадания и из презентации не долетает.

[Буцетам]

Так не ксенон, а йод. Я же писал, у ксенона очень тяжёлые баки.

Бак на 300 кг ксенона имеет массу 28,5 кг - 9,5% от массы ксенона.
https://www.iss-reshetnev.ru/productions/metal-composite-xenon-tank/mcxt

Ну вот о чём и говорю, даже один лишь бак - уже 10% от массы топлива. А ещё система подачи с кучей клапанов, трубы, промежуточный бак, теплоизоляция. На висмуте с 50т топлива удастся сэкономить несколько тонн, 2-3 как минимум, и всё пойдёт в ПН