Оптимальная транспортная система Земля-Луна

[Fakir]

avmich

Для полётов на ЭРД - это примерно 8 км/с, из-за другой баллистики. Используя традиционные сегодня СПД-100, с УИ 15000 м/с, имеем отношение масс exp(8000/15000) = 1,7 . То есть, сухая масса - 60% от полной.

СПД-100 мы брать не будем!
Транспортная система будет делаться не завтра, а уже сегодня фактически есть КМ-100 с УИ 3000 с. То есть отношение масс 1,3, сухая масса, грубо - 75% от полной.
А поскольку время есть, то стоит закладываться на УИ порядка 5000 с. Сухая масса дойдёт до 85% полной.

[Fakir]

Waldi

Почему-то все забывают вес источника энергии для ЭРД. А он может съесть бОльшую часть выигрыша по массе.

Не съест, особенно при мощностях от 100 кВт. Чем мощнее реактор, тем меньше масса не единицу мощности.

Может ли кто грубо оценить баллистику перелета ИСЗ-ИСЛ буксира+ПН сухой массой порядка 10-20 тонн с помощью честной СДУ с прямым нагревом Н2 (УИ~900) и мощностью ~200 кВт? Какая будет тяга при этом?

Даже если предположить, что мы летим с УИ 900 с по траектории "большой тяги" с ХС 4 км/с (а СЭДУ из-за малой тяги куда ближе к траектории с ХС 8 км/с), то "сухой процент" - около 60%, что не выигрывает даже у СПД с УИ 1500 с.

[Sevlagor]

СЭДУ, которая с солнечными концентраторами на 100-200 кВт, будет очень сложна - посложнее и электроплитки, да и ЯРДа, пожалуй: с помощью концентраторов очень сложно будет сбросить такую мощность на развитые поверхности теплообмена.

Непонятно откуда взяться сложностям.
И нету никаких "развитых поверхностей теплообмена".
Есть "шарик" из углерода габаритами ~20-30 см с каналами для топлива.
Солнечный свет падает на него и .... и всё вобщем.
Ну надо его сфокусировать правильно большим зеркалом, но это проблема давно решена для всяких радиоантен, радиотелескопов.
КРТ-10 ещё на Салюте-6 летал. Десяти метровый радиотелескоп. Никаких проблем с фокусировкой радиоволн у него вроде не было.

Свет конечно не радиоволны, но и оптическая точность как в оптических телескопах ну совершенно не требуется.
Надо просто с дистанции порядка 10-40 м не промахнуться мимо 20-30 сантиметровой мишени.

[Fakir]

Sevlagor

Непонятно откуда взяться сложностям.
И нету никаких "развитых поверхностей теплообмена".
Есть "шарик" из углерода габаритами ~20-30 см с каналами для топлива.
Солнечный свет падает на него и .... и всё вобщем.

А считали, какая тепловая мощность "пролезает" через этот шарик? Удастся ли пропихнуть 100 кВт? Я, конечно, не считал, но выглядит несколько сомнительно.

Тяга маленькая но всёже во много раз больше чем у любого ЭРД.

Ну у ЭРД (или кластера ЭРД) на 100 кВт тяга будет тоже во много раз больше, чем у единичного СПД-100 :wink:

Насколько я понимаю, тяга СЭДУ всё же весьма мала (порядок тот же, что и у ЭРД), поэтому к Луне он будет лететь тоже по спирали, т.е. ХС порядка 8 км/с. При УИ 900 с отношение масс примерно 2,4 - т.е. как у ЖРД на водороде, и заметно хуже, чем у ЭРД. Получается, что при полёте к Луне СЭДУ не даёт никаких преимуществ из-за слишком высокой потребной ХС. Их ниша, вероятно - операции с ХС где-нибудь до 2-3 км/с.

[Sevlagor]

Буксир на СРД хорош и для грузовых и для пилотируемых полётов.
Время перелёта по сравнению с ЖРД увеличивается всего на 3-5 суток, для пилотируемой экспедиции вполне приемлемо.

-------------------------------------------------------------------------

Гмм ... я вот представил ...  :roll:
Допустим чтоб построить у/на Луне нечто надо к примеру сделать 20 рейсов ЭРДшного буксира. (А если рейсов сильно меньше то зачем тогда многоразовик?)
Это чтож нам 15-20 лет ждать пока он всё поочереди привезёт?!!
Ужос!

На зарплаты и всякую амортизацию за такое время уйдёт больше чем сэкономим на РН.

А когда привезём последний модуль, привезённый первым уже нужно будет заменять на новый  :shock:

Не-не-не мне эти неспешные полёты чутли не по году совершенно не нравятся!

[Fakir]

Sevlagor

Буксир на СРД хорош и для грузовых и для пилотируемых полётов.
Время перелёта по сравнению с ЖРД увеличивается всего на 3-5 суток

Ой ли? Это честно считалось? Какая тяга получается у СЭДУ, неужели удаётся лететь не по спирали?

Допустим чтоб построить у/на Луне нечто надо к примеру сделать 20 рейсов ЭРДшного буксира. (А если рейсов сильно меньше то зачем тогда многоразовик?)

Буксир - тяжёлый, таскает грузы массой десяток-другой тонн.
20 рейсов - это мы у Луны несколько сотен тонн соберём. Поди плохо?! ИМХО, ради такого пару лет не грех подождать. И будем иметь небольшую ЛОС, несколько многоразовых лэндеров, мобильную лунную базу, оборудование для добычи кислорода и т.д.

Это чтож нам 15-20 лет ждать пока он всё поочереди привезёт?!!

А два-три буксира запустить нам Заратустра не позволяет? :wink: Уговорим! :mrgreen:

Не-не-не мне эти неспешные полёты чутли не по году совершенно не нравятся

Ну, время полёта будет и от ПН зависеть, при мощности ДУ порядка 100 кВт есть свобода для манёвра. Нужно привезти 20 тонн, но время терпит - везем до года, если достаточно 5 тонн, но побыстрее - можно и за пару месяцев управиться.
Если, допустим, нам нужно притащить к Луне ЛОС и/или многоразовый лэндер - почему не подождать годик? Зато никакие гигантские ракеты не нужны, хоть "Протонами" можно обойтись.

[serb]

(А если рейсов сильно меньше то зачем тогда многоразовик?)
Это чтож нам 15-20 лет ждать пока он всё поочереди привезёт?!!
Ужос!

Вот и я думаю - зачем многоразовик?

Пусть полет до орбиты ИСЛ - год. Обратно - еще месяца 3.
Двигатели деградируют, надо менять.
Криптон-ксенон израсходовали, надо заправлять. Остается только реактор. И тот успеет сделать максимум 2-3 рейса до перезагрузки активной зоны. Коя в условиях космического пространства, мягко говоря, не отработана.

Так что ИМХО - массовый выпуск одноразовых буксиров с лопухами пленочных СБ на надувном самоотверждаемом каркасе (для дешевизны). Для ьуксира под списываемые МБР достаточно 30 кВт (2 ромба 10х10), под 40-тонник - 2 ромба же 30х30. Лететь год, буксир "вырабатывается" весь одновременно - и СБ, и ЭРД, и рабочее тело.

Оптимизация - по минимальной стоимости при массовом производстве, своего рода рабочая лошадка.

[Sevlagor]

Sevlagor

Непонятно откуда взяться сложностям.
И нету никаких "развитых поверхностей теплообмена".
Есть "шарик" из углерода габаритами ~20-30 см с каналами для топлива.
Солнечный свет падает на него и .... и всё вобщем.

А считали, какая тепловая мощность "пролезает" через этот шарик? Удастся ли пропихнуть 100 кВт? Я, конечно, не считал, но выглядит несколько сомнительно.

В РД-0410 нужные мощности пролезают. Его тепловая мощность, если мне память не изменяет, 196 МВт. Я выше предлагал 2-х МВт-ный буксир.
Берём РД-0410, выкидываем ТВЕЛы, пилим на сотню маленьких медве... СРД.
Если теплопроводность графита окажется всётаки недостаточной (но это врядли, ведь хватало-же) 10-20% объёма который занимали ТВЕЛы заполняем тепловыми трубами

Тяга маленькая но всёже во много раз больше чем у любого ЭРД.

Ну у ЭРД (или кластера ЭРД) на 100 кВт тяга будет тоже во много раз больше, чем у единичного СПД-100 :wink:

Насколько я понимаю, тяга СЭДУ всё же весьма мала (порядок тот же, что и у ЭРД), поэтому к Луне он будет лететь тоже по спирали, т.е. ХС порядка 8 км/с. При УИ 900 с отношение масс примерно 2,4 - т.е. как у ЖРД на водороде, и заметно хуже, чем у ЭРД. Получается, что при полёте к Луне СЭДУ не даёт никаких преимуществ из-за слишком высокой потребной ХС. Их ниша, вероятно - операции с ХС где-нибудь до 2-3 км/с.

СРД по уд.тяге (по мощн.) гораздо ближе к ЖРД, равен ТФЯРД и достаточно далёк от ЭРД.

У ЖРД LOX/LH уд.тяга в районе ~3400 Вт/Н.
У СРД/ТФЯРД уд.тяга 5560 Вт/Н.
У ЭРД с УИ 25км/с  - в районе ~25000 Вт/Н

[Fakir]

Sevlagor

В РД-0410 нужные мощности пролезают. Его тепловая мощность, если мне память не изменяет, 196 МВт. Я выше предлагал 2-х МВт-ный буксир.

Ну так сравнили! У РД-0410 очень развитые поверхности теплообмена! А вы хотите аж 2 МВт (!!!) тепла через 20-сантиметровый шарик пропихнуть, и снять их парой граммов водорода в секунду? Как хотите, но уж очень напряжённо выглядит. Готов спорить - не пролезут через такой шарик 2 МВт. И полмегаватта тоже не пролезут.

10-20% объёма который занимали ТВЕЛы заполняем тепловыми трубами

Очень сильно подозреваю, что тепловые трубы не подойдут для таких температур и тепловых потоков.

СРД по уд.тяге (по мощн.) гораздо ближе к ЖРД, равен ТФЯРД и достаточно далёк от ЭРД.

Ну, по вашим цифрам судя - разница раз в 7. Надо смотреть на суммарные мощности установок и ПН. Не уверен, что СЭДУ сможеть привезти ПН хотя бы такую же, как и ЭРД-ЯЭУ буксир той же массы.

[Андрей Суворов]

В РД-0410 были именно РАЗВИТЫЕ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА. ТВЭЛы там были витыми стержнями миллиметрового размера и полуметровой длины, собранными в ТВС диаметром в несколько сантиметров. ТВС было 37 штук.

Мало того, энерговыделение ближе к концу ТВС намеренно делали низким - чтоб довести температуру водорода до желаемой и при этом не убить ТВЭЛ, в нём было профилированное по длине содержание урана-235.

Вам же нужно построить стенку толщиной 1 мм с гребнями в 1 же мм шагом и несколько мм высотой и т.д.

[Sevlagor]

Fakir,
Берём РД-0410 и вместе со всеми его развитыми поверхностями почти буквально пилим на 100 "кусков", какой кусочек получится такой и будет 20, 30 или там 50 см.
Собственно чем больше кусок тем легче на нём сфокусироваться.

СРД это буквально маленький ТФЯРД, без ТВЭЛов но с зеркалами.

И называть это СЭДУ неправильно т.к. электричества тут нет.

[Sevlagor]

(А если рейсов сильно меньше то зачем тогда многоразовик?)
Это чтож нам 15-20 лет ждать пока он всё поочереди привезёт?!!
Ужос!

Вот и я думаю - зачем многоразовик?

Пусть полет до орбиты ИСЛ - год. Обратно - еще месяца 3.
Двигатели деградируют, надо менять.
Криптон-ксенон израсходовали, надо заправлять. Остается только реактор. И тот успеет сделать максимум 2-3 рейса до перезагрузки активной зоны. Коя в условиях космического пространства, мягко говоря, не отработана.

Так что ИМХО - массовый выпуск одноразовых буксиров с лопухами пленочных СБ на надувном самоотверждаемом каркасе (для дешевизны). Для ьуксира под списываемые МБР достаточно 30 кВт (2 ромба 10х10), под 40-тонник - 2 ромба же 30х30. Лететь год, буксир "вырабатывается" весь одновременно - и СБ, и ЭРД, и рабочее тело.

Угу, сначала предлагаем в качестве многоразовой систему которая для этого малопригодна.
Потом выводим из этого что многоразовость якобы невыгодна,
потом предлагаем одноразовую систему.

[serb]

Угу, сначала предлагаем в качестве многоразовой систему которая для этого малопригодна.
Потом выводим из этого что многоразовость якобы невыгодна,
потом предлагаем одноразовую систему.

Ну а к СЭДУ в плане многразовости тоже вопросики есть.
ресурс теплообменника - ?
Система криогенной дозаправки - ?
Деградация зеркал - ?

Я вообще сомневаюсь в целесообразности многоразовых аппаратов вплоть до постройки термоядерного двигателя.

[Sevlagor]

В РД-0410 были именно РАЗВИТЫЕ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА. ТВЭЛы там были витыми стержнями миллиметрового размера и полуметровой длины, собранными в ТВС диаметром в несколько сантиметров. ТВС было 37 штук.

Мало того, энерговыделение ближе к концу ТВС намеренно делали низким - чтоб довести температуру водорода до желаемой и при этом не убить ТВЭЛ, в нём было профилированное по длине содержание урана-235.

Вам же нужно построить стенку толщиной 1 мм с гребнями в 1 же мм шагом и несколько мм высотой и т.д.

Ок.
Понимаю, у РД-0410 тепловыделение оптимально распределено по объёму.
А в СРД тепло идёт с внешней поверхности - возникают определённые трудности.

НО !

1. В РД-0410 увеличивать размеры/габариты/объём активной зоны ОЧЕНЬ не желательно т.к. тогда для сохранения средней плотности урана близкой к критической придётся существенно увеличивать его количество, а он плотный, тяжёлый.

В СРД с увеличением объёма никаких существенных проблем.
Масса нагревательной камеры составляет 1-2% от общей массы зеркал, сопла и прочего. Увиличим объём камеры в двое - масса всей ДУ возрастёт всего на 1-2%. Какие проблемы?

2. Активной зоне, по тойже причине (сохранение критичности) нельзя придавать произвольную форму.
Т.е. для активной зоны отношение площадь внешней поверхности к объёму должна быть минимальной чтоб не терять дефицитные нейтроны. Форма активной зоны должна быть как можно ближе к шарообразной.

Камеру СРД можно сделать дискообразной.
Для камеры СДУ с отношением поверхности к объёму - всё наоборот.
И достич этого нетрудно.

3. Камера СДУ маленькая (мощность в 100 раз меньше) и отношение внешней поверхности к объёму у неё уже изначально в 10 выше.

[Agent]

Мне вот как видится. Уже при наличии развернутой и функционирующей базы.
- Делаються  модули, наподобие Рафаелло, в различных вариантах -с гермоотсеком, без, комбинированные, уникальные грузы (невозвращаемые)

Далее
- Грузовик Земля-ЛЕО-Земля. Обеспечивает запуск, маневрирование и энергетику, возврат на землю модулей, топливо для буксира
- Буксир ЛЕО-ЛЛО. Стыкуеться на ЛЕО с грузовиком, заправляется, забирает свежий модуль на Луну, перекладывет привезенный оттуда и отчаливает.
- Лунный модуль. Делает то же, что и буксир, то ЛЕО - поверхность Луны
- Спецровер. Служит как тележка (возможно 2 на 1 ЛМ). Забирают привезенный модуль, везут к базе (рядом садиться и взлетать стремно) и стыкуют с базой. Предыдущий грузят на ЛМ. Как вариант - "ездящий" ЛМ

Буксир и ЛМ могут быть разные - от химии до ядерщины.
Все моногоразовое, люди не обязательны, ОС (на обеих орбитах) опциональны

[Sevlagor]

Мне также.
Включая роверы для транспортировки ЛМов

Я думаю как начнём мы, амеры на Луну летать так придётся заключить договор чтоб если на Луне уже находиться работающее изделие одного гос-ва, то друге гос-ва ближе, ну скажем, 10 км сажать свои аппараты не могут.

[Sevlagor]

Ну а к СЭДУ в плане многразовости тоже вопросики есть.
ресурс теплообменника - ?
Система криогенной дозаправки - ?
Деградация зеркал - ?

Камера нагрева - маленькая, лёгкая.
Их одним Союзом можно наверно штук 100 за раз на орбиту завезти.

С криогенной заправкой и зеркалами действительно есть вопросы, но имхо в том смысле: а есть ли проблема в действительности?

Я вообще сомневаюсь в целесообразности многоразовых аппаратов вплоть до постройки термоядерного двигателя.

А я предпочитаю искать приемлемые тех. решения.

[serb]

Камера нагрева - маленькая, лёгкая.
Их одним Союзом можно наверно штук 100 за раз на орбиту завезти.

... и монтировать, монтировать, монтировать... Рабочее время, тем более в открытом космосе, тоже денег стоит. А уж соединение криогенных трубопроводов...

С криогенной заправкой и зеркалами действительно есть вопросы, но имхо в том смысле: а есть ли проблема в действительности?

Есть. Проблема с зеркалами отмечалась многократно и "Энергией", и НАСА. Да и иллюминаторы на ОС мутнеют весьма быстро.  А криогенная заправка, да еще ЖВ - и на Земле-то вещь проблемная

Я вообще сомневаюсь в целесообразности многоразовых аппаратов вплоть до постройки термоядерного двигателя.

А я предпочитаю искать приемлемые тех. решения.

Для этого надо работать в профильных структурах ;-)
Как показывает практика, дилетантские "озарения" профессионалами бывают придуманы, рассмотрены и отвергнуты "задолго до".
Заметьте - все проекты - что наши, что штатовские - начинаются как многоразовые, а заканчиваются либо никак, либо одноразовыми решениями.

Ну вот смотрите - многроазовость на лунном маршруте предполагает как дополнительное топливо на отлет от луны и торможение у Земли (ну или ТЗ, хотя как прикрывать ТЗ такие лопухи - не совсем понятно), так и доп. оборудование - ну там системы стыковки, дозаправки, разъемные трубопроводы... Пусть это весит даже 50% дополнительно к "одноразовой" версии - ИМХО оптимистичная оценка. Но это отнимает ПН на орбите ИСЛ. А она стоит минимум раза в 4 дороже, чем ПН на орбите ИСЗ. Т.е. получается дешевле вывести еще один буксир, чем потерять в ПН у цели.

[Зомби. Просто Зомби]

Зато никакие гигантские ракеты не нужны, хоть "Протонами" можно обойтись.

"Тьфу ты, пропасть какая" (С) буфетчик из Мастера и Маргариты
Забудьте даже думать такое!
Нет большой ракеты - нет Луны
"Нигде, никогда и никаких шансов"! (С)
Не обманывайте себя и других
На Протонах можно раз-другой устроить "цирк" - в принципе, но никак нельзя организовать ничего серъезного
МИНИМАЛЬНАЯ "лунная ракета" - "40-тонка"
И то это "напряг" с буксирами, стыковками и проч

[Sevlagor]

А "оптимальная" 100 тонка?
А небоитесь при таком подходе лет через -дцать до 500 тонки докатиться?
Или никуда катиться не будете? Объявите 200 тонн приделом и успокоитесь?
Не неуспокоитесь ... следующие 200 лет будете строить космолифт и ждать гравицапу.