Оптимальная транспортная система Земля-Луна

[Agent]

А и не факт. Пока американцы там будут делать носители под CEV - две штуки аж! - буксир можно сделать трижды.

Можно. Ток потом придется делать тяжелый носитель все одно - на Марс оба девайса необходимы. Причем реактор пилотируемый.

[Fakir]

Sevlagor

Масса бака для водорода завышена на самом деле гдето 1/8-1/9
А для 3-комп. занижена. насамом деле будет тяжелее.

Это внушает оптимизм
А по водородным бакам - для баков каких размеров справедлива сия цифирь? У нас ведь баки относительно небольшие, для них не хуже будет?

У ангары например (киросин+кислород, большИИИе и ЖВ нету) 1/16.

Но там, надо полагать, нагрузки и тепловые, и даже в большей степени механические? А для лэндера механические не столь актуальны, так что в принцине может быть и поменше 1/16.

Возьмите киросиновый лендер сухой массой 5 т как вы уже считали. Расчитайте сколько топлива надо привезти с земли для 1 десантирования без ПГ, с возвратом.

Керосин - 3,5, метан - 2,3,

Потом тоже самое для лендера на ЖВ, 5т сухой массы и плюс ... ну пускай ... 2 т криосистема ... пускай сухая масса будет 7 т

1,5 тонны. Да, довольно неплохо. Если криогеника и впрямь обеспечит длительное хранение.

Но осталось еще самое главное - грузовые лэндеры. Завтра посчитаю, что и как с ними будет получаться.

[Sevlagor]

Факир,
Возьмите для лендера с водородом массу криосистемы равную всей остальной сухой массе.
А потом в двое большую чем вся остальная сухая масса лендера.
А потом посчитайте лендер на керосине совсем без криосистемы.
И сравните их по массе доставляемого с земли горючего (без кислорода)

[Fakir]

Это всё так, но для полного душевного спокойствия нужна еще масса криогеники - в том числе той, что необходима для транспортировки с Земли

[Sevlagor]

А по водородным бакам - для баков каких размеров справедлива сия цифирь? У нас ведь баки относительно небольшие, для них не хуже будет?

Вот поэтому я и завысил их массу немного.

Но там, надо полагать, нагрузки и тепловые, и даже в большей степени механические? А для лэндера механические не столь актуальны, так что в принцине может быть и поменше 1/16.

Ага,  но я специально занизил массу керосиновых баков, чтоб им было легче тягаться с водородными.
Но это им не помогло  
У водорода просто громадное преимущество.

Но осталось еще самое главное - грузовые лэндеры. Завтра посчитаю, что и как с ними будет получаться.

Для грузовых провал керосина против ЖВ ещё больше.
На грузовиках можно ставить криосистему совсем уже запредельной массы и всё равно водород будет выгодней.

[Sevlagor]

Это всё так, но для полного душевного спокойствия нужна еще масса криогеники - в том числе той, что необходима для транспортировки с Земли

А тут почти теже самые пропорции выходят.

Керосина надо в 3.2 раза больше.
Значит для водорода пока: 1+ х < 3.2 ; где х - максимальная масса криосистемы при которой ЖВ ещё будет выгоден.

х = 2,2 от массы водорода.

Т.е. если везём 10т ЖВ и охлаждаем его 15 тонной криосистемой (Ужос!) это всё ещё намного выгодней чем возить 32 т керосина.  

[Вадим Семенов]

Вадим Семенов

И что? Стыкуй доставленную буксиром бочку с горючим прямо к лендеру и заправляй на здоровье. Зачем промежуточное звено в виде ЛОС? Ну а если топливо с Луны, то это вообще недоступно моему пониманию. Привез лендер кислород с Луны, перекачал его в баки ЛОС, через некоторое время перекачал обратно с ЛОС в лендер и полетел на Луну. Бред! Не проще ли его просто оставить в баках лендера?

В одном из соседних топиков Зомби резонно напомнил, что на околоземных ОС ресурс пристыкованного КК больше, чем в свободном полёте. Надо полагать, это неспроста, и с лунными кораблями всё аналогично.

Ну если с космонавтами на борту, тогда, наверное, меньше. А если в беспилотном режиме, то чем такой КК отличается от непилотируемого аппарата?
 

Кроме того, на ЛОС можно повесить мощную криогенику (и не таскать её лэндерами с Луны и обратно),

Увы, таскать. Если, конечно, не ограничиваться исключительно краткими флаговтыкательскими миссиями на несколько часов, а более-менее продолжительными экспедициями. При наличии лунной базы и ядерного реактора при ней продолжительность может быть несколько месяцев, как на МКС. И все это время водород надо хранить. Причем, лунным днем нагрузка на систему охлаждения даже выше, чем в открытом космосе ввиду наличия горячей лунной поверхности под боком.

мощную СЖО

Обычную СЖО. Экипаж на станции и на лендере будет тот же самый.

и радиационную защиту (на случай повышения солнечной активности), и таким образом обеспечить доп. безопасность экипажа

Она скорее актуальна на Луне, поскольку именно там экипаж проведет основное время. Засыпание модулей станции лунным грунтом вполне сгодится. Во вторую очередь на этапе перелета Земля-Луна и обратно. Но тут уже серьезную защиту не навесишь по энергетическим ограничениям, ни на лендер, ни на Союз. Проще активность Солнца мониторить и корректировать даты пререлета при необходимости.

Зачем все это собирать вместе? Чтобы монструозный лендер построить?

Нет. Просто груз, лэндеры, и топливо для них рационально везти по отдельности.

Да ради бога. Привез -- стыкуй все это вместе на LLO и вперед. Наличие станции ничего не дает, кроме одной лишней операции по стыковке.

[Agent]

Судя по всему, лендер НАСА весит 5т сухой. В баках ЖВ для выхода на ЛЛО и посадку 15т кирпича. В любую точку поверхности. Срок хранения водорода - 1 мес минимум.

[Sevlagor]

Теперь мы в Европы сиганули, так что теперь будет "как у них" :roll:
Масссса проектов, масссса...
С крыльями, с реакторами, с термоядом, с гелием...
Очччень, очччень...
 :mrgreen:

Всё что не ЛОС отстой и вредный бред тайных врагов прогресса!

[Sevlagor]

Fakir,
МЛАБ-400 загрузившийся 35-ю тоннами ПГ и горючего
будет разгонятся 257 суток,
сделает 942 витка,
истратит 8 389 кг топлива, ХС = 7 060 м/с, (что не соответствует теоретическому предположению что максимальная ХС при предельно малом ускорении будет в двое больше оптимальной "цандеровской" ХС)
до Луны долетит ещё через 7 суток,
потом торможение (не считал)

Таким образом, исходя из общих соображений, полная ХС ЛЕО-ЛЛО будет гдето в районе ~8 800 м/с
Общая масса на ЛЛО ~29 830 кг

ПГ на ЛЛО будет около ~23 300 кг

[Shiver]

Shiver

Можно "заточить" под какое-нибудь одно силовое напряжение, например, разрядное (в рассмотренном СПД около 700 В).

Fakir

Я его и имел в виду. Только, сдаётся мне, оно должно быть всё же немного поменьше - ближе к 600 В, скорее.

Ну если Вы собрались использовать кислород, то понятное дело напряжение будет и не 700 В и даже не 600 В
Тут тоже необходима оптимизация под конкретную массу буксира.

Кстати боюсь СПД в том виде в котором он сейчас есть кислород просто не потянет, КПД -  будет порядка 20%. Так что здесь тоже есть поле для творчества - создание и отработка по сути нового ЭРД.

Так что я бы не торопился говорить что ЭРД уже есть :wink:

[Fakir]

Буксиры первой фазы - на ксеноне однозначно, в самом-самом крайнем - на криптоне.
Кислород - дальняя перспектива, следующий шаг. Напряжение будет около 150 В, что, с одной стороны, чуть упростит ситуацию, но возрастут токи... Работать, конечно, есть над чем. Поэтому я специально подчёркивал, что кислородный ЭРД - дальняя перспектива. И еще нужно посчитать, будет ли это в целом целесообразно.

[Sevlagor]

Где бы что почитать про ЭРД в и-нете ...
Кто нибудь может кинуть ссылку?

[Fakir]

Agent

Судя по всему, лендер НАСА весит 5т сухой.

Это грузовой, я так понимаю?

В баках ЖВ для выхода на ЛЛО и посадку 15т кирпича. В любую точку поверхности. Срок хранения водорода - 1 мес минимум.

Ага... Недурственно. А максимальный срок хранения, которого можно ожидать - не упоминается?
И что для пилотируемого лэндера, какие массы у взлётной и посадочной?
 
Вадим Семенов

Увы, таскать. Если, конечно, не ограничиваться исключительно краткими флаговтыкательскими миссиями на несколько часов, а более-менее продолжительными экспедициями. При наличии лунной базы и ядерного реактора при ней продолжительность может быть несколько месяцев, как на МКС. И все это время водород надо хранить. Причем, лунным днем нагрузка на систему охлаждения даже выше, чем в открытом космосе ввиду наличия горячей лунной поверхности под боком.

Не обязательно. Полагаю, что криогеника и "внизу" может быть стационарной. Т.е. на лэндере - только баки, захолаживающее оборудование - на лунной базе и на ЛОС. То же и с кислородом. Если стационарную криогенику удастся нормально подрубать к бакам - получится неплохой выигрыш.

Обычную СЖО. Экипаж на станции и на лендере будет тот же самый.

На ЛОС можно поставить более тяжёлую, но замкнутую или частично-замкнутую СЖО, и экономить на расходуемых материалах.

Она скорее актуальна на Луне, поскольку именно там экипаж проведет основное время.

Она актуальна везде, где экипаж может в принципе провести достаточно длительное время.

Во вторую очередь на этапе перелета Земля-Луна и обратно.

Перелёт недолгий, здесь можно и обойтись без.

[Fakir]

Sevlagor

Керосина надо в 3.2 раза больше.
Значит для водорода пока: 1+ х < 3.2 ; где х - максимальная масса криосистемы при которой ЖВ ещё будет выгоден.

х = 2,2 от массы водорода.

Немного не так. Зависимость будет другая, т.к. криосистему мы таскаем с собой всё время - т.е. увеличиваем сухую массу.
Поэтому x=(0,7-0,21)m=2,45 тонн для керосина (т.е. уже даже не 2,2 от массы водорода, а 2,3) и x=(0,47-0,21)m=1,3 тонны для метана. Нда, еще серьёзней получается.

У водорода просто громадное преимущество.

Ну, тогда сам бог велел еще повышать долю кислорода - хотя бы до 1:7  

МЛАБ-400 загрузившийся 35-ю тоннами ПГ и горючего
будет разгонятся 257 суток,
сделает 942 витка,

Так это по "круговой" спирали? Или по полу-цандеровской?

ХС = 7 060 м/с, (что не соответствует теоретическому предположению что максимальная ХС при предельно малом ускорении будет в двое больше оптимальной "цандеровской" ХС)

Тут возможны варианты. Может, ускорение не то, может, закон управления слишком дубовый...
Да и утверждение, что ХС вдвое больше - оно ведь не точное.

Таким образом, исходя из общих соображений, полная ХС ЛЕО-ЛЛО будет гдето в районе ~8 800 м/с

Ну поскольку для Луны не посчитано - то это, вообще говоря, еще не есть надёжно установленный факт.

Где бы что почитать про ЭРД в и-нете ...
Кто нибудь может кинуть ссылку?

В инете... Морозова в инете наверняка нет... А Гришин, Лесков в принципе есть, в дежавю формате - "Электрические ракетные двигатели космических аппаратов". Поищи, думаю, поисковики должны зацепить. Я откуда-то скачивал, но ссылку не сохранил.

[Sevlagor]

МЛАБ-400 загрузившийся 35-ю тоннами ПГ и горючего
будет разгонятся 257 суток,
сделает 942 витка,

Так это по "круговой" спирали? Или по полу-цандеровской?

Да, "круговая" спираль.
Если лететь по полу-цандеровской то ХС и время работы двигателя уменьшатся,
а общее время разгона увеличится.

Таким образом, исходя из общих соображений, полная ХС ЛЕО-ЛЛО будет гдето в районе ~8 800 м/с

Ну поскольку для Луны не посчитано - то это, вообще говоря, еще не есть надёжно установленный факт.

Угу.

Гришин, Лесков в принципе есть, в дежавю формате - "Электрические ракетные двигатели космических аппаратов". Поищи, думаю, поисковики должны зацепить. Я откуда-то скачивал, но ссылку не сохранил.

Поищу ...

[Вадим Семенов]

Буксиры первой фазы - на ксеноне однозначно, в самом-самом крайнем - на криптоне.
Кислород - дальняя перспектива, следующий шаг. Напряжение будет около 150 В, что, с одной стороны, чуть упростит ситуацию, но возрастут токи... Работать, конечно, есть над чем. Поэтому я специально подчёркивал, что кислородный ЭРД - дальняя перспектива. И еще нужно посчитать, будет ли это в целом целесообразно.

Буксиры даже первой фазы однозначно не на ксеноне. Слишком уж его мало. Одно дело несколько килограмм для геостационарного спуника, а совсем доугое -- тонны на каждый рейс буксира.

Насколько я понимаю, инертные газы предпочтительней, поскольку они не вступают в хисические реакции с двигателем и поверхностью аппарата и не налипают не нее как щелочные металлы. При этом ксеное выбран потому что его просто хранить. Он сжижается под давлением несколько десятков атмосфер при комнатной температуре. Идеальное рабочее тело для геостационарных спутников, работающих по 15 лет без обслуживания. Там нужны решения, в которых просто нечему ломаться.

Но для лунной транспортной системы это не столь актуально. Контейнеры с рабочим телом живут гораздо меньший срок. Потому можно и нечто криогенное применить, например, аргон. Если уж мы водород планируем хранить, то аргон и подавно сможем. Может быть, даже без холодильника.

А про кислород предлагаю забыть. На обратную дорогу требуется не так много рабочего тела, чтобы связываться с этаким гемороем. Проще привезти его с Земли, причем то, которое не будет создавать проблем.

[Вадим Семенов]

Не обязательно. Полагаю, что криогеника и "внизу" может быть стационарной. Т.е. на лэндере - только баки, захолаживающее оборудование - на лунной базе и на ЛОС. То же и с кислородом. Если стационарную криогенику удастся нормально подрубать к бакам - получится неплохой выигрыш.

Стационарной она не будет в любом случае бо лендер не будет садится с такой точностью, чтобы прямо к трубопроводам холодильной установки его подрубать. Понадобиться по меньшей мере "водородовоз". Не думаю, что его создание, геморой с перекачкой и дополнительная ненадежность оправдают немного меньший вес лендера.

На ЛОС можно поставить более тяжёлую, но замкнутую или частично-замкнутую СЖО, и экономить на расходуемых материалах.

Зачем, если сразу же после стыковки космонавты переходят в лендлер и летят дальше? Она же практически необитаемая. Хотя проще вообще прямо к лендеру стыковаться. Смысла в переходе через станцию никакого. Только одна дополнительная стыковка добавляется.

Она скорее актуальна на Луне, поскольку именно там экипаж проведет основное время.

Она актуальна везде, где экипаж может в принципе провести достаточно длительное время.

Перелет можно просто перенести, чтоб по солнечную вспышку не попасть, а на каждую вспышку прерывать многомесечную луную экспедицию -- не дело.

Во вторую очередь на этапе перелета Земля-Луна и обратно.

Перелёт недолгий, здесь можно и обойтись без.

За этот недолгий полет во время солнечной вспышки можно словить столько, что мало не покажется. А во время "летной космической погоды", конечно, можно лететь без защиты.

[Agent]

Agent

Судя по всему, лендер НАСА весит 5т сухой.

Это грузовой, я так понимаю?

В баках ЖВ для выхода на ЛЛО и посадку 15т кирпича. В любую точку поверхности. Срок хранения водорода - 1 мес минимум.

Ага... Недурственно. А максимальный срок хранения, которого можно ожидать - не упоминается?
И что для пилотируемого лэндера, какие массы у взлётной и посадочной?

Посадочный модуль вродь универсальный с небольшими вариациями. 5-6т сухой.
Срок хранения ЖВ я привел из того, что допускается 30 дневный разрыв между пусками HLV и CLV
Грузовой вариант точно на 15т ПН.
А вот пилотируемый чуток меньше - доп тормозят CEV
Вот по пилотируемому



ЗЫ: диаметр этой штуки 7м - так что под Протон дизайн другой должен быть. Горизонтальный скорее всего

[Fakir]

Sevlagor

Если лететь по полу-цандеровской то ХС и время работы двигателя уменьшатся, а общее время разгона увеличится.

Это понятно, но "скока в граммах"?

Вадим Семенов

Буксиры даже первой фазы однозначно не на ксеноне. Слишком уж его мало.

Десяток-другой тонн за несколько лет найти можно. Для первой фазы этого хватит.

Насколько я понимаю, инертные газы предпочтительней, поскольку они не вступают в хисические реакции с двигателем и поверхностью аппарата и не налипают не нее как щелочные металлы. При этом ксеное выбран потому что его просто хранить.

Ксенон выбран в основном из-за двух обстоятельств: небольшой потенциал первой ионизации и большая масса атома.

А про кислород предлагаю забыть. На обратную дорогу требуется не так много рабочего тела, чтобы связываться с этаким гемороем.

Не только на обратную. Если все ЭРД будут на кислороде, то с Земли придётся поднимать только водород для лэндеров. Поэтому смысл рассмотреть такую возможность вполне есть.

Зачем, если сразу же после стыковки космонавты переходят в лендлер и летят дальше? Она же практически необитаемая. Хотя проще вообще прямо к лендеру стыковаться. Смысла в переходе через станцию никакого. Только одна дополнительная стыковка добавляется.

Нам нужно свести в одной точке три блока: пилотируемый корабль, лэндер, и топливо для него. ИМХО, куда проще это делать через ЛОС.
Это даёт некоторую свободу и гибкость графика - если по каким-то причинам прилёт топлива, или лэндера задерживатся - ничего страшного, экипаж в нормальных условиях, опасности никакой нет.
В составе ЛОС может находиться "спасательная шлюпка" на высококипящих компонентах. Таким образом, введение ЛОС в систему повысит безопасность.