Орбитальные солнечные электростанции

[Shestoper]

pkl пишет:
Земля - самая массивная планета в своей группе. Тут всё есть, нужна только энергия.

Зверушек жалко. Если переработку ископаемых и энергопотребление на Земле поднять ещё на пару порядков - биосферу снесет к свиням, и даже климат поменяется. На необитаемых  телах, типа Луны и Меркурия, можно не стесняться в действиях. Например можно для строительства карьеров применять термоядерные фугасы.
К тому же на Земле некоторых элементов или мало (гелий), или они сильно рассеяны в земной коре, перемешаны с легкими осадочными породами (многие металлы). У Меркурия высокая средняя плотность, нет окислительной атмосферы, вероятно  металлы там проще добывать. А легкие элементы нужно искать подальше от Солнца.

[vlad7308]

Shestoper пишет:
Если переработку ископаемых и энергопотребление на Земле поднять ещё на пару порядков - биосферу снесет к свиням, и даже климат поменяется.

вы имеете ввиду т.н. "термическое загрязнение"?
оно вроде бы совершенно смехотворно сейчас, пара порядков в запасе еще есть

Shestoper пишет:
У Меркурия высокая средняя плотность, нет окислительной атмосферы, вероятно металлы там проще добывать.

а что, кстати, нам вообще известно про Меркурий?
вроде бы довольно мало. мягко говоря

[Pretiera]

pkl пишет:

Pretiera пишет:
Слушайте, если Вы так ставете вопрос, то зачем вообще Вам супертяж и ЯЭРДУ?

Только чтобы начать. Потом, по мере развёртывания, придётся придумывать что-то принципиально новое. Что? Ну, Шестопёр примерно описал. Т.е. супертяж и ЯЭДУ -
то только для всяких научных баз типа антарктических и опытных производств. Ну и можно ещё транспортировать что-то суперценное, типа антивещества и редкозёмов. О цветной металлургии даже не думайте - там уже сотни тысяч тонн! И ещё, vlad7308 хорошо сказал: если у нас куча дешёвой энергии, то зачем нам что-то ещё добывать в космосе? Земля - самая массивная планета в своей группе. Тут всё есть, нужна только энергия. Там, наверху, если и будем что-то добывать, то только для местных нужд!

только вот откуда вдруг появилась дешевая энергия анлимитед на Земле?) 
нету ее
при наличие МРКС на водороде/метане и СЭДУ/парус можно развернуть поставки
-редкозкма
-драгмета
-наноструктурированых материалов (техпроцесс энергозатратный и требовательный к чистоте)
последние мало весят но могут заместить огромное кол-во черных и цветных металлов, что даст экономию энергии от их пр-ва на Земле

[pkl]

vlad7308 пишет:
ну давайте
энерго-генерацию принято делать поближе к потребителю
для снижения затрат и потерь на транспортировку...

Это правило работает далеко не всегда: если у нас электростанция работает на энергоносителе /уголь, газ, уран/, то тогда да, её можно разместить рядом с потребителем и подвозить энергоноситель, но если электростанция черпает энергию из окружающей среды /ГЭС например/, то только там, где это позволяют эти самые условия. Ту же ГЭС можно не на всякой реке построить и не на всяком её участке. Так что проблему передачи энергии всё равно приходится как то решать, либо тупо передавая оную, либо размещая рядом энергоёмкие производства. Собственно, затем я и вернулся к этой теме. Про лучи уже обсуждали, а вот если доставлять эту энергию каким-то ДРУГИМ способом... Что у нас в сухом остатке? Антивещество, редкозёмы. Цветные металлы отпадают, по крайней мере, на первом этапе, ибо грузопотоки слишком чудовищны.

[Shestoper]

Pretiera пишет:
при наличие МРКС на водороде/метане

Ракетами? Крайне сомневаюсь, что даже многоразовыми ракетами цену доставки кг на НОО получится сбить ниже 1000 долларов за кг.
Всяческие хитрые материалы тогда получат широкое распространение, когда их производство станет массовым, а цена умеренной (за счет развития производственных технологий, безлюдных и высокопроизводительных).
Но при умеренной цене производства дорогая транспортировка на корню зарежет широкое распространение.
Стоимость транспортировки должна укладываться в 100-200 долларов за кг, для этого нужны уже не ракеты.

[pkl]

Shestoper пишет:

pkl пишет:
Вынос энергоёмкой промышленности в космос? Я много думал над этим, но... что с чёрной и цветной металлургией будем делать? Если вывести её в космос - это опять чудовищные грузопотоки в сотни тысяч и миллионы тонн.

Безусловно это произойдет не завтра.
Но даже развертывание в околоземном пространстве или на Луне СКЭС с мощностью порядка 10% земной энергетики уже требует грузопотоков порядка сотен тысяч тонн в год. И такие потоки вполне реально обеспечить, пропускная способность катапульт позволяет.

Я не так давно задумался над таким вопросом: а хватит ли у нас энергии, чтобы организовать такие грузопотоки? Эти 10% земной энергетики - где Вы их возьмёте? Да и строительство астросооружений /а СКЭС - это уже астросооружения/ является непростой задачей, даже если абстрагироваться от энергетики. Прелесть околосолнечных СКЭС как раз в том, что им не надо быть особо большими, чтобы получить достаточную мощность. Их вполне можно строить на Земле, выводить супер- и гипертяжами, а к Солнцу они откочуют сами.

[pkl]

Shestoper пишет:

pkl пишет:
Земля - самая массивная планета в своей группе. Тут всё есть, нужна только энергия.

Зверушек жалко. Если переработку ископаемых и энергопотребление на Земле поднять ещё на пару порядков - биосферу снесет к свиням, и даже климат поменяется. На необитаемых телах, типа Луны и Меркурия, можно не стесняться в действиях. Например можно для строительства карьеров применять термоядерные фугасы.
К тому же на Земле некоторых элементов или мало (гелий), или они сильно рассеяны в земной коре, перемешаны с легкими осадочными породами (многие металлы). У Меркурия высокая средняя плотность, нет окислительной атмосферы, вероятно металлы там проще добывать. А легкие элементы нужно искать подальше от Солнца.

Это всё так. Но... как начать? Как вырасти до того уровня, чтобы делать вскрышные работы в карьерах термоядерными фугасами? К тому же, я подозреваю, что если организовать доставку на Землю потребных количеств свинца, меди и никеля из космоса, биосфере тоже хорошо не будет.

[pkl]

Pretiera пишет:
только вот откуда вдруг появилась дешевая энергия анлимитед на Земле?)

Из космоса!  Если удастся организовать поставку дешёвой энергии, без проблем организуем разработку бедных месторождений, синтез всякой всячины.

С остальным - согласен.

[Shestoper]

pkl пишет:
Это всё так. Но... как начать?

Для начала - сделать электромагнитную катапульту и развернуть на ГСО сотню-другую ГВт мощности пленочных СБ.
Потом можно думать о производстве СБ из лунного реголита.

Оценим первый этап.
Чтобы на Земле иметь 100 ГВт, производить на орбите нужно 200-250.
C 1 м2 батарей можно снимать по 100 Вт, значит 200 ГВт - это 2000 км2. С учетом массы каркаса, антенн и т. п. - порядка миллиона тонн.
Производство и выведение катапультами в сумме реально уложить в 500 долларов за кг.
Так что стоимость строительства порядка 500 миллиардов.
За 10 лет доставим на Землю 9 триллионов кВт*ч энергии.
С учетом стоимости функционирования системы, ремонтов и т. д.- получаем стоимость 1 кВт*ч порядка 10 центов.
Расчет конечно приблизительный, но представление о порядке величин дает.

Я же говорю, СБ и катапульты хорошо подходят друг другу с точки зрения цены производства и выведения кг ПН (они сопоставимы), а также размера грузопотоков при строительстве существенных для человечества СКЭС и пропускной способности катапульт.

[pkl]

Ну блин... я то думал, мы будем что-то реальное обсуждать... :oops:

Первый этап - это исследовательская база на Луне.

[Shestoper]

Без катапульты мы можем хоть обисследоваться - на новый уровень космонавтики не перейдем.

А существование катапульты и загрузка её на 90% выведением СБ (что позволит окупить её строительство и обеспечит низкую цену выведения кг и других типов ПН) резко облегчит работу исследовательской лунной базы.
Если летать на Луну ракетами - для доставки одного серийного модуля стоимостью порядка сотен миллионов нужен пуск супертяжа примерно того же порядка стоимости. Так что работающая катапульта удешевит работу базы примерно вдвое.

Если пошагово разжевывать создание катапульты - первым шагом должны быть лабораторные установки.
Вторым - малая катапульта (длиной порядка десятков км и стоимостью несколько миллиардов $), для запуска небольших прочных грузов c ускорением порядка 100-200 g.
Третий этап - большая катапульта для нежных грузов и людей. В процессе разгона и протыкания атмосферы будут возникать перегрузки порядка 10g, так что длина трассы разгона нужна порядка 500 км, и люди будут улетать в гидравлических противоперегрузочных капсулах (специально отобранный и тренированный человек 10 g и без жидкости выдержит, но нам нужно массовое средство выведения для тысяч и тысяч людей).

Поскольку создание катапульты не требует каких-то неизвестных мега-технологий, я считаю неправильным откладывать его в далекое будущее,  начинать можно буквально завтра.
Пока что можно существующими ракетами отправлять на Луну исследовательские аппараты.
Параллельно с этим работать над катапультой.
Создавать масштабное производство СБ. Когда заработает катапульта второго и тем более третьего этапа - можно будет разворачивать на ГСО электростанции. Каждая из них может быть рассчитана на несколько ГВт. Начиная со ввода в строй первой СКЭС энергия уже начнет передаваться на Землю и проект начнет окупаться.
Конечно перед этим будут созданы опытные маленькие СКЭС и опробована передача энергии на небольшие расстояния. Но передавать её на 36 000 км с приемлемыми потерями можно только большими антеннами. Чтобы оправдать их работу, электростанция тоже должна быть достаточно большой, с площадью СБ, измеряемой многими км2, и массой тысячи тонн.


Этот этап - создание работающих катапульт, первых промышленных СКЭС, и начало постоянного присутствия на Луне исследователей - может наступить за 20-25 лет, несли не жевать сопли.
Вложения в программу за эти годы должны измеряться в сотнях миллиардах (по 15-20 в год), но после начала передачи энергии на Землю программа станет частично окупаемой, а по мере развертывания СКЭС (на ГСО, а позже на Луне) возможно станет прибыльной.

[Pretiera]

pkl пишет:
Ну блин... я то думал, мы будем что-то реальное обсуждать...

Первый этап - это исследовательская база на Луне.

Шестопер просто не понимает что путь к освоению космоса лежит совсем не в звене трафика Земля-НОО
а в космической промышленности и самообеспечении космических поселений и пр-в по "дешевой массе" - конструкциям, газам и жидкостям, энергии.
и наличие мегатонного трафика на Землю не означает потребности в обратных мегатоннах, хватит килотонн.

[Pretiera]

Без катапульты мы можем хоть обисследоваться - на новый уровень космонавтики не перейдем.

Этот "новый уровень" от трафика массы с Земли не зависит, массы полно и в космосе

Если летать на Луну ракетами - для доставки одного серийного модуля стоимостью порядка сотен миллионов нужен пуск супертяжа примерно того же порядка стоимости. Так что работающая катапульта удешевит работу базы примерно вдвое.

1) серийный модуль "нового уровня" будет собран или на Луне или на ОПС
2) доставка груза на Луну при наличии ЯЭДУ или СЭДУ не требует супер-пупертяжа, если есть МРКС на 35-40 тонн то достаточно пары пусков для доставки на поверхность 35-40 тонного модуля на первом этапе "нового уровня" а на втором и одного пуска (топливо для Лунного Шаттла и ЛБК будет произведено на Луне)
а стоимость вывода на МРКС может быть на уровне 100 баксов за кг (из них на топливо баксов 20-30)

Вторым - малая катапульта (длиной порядка десятков км и стоимостью несколько миллиардов $), для запуска небольших прочных грузов c ускорением порядка 100-200 g.

т.е с нулевым комерческим (и практическим для научного космоса) выходом?

Третий этап - большая катапульта для нежных грузов и людей. В процессе разгона и протыкания атмосферы будут возникать перегрузки порядка 10g, так что длина трассы разгона нужна порядка 500 км, и люди будут улетать в гидравлических противоперегрузочных капсулах (специально отобранный и тренированный человек 10 g и без жидкости выдержит, но нам нужно массовое средство выведения для тысяч и тысяч людей).

что опять не дает шанса в конкуренции с МРКС где перегрузка 2-3 g а цена инвестиций порядка 1-2 лярдов на современном этапе?


Вы бы Шестопер лучше придумали бы как принимать на земле по 1000 тонн в сутки с орбиты подешевле!
Вот Вам задачка для вашего ума масштабов!

[Shestoper]

Pretiera пишет:
Шестопер просто не понимает что путь к освоению космоса лежит совсем не в звене трафика Земля-НОО
а в космической промышленности и самообеспечении космических поселений и пр-в по "дешевой массе" - конструкциям, газам и жидкостям, энергии.
и наличие мегатонного трафика на Землю не означает потребности в обратных мегатоннах, хватит килотонн.

Каждый год человечество потребляет миллиарды тонн угля, нефти, руды и других минеральных ресурсов.
Вы думаете, что будет возможна сопоставимая деятельность в космосе при уровне грузопотоков между небесными телами порядка сотен и тысяч тонн в год?
Безусловно, без развития технологий безлюдного самовоспроизводства механизмов космос не колонизировать в обозримые сроки.
Но абсолютная автономность самовоспроизводящихся комплексов будет достигнута ещё не так скоро. Создать на луне производство кислорода, металлов, узкого спектра изделий типа СБ - это одно. А создать там к примеру развитое приборостроение - задача другого уровня сложности.
И даже когда автономность производств будет достигнута - вспомните законы роста геометрической прогрессии. После 10 циклов удвоения она вырастает в 1024 раза, после 20 - в миллион с гаком. Доставив 1000 "зародышей" вместо одного, вдвое сокращаем время развертывания.
В Солнечной системе тяжелые элементы в основном находятся поближе к Солнцу, легкие подальше - сложно обойтись без масштабной переброски грузов для полноценного снабжения промышленности.
Катапульты хорошо подходят не только для выведения на низкие орбиты из гравитационных колодцев, но и для достижения скорости медленной межпланетной транспортировки грузов по гомановским траекториям (быстрее будут летать корабли с ЭРД и парусами - пилотируемые или при доставке грузов на большие расстояния, дальше Юпитера).

Потом, хотелось бы обеспечить людям возможность сравнительно массовых перелетов не только в виде яйцеклеток. Тысячи и десятки тысяч пассажиров в год - это примерно столько же тонн массы пилотируемых кораблей.

[Shestoper]

Pretiera пишет:
что опять не дает шанса в конкуренции с МРКС где перегрузка 2-3 g а цена инвестиций порядка 1-2 лярдов на современном этапе?

Покажите мне официальную бумажку, в которой создание МРКС оценивается в 2 ярда, и я напишу донос врачам о том, что автор бумажки невменяем.
Хорошо если в 10-20 ярдов можно будет уложиться.

[Shestoper]

Pretiera пишет:
а стоимость вывода на МРКС может быть на уровне 100 баксов за кг

Только производство каждого экземпляра носителя будет измеряться минимум в сотнях миллионов (скорее больше миллиарда), при кратности полетов, в лучшем случае измеряемой в десятках (часть узлов наверняка будет иметь меньший ресурс).
Плюс межполетная диагностика и обслуживание - работа на специализированных комплексах для множества квалифицированных специалистов.
Очень сомневаюсь, что цену вывода кг можно будет сбить ниже 500-1000 долларов, в самых радужных перспективах.
Многоразовый носитель на 40 тонн - это супертяж по стартовой массе, порядка 2000 тонн. Как раз около 40 тонн должен был выводить полностью многоразовый вариант Энергии, по данным Губанова.
Пуск такого носителя за 4 миллиона (с учетом цены изготовления, разбитой на число полетов) - это безудержный оптимизм.

[Pretiera]

Вы думаете, что будет возможна сопоставимая деятельность в космосе при уровне грузопотоков между небесными телами порядка сотен и тысяч тонн в год?

При чем тут все остальные небесные тела? ограничен только трафик с Земли в небо, а обратный может на 1-2 порядка превосходить его как и внутрисистемный

Каждый год человечество потребляет миллиарды тонн угля, нефти, руды и других минеральных ресурсов.

и будет далее потреблять их на Земле из Земли в основном

Но абсолютная автономность самовоспроизводящихся комплексов будет достигнута ещё не так скоро. Создать на луне производство кислорода, металлов, узкого спектра изделий типа СБ - это одно. А создать там к примеру развитое приборостроение - задача другого уровня сложности.

А Вы читайте внимательней что Вам пишут, никто про абсолютную автономность не говорил а постовлять сложную электронику, деликатесы и людей.. для этого достаточно килотонн

В Солнечной системе тяжелые элементы в основном находятся поближе к Солнцу, легкие подальше - сложно обойтись без масштабной переброски грузов для полноценного снабжения промышленности.

Эта переброска из край-центр в Солсистеме мала связана с супертяжами и катапультами на Земле

Потом, хотелось бы обеспечить людям возможность сравнительно массовых перелетов не только в виде яйцеклеток. Тысячи и десятки тысяч пассажиров в год - это примерно столько же тонн массы пилотируемых кораблей.

Как то трансокеанские и трансконтиненталььные перелеты без катапульт обеспечивают миллионые пасажиропатоки? так и развитая отрсль МРКС обеспечит десятки и сотни тысяч человек в год на орбиту (40 тонн на НОО это 40 человек, 10 рейсов в день с 5 космодромов - 400 человек)

[Pretiera]

Shestoper пишет:
Покажите мне официальную бумажку, в которой создание МРКС оценивается в 2 ярда, и я напишу донос врачам о том, что автор бумажки невменяем.

пошлите санитаров за Маском:D

Только производство каждого экземпляра носителя будет измеряться минимум в сотнях миллионов (скорее больше миллиарда), при кратности полетов, в лучшем случае измеряемой в десятках (часть узлов наверняка будет иметь меньший ресурс).

Как легко часть узлов подменяет кратность всей системы! у аэробуса 30летней выдержки большая часть деталей кроме планера не летает те же 30 лет
ресурс бочки первой и планера второй - сотни полетов
стоимость серийной пары (или машины если ссто) сравнима с таковой для авиации 
относительно недолговечны (до 30 полетов) двигатели и ТЗП требующая регулярного обнавления на двуступе (на ССТО металлическая ТЗП)

[Shestoper]

Pretiera пишет:
При чем тут все остальные небесные тела? ограничен только трафик с Земли в небо, а обратный может на 1-2 порядка превосходить его как и внутрисистемный

Вопрос ребром - чем будете поднимать грузы с Луны? Там гравитация слабая, но отнюдь не нулевая.
ЭРД не годятся.
На ЖРД? Водород нужно привозить. Хотя его в 6 раз меньше по массе, чем кислорода - все равно при больших грузопотоках нужно громадное количество на Луну завозить.
ТФЯРД с местным рабочим телом? Каким? Кислородом? Насколько надежно двигатель будет работать в кислой среде при 3000 К?
А вот электромагнитные ускорители для Луны подходят прекрасно, атмосферы нет.

Pretiera пишет:
Как то трансокеанские и трансконтиненталььные перелеты без катапульт обеспечивают миллионые пасажиропатоки?

Они их обеспечивают во-первых потому, что дозвуковые самолеты имеют большой ресурс (космические системы всегда будут им уступать по ресурсу на порядки, ввиду более жестких условия работы и массовых ограничений). Во-вторых потому, что на авиабилеты есть платежеспособный спрос - в мире сотням миллионов людей по карману пару раз в год полетать.
Современные лайнеры тратят порядка 20-30 грамм керосина на 1 пассажирокилометр - то есть порядка 200-300 кг на человека за весь полет. А космический носитель тратит на пассажира на 2 порядка больше топлива (даже специально спроектированный для массовой перевозки людей, существующие носители ещё больше). И это только цена топлива, остальные статьи затрат у космического полета тоже будут на порядки выше.
При суборбитальных прыжках цену билета заявили 200 тысяч - в 100 раз дешевле орбитальной турпоездки на существующей технике.
Поскольку на одного человека приходится порядка тонны массы корабля, 200 тысяч за билет - это примерно 200 $ за кг.
Вот при такой стоимости можно рассчитывать на сравнительно массовую транспортировку людей и относительно недорогих грузов.

[Pretiera]

Плюс межполетная диагностика и обслуживание - работа на специализированных комплексах для множества квалифицированных специалистов.

видимо для эксплуатации 500 км гиперзвукового рельсотрона  достаточно джамшутов))

Очень сомневаюсь, что цену вывода кг можно будет сбить ниже 500-1000 долларов, в самых радужных перспективах.

ну вот уже 500 баксов))

Многоразовый носитель на 40 тонн - это супертяж по стартовой массе, порядка 2000 тонн. Как раз около 40 тонн должен был выводить полностью многоразовый вариант Энергии, по данным Губанова.

Это спасибо Энергии за такое уродство, Венчурстар  1000 тонн на 22,5 Пг - ССТО, МРКС по типу Кузнечика даст 60-70 тонн ПГ на 2000 тонн стартовой массы

Пуск такого носителя за 4 миллиона (с учетом цены изготовления, разбитой на число полетов) - это безудержный оптимизм.

Это норма при 200-500 стартах в год а уж при 2-3 тысячах полетов?