Заправка на низкой орбите Земли

Автор Технократ, 26.05.2006 07:52:51

« предыдущая - следующая »

0 Пользователей и 1 гость просматривают эту тему.

Sevlagor

У производства ЖВ+ЖК электролизом привезённой воды есть дополнительная проблема.

При электролизе получается смесь пара- и орто- водорода. Это водороды у которых у одного спины электронов в молекуле направлены в одну сторону, а у другого спины противоположны (я запамятовал у которого как).

После сжижения этой смеси орто-водород начинает спонтанно превращаться в пара-водород.
При этом выделяется энергия котрой достаточно для полного испарения всего водорода.
Эта энергия также черезчур сильно перегрузит криосистему баков.

Созданы установки (и у нас и в США, для программ "Аполло"/"Шаттл"/"Энергия") которые принудительно превращают орто-водород в пара-водород.
Но эти установки судя по всему даже для земных условий весьма сложны, а уж для невесомости и подавно.

Александр Ч.

ЦитатаУ производства ЖВ+ЖК электролизом привезённой воды есть дополнительная проблема.

При электролизе получается смесь пара- и орто- водорода. Это водороды у которых у одного спины электронов в молекуле направлены в одну сторону, а у другого спины противоположны (я запамятовал у которого как).

После сжижения этой смеси орто-водород начинает спонтанно превращаться в пара-водород.
При этом выделяется энергия котрой достаточно для полного испарения всего водорода.
Эта энергия также черезчур сильно перегрузит криосистему баков.

Созданы установки (и у нас и в США, для программ "Аполло"/"Шаттл"/"Энергия") которые принудительно превращают орто-водород в пара-водород.
Но эти установки судя по всему даже для земных условий весьма сложны, а уж для невесомости и подавно.
Когда-то меня это интересовало, ссылка
ЦитатаА.В.Полупан

Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского, г.Санкт-Петербург


Ресурсосберегающая технология при производстве параводорода

Процесс орто-параконверсии нормального водорода является обязательным этапом производства жидкого водорода, предназначенного для транспортировки и длительного хранения.
Существуют две модификации водорода: ортоводород и параводород. Они раз-личаются направлением вращения ядер, т.е. ядерными спинами. У ортоводорода ядер-ные спины имеют одинаковое направление, у параводорода - противоположное. При обычных температурах водород представляет собой смесь 75% ортоводорода и 25% параводорода. Такой водород называется нормальным. С понижением температуры доля параводорода в равновесных условиях увеличивается. При равновесии в жидком водороде содержится 98,8% параводорода и 0,2% ортоводорода, т.е. равновесный жидкий водород практически является параводородом. Процесс превращения ортово-дорода в параводород называется орто-параконверсией.
В газообразном состоянии конверсия возможна только в присутствии катали-заторов. В жидкой фазе она протекает самопроизвольно и достаточно медленно. На-пример, жидкий нормальный водород через 100 часов после начала самопроизвольной конверсии содержит 59,5% параводорода, а через 1000 часов - 92% параводорода.
Процесс орто-параконверсии является экзотермическим. При температуре ки-пения водорода Т = 20,4 К удельная теплота конверсии qк составляет 525 кДж на 1 кг нормального водорода и превышает теплоту испарения, равную 447 кДж/кг. Для уменьшения потерь жидкого водорода при хранении проводится ускоренная конверсия водорода в присутствии катализаторов на этапе ожижения. Для процесса ожижения водорода теплота конверсии является балластной, поскольку она отводится непосред-ственно в поток водорода, и в результате производительность ожижителя существенно снижается. По данным источника [1] при получении жидкого параводорода произво-дительность ожижителей уменьшается примерно на 30...40% по сравнению со случаем получения нормального водорода.
Ad calendas graecas

mihalchuk

Проблема орто-пароводородаконверсии мне известна, и она не останавливает.
Интересно, что её изучение привело к достижению в области русского языка. Было открыто слово, имеющее редкие фонетические свойства:
ВОДОРОДООБОРОТ
До этого такими же свойствами, как считалось, обладало единственное слово - обороноспособность. Теперь оно не уникально.
Запатентовать бы! :D

hcube

А как же молокоотсосовоз? ;-)
Звездной России - Быть!

Sevlagor

ЦитатаПроблема орто-пароводородаконверсии мне известна, и она не останавливает.
Угу, прочёл пост Alexandrc и пришёл к тому же выводу.

Михальчук

hcube:
ЦитатаА как же молокоотсосовоз?
Тогда уж молокоотсосоотвоз
или
ортоводородооборот!
 :D

avmich

коНТРВЗБЗДНуть. Если кого-то интересуют лингвистические редкости... в данном случае с 9 согласными подряд.

Может, к теме вернёмся?

Технократ

Зачем строить ракету в 40-60 тонн для освоения Луны, ГСТО и Солнечной Системы когда с большим успехом можно запустить на существующей ракете Союз 2 пустой блок Д с оборудованием для дозаправки топливом на орбите ( сухая масса 3 тонны топливо 15 тонн ) и разработать для Союза 2 третью ступень с увеличенным объёмом баков ( с 22 тонн до 35 тонн ) доплонить её оборудованием для дозаправки топливом на НЗО и системой повторного пуска ( это увеличит массу конструкции тонны на 2-3 ).
И тогда при одном запуске Союза 2 со штатной заправкой заправкой (22 тонны) третьей ступени и пустым блоком Д мы получаем готовый для заправки межорбитальный буксир стартовой массой в 60 тонн способный выводить тяжёлые связные и военные спутники на ГСТО даже с Плесецка.
И всё это со штатного стартового комплекса Союз-2.
Итого
Запус буксира - 1 старт Союза-2
Запуск ПН ( до 8 тонн ) - 1 старт Союза-2

Доставка топлива 50 тонн (ЖК + керосин или сентин ) - 25 пусков ракеты заправщика "Ладога-МК511", стартует со штатного комплекса Р-7 ( общая стоиммость 50 тонн топлива на НЗО - 60-80 млн евро)

По этой же схеме можно запускать лунную экспедицию.
Это практически адаптированная схема Севастьянова, но уже без всякого использования РН Протон - только ракеты стартующие с комплексов Р-7.

Тагже можно использовать штатную ступень РН Союз-2 и РБ Фрегат дополненные системой дозаправки и повторного запуска в космосе.
Получиться двухступенчатый буксир стартовой массой на 35 тонн.
При этом ПН может стартовать при запуске буксира ( РБ Фрегат запускается пустым без топлива ). ПН может доходить до 6-7 тонн
спутник связи на ГСТО или КК Союз, лунная кабина, модули лунной орбитальной станции для полёта на орбиту к Луне.

И всё это при использовании штатного стартового комплекса (дополненного оборудованием для пусков ракет-заправщиков) Союз-2 на космодроме Плесецк.

Это концепция что хуже проблематичного и дорогого ракетного монстра на 40-100 тонн?
Зачем большие ракеты когда есть возможность использовать заправку на орбите?
Через тернии к звёздам!

mihalchuk

Увы! Не приживается идея в головах, не верят, что топливо можно доставлять дёшево.

mihalchuk

Взгляд деловая газета

Заправка в космосе

Это уже не первые конкурсы, объявленные NASA в рамках проекта «Вызов столетия»
Американское аэрокосмическое агентство (NASA) объявило очередной конкурс в рамках проекта «Вызов столетия». Ученым предлагается соревноваться в шести разработках. Самый большой приз - 5 млн. долларов - могут получить разработчики космической заправки. За аккумулятор, который сможет обеспечивать энергией лунную станцию в течение одной лунной ночи (14 земных суток), изобретателям заплатят 500 тыс. долларов.

«Объявление новых конкурсов представляет собой начальный шаг, за которым последуют еще более широкие инициативы, - говорится в заявлении менеджера программы Бранта Спонберга. - Мы хотим выяснить, какие поправки нужно внести в проект правил и каким должно быть сотрудничество, чтобы наши программы были еще более интересными и ценными для участников». Все комментарии от ученых чиновники из NASA ждут до 27 марта.


«В настоящее время ученые пытаются получить кислород из лунной пыли. Приз - 250 тыс. долларов» Первый и самый дорогой проект NASA - создание космической заправки. Еще в прошлом году руководитель NASA Майкл Гриффин говорил, что в недалеком будущем перед человечеством встанет вопрос о дозаправке космических кораблей на орбите. В своем заявлении космическое агентство предлагает ученым, которые смогут разработать «космическую АЗС», в качестве приза 5 млн. долларов. «Космическая АЗС» должна хранить или производить жидкий кислород и жидкий водород, которыми будут заправляться корабли в околоземной орбите.

Вдвое дешевле оценили проект по созданию солнечного паруса, который приведет в движение космический корабль. Но если при этом ученые смогут заставить парус оставаться в одной точке пространства в течение 90 дней, сумму приза увеличат вдвое.

В 2 млн. долларов NASA оценило капсулу для куриных яиц. Ученым предлагается создать контейнер, в котором 12 яиц долетели бы до околоземной орбиты, а потом благополучно вернулись бы на Землю. При этом разбиться должно не более половины. Как говорят чиновники агентства, этот проект призван начать разработки «чемоданов», благодаря которым породы, взятые с других планет, прилетали бы на Землю в первозданном виде.

К 2017 году чиновники из NASA обещали «вернуть» своих астронавтов на Луну. В связи с этим объявлен конкурс на строительство лунного вездехода. Он должен быть «проворным, надежным и легким в управлении». Приз - 1 млн. долларов.


Два последних проекта обещают принести своим разработчикам по 500 тыс. долларов. В первом нужно создать новый особо прочный скафандр, во втором - аккумулятор, способный работать в агрессивной окружающей среде в течение одной лунной ночи - 14 земных суток.
Это уже не первые конкурсы, объявленные NASA в рамках проекта «Вызов столетия», - в прошлом году уже были 10 заданий. К примеру, агентство пообещало 50 тыс. долларов тому, кто создаст трос длиной около 100 км для космического лифта, и столько же - кто представит макет самого подъемника. Как утверждают чиновники NASA, в проектах участвовало 11 команд, но призы так и остались невыигранными. В этом году суммы премий увеличили в пять раз. Помимо этого, в настоящее время ученые ломают головы над другими ранее объявленными конкурсами NASA - они пытаются получить кислород из лунной пыли (приз - 250 тыс. долларов), а также строят лунные землекопы, подорбитальные ракеты, беспилотные корабли, телеуправляемые роботы и т.д.

Igor

У нас есть междусобойчик космических фирм , кода посторонним вход воспрещен. Кстати это касается не только космоса. В Энергетику тоже со стороны не берут, даже проекты не рассматривают.

goran d

ЦитатаУ нас есть междусобойчик космических фирм , кода посторонним вход воспрещен. Кстати это касается не только космоса. В Энергетику тоже со стороны не берут, даже проекты не рассматривают.
А ето правда что союх может выводить 700Т в год  ?
Потому что по моем грубом прикиде 4000-5000Тонн конструкции (не считая "потроху" хватит на маленькое поселение для 30-50 человек с замкнутой екосистемой (но с чисто вегетерианском питании)
Значит на союзе можно за 8-10 лет столько вывести
(если к примеру на гос прогнрамы идут 70-100т то все ровно остаетса много)

ratte07

ЦитатаУвы! Не приживается идея в головах, не верят, что топливо можно доставлять дёшево.
Вода - еще не топливо. Во что выльется содержание заправочной ОС - это вопрос. Плюс время на разработку, поскольку готовых решений нет. Ракета в этом плане попроще.
Потому что другие солдаты - совершенно другие ребята...

ratte07

ЦитатаУ нас есть междусобойчик космических фирм , кода посторонним вход воспрещен. Кстати это касается не только космоса. В Энергетику тоже со стороны не берут, даже проекты не рассматривают.
А где не так? В конце концов, если у Вас есть деньги, покупайте РККЭ и реализуйте свои планы. 8)
Потому что другие солдаты - совершенно другие ребята...

ratte07

Цитата
ЦитатаУ нас есть междусобойчик космических фирм , кода посторонним вход воспрещен. Кстати это касается не только космоса. В Энергетику тоже со стороны не берут, даже проекты не рассматривают.
А ето правда что союх может выводить 700Т в год  ?
Потому что по моем грубом прикиде 4000-5000Тонн конструкции (не считая "потроху" хватит на маленькое поселение для 30-50 человек с замкнутой екосистемой (но с чисто вегетерианском питании)
Значит на союзе можно за 8-10 лет столько вывести
(если к примеру на гос прогнрамы идут 70-100т то все ровно остаетса много)
А зачем нужно поселение на 50 человек?
Потому что другие солдаты - совершенно другие ребята...

WkWk

Цитата
ЦитатаУвы! Не приживается идея в головах, не верят, что топливо можно доставлять дёшево.
Вода - еще не топливо. Во что выльется содержание заправочной ОС - это вопрос. Плюс время на разработку, поскольку готовых решений нет. Ракета в этом плане попроще.
Ракета - консервация текущего положения, когда ОС летает неизвесно для чего. А заправка - реальная задача.
 А регулярный воздушный транспорт у нас появился не когда был создан Максим Горький, а когда лицензию на Дуглас купили :wink:

ratte07

Цитата
Цитата
ЦитатаУвы! Не приживается идея в головах, не верят, что топливо можно доставлять дёшево.
Вода - еще не топливо. Во что выльется содержание заправочной ОС - это вопрос. Плюс время на разработку, поскольку готовых решений нет. Ракета в этом плане попроще.
Ракета - консервация текущего положения, когда ОС летает неизвесно для чего. А заправка - реальная задача.
 А регулярный воздушный транспорт у нас появился не когда был создан Максим Горький, а когда лицензию на Дуглас купили :wink:

Пример не по теме и неправильный. Регулярный воздушный транспорт был и до ПС-84, а массовым он стал только в конце 50-х, когда Дугласы уже не летали.

Не надо искать оправдания для ОС. Маленькая (20-40 т) вполне себя оправдает медико-биологическими исследованиями, а для заправки нужен огромный комплекс. Сколько можно наступать на грабли модульной сборки?
Потому что другие солдаты - совершенно другие ребята...

mihalchuk

Цитата
ЦитатаУвы! Не приживается идея в головах, не верят, что топливо можно доставлять дёшево.
Вода - еще не топливо. Во что выльется содержание заправочной ОС - это вопрос. Плюс время на разработку, поскольку готовых решений нет. Ракета в этом плане попроще.
Ну и с чем сравнивать? А во что выльется разработка в 3,2-3,5 раза более грузоподъёмной РН (или в 2,5 раза современной, но апгрейдированной водородом), примерно можно представить. В том числе - капвложения в бетон, в оборудование больших размеров... Этот путь, если отвлечься от денег, не даёт ничего нового. Заправочный электролизно-криогенный комплекс помимо результата даёт и новые технологии и новые качественные возможности.
Оценки, во что обойдётся такой комплекс с точки зрения энергетики сделаны. Затраты вполне приемлемы. Массовая сводка такого комплекса остаётся открытым вопросом (я за него не брался).
Впрочем, если найдётся конкурирующее решение, обеспечивающее доставку готового кислородно-водородного топлива, я не против.

mihalchuk

Доработано с учётом высказанных замечаний:


Электролизно-криогенный производственный комплекс

                              в орбитальных условиях

 

    Ниже рассматривается орбитальный заправочный комплекс, оснащённый оборудованием, предназначенным для получения из воды основных компонентов топлива - жидкого водорода и жидкого кислорода. ОЗК предназначен для обеспечения годового грузопотока на ГСО 22.5 т при работе в составе системы средств выведения КА на ГСО, хотя ничто не мешает его многоцелевому использованию. Наклонение орбиты базирования ОЗК составляет 51.6°.

    Процесс электролиза воды давно освоен на Земле, а также не одно десятилетие используется на орбитальных станциях с целью получения кислорода для СЖО. Затраты электричества на разложение воды оцениваются следующим образом. Напряжение разложения воды составляет 1.7 В. Количество выделившегося на электроде вещества определяется законами Фарадея и составит P=eIt, где e - электрохимический эквивалент, I - сила тока, t - время электролиза. Для иона водорода e=1.04.10-8 кг, следовательно, при правильной организации процесса затраты электроэнергии на разложение воды составят около 18.2 МДж/кг. Это означает 23.4 МДж на 1 кг компонентов топлива при их соотношении 1:6. Мощность электролизной установки составит 23400

ratte07

ОС на 100 кВт просто по аналогии будет класса МКС.
Потому что другие солдаты - совершенно другие ребята...