Захват Луны - кто первый, того и тапки?

[avmich]

Осталось только разработать такой двигатель и развернуть промышленность на Луне.  :D

Кто-нибудь знает как можно в домашних условиях изготовить жидкий кислород? :D

http://www.krugosvet.ru/articles/13/1001321/1001321a2.htm

Схема ожижителя, предложенного Гемпсоном, представлена на рис. 2. Воздух сжимается компрессором до давления 20 МПа и при комнатной температуре подается в теплообменник. Последний представляет собой герметичный металлический резервуар цилиндрической формы (теплоизолированный снаружи) со змеевиком внутри. Сжатый воздух, пройдя по змеевику, истекает через дроссельный клапан и при этом расширяется. Поскольку температура инверсии кислорода и азота намного выше комнатной, газ при расширении охлаждается. Охладившийся газ возвращается к компрессору уже через рубашку теплообменника, где, омывая змеевик, охлаждает сжатый воздух, идущий от компрессора. Благодаря наличию теплообменника обеспечивается регенерация (использование холода, производимого в самом процессе), и, непрерывно циркулируя, газ, истекающий из дросселя, в конце концов охлаждается настолько, что ожижается. В описанной простой машине при начальном давлении на клапане, равном 20 МПа, ожижается ок. 8% газа, циркулирующего в установке.

[Eraser]

Avmich, спасибо, выглядит действительно не слишком сложно.

[Streamflow]

Последний рабочий день года, корпоративные проблемы, вроде бы, в основном, решены...так и быть, выйду в форум с работы...

Э-э-э, не стоит путать твердотопливные ускорители, где алюминий находитЬся в виде присадки к перхлорату аммония и модифицированного бутадиена, с двигателем на полностью лунных материалах.

Господин L_Pt, прежде, чем говорить "Э-э-э", нужно хоть немножко разбираться в данном вопросе. Поэтому ищите путаников в другом месте, поближе к тому, где находитесь сами. Речь шла о ракетных двигателях, основным источником энергии в которых является окисление алюминия кислородом. И таких сейчас навалом. И алюминий (16% по массе у SRB) у них является не "присадкой к перхлорату аммония", а основным ГОРЮЧИМ. При этом перхлорат аммония (70% по массе) - это ОКИСЛИТЕЛЬ (по крайней мере, его источник). Оставшиеся 14% - да, 12% - каучук, плюс пара процентов смол и ПРИСАДОК. Каучук - это связующее вещество, обеспечивающее целостность топливного заряда, а также - вспомогательное ГОРЮЧЕЕ.

Согласно утилите Guiper, топливо Al:Mg:O2 в массовом соотношении 10:1:20 дает импульс, с типичными параметрами начальной температуры, давления и степени расширения, по разным методикам подсчета, 234.7 и 275.9 с. В реальности, вроде как, должно быть что-то посередине.

Хороши методики, да я на пальцах посчитаю на порядок точнее.

Для разгонного блока с поверхности Луны должно быть достаточно.
Осталось только разработать такой двигатель и развернуть промышленность на Луне.

Да, осталось немногое - посадить на Луне 500 китайцев с напильниками для пиления алюминия, и будет Вам счастье -
"Лунный космический порт для обслуживания межпланетных полетов (1988 г.).
Запуск межпланетного корабля осуществляется с помощью ракет-носителей на твердом топливе, расположенных вокруг нижней цилиндрической ступени, которая, так же как и центральная ступень космического корабля, имеет импульсную ядерную установку".

Ссылка оттуда же, что и ранее.

И необязательно кислород должен быть жидким. Мало ли что писал Ф. А. Цандер 80 лет назад, и что предлагают всякие маргиналы сегодня.

[mihalchuk]

Ладно, это всё оффтоп. А если серьёзно, если делать двигатель, то он должен быть достаточно простым и легко производится в условиях лунной базы. Так что кухня, не кухня, а кустарная мастерская может быть неплохим полигоном для проверки концепции.

В условиях луны сжижать кислород проще - это можно делать прямым охлаждением излучением, даже без насосов. В условиях ночи нужно будет экранировать теплообменник-излучатель от излучения поверхности, днём - то же, но тщательнее + экранировать от Солнца. Идеология, например, здесь:

http://www.enextec.ru/    > орбитальный комплекс

[avmich]

Не, Стримфлоу никак не изменился :) . Те же выражения...

[Eraser]

В условиях луны сжижать кислород проще - это можно делать прямым охлаждением излучением, даже без насосов. В условиях ночи нужно будет экранировать теплообменник-излучатель от излучения поверхности, днём - то же, но тщательнее + экранировать от Солнца. Идеология, например, здесь:

http://www.enextec.ru/    > орбитальный комплекс

Да я читал про ваш орбитальный заправщик, очень интересно. Но добычу  кислорода из реголита предусматривают все концепции лунной ISRU, мне интереснее в данном контексте добыча алюминия - я так понял он на луне содержится в виде оксида, как его оттуда вытянуть? электролизом из расплавов? Ну и конечно интересует возможная конструкция двигателя - в каком виде алюминий, в порошкообразном или может быть его расплавить, как будет подаваться в камеру сгорания.

[mihalchuk]

Как я понял некоторые идеи - кислород можно получать при восстановлении железа в ильмените при хорошем нагревании. Для восстанавления алюминия знаю 2 земных способа:
1. Электролиз хлорида алюминия, хлор везти с собой.
2. Сплавление при высокой температуре окиси алюминия с углеродом. Получится карбид алюминия. Но нужен углерод.

Но, IMHO, двигатель на чистом алюминии нереален. По крайней мере, для выведения на орбиту. Такой двигатель непонятно как охлаждать, на сопло будет выпадать окись алюминия и параметры его будут нестабильны. Нужно разбавлять горючее чем-то летучим. В верхнем слое реголита, просвеченном радиацией насквозь, почти ничего такого нет, нужно покопать глубже. Хотя бы серу найти...

Но и разбавленное горючее противопоказано из экологических соображений. Ведь чтобы наладить производство такого горючего, нужно иметь какую-то производственную и энергетическую базу. И вот, после старта такой двигательначнёт осыпать эту базу частицами окиси алюминия с температурой, близкой к температуре плавления и скоростью более 2 км/с. Что будет с солнечными батареями, оптикой и тонкими измерительными инструментами?

[Eraser]

Но, IMHO, двигатель на чистом алюминии нереален. По крайней мере, для выведения на орбиту. Такой двигатель непонятно как охлаждать, на сопло будет выпадать окись алюминия и параметры его будут нестабильны. Нужно разбавлять горючее чем-то летучим. В верхнем слое реголита, просвеченном радиацией насквозь, почти ничего такого нет, нужно покопать глубже. Хотя бы серу найти...

Но и разбавленное горючее противопоказано из экологических соображений. Ведь чтобы наладить производство такого горючего, нужно иметь какую-то производственную и энергетическую базу. И вот, после старта такой двигательначнёт осыпать эту базу частицами окиси алюминия с температурой, близкой к температуре плавления и скоростью более 2 км/с. Что будет с солнечными батареями, оптикой и тонкими измерительными инструментами?

Из-за чего будет предполагаемая нестабильность параметров?
Ну совсем не обязательно устраивать лунный космодром прямо над производственной базой - на Земле же тоже никто не строит старт например над МИКом. Выпадающий в пустынном месте оксид не так страшен - экологических проблем на Луне быть не может, поскольку там нет экосиситемы.

[L_Pt]

Господин Streamflow, если вы не заметили, тут зашла речь о возможных (хотя бы теоретически) топливных систем, где все сырье было бы полностью лунного происхождение. Каким боком тут подходят твердотопливные блоки, основанные на перхлорате аммония?

Хороши методики, да я на пальцах посчитаю на порядок точнее.

Могли бы и на примере показать. Т.е. на цифрах.

Да, осталось немногое - посадить на Луне 500 китайцев...

Вы всегда такой серьезный и у вас на мониторе отключены смайлики?  

Mihalchuk

Такой двигатель непонятно как охлаждать, на сопло будет выпадать окись алюминия

А вот тут уже можно посмотреть на опыт твердотопливных ракет. Как осуществляется охлаждения двигателя (я так понимаю – никак, теплоизоляцией) и как избегают выпадения на сопле окиси алюминия (а разве под такой струей что-то может осаждаться?)?

[Streamflow]

Господин Streamflow, если вы не заметили, тут зашла речь о возможных (хотя бы теоретически) топливных систем, где все сырье было бы полностью лунного происхождение. Каким боком тут подходят твердотопливные блоки, основанные на перхлорате аммония?

Заметил. Каким боком тут подходят твердотопливные блоки - спросите, например, у Крафта Эрике. Я на его работу уже указывал.

Хороши методики, да я на пальцах посчитаю на порядок точнее.

Могли бы и на примере показать. Т.е. на цифрах.

Пожалуйста - 3244.

Да, осталось немногое - посадить на Луне 500 китайцев...

Вы всегда такой серьезный и у вас на мониторе отключены смайлики?  

Не всегда. Последний раз смеялся 11 минут назад, когда возвращал Цандеру его исконное имя.

[Eraser]

Заметил. Каким боком тут подходят твердотопливные блоки - спросите, например, у Крафта Эрике. Я на его работу уже указывал.

А какой твёрдый окислитель можно использовать вместо жидкого кислорода? В лунных условиях на подножном сырье?
Просто пропитать алюминиевую пудру жидким кислородом и поджечь я думаю не прокатит - рванёт. В любом случае придётся делать камеру сгорания и подавать туда алюминий и кислород отдельно.

[L_Pt]

Streamflow

Каким боком тут подходят твердотопливные блоки - спросите, например, у Крафта Эрике. Я на его работу уже указывал.

Никак не понятно – перхлорат аммония из лунных материалов. Повторите ссылку или хотя бы где искать? Чтобы десятки страниц не перелистывать непонятно где.

Пожалуйста - 3244.

А методику расчета? Это же самое интересное. И цифра, если честно, очень странная для реакции Al + O2(изб)=Al2O3 + O2(раскаленный).

Eraser

В любом случае придётся делать камеру сгорания и подавать туда алюминий и кислород отдельно.

Или делать гибрид (простите меня за совсем разгулявшуюся фантазию, но где-то я такое видел) – твердое топливо (сплав на основе алюминия, например, с магнием и кремнием) расположено в блоке как в твердотопливных блоках, и туда впрыскивается окислитель (кислород). Ну и на поверхности горючего идет горение.
Ногами не бейте.   :lol:

[mihalchuk]

Из-за чего будет предполагаемая нестабильность параметров?
Ну совсем не обязательно устраивать лунный космодром прямо над производственной базой - на Земле же тоже никто не строит старт например над МИКом. Выпадающий в пустынном месте оксид не так страшен - экологических проблем на Луне быть не может, поскольку там нет экосиситемы.

Нестабильность параметров будет из-зи нестабильной геометрии сопла.
На земле удалённость объектов от старта определяется основным поражающим фактором возможного взрыва носителя - ударной волной (для Энергии считалось около 10 кт). В зависимости от этого объекты укрывают в бункер, эвакуируют или приостанавливают работу на время пуска. А на какое расстояние на Луне вы потащите носитель, если скорость частиц более 2 км/с? Тут будет играть роль только пространственное рассеяние выхлопа, но оно так или иначе будет вредить. А этот вопрос необходимо изучить. Нужно знать размеры частиц и способна ли одна частица повредить ячкйку элемента СБ(если такие будут) и многое другое.
На Луне будет экосистема, по крайней мере, посещаемая человеком, только с внешней средой она будет взаимодействовать опосредованно. Возможно, называть экологическими проблемами повреждения солнечных батарей, помутнение стёкол оранжерей и снижение герметичности входных люков не совсем корректно. Но это как смотреть.

[mihalchuk]

Mihalchuk

Такой двигатель непонятно как охлаждать, на сопло будет выпадать окись алюминия

А вот тут уже можно посмотреть на опыт твердотопливных ракет. Как осуществляется охлаждения двигателя (я так понимаю – никак, теплоизоляцией) и как избегают выпадения на сопле окиси алюминия (а разве под такой струей что-то может осаждаться?)?

Делают керамическое сопло (в том числе - из той же окиси алюминия) и терпят унос материала. В случае чистого алюминия такое сопло наверняка прогорит. Дело в том, что температура сгорания твёрдых топлив гораздо ниже, чем алюминия с кислородом. По-моему, в потоке продуктов сгорания твёрдых топлив нет газообразного (а, возможно, и жидкого) оксида алюминия. А его частицы разбавлены газами, что предотвращает интенсивное отложение твёрдой фазы на сопле.

Здесь не ищите противоречия - может быть и унос и осаждение на разных участках, а осаждение может способствовать прогару(проплавлению).

[Streamflow]

Заметил. Каким боком тут подходят твердотопливные блоки - спросите, например, у Крафта Эрике. Я на его работу уже указывал.

А какой твёрдый окислитель можно использовать вместо жидкого кислорода? В лунных условиях на подножном сырье?
Просто пропитать алюминиевую пудру жидким кислородом и поджечь я думаю не прокатит - рванёт. В любом случае придётся делать камеру сгорания и подавать туда алюминий и кислород отдельно.

Streamflow

Каким боком тут подходят твердотопливные блоки - спросите, например, у Крафта Эрике. Я на его работу уже указывал.

Никак не понятно – перхлорат аммония из лунных материалов. Повторите ссылку или хотя бы где искать? Чтобы десятки страниц не перелистывать непонятно где.

На ваши вопросы могу ответить следующее:

1. Мои предыдущие посты по теме ракетных двигателей, использующих в качестве горючего алюминий, вызваны некоторыми вашими неточными, на мой взгляд, формулировками. Вот я и напомнил, что такие двигатели уже есть. О перхлорате аммония из лунных материалов я не писал.

2. Крафт Эрике ровно 40 лет назад уже упоминал о твердотопливных ракетных двигателях,  очевидно из местных материалов, с использованием их в "лунном космическом порту". Детали мне неизвестны. В электронной версии сборника "Космическая эра" на сайте Хлынина страницы не указаны. В бумажной версии книги это упоминание находится на странице 154.

3. Какой твёрдый окислитель можно произвести на Луне - я не знаю и, откровенно говоря, никогда ранее этим не интересовался. Однако, своими постами я хотел натолкнуть вас на мысль рассмотреть именно такой вариант, который, на мой взгляд, может оказаться более реальным.
 

Пожалуйста - 3244.

А методику расчета? Это же самое интересное. И цифра, если честно, очень странная для реакции Al + O2(изб)=Al2O3 + O2(раскаленный).

1. Я нигде не писал, что число относится к такой реакции. Так как методика, действительно, самое интересное, то я её отрабатывал на более обычных топливах и известных двигателях. Число 3244 - результат оценки "на пальцах" характеристик одного хорошо известного керосин-кислородного двигателя.

2. Обсуждать методику на форуме я не намерен. Статью напишу и, может быть, соберусь и выставлю её на сайте наряду с парой-тройкой других работ по теме "двигатели".

В любом случае придётся делать камеру сгорания и подавать туда алюминий и кислород отдельно.

Или делать гибрид (простите меня за совсем разгулявшуюся фантазию, но где-то я такое видел) – твердое топливо (сплав на основе алюминия, например, с магнием и кремнием) расположено в блоке как в твердотопливных блоках, и туда впрыскивается окислитель (кислород). Ну и на поверхности горючего идет горение.
Ногами не бейте.   :lol:

А вот эта версия нравится мне много больше предыдущих

[Streamflow]

Не, Стримфлоу никак не изменился . Те же выражения...

Изменился. Но узнать можно

[mescalito]

Советую всем участникам дискуссии почитать следующее

Space Resource Economic Analysis Toolkit:
The Case for Commercial Lunar Ice Mining
Brad R. Blair, Javier Diaz, Michael B. Duke,
Center for the Commercial Applications of Combustion in Space, Colorado School of Mines, Golden, Colorado
Elisabeth Lamassoure, Robert Easter,
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California
Mark Oderman, Marc Vaucher
CSP Associates, Inc., Cambridge, Massachusetts
Final Report to the NASA Exploration Team,
December 20, 2002

Спокойно ищется гуглом. Если уже нет, то могу выслать на мыло. Там есть описание и стоимость всего что может понадобиться для освоения полярных районов Луны и производства там ж.О2 и ж.Н2. А также для транспортировки этого топлива на орбиту Земли для заправки буксиров выводящих КА на ГСО,

[mescalito]

А вообще по моему промышленное освоение ЛУны начнется только после того как мы все высосим из нашей матушки Земли. Не раньше. И инициаторы этого будут не ученые а компании по добыче полезных ископаемых. И не только углеводородов, но и металлов. Тем более что в лунном грунте по мимо реголита есть еще минералы. Марс и Луна это только цветочки, если посмотреть не много дальше - в пояс астероидов - то там можно найти камешки резмером 100 на 100 км, целиком из никеля или например кобальта.
Так что только лет через 70 можно надеятся на реальное промышленное освоение планет солнечной системы и на всякие там солнечные (или даже ядерные) орбитальные электростанции. А пока будет просто дележь и имитация бурной научной деятельности, которая на самом дел является только прикрытием.

Так что нашим прапрапрапрарправнуков скорее всего ждет вполне космическое будущее только не на Земле, а где нибудь на орбитальной станции со статусом города и каким-нибудь перерабатывающим заводом в качестве градообразующего предприятия. И основной язык там будет далеко не русский.
   

[нейромантик]

Буду очень признателен.

У Вас несколько неправильные (ИМХО) представления. Отсутствует нечто типа плана. А от добычи астероидных материалов, до разработки месторождений на Марсе - скорее всего несколько столетий (причём разработка месторождений на Марсе начнётся сразу же по факту появления колонии). Просто нет процессов и потребителей на Земле и вокруг неё, способных "переварить" такие количества материалов. Разьве что все стали делать исключительно нержавеющими.

Кстати, астероид можно затормозить о атмосферу Земли. Теоретически.

[Eraser]

В любом случае придётся делать камеру сгорания и подавать туда алюминий и кислород отдельно.

Или делать гибрид (простите меня за совсем разгулявшуюся фантазию, но где-то я такое видел) – твердое топливо (сплав на основе алюминия, например, с магнием и кремнием) расположено в блоке как в твердотопливных блоках, и туда впрыскивается окислитель (кислород). Ну и на поверхности горючего идет горение.
Ногами не бейте.   :lol:

А вот эта версия нравится мне много больше предыдущих

Думаю с таким вариантом будут проблемы - площадь горения невелика, и оксид скорее всего будет покрывать поверхность горючего мешая процессу. Хотя можно подумать например о массиве стержней из горючего, заключённых в коническую камеру покрытую слоем того же алюминия, в промежутки между ними впрыскивается кислород. Стержни поджигаются снизу магнием и начинают гореть, внешняя поверхность камеры сгорания реагирует с кислородом и покрывается оксидом. Охлаждение камеры сгорания - окислителем.