Плазменный ракетный двигатель VASIMR

[V.B.]

С арифметикой у них беда...

Однако VASIMR-у и кораблю марсианской миссии массой около 600 тонн нужен показатель удельной мощности 1 кг/кВт... При мощности 200 Мвт космический реактор должен весить около четырех тонн

При удельной мощности 1 кг/кВт и мощности 200 МВт вес будет 200 тонн.

В 2003 году студенты Массачусетского технологического института предложили проект компактного солевого ядерного реактора на быстрых нейтронах с альфой менее 3 кг/кВт. Их проектный образец имеет мощность 4 Мвт, вес ядра - всего 185 килограммов, а размеры - 20х20х20 сантиметров.

При удельной мощности 3 кг/кВт и мощности 4 МВт вес будет 12 тонн. Какое при этом имеет значение, что "вес ядра - всего 185 килограммов"?

[vlad7308]

может это вместе с радиатором, генератором и тд
журналист-то вряд ли что то считал - что сказали то и записал

[Димитър]

А кто-то может прикинуть какая ХС и какое минимальное ускорение нужны для перелета на Марс за 39 дня???
При заявленном УИ.

[Valerij]

С арифметикой у них беда...

Однако VASIMR-у и кораблю марсианской миссии массой около 600 тонн нужен показатель удельной мощности 1 кг/кВт... При мощности 200 Мвт космический реактор должен весить около четырех тонн

При удельной мощности 1 кг/кВт и мощности 200 МВт вес будет 200 тонн.

В 2003 году студенты Массачусетского технологического института предложили проект компактного солевого ядерного реактора на быстрых нейтронах с альфой менее 3 кг/кВт. Их проектный образец имеет мощность 4 Мвт, вес ядра - всего 185 килограммов, а размеры - 20х20х20 сантиметров.

При удельной мощности 3 кг/кВт и мощности 4 МВт вес будет 12 тонн. Какое при этом имеет значение, что "вес ядра - всего 185 килограммов"?

Требовать абсолютной точности от, по сути, газетной заметки - ну, это как бы не очень....

На самом деле вы пропустили существенные сообщения о качественных событиях.
Одно: "Еще один интересный вариант - это представленный в начале этого года проект миниреактора компании Hyperion, масштабное производство которого начнется в 2013 году. Это компактный реактор размером 1,5х2,5 метра, мощностью 25Мвт и альфой 2 кг/кВт".  

Второе: "Также весьма перспективны для космоса ториевые реакторы Карло Руббиа. В них ядерная реакция запускается при помощи ускорителя частиц, что делает реактор компактным, абсолютно безопасным и не требующим тяжелого экранирования. Широкое внедрение этой технологии "запланировано" на 2025-2030 годы."

И главное - третье, то, что эти работы вообще не ограничиваются "буксиром Перминова"....

Конечно, все эти сообщения надо проверять. Но, если действительно в 2013 году начнется производства реактора, мощностью 25 тысяч киловатт массой 50 тонн, то это прорыв.

Я ничего не знаю по поводу реактора Карло Руббиа. Но сам факт о том, что есть интересные варианты развития этой технологии радует.

З.Ы.

А кто-то может прикинуть какая ХС и какое минимальное ускорение нужны для перелета на Марс за 39 дня???
При заявленном УИ.

Да ладно "при заявленном УИ, хотя и это важно. Вообще, какая ХС и какое ускорение вообще необходимы?

[Agent]

А кто-то может прикинуть какая ХС и какое минимальное ускорение нужны для перелета на Марс за 39 дня???
При заявленном УИ.

Здесь вот ускорение приведено. ХС зависит от УИ, а он меняется на порядок, судя по графику
http://www.adastrarocket.com/VASIMR_for_flexible_space_exploration.pdf

6.2.1 Technology Requirement Estimates from OptiMars
A 200 MW human mission to Mars was evaluated using the OptiMars program assuming an initial mass
at LEO of 600 mT, with initial altitude of 1,000 km, a VASIMR® efficiency of 60%, and a specific impulse
of 3,200 sec. For this power level, the spiraling from LEO to Earth's SOI requires 8 days, and 165 mT of
propellant. This spiral saves a significant amount of propellant over a chemical maneuver to near the
Earth's SOI, however, a chemical rendezvous near Earth's SOI between astronauts and the VASIMR®
spacecraft could be considered to reduce the crew's exposure to the Van Allen belts, further reduce trip
time, and also to relax the minimum specific impulse requirements for the VASIMR® technology. No
chemicalbased rendezvous is considered here, but future study may be useful.
In this evaluation, propellant usage during the second stage heliocentric transfer is optimized by
escaping the Earth with a velocity directed away from the Sun with zero tangential velocity relative to
Earth at a speed of 5.5 km/s. The mass and velocity at the end of this spiral maneuver is used to
initialize the second stage heliocentric transfer between Earth and Mars, as shown in Figure 18. The
optimal 31day heliocentric transfer requires 295 mT of propellant with variable specific impulse
following the profile shown in Figure 19 between 3,000 s and 30,000 sec. A 3day period in the middle
of the heliocentric transfer had the VASIMR® thrusters running at maximum specific impulse prior to the
slowing of the craft in preparation for orbital capture by Mars. The arrival velocity at the end of the
heliocentric transfer is 6.8 km/sec, which requires aerocapture to slow the lander for capture. The
arrival mass to Mars for this scenario is 140 mT, and the mass of the payload is somewhat arbitrarily
picked to be 20 mT, the mass budget for the power systems and VASIMR® thrusters is 120 mT, requiring
a total alpha of less than 0.6 kg/kW. Current technologies cannot achieve specific mass values this low,
although some theoretical studies predict power plant specific masses below 1 kg/kW. Thus, prepositioning
of cargo and crewsupport facilities in Martian orbit may be required to achieve the shortest
times for crewed missions.

[hecata]

Одно: "Еще один интересный вариант - это представленный в начале этого года проект миниреактора компании Hyperion, масштабное производство которого начнется в 2013 году. Это компактный реактор размером 1,5х2,5 метра, мощностью 25Мвт и альфой 2 кг/кВт".  

Валерий, этот Гиперион в мире атомной энергетики что-то вроде Bigelow в мире космической техники - люди предлагающие революцию на словах. На самом деле, речь идет о проекте, который никак не может быть адаптирован к космосу. Более того, предыдущий революционный на словах проект Hyperion на гидриде урана они уже закрыли, этот 25-мегаваттник имеет более классическую конструкцию. Но это не космический реактор, наземный.

[Димитър]

Большое спасибо Агенту!
Но :

the mass budget for the power systems and VASIMR® thrusters is 120 mT, requiring a total alpha of less than 0.6 kg/kW. Current technologies cannot achieve specific mass values this low

       

[V.B.]

Любопытно, что у нас на буксир с ЯЭУ и ЭРДУ тоже отведено 120 тонн, правда мощность поскромнее - "всего" 24 МВт.

[Димитър]

Из указанного источника:
http://www.adastrarocket.com/VASIMR_for_flexible_space_exploration.pdf

Время перелета Земля-Марс в зависимости от специфической массы ЭУ+ДУ:
(после отрыва от гравитационного поля Земли)
Специфическая масса ЭУ+ДУ = < 0.6 кг/кВт – 31 дней
Специфическая масса ЭУ+ДУ = < 1 кг/кВт – 39 дней
Специфическая масса ЭУ+ДУ = 2 кг/кВт – 60 дней
Специфическая масса ЭУ+ДУ = 4 кг/кВт – 90 - 130 дней – вот это примерно соответствует марсианскому кораблю Энергии (5 кг/кВт)
Специфическая масса ЭУ+ДУ = 21 кг/кВт – 330 дней – это примерно соответствует сегодняшним АМС с ЭУ на СБ.

Кстати, сам автор указывает на специфическую массу только ДУ VASIMR в 5 кг/кВт.

[Agent]

УИ 30000 по этой схеме используется только 3 дня.... Походу, Марс - это минимальное расстояние при котором имеет смысл использоать водород.

[SpaceR]

Любопытно, что у нас на буксир с ЯЭУ и ЭРДУ тоже отведено 120 тонн, правда мощность поскромнее - "всего" 24 МВт.

Вероятно, с расчетом на однопусковое выведение.

[SpaceR]

Из указанного источника: http://www.adastrarocket.com/VASIMR_for_flexible_space_exploration.pdf

Время перелета Земля-Марс в зависимости от специфической массы ЭУ+ДУ:
(после отрыва от гравитационного поля Земли)
Специфическая масса ЭУ+ДУ = < 0.6 кг/кВт – 31 дней
Специфическая масса ЭУ+ДУ = < 1 кг/кВт – 39 дней
Специфическая масса ЭУ+ДУ = 2 кг/кВт – 60 дней
Специфическая масса ЭУ+ДУ = 4 кг/кВт – 90 - 130 дней – вот это примерно соответствует марсианскому кораблю Энергии (5 кг/кВт)
Специфическая масса ЭУ+ДУ = 21 кг/кВт – 330 дней – это примерно соответствует сегодняшним АМС с ЭУ на СБ.

Кстати, сам автор указывает на специфическую массу только ДУ VASIMR в 5 кг/кВт.

Существенным моментом (выделил цветом) является то, что перед этим необходимо разогнаться до второй космической.

Кстати, еще в первой половине ХХ века Штернфельд посчитал, что при определенном взаимном расположении (а тут, видимо, та же ситуация) можно слетать на Марс и назад меньше чем за 150 дней - с разгоном на двигателях большой тяги (в момент прилёта как раз должно быть противостояние планет). Конечно, затраты скорости и масса при этом требуются неслабые, но вся необходимая для этого техника сейчас уже существует. Цена только непомерная выходит, ясное дело...

В целом видно, что при тех цифрах, которые приведены у Чанг-Диаса, его вариант по сравнении с классическими и отработанными ЭРД прорывных возможностей не обеспечивает, но позволяет немного сэкономить отлетную массу.

[GALIN]

VASIMR VX-200 MEETS FULL POWER EFFICIENCY MILESTONE[/size]
press release, Novembre 23,2010 (pdf)

[Chilik]

Молодцы.
Скейлинги оптимистичные. Хочется верить, что у него будет шанс испытать двигатель на орбите.

[sychbird]

Сегодня по каналу Дискавери зацепил конец фильма про VASIMR
Кто нибудь видел его целиком?

[GALIN]

From Webster to Mars[/size]
(pdf, 3.89MB, Ad Astra website)

*VASIMR Asteroid Mission

*VASIMR Orbital Debris Disposal

*VASIMR Catapult

*Project "Aurora" ( ISS, 2014 ), etc.

[GALIN]

Press Release 080311, 8 Mart 2011

AD ASTRA AND NASA SIGN SUPPORT
AGREEMENT ON VASIMR TECHNOLOGY
link, PDF

[GALIN]

VASIMR VX-200 Performance

Near-term SEP Capability for Unmanned Mars Flight

Future In Space Operations Seminar, Jan 2011

pdf, 37 p.

* 60% propulsion system efficiency (DC to jet power) at an Isp of 4800 seconds and an input power of 220 kW DC;

* The ratio of mass to power (alpha) of solar arrays and thrusters establishes the payload fraction achievable for SEP;

*Concentrator solar arrays are essential to achieving alpha values low enough for SEP to be attractive for unmanned Mars flights;

*In the near term (five years?), a combined array + thruster alpha of 20 kg/kW seems within reach, at power levels on the order of hundreds of kW;

*For this value of alpha, SEP payload fraction is comparable to that for nuclear thermal rocket propulsion, though with a transit time three times longer (27 months);

*The estimated cost per kW for concentrating solar arrays ($500/watt) makes SEP an attractive enhancement for near-term Mars science missions, approximately doubling the Mars payload capability of existing launch vehicles, at the expense of longer flight time

[KBOB]

Роберт Зубрин нэгодуэт, по поводу полета на Марс на VASIMR
http://www.marssociety.org/home/press/tms-in-the-news/thevasimrhoax

[Dmitri]

perevod cokpashenni c moimi kommentapiyami.

Правительство Обамы утверждает, что оно развивает новую двигательную установку  VASIMR, которaya уникально позволит астронавтам поlетeть благополучно и быстро na Марс. Мы не можем поleтet na Марс, пока у нас нет революционного VASIMR.

Вашингтон - город, известный  дымом и зеркалами, но редко govopit такую полную неправду, рекламируемyu как  политикy науки.

VASIMR не нов.  исследовалсya за значительныmi  расходami pravitelstva его изобретателем, Франклином Чэнгом Диэзом, в течение трех десятилетий.

Oн ne является революционным, и особенно многообещающим.
(Eto nepravda.Dvigatel obaldenni.B mire takix net.Ego xotat ystanovit na MKC i ekonomot toplivo.)
Скорее только  дополнение семье электрических paketnix dвigatelei, преобразовывает электроэнергию , но является заметно xydshim к тем, мы уже имеем.(Eto nepravda.)

Существующие  ионнie paketnie dvigateli обычно достигают 70-процентной эффективности и воздействовали успешно и на испытательный стенд и в месте в течение тысяч часов.
Напротив, после 30 лет исследования VASIMR только получил приблизительно 50-процентную эффективность в испытательных ispitaniyax na стендe продолжительности нескольких секунд, pri  высоком ydelnom импульсе. Когда y. импульс уменьшен, падения KPD lineino.
 Это означает, что VASIMR's, нe моget предложить существенную выгоду миссии, обменивая определенный y импульс на тyaгy, shto просто ложно.

(Opat glypost.Esli y dvigatelya visokaya tягa, to rasxod ogpomni.Na Mars ili asteroidy k nemy ne poletet.Y ionnix dvigatelei ochen mala tягa.

I resyrs! Y Vazimira ogromni resyrs i vicoki ydelni impyls.)

 Напротив, эта способность была продемонстрирована ionnim двигателем , который pabotal na космическom кораблe Рассвет к астероиду. Наконец, если это должно использоваться в месте, VASIMR потребует практических магнитов со сверхпроводящей обмоткой высокой температуры, которые не существуют.
(On trebyet visokotemperatyrnix cverxprovodnikov.Oni est.Pabotaut pri temperatyre gidgogo azota)

Но ждите bольше. Чтобы достигнуть его  требования, что VASIMR мог позволить 39-дневный односторонний транзит к Марсу, Chang, Diaz устанавливает ядерную реакторную систему с moshnostiu 200 000 киловатт и отношением moshnosti к массе 1 000 ватт за килограмм. Фактически, у наибольшего космического ядерного реактора, когда-либо построенного, советский Топаз, были власть 10 киловатт и отношение власти к массе 10 ватт за килограмм. Нет таким образом никакого основания вообще для того, чтобы верить в выполнимость системы власти фантазии Чэнга Диэза.
(Topaz - eto ne yaderni reaktor, a radioizotopnaya batareiya s nizkim kpd 5%.
Eto kak spavnit velosiped i elektpovoz.)

Kosmicheski ядерны реактор с moshnostiu в диапазоне 50 - 100 киловатт, и отношениem moshnosti к массе 20 - 30 ватт за килограмм, выполним, и имел бы значительную ценность в предоставлении возможности продвигаемых исследований  po ionnim raketnim dvigatelem c высокой  скорости  к внешней солнечной системе, так же как служиt в качестве надежного источника  для основы Марса. Однако, вместо того, чтобы потратить его доллары исследования на такую фактически полезную технологию, правительство выбрало фонд VASIMR.

Никакая электрическая двигательная установка — ни  VASIMR, ни его превосходящие конкуренты ionnie двигателi — не моgyт достигнуть быстро  Марсу, потому что отношение tyagi к весу любой реалистической системы  (даже без полезного груза) является ochen malim.

Если бы щедрые но потенциально реалистические числа приняты (50 ватт за килограмм), у гипотетического 200 000-киловаттового ядерного электрического космического корабля Чэнга Диэза была бы масса запуска 7 700 метрических тонн, включая 4 000 тонн очень дорогих и очень радиоактивных аппаратных средств системы реактора высокой технологии, требующих поддержки обслуживания от действительной параллельной вселенной футуристической орбитальной инфраструктуры.

(Otkyda on eto vzyal?
Vec 200 Megavatnogo reaktora ne bolshe 20 tonn.Razmer  peaktora: zilindr dlina  primerno 2 metra i radius 1 metp)

Polet до Марса, не более быстр чем y 6-месяzev, выполненный  космическим кораблем Mars Odyssey , используя химический paketni dvigatel в 2001,  который мог быть с готовностью достигнут человеческой командой, начатой непосредственно к Марсу ракетой-носителем тяжелого лифта, не более продвинутой чем (140-ton-to-orbit) Сатурн 5 используемый, чтобы послать астронавтов на Луну в 1960-ых.

Это факт, что правительство не предпринимает усилие развить космический ядерный реактор любого вида, уже не говоря о гигантском суперпродвинутом, необходимом для VASIMR hyper двигатель, демонстрируeтcya, что программа проводится по ложному помещению.

(Bez novogo dvigatelya net poletov ni k asteroidam ni k Marsy.Tak kak ochen dopogo.)

Далекий от предоставления возможности человеческой миссии к Марсу, VASIMR прежде всего полезен как дымовая завеса для тех, кто желает избежать охватывать такую программу. их весь случай лицемерен, потому что в действительности, нет никакой потребности развить любую более быструю двигательную установку прежде, чем люди будут рисковать letat к красной планете. Как отмечено, текущее одностороннее время транзита составляет шесть месяцев, точно то же самое как стандартное вращение команды на космической станции. Шестимесячная траектория транзита - фактически лучшая, чтобы использовать для человеческой команды, потому что это предусматривает свободную орбиту возвращения, важное оборудование системы безопасности, в котором испытала бы недостаток более быстрая траектория.

Таким образом, даже если бы у нас была действительно превосходящая и практическая технология paketynogo dvigatelya, такая как ядерные тепловые ракеты (который правительство Обамы также не развивает), то мы использовали бы его способность увеличить полезный груз миссии, вместо того, чтобы сократить транзит.

(ядерные тепловые ракеты - ochen graznaya, ekologicheski opasnaya, tak kak oxladitel protekaet cherez reaktor.I stanovitsa radioaktivnim.
Poetpomy ix ne razvivaut.)

Аргумент, что мы должны letet намного быстрее, чтобы избежать космических лучей, очевидно ложен, как доказано не только стандартным радиационным анализом риска — который оценивает приблизительно 1-процентный риск рака для 50 rem доз, что астронавты получили бы pri путешествии туда и обратно Марса — но фактом, что приблизительно  дюжинa астронавтov и космонавтov уже получили такую совокупную космическую  лучevyu дозуа во время повторных полетов на международной космической станции или Mir, и, как ожидалось, ни один из них не свидетельствовал радиологических эффектов здоровья. (Космические нормы дозы  на космической станции - полностью половина из тех в межпланетном пространстве — половина, потому что Земля намечает половину неба. Магнитное поле Земли не ограждает эффективно против космических лучей. В результате за следующие 10 лет, команды космической станции получат то же самое число человека-rems космической радиации, как был бы получен пятью командами равного размера, летящего в Марс и назад за тот же самый период.) Что касается ухода от opasnoi невесомости , практический ответ должен просто предотвратить это полностью, вращая космический корабль.

(Esli slychitsa avariya, to v proekte obichnix korablei- kosmonavti pogibnyt, no glavnim ostaetsa vopros stoimosti.)

Марсianskoe Общество  рovodit свою следующую международную конвенцию в Далласе, 4-7 августа 2011. В настоящее время,  намеchena группу, названный: "VASIMR: Серебряная Пуля или Обман." Я приглашаю Chang Diaz и коллегу прибiть и  защиtiть практическую ценность proekta  в формальных общественных дебатах.