Об оценке стоимости малой лунной базы

[avmich]

То и дело возникает эта тема, в частности, в приложении к плану Буша "двигаться к Марсу, используя Луну". Большинство людей относится к одной из двух категорий: одни считают, что с Луны действительно удобнее, грубо говоря, запускать марсианскую экспедицию, другие считают, что Луна - пустая трата средств. Первые подразумевают изготовление или получение каких-то массивных грузов прямо из лунных материалов, вторые отметают такую возможность.

Давайте попробуем всё же оценить, насколько сложно было бы построить на Луне систему, производящую полезные грузы из местного сырья. В первую очередь, видимо, интересуют металлоконструкции и компоненты топлива - они относительно низкотехнологичны, так что можно надеяться производить их на Луне, и при этом достаточно массивны, чтобы их производство могло окупить первоначальные траты.

Итак, рассмотрим получение металла, скажем, алюминия из лунного грунта. Кое-какие данные есть на http://www.permanent.com/ . Хочется оценить минимальную массу устройства, которое способно, скажем, из лунного реголита плавить алюминиевые болванки.

И похожая задача по добыче кислорода из грунта.

[Игорь Суслов]

...одни считают, что с Луны действительно удобнее, грубо говоря, запускать марсианскую экспедицию, другие считают, что Луна - пустая трата средств. Первые подразумевают изготовление или получение каких-то массивных грузов прямо из лунных материалов, вторые отметают такую возможность

Если цель - Марс, надо лететь на Марс. Если генеральная цель - экспансия космоса, то на Марс можно лететь хоть с Венеры.
"Изготовление или получение каких-то массивных грузов прямо из лунных материалов" - настолько не реальная на сегодняшний день задача, что я оценил бы постройку такой базы скажем в триллион долларов
Одно дело получить кусок алюминия, другое - придать ему форму ракеты. На Земле это стоит дорого, на Луне - на порядки дороже.

Другое дело, если на Луне производить топливо для доставленного с Земли КК для полета на Марс и кислород/воду для космонавтов. По крайней мере такое производство мне представляется реальным (не такоим сложным, как производство конструкций). Хотя все равно нужно считать. Как потребные ХС, так и экономику.

[VK]

Бывает алюминий и алюминий. Одно дело гнать алюминий для ложек, и совсем другое - для конструкции типа ракетно-космической. Основные алюминиевые сплавы - АМг и Д16, - кроме алюминия имеют в своем составе до десятка других хим.элементов. Кроме хим.состава важен металлургический процесс и технологическая обработка - один и тот же сплав может иметь совершенно различные характеристики. Да и сплавов - в блоке Д, например, алюминиевых материалов десятка два по сортаменту. А если посчитать ВСЕ используемые материалы...

Короче, я бы посоветовал оценить возможность на Земле создать такое замкнутое производство. Думаю, не получится. Это несколько металлургических и машиностроительных отраслей надо задействовать.

Так что реально только компоненты топлива добывать - кислород, водород.

А вообще это распространенное заблуждение - когда говорят, что путь к Марсу проходит через Луну, почему-то сразу считают, что имеется в виду старт с Луны. Лететь к Марсу удобней с околоземной орбиты во всех отношениях. А Луна в этом плане нужна, как полигон для отработки ТЕХНОЛОГИЙ, но не самой техники!

[avmich]

Да никто не предлагает корабль сначала на Луну сажать, а потом уже на Марс лететь, конечно.

Речь о тяжёлых компонентах.

То, что в ДМ применяются многие материалы, конечно, известно и понятно. Под лунные материалы нужно будет разрабатывать новые сплавы, технологические процессы и конструкционные схемы, потому что возможности лунных материалов другие - они погрубее, но более дёшевы при доставке на орбиту. В результате есть заинтересованность в снижении удельных показателей за счёт массы.

Двигатель, может, не очень нужно делать, а вот корпуса...

Ну и топливо, конечно, точнее, в первую очередь окислитель.

Всё высокотехнологичное (большая стоимость к массе) оборудование выгоднее везти с Земли. А вот большие массы относительно простого состава можно попробовать с Луны, наверное.

[hcube]

Надо просто туда вбухивать усилия - по 100 тонн в год, скажем, что сравнимо с потоком на ГСО. И лет через 20 - будет вполне обитаемая база, которая может уже попробовать расширяться 'своими силами'.

[avmich]

На "просто" инвестиции не найти, никто денег не даст. Вопрос скорее ставится так - какова наименьшая масса, которую надо забросить на Луну, чтобы уже можно было с Луны получать полуфабрикаты?

Вот, кстати, с Луны что-то получить - это надо это "что-то" выбросить за пределы лунного тяготения. То есть примерно 2,5 км/с. Для массовых (относительно) поставок материалов, мне кажется, хороший кандидат на "выбрасывательную" систему - электромагнитная катапульта. Кое-какие расчёты делались вот здесь - http://www.ssi.org/body_research.html . Теперь надо минимальную массу такого устройства оценить :) что уже проще.

[МиГ-31]

Двигатель, может, не очень нужно делать, а вот корпуса...

С такими технологиями будут толко пепелацы получаться.

[VK]

Сейчас обратил внимание на сабж. Ничего себе, малая   база с несколько заводов размером!

[avmich]

Малая - это в том смысле, что минимально возможная. Вопрос ставится так - каковы абсолютные размеры (в тоннах, рублях, годах, квадратных метрах...) такой базы? Могут быть при использовании более-менее сегодняшних технологий?..

А пепелац, если будет коммерчески успешным, вполне летать может...

[X]

Минимально возможная для чего?

[X]

И вообще, чтобы оценить стоимость, нужно определиться - что мы будем там производить, в каких объёмах и с каким качеством.

ИМХО на Луне будет выгодно производить что-нибудь дорогостоящее, лёгкое и жутко грязное - электронику, например...

[avmich]

Минимальное, чтобы что-то произвести.

Например, запустить спутник весом 10 граммов и 100 граммов практически одинаково сложно - вес ракеты почти не изменится.

Так же и лунная база, вероятно - меньше некоторого объёма производства сделать не удастся. То есть, с такими же почти затратами можно будет и побольше выхода добиться.

[avmich]

Если так проще, давайте попробуем оценить производство при объёмах 1 тонна 95% алюминия в неделю, выброшенного со скоростью 2500 м/с . Потом посмотрим, удастся ли на том же или почти том же оборудовании большего добиться.

[X]

Судя по размерам катапульты, которая нужна для приемлимых ускорений, с луны надо пулять не баки и конструкции, а прокат, лист в рулоне, ловить это на земной орбите, разматывать и сваривать (хорошо варить в вакууме?) в герметичные модули. Ну, если забросим на луну пару станков с чпу, то можно получать люки, стыковочные узлы и другие прочные детали.
sas

[avmich]

Давайте так и посчитаем. Мне тоже кажется, что "выбрасывать" с Луны нужно будет малообработанное сырьё. А обработка будет вестись уже на орбите. Здесь надежда на то, что выигрыш получится оттого, что массу на орбите будет дешевле получить - дешевле вывод на орбиту. Но хочется оценить численно.

А в вакууме варить неплохо.

[X]

А вообще это распространенное заблуждение - когда говорят, что путь к Марсу проходит через Луну, почему-то сразу считают, что имеется в виду старт с Луны. Лететь к Марсу удобней с околоземной орбиты во всех отношениях. А Луна в этом плане нужна, как полигон для отработки ТЕХНОЛОГИЙ, но не самой техники!

Технологий чего?? Только пожалуйста без ответов в стиле "рация на броневике". Какие технологии необходимые для полета на Марс - не получить без создания лунной базы?
Это при том, что задача исследования Луны и возможного использования ее ресурсов, безусловно важна, но также решаема без лунных баз.

[avmich]

Какие технологии необходимые для полета на Марс - не получить без создания лунной базы?

Вопрос ставится не совсем так. Без луны можно технологии отработать - речь о том, что Луна может помочь отработать эти технологии дешевле. Служить полигоном для их отработки.

Отдалённая аналогия - стенды для отладки крупных ступеней ракет, которые были в США в 60-е и не было в СССР в то же время. Такой полигон помог решить задачу американцам и помог бы нам.

[frost_ii]

Производить алюминий на Луне станет выгодно очень не скоро. Во-первых нужно очень много энергии для получения металлического Al из руды. Электричество на орбите стоит на порядки дороже, чем на Земле.
Во-вторых дорого будет стоить качественный сплав, а простая болванка с энным содержанием неизвестных примесей, меняющихся по составу от партии к партии мало кому нужна. Да и обрабатывать это чудо - прокатный стан тащить. Может лучше полупроводники и изотопы?

[avmich]

На permanent.com говорится о солнечных печах. То есть, необязательно получать сначала электричество, можно напрямую солнечными рефлекторами греть.

Потом, простая болванка с кучей примесей - вполне нужна, её потом можно на орбитальном заводе очистить. Прежде чем смеяться :) давайте попробуем посчитать, во сколько это встанет... На Салютах и Мире делали технологические эксперименты по очистке металлов.

Нет, полупроводники и изотопы существенно хуже, там гораздо выше требования по чистоте. Это не 95% алюминий.

[Андрей Суворов]

Так и алюминий с электролизёра идет не 95%, а 99,95%
Первичный алюминий почти так же чист, как уже очищенная электролизом медь.

А вот при плавке солнечной печью мы и будем иметь неизвестный состав. Впрочем...

Впрочем...

Как только количество полученного на Луне алюминия сравняется с массой заброшенного на Луну оборудования, алюминий уже станет выгоден. На самом деле, из низкокачественного алюминия можно делать приемлемые конструкции. Просто его больше нужно.

Полтора десятка различных сплавов в конструкции блока "ДМ" - это для того, чтобы он был легче.