Об оценке стоимости малой лунной базы

[avmich]

Если бы база на Луне обеспечивала доставку сырого алюминия в космос, можно было бы из него делать модули для, например, пилотируемых станций.

Не менее интересна доставка кислорода в космос - по массе это самый большой компонент топлива. И для керосиновой, и особенно для водородной пар.

[hcube]

Прошу аргументированно поругать мою концепцию ;-)

[Alexandr D]

В болванку, ускоряющуюся при 10,000 м/с^2, трудно встроить какие-либо системы - ускорение большое. Потом, откуда будет браться управление?.. Электронику делать очень сложно... разве что завозить, для каждой болванки в 10 кг... усложняет это здорово.

А почти все существующие дистанционные детонаторы в системах вооружений разве на механике ныне делаются? В настоящее время твердотельная электроника вполне справляется с подобными ускорениями, управление можно сделать по лазерному лучу, а управляющие элементы на сжатом газе. В килограмм я думаю можно вписаться (если считать болванку 10 кг). Блок электроники можно сделать возвращаемым (это где-то грамм 100), а баллон ВД, клапаны и сопла можно делать на лунных мощностях это не так уж и сложно.
 Но это всё, конечно, если там есть люди, необходимость присутствия которых вы отрицаете. Они будут проводить, по крайней мере, техобслуживание - обеспечить наработку без поломок в течение нескольких лет другими средствами, на мой взгляд, не представляется возможным.

[X]

Я не совсем понимаю смысла разговоров. Бросаются выяснять сколько что будет стоить. Только неясно - зачем? Зачем добывать что-то на Луне? Чтобы построить межзвездный обитаемый комплекс? И за 4000 лет долететь до ближайшей звезды? Или заселять спутники планет-гигантов? Для других задач я не вижу резона такой вот лунной эпопеи.

[avmich]

Для тех, кто в танке - объясняю.

Если после расчётов окажется, что построить базу на Луне стоит 200 миллионов долларов,

и переработка результатов её работы в межпланетный корабль, заправленный горючим, находящийся на околоземной орбите, окажется равной ещё 100 миллионам долларов,

а непосредственная постройка корабля для той же цели (скажем, пилотируемой марсианской экспедиции) при запуске 100% его массы с Земли будет стоить 500 миллионов долларов,

то окажется, что дешевле сначала построить базу на Луне, а потом уже лететь на Марс.

Цифры конечно условные. "Я знаю, что в вакууме звук не распространяется" (с) .

Теперь давайте конструктивные вопросы.

[avmich]

Давайте попробую ещё раз, чтобы уж совсем понятно было.

Строить базу на Луне, чтобы удешевить строительство околоземных спутников, пилотируемых станций, удешевить заправку АМС путём использования топлива, полученного с Луны.

Один из вопросов в расуждении, получится ли таким образом добиться удешевления - это вопрос стоимости постройки такой лунной базы.

Этот вопрос - сколько такая база стоит - мы и пытаемся здесь выяснить. Подсчётами и аргументированными оценками.

[avmich]

Для других задач я не вижу резона такой вот лунной эпопеи.

Если килограмм ЖК, добытого с Луны, будет стоить дешевле, чем полученный с Земли, будет иметь смысл запускать АМС с Земли пустыми, и заправлять их на орбите лунным ЖК.

Это только один из возможных (возможных) примеров.

Мы, однако, не занимаемся здесь выяснением вопроса "зачем", я отвечаю только потому, что Ваши вопросы такого рода мешают. Пожалуйста, обсуждайте вопросы "зачем" в другой теме.

[hcube]

Так как насчет поиска ошибок в концепции? мне так кажется, что по крайней мере по порядку величины я прав?

[Agent]

Непонятно, зачем алюминиевые чушки на орбите. То есть, кто в них заинтересован и оплатит это удовольствие.
ЖК или гелий-3 еще можно куда пристроить. Но их нада мягко выводить

[avmich]

Для начала давайте определимся с технологическим циклом переработки. Я так понимаю, это добыча реголита, его измельчение, плавка, электролиз расплава и сепарация шлака от полученного металла, потом разлив в чушки и катапультирование на орбиту?

Да.

По лунному грейдеру - я бы предложил необычное решение.... использовать... ДВС

Мне кажется, проще (дешевле) будет использовать топливные элементы. На кислород-водороде не делают автомобили на Земле, а на кислород-водородных топливных элементах делают; это косвенное свидетельство тому, что так проще.

По катапульте - IMHO 2.5 км/с можно получить и на чисто механической системе.

Тут бы очень хорошо иметь прикидочные подсчёты. Какой длины трос? 2500 м/с на радиусе, скажем, 100 м - это 62500 м/с^2 ускорение (т.е. гораздо больше, чем в схеме ускорителя), при массе 10 кг растягивающая сила - 625 кН или 62,5 тонны силы примерно. В принципе, трос не очень большой... какая там масса будет? Угловая скорость - примерно 4 оборота в секунду. Как поддерживать груз на определённой высоте над поверхностью? Зачем гора? Как наклонять под углом к горизонту? Как контролировать точность броска? Думаю, имеет смысл по одному грузу вешать, один конец троса закреплён в центре.

Что такое электромагнитный захват?

Как проведён расчёт по мощности установки?

По плавке - я думаю, надо использовать то что есть в большом количестве - а именно 1.3 КВт на кв. м.

Да, солнечные печи выглядят проще всего.

СБ, мне кажется, лучше не ставить. Дорого это при таких мощностях... лучше или атомный источник энергии, или тепловой. Второй особенно соблазнителен из соображений дубовости... но первый может оказаться дешевле.

Откуда оценка веса конструкции в одну тонну7

Далее, относительно лунного грейдера - мало данных.

Будем считать, что под сравнительно тонким слоем пыли сплошная порода, которую надо бурить.

Не уверен в оценках весов этих аппаратов... пока нет данных, лучше с большим запасом брать. Сколько там Луноход весил?

2 тонны на поверхности - это хорошо, но надо проверить :) . Откуда такой вес, мне непонятно. Надо подробнее массу расписать.

Протон примерно 8-9 тонн на отлётную к Луне отправляет, это примерно 5 тонн на окололунной и примерно 3, включая посадочную ступень, на поверхности. То есть, чистая ПН - 2 тонны.

Если оценки оправдяются - очень неплохо, но надо потщательнее рассчитать это. Мне пока неясно, как такие оценки массы получаются.

[avmich]

Алюминиевые чушки, да ещё из грязного алюминия - не очень полезная вещь, но их предположительно будет много. Этот полуфабрикат надо обрабатывать в невесомости (есть методы очистки, зонная плавка, кажется?), а из полученного алюминия уже делать конструкции. Баки, корпуса - небольшой набор стандартных частей. Это производство в L1 тоже будет кое-чего стоить :) . Вопрос, удастся ли добиться, чтобы стоимость конструкций была таким образом меньше, чем доставка их с Земли. Надо посчитать.

Если научиться доставлять алюминий с Луны, можно так же доставлять жидкий кислород в алюминиевых баллонах. Это уже можно напрямую использовать.

[Agent]

А вот что, если делать на Луне целые разгонные блоки?
На гибридных двигателях - алюминий и ЖК в центральный канал.
Можно даже многоразовые или "многоступенчатые" - с заменой твердотопливных блоков по револьверному или подобному методу.
С другой стороны, чем проще будут - тем меньше комплектующих с Земли  нада будет везти.

[avmich]

Вот именно. Комплектующие и необходимый импорт с Земли всё резко усложняют.

Хотелось бы в идеале иметь автоматическую базу, работающую месяцами без вмешательств. Хотя, конечно, слетать можно - но это означает, что стоимость высока, барьер не взят. Всё же несколько Протонов ПН - это попроще, чем пилотируемая экспедиция, даже одна. Да и человек сам по себе недостаточен - техника всё равно нужна.

[Bell]

Алюминиевые чушки, да ещё из грязного алюминия - не очень полезная вещь, но их предположительно будет много. Этот полуфабрикат надо обрабатывать в невесомости (есть методы очистки, зонная плавка, кажется?), а из полученного алюминия уже делать конструкции. Баки, корпуса - небольшой набор стандартных частей. Это производство в L1 тоже будет кое-чего стоить . Вопрос, удастся ли добиться, чтобы стоимость конструкций была таким образом меньше, чем доставка их с Земли. Надо посчитать.

Если научиться доставлять алюминий с Луны, можно так же доставлять жидкий кислород в алюминиевых баллонах. Это уже можно напрямую использовать.

Зоная плавка, имхо совсем не требует невесомости. Зато меньший вес запускать.

[Дмитрий Виницкий]

Я все же остаюсь пессемистом. Если вам так уж хочется собирать корабли в точке либрации, то вам придется туда везти все остальное - двигатели, провода-трубы, электронику и все остальное, включая специалистов по сборке. или все это тоже будет производится на Луне? Исходя из этого, проще привезти болванку с Земли. Дешевле, быстрее и качественнее. Пока вы освоите технология, она уже устареет.

[hcube]

Так. По пунктам. Гора нужна чтобы компенсировать небольшой наклон тросов к поверхности из-за лунного притяжения, гироскопического эффекта и все такое или для того, чтобы самим наклонять плоскость вращения. Ориентировочная длина троса - порядка 200-300 м.  Электромагнитный захват - устройство отпускания груза - скажем, с размыкаемыми электромагнитом фиксаторами.

Относительно удержания грузов - это изюминка проекта. Мы вращаем грузы на таком растоянии, чтобы они не падали при данной скорости. То есть вначале - это метр и 5 об/с, потом - 10 м и 2 об/с, потом 100 и 1. И так далее. Учитывая дикие 'G' при раскрутке, это будет несложно ;-). Для регулировки длины тросы мы используем генератор-тормоз. Который вращающейся вместе с основным барабаном 'вилкой' меняет эффективное положение точки крепления троса. То есть генератор связан с основным двигателем, но не напрямую, а через натянутый центробежной силой трос. Варьируя мощность двигателя и отбираемую мощность генератора, можно смещать вилки генератора и двигателя друг относительно друга, разгоняя, тормозя, отдавая или сматывая трос. Могу собрать физическую модель на паре двигателей постоянного тока и микроконтроллере ;-) Мощность установки посчитана из равномерного приложения этой самой мощности для вкачки энергии в груз (и в трос, но момент троса может быть даже меньше момента груза). Два груза нужно, чтобы наши 10+100 кг троса и груза, висящие под ускорением в 10000 G не создавали охренительный боковой момент. С двумя грузами он скомпенсируется на 99.9%. Но крепить, конечно, все равно надо ;-)

Далее, масса печи - нам нужно зеркало, привод слежения за Солнцем, который ворочает 20 кг загрузки (реально - 50) и 200-250 кг зеркала. Нужны СБ - но это просто раскатываемый рулон. И нужна механика деления фракций, которая отделит шлак и полиметалический расплав. Еще холодильник хорошо бы. По моему, для 20 кг загрузки - это все в тонну укладывается. Плюс минус 200-300 кг. Время плавления загрузки - IMHO минут 10, время электролиза  - порядка 20. И еще охладить надо. В принципе, можно собирать и сжижать кислород. Тем более, там будет еще вода и Гелий-3 ;-) А полученым ЖК - охлаждеать. Там будут некоторые потери, но это несущественно, поскольку его у нас много ;-).

Кстати, экспортировать его тоже можно. Залили в высверленый цилиндр чушки, воткнули пробку, запрессовали, подогрели до расплавления поверхности. Все, у нас есть кислород под давлением в 1000 атм, в алюминиевом баллоне, выдерживающем 10000 G ;-).

[Jaan]

А я вот писал про лунную обсерваторию... никто не заметил, вроде... :?  а ведь выгода прямая...

[Sevlagor]

2hcube
> Гора нужна  /... /  чтобы самим наклонять плоскость вращения ...

Не понял зачем надо наклонять плоскость вращения ?

И ещё с какой точностью возможно задание момента сброса грузов ?
При 4 об./сек ошибка момента сброса в ~0.7 мсек даёт ошибку в наклонении орбиты ~1 градус.

Насколько ошибка в наклонении орбиты влияет на попадание грузом в точку либрации ?

[Alexandr D]

А я вот писал про лунную обсерваторию... никто не заметил, вроде... :?  а ведь выгода прямая...

Я думаю возражать никто не станет, но тут обсуждается проект который призван значительно снизить затраты на создание перспективных исследовательских станций. Лунная обсерватория по любому никакой коммерческой отдачи не принесет (фундаментальная наука денег никогда никому не приносила).

[frost_ii]

avmich, что Вы привязались к алюминию? Полагаю, что производство алюминия станет одним из последних, освоенных на Луне. Какую пользу Вы думаете можно извлечь из необработанного материала?

Кстати - производство алюминия на Луне выйдет ГОРАЗДО дороже, чем на Земле из-за очень высокой себестоимости энергии.

Поначалу на лунной базе должны быть освоены технологии производства топивных компонентов (благо не требуют сложной технологической обработки, для преобразования из состояния "материал" в "готовое для использования изделие") и энергетика.