Об оценке стоимости малой лунной базы

[Дмитрий Виницкий]

Если речь идет о реальной лунной станции, где есть возможность жить какое-то время в экспедиции, то можно, а если роботы и плавка руды, то это фантазии для Голливуда. Да, тут сказали про руду, а я вот думаю, уровень этого разговора как раз соответствует представлениям, о том что на Луне РУДА. Руда - это окислы, а откуда там окислы, подумайте...

[Agent]

Что точно есть на Луне - вопрос давно изученный. И как добыть - тоже давно понятно. Неизвестно - чего на Луне нет. Потому как слишком мало точек отбора образцов было.

[avmich]

На permanent.com приводятся данные о составе образцов, снятых в разных точках Луны. Окислов там много...

[Bell]

Нужно понять, какая именно техника нужна, сколько будет стоить её создать и сколько это будет весить. Пока мы ни один вариант до конца просчитать не можем. Вот, скажем, стоимость пилотируемого полёта на Луну, одного, с места стоит полмиллиарда долларов. А сколько стоит ускоритель-катапульта? Сколько он весит? Сколько стоит и весит атомная или солнечная электростанция? Сколько весит минимальная установка для плавки руды? Робот, который эту руду будет сгребать?..

Хотя бы примерно. Хоть с какими-то обоснованиями.

Итак нужны:
Электростанция не менее 50 МВт
Горно-обогатительный комплекс. Центр всей системы с жилыми помещениями
Горно-добывающая система. Порядка 2-3 "экскаватора" и 10 "грузовиков"
Ускоритель (дошел до него и увеличил мощность электростанции в 5 раз )
Склад
А стоимость доставки всего этого, имхо, следует рассчитывать исходя из наличия к тому времени АКС  (или супердешевых тяжелых водородников?) и ионных буксиров. Так что, 0,5 Мбаксов не из этой оперы.

Поэтому видиться 2 этапа.
Первый - космические агенства финансируют средства доставки и научно-исследовательскую лунную базу. Лет 10-15 ведутся исследования и наработки технологий использования ресурсов. Далее идет теч-трансфер заинтересованным корпорациям.
Тут и наступает второй этап - освоение. Но деньги инвестироваться будут уже частные.
А космические агенства начинають смотреть на Марс.

Архиправильно!
Более того, можно выделить "нулевой" этап - картографирование и спектрографирование поверхности искусственными спутниками. Плюс миссии долгоживущих луноходов с полным набором геологического оборудования.
И это можно (и нужно) начинать прямо сейчас! Поэтому, срок – 0-5 лет.

Что точно есть на Луне - вопрос давно изученный. И как добыть - тоже давно понятно. Неизвестно - чего на Луне нет. Потому как слишком мало точек отбора образцов было.

А вот отсюда, пожалуйста, по-подробней. Уже интересно.
Есть геологические карты поверхности, а лучше - до глубины 100 м?
(наивный такой вопрос)

Да, тут сказали про руду, а я вот думаю, уровень этого разговора как раз соответствует представлениям, о том что на Луне РУДА. Руда - это окислы, а откуда там окислы, подумайте...

Шутите?
Оттуда же, откуда и кислород. А он там был изначально, как и все остальные элементы.

Впрочем, меня волнует другой вопрос: Ну получим мы в точке Л1 рулон алюминия и что будем с ним делать? А вот платина в слитках или рутений какой...

[avmich]

А зачем вам 3 экскаватора и 10 грузовиков? Нельзя по одному, а лучше - совместить их в одном модуле?

Давайте сначала решим вопрос минимальной базы, а уже потом - вопрос "нормальной" базы. Первая проблема таких монстроидальных прожектов - огромный входной барьер, его-то и надо в первую очередь снижать всеми силами.

Насчёт горно-обогатительного комбината тоже не написали, что это такое. Понятно же, что будет совсем по-другому выглядеть, чем земной.

Подозреваю, хуже всего минимизироваться будет ускоритель. Поэтому это ключевой элемент, от его калибра в основном зависит калибр всей базы. Надо с него начать считать.

Напомню, вот здесь говорится о показанной на опыте работоспособности масс-драйва на 1800 "же", или 18000 м/с^2. что позволяет набрать скорость 2500 м/с за 2500/18000=0,14 с, при средней скорости 1250 м/с длина устройства получается 175 метров, с небольшими запасами.

Если считать, что метр такого устройства весит 200 кг (почти с потолка число, глядя на картинкупо приведённой ссылке...), то 175 метров будут весить 35 тонн (на Земле, конечно).

К этому надо добавить энергетическую установку.

Судя по картинке, особенно большие куски металла сразу запускать не получится. Если пускать куски по 10 кг, то на каждый нужно 32 МДж энергии, причём быстро высвобождаемой - конденсаторы. Нужно попробовать оценить, сколько такие будут весить.

Дальше, надо понять, с какой точностью эти 10-килограммовые болванки можно будет бросать. Если точность удастся обеспечить приемлемую, можно думать, скажем, о сачке :) в точке L1, туда эти болванки будут прибывать со скоростью считанные сотни метров в секунду.

Робот-экскаватор, мне кажется, относительно понятная после Луноходов вещь... вот энергетика - это надо ещё поглядеть.

[hcube]

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?


По лунному грейдеру - я бы предложил необычное решение.... использовать... ДВС ;-). Кислород-водородный, конечно, и с замкнутым циклом. Или например ГТУ. А заправлять газовыми компонентами - на базе, и там же сливать отработанную воду. Потому как боюсь, СБ и аккумуляторы не потянут мехобработку грунта в нужных масштабах.

[hcube]

Дубль.

[hcube]

По катапульте - IMHO 2.5 км/с можно получить и на чисто механической системе. Более того, если как следует извернуться, то можно избежать дисбаланса как, так и строительства масштабных сооружений. Все что будет нужно - это два троса (ленты) переменного сечения из углеволокна, и электродвигатель и генератор. Ну, и еще хитрая муфта. ВСЕ. А, еще нужна гора. Берусь уложиться в 100-150 кг на 1 кг катапультируемого груза в час. Естественно без источника энергии и устройств подвески грузов на катапульту. Кстати, балансировку грузов можно вести 'на месте' фрезерным станком. Срезанный алюминий - в переработку.

Работает это так. По сути дела, катапульта это управляемая праща. Грузы отщелкиваются с нее электромагнитным захватом. Система раскрутки выглядит так - есть двигатель, вращающий катушку с намотаными на нее двумя лентами, и генератор, присоединенный (внимание!) к муфте с двумя барабанами, через которые проходит каждая из лент. Как вариант - на вал двигателя тоже поставить два приводных барабана, помимо катушки. Если двигатель крутится, то ленты, отжатые центробежной силой, нажимают на барабаны и тем самым крутят генератор. Регулируя нагрузку на генератор и мощность на двигателе, можно сворачивать или выпускать ленты. Поскольку ленты намотаны одна на другую, то выпускаются они синхронно. Вращение происходит в плоскости, параллельной поверхности. Ну, дальнейшее понятно. Мы постепенно раскручиваем систему, следя за тем, чтобы обороты набирались постепенно, и все это время 'придерживаем' тросы генератором, чтобы грузы не 'упали' вниз. Профиль троса и изменение угловой скорости можно подобрать так, чтобы трос был всегда оптимально нагружен в критсечении - в основании на катушке. В нужный момент мы сбрасываем грузы - они летят с равной скоростью в противоположных направлениях. По хорошему, можно подобрать момент так, чтобы они оба прилетели в L1, просто в разное время. После сброса мы уменьшаем нагрузку на генераторе, и постепенно отдаем в систему энергию затраченную на раскрутку тросов. После чего вешаем новую пару грузов - и по новой. Прикидочный расчет дает для часового цикла раскрутки можность двигателя и генератора порядка 5-10 КВт. При этом среднее потребление будет не более 1-2 КВт, остальное придется на раскрутку и скрутку тросов. КПД я бы оценил как 30-50%

[hcube]

По плавке - я думаю, надо использовать то что есть в большом количестве - а именно 1.3 КВт на кв. м. Если у нас нужна производительность в 2 кг алюминия в час, то нам нужа тепловая мощность порядка 3-4 КВт. То есть зеркало радиусом порядка 2-3 м.  В фокусе которого расположен приемник - электролизер. От которого идет трубка разлива, тоже подогретая. Мы засыпаем реголит, перекрываем нижнее отверстие электродом, поворачиваем зеркало на Солнце (в 'большом' варианте - разворачиваем зайчики от кластера зеркал на башню обработки). Реголит плавится. Подаем на него ток от поля СБ - думаю, мощности в 10-20 КВт достаточно. Реголит электролизуется, кислород уходит в виде газа. Открываем кран, ждем пока вытечет весь металл, выталкиваем шлак. И по новой. Производительность в 2 кг в час, думаю, можно достигнуть при весе конструкции порядка тонны, включая СБ и разливщик.

Далее, относительно лунного грейдера - мало данных. Мы не знаем, сколько породы и какой консистенции нужно собрать с поверхности. Если сборка заключается в сборе пыли и щебня - то думаю вес погрузчика, который может собрать 20 кг в час - порядка 200-300 кг. Он же может транспортировать слитки на катапульту.

[hcube]

Да, и последнее - чтобы система 'окупилась', ей надо произвести порядка 10000 часовых циклов обработки, то бишь проработать порядка 10000*3/24 = 1000 дней. Или порядка 3х лет. За это время в L1 будет катапультировано порядка 20 тонн чушек - взамен примерно 2х тонн веса на Луне.

Предположительная стоимость такого 'заводика' - порядка 200-300 мегабаксов. 100 за доставку на Луну и 100-200 - стоимость техники с разработкой.

[Bell]

А зачем вам 3 экскаватора и 10 грузовиков? Нельзя по одному, а лучше - совместить их в одном модуле?

Бесперебойная доставка сырья. Один копает - трое возят (так на практике), бо рассояние от места разработки до ГОКа будет изрядное (учитывая размеры карьера). Уверсальные комбайны - слишком сложно (=ненадежно), лучше делать специализированных роботов (что, собственно уже давно известно).

По лунному грейдеру - я бы предложил необычное решение.... использовать... ДВС . Кислород-водородный, конечно, и с замкнутым циклом. Или например ГТУ. А заправлять газовыми компонентами - на базе, и там же сливать отработанную воду. Потому как боюсь, СБ и аккумуляторы не потянут мехобработку грунта в нужных масштабах.

Всеми руками ЗА! Именно так, причем производство кислорода (и воды) облегчит обеспечение жизни людей.

Насчёт горно-обогатительного комбината тоже не написали, что это такое. Понятно же, что будет совсем по-другому выглядеть, чем земной.

Ну выглядеть-то конечно будет иначе, но процессы там будут вполне обычные, хотя и с поправкой на "местную специфику".

Про ускоритель
А на Базе случаем никогда не обсуждали линейный ускоритель? Например с комбинированным реактивно-электромагнитным разгоном. Со сверхпроводящими соленоидами. Вдруг выйдет легче? Ведь система будет намного менее нагруженная, чем катапульта.
Кстати, только что вспомнил! Была статья в начале 90х в ТМ про такие пушки ДЛЯ ЗЕМЛИ! Т.е. такие, что могли до 1-й космической снаряды разгонять. Отсутствие движущихся частей следует рассматривать как большой плюс.

[X]

ECTb  /\U  Ha  eToM  fopyMe  pea/\ucTbI???

noBTopi0 - CHa4a/\a Hago nocTaBuTb 3aga4y , a noToM uckaTb peweHue. U He Hao6opoT.

- 3aw,uTa 3eMHou' u,uBu/\u3au,uu oT cTo/\kHoBeHuR c kocMu4eckuMu Te/\aMu onpege/\eHHbIx pa3MepoB u TunoB.  

- CHa6>keHue 3eMHou' u,uBu/\u3au,uu  gapMoBou'  co/\He4Hou' eHeprueu'.  

CocTaBbTe  npoekT  nog  eTu  3aga4u - u 6ygeTe  6oraTbI  u 3HaMeHuTbI... :wink:

[Slonyara]

Уважаемый Гость, открывайте свою ветку и обсуждайте там поставленные Вами вопросы. Здесь и так первые 3 страницы прошло в спорах с подобными Вам противниками целесообразности создания Лунной базы. Позвольте уж людям обсуждать эту тему.

[X]

Уважаемый Гость, открывайте свою ветку и обсуждайте там поставленные Вами вопросы. Здесь и так первые 3 страницы прошло в спорах с подобными Вам противниками целесообразности создания Лунной базы. Позвольте уж людям обсуждать эту тему.

4To >k...BbI He 6ygeTe Hu 6oraTbI Hu 3HaMeHuTbI... :cry:

[Slonyara]

Ок - не буду
Только не мусорьте здесь пожалуйста

[X]

ECTb  /\U  Ha  eToM  fopyMe  pea/\ucTbI???

noBTopi0 - CHa4a/\a Hago nocTaBuTb 3aga4y , a noToM uckaTb peweHue. U He Hao6opoT.

- 3aw,uTa 3eMHou' u,uBu/\u3au,uu oT cTo/\kHoBeHuR c kocMu4eckuMu Te/\aMu onpege/\eHHbIx pa3MepoB u TunoB.  

- CHa6>keHue 3eMHou' u,uBu/\u3au,uu  gapMoBou'  co/\He4Hou' eHeprueu'.  

CocTaBbTe  npoekT  nog  eTu  3aga4u - u 6ygeTe  6oraTbI  u 3HaMeHuTbI... :wink:

Ой-ёй! Дармовая, значь, энергия - это реализм, а дармовые редкие элементы - уже нет?  :wink:

[Alexandr D]

А зачем вам 3 экскаватора и 10 грузовиков? Нельзя по одному, а лучше - совместить их в одном модуле?
Судя по картинке, особенно большие куски металла сразу запускать не получится. Если пускать куски по 10 кг, то на каждый нужно 32 МДж энергии, причём быстро высвобождаемой - конденсаторы. Нужно попробовать оценить, сколько такие будут весить.

Дальше, надо понять, с какой точностью эти 10-килограммовые болванки можно будет бросать. Если точность удастся обеспечить приемлемую, можно думать, скажем, о сачке в точке L1, туда эти болванки будут прибывать со скоростью считанные сотни метров в секунду.

По поводу числа экскаваторов: как минимум два, поскольку есть вероятность поломки, тогда будет простаивать весь комплекс, хотя если его рассматривать только как экспериментальный... :?
Масса конденсаторов EcaSS может быть проанализирована на основе вот этого сообщения.
"Предполагается, что уже в 2004 г. начнется выпуск конденсаторов с плотностью энергии около 40 Вт.ч/кг (такие параметры имеют никель-металлогидридные батареи), а в марте 2005 г. появятся промышленные образцы с плотностью энергии 60 Вт.ч/кг - как у литий-ионных батарей." Т.е. накопительный блок будет весить 200...300 килограмм.
Точность попадания болванки можно повысить добавив к ней простейший блок наведения такой как например в управляемых артсистемах.

[hcube]

А почему не накапливать энергию прямо в самом грузе, а? ;-) Серьезно - даже безо всякой экзотики ленту, которая удержит 1 кг груза на скорости в 2500 м/с вполне реально уложить в 10 кг. Это ж не орбитальный лифт ;-). 2500 м/с соответствует примерно 200 км вертикально висящего троса.

[avmich]

Экскаватор - относительно мало ломающаяся вещь, да и сложная, чтобы просто так для него замену держать. Сломался один - сломается и другой, то есть, разбираться в причинах надо будет. Поэтому пока надо отправить один - если сломается, то отправим другой, на ранних стадиях время есть.

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. Самое главное, я не знаю, как сложные системы воспринимают такие ускорения. Поэтому я бы ограничился простыми алюминиевыми чушками, пассивными, на данном этапе рассмотрения.

Если считаете, что СУ будет работать, приводите аргументы.

[sas]

Единственно, что более-менее нужно нам с Луны, это Гелий-3 для термояда. И если нам его поставят столько, что перестаним палить нефть, газ и уголь, то это стоит любых денег. Во-первых экология, во вторых, топить нефтью... все помнят Менделеева.
А это подвижная база, которая просеивает, выделяет и пакует. И их должно быть пара-тройка, на каждой работают несколько телеуправляемых грунточерпалок, которые сдают продукцию и заряжаются. Продукция стреляется малой э/м пушкой в сторону большой базы. На большой базе есть все для ремонта малых баз, краулеров, запасы топлива, воды и пр. Ведется производство из лунных порд (место базы надо хорошо выбрать) но только для своих нужд (кислород, топливо, конструкционные материалы, оболочки контейнеров и пр.). Собрав прибывшие в мишенное поле контейнеры с продукцией от малых баз, их пихают в большую пушку и БАБАХ.... Ловите на орбите или на дне Охотского моря (Байкал жалко).