Полет к планетару

[fan2fan]

Что-то в теме межзвездные перелеты все хотят лететь прямо к звездам. Но вот, скажем, если так сложится:
 
2025 г. Инфракрасный орбитальный телескоп обнаружил массивный планетар в 10000 а.е. (в направлении от Юж.полюса - сразу назван Южной Полярной Немезидой и т.д. :-)). Фактически - черный карлик, массой несколько масс юпитера, температурой в несколько сот градусов. Также обнаружен сенсационный спутник - 1,5-2 массы Земли, температурой около 300 К, на близкой к Немезиде орбите (названо просто Сателлит :-)). Т.е. там может быть прозрачная атмосфера, жидкая вода (или даже в скором времени определенно обнаружены океаны - методом блеска, но в инфракрасном диапазоне, аналогично опытам Марс-Экспресса по изучению обнаружения океанов на Земле в оптическом).
 
Ну, скажем к 2050 все дистанционные методы исследования исчерпаны и решено направить АКС. Расстояние очень велико, поэтому предположен разгон за счет гравитации (несколько витков между Юпитером и Солнцем, до 200-400 км/сек). Полет займет без учета разгона/торможения от 120 лет (при 400 км/с, т.е. при 200 - 240 лет). Миссия ввиду уникальности должна быть не пролетная, а капитальная, т.е. главная задача будет - затормозить при подлете к Южной Немезиде и Сателлиту. Каков может быть облик АКС ?

Полагаю, что масса аппарата после торможения даже со всей миниатюризацией не будет меньше 5 тонн (большая антенна, и возможно - посадочные блоки для Сателлита). Дополнительные функции - как у проекта Тау (телескопирование). Посчитал, если не ошибся (как гуманитарий уже плохо помню курс физики за 8 класс...), что тормозной двигатель малой тяги с ускорением -1 мм/сек2 должен проработать непрерывно более 12 лет для скорости 400 км/сек (думаю, даже с прогрессом техники, надо этот тормоз будет делить на ступени, как по массе, так и по ресурсу). Так вот - что выйдет с массой с учетом рабочего тела. защиты (а она на 400 км/с уже вроде нужна) и т.д. ? Предполагаю (просто масштабирую Тау), что где-то от 600 тонн ? Также - первоначальный разгон с земной орбиты и маневры (в помощь гравитационным) - видимо, на каком-то ЯРД ?

[Feol]

...поэтому предположен разгон за счет гравитации (несколько витков между Юпитером и Солнцем, до 200-400 км/сек)...

:roll:  

[hcube]

Во-во. Нельзя гравманеврами набрать скорость выше, чем вторая космиеская (а реально даже чуть меньше) для самой низкой орбиты. Для Солнца и Юпитера эти скорости близки (для Солнца выше, но там есть проблемы с охлаждением) и находятся в районе 50 км/с. И еще из этого надо вычесть порядка 10 км/с для выхода из Солнечной системы. Плюс километров 20 можно набрать если подгадать момент противостояния планет. Но и только.

Так что - многоступенчатый ионник+реактор. Думаю, трех. Одна ступень разгоняет, одна маршевая, одна тормозит у цели и позволяет маневрировать.

Если Немезида имеет температуру порядка 1000К, можно провести аэроторможение в атмосфере звезды. Но сбросить 400 км/с аэроторможением - это как-то больно уж круто.

[fan2fan]

А почему нельзя ? (ну, ламерский вопрос, понимаю :-)). Helios вроде набирал 70 км/с на 47 млн. км. от Солнца, Solar Probe приблизится ближе, чем на 10 млн. км, а на поверхности Солнца 1ая космическая - более 600 км/с. Ну, при удалении тела по орбите от Солнца скорость снизится, но предполагаются дополнительные импульсы ЯРД на выгодных участках орбиты, пролеты - неоднократные и т.д...

(Ну, немного посмотрел англоязычные сайты; хотя допускаю, что там тоже много фриков :-)). Однако, один из вариантов межзведного зонда НАСА (с меньшими скоростями) предполагал маневр у Солнца http://interstellarexplorer.jhuapl.edu/spacecraft/eng_req.html
 
"The first approach (ballistic) has significant thermal issues and still requires a non-conventional propulsion system near the Sun to reach the desired speeds. As an example to reach a solar system escape speed of 15 AU/yr with a maneuver applied at 4 solar radii (measured from the Sun's center), the implied delta V is ~8.2 km/s"
 
Т.е. предполагается достижение в итоге скорости свыше 60 км/с, а дельта в 8 км/с у Солнца, думаю, достижима для ЯРД
(но про несколько пролетов у Юпитера и Солнца не говорится - что если несколько раз так сделать, хотя бы и на бОльшем расстоянии ?)

Кстати, есть расчетная программа по gravity assist (для современных аппаратов) на http://www.jaqar.com/
 
Также: а нельзя ли использовать Солнце при близком пролете как внешний источник энергии ? Собственно, пример придумал именно с точки зрения навигации с помощи gravity assist и Солнца, а не набора научных приборов (их - только для оценки массы)...

[SpaceR]

Нельзя гравманеврами набрать скорость выше, чем вторая космиеская (а реально даже чуть меньше) для самой низкой орбиты. Для Солнца и Юпитера эти скорости близки (для Солнца выше, но там есть проблемы с охлаждением) и находятся в районе 50 км/с. И еще из этого надо вычесть порядка 10 км/с для выхода из Солнечной системы. Плюс километров 20 можно набрать если подгадать момент противостояния планет. Но и только.
Так что - многоступенчатый ионник+реактор. Думаю, трех. Одна ступень разгоняет, одна маршевая, одна тормозит у цели и позволяет маневрировать.

Согласен.

Если Немезида имеет температуру порядка 1000К, можно провести аэроторможение в атмосфере звезды. Но сбросить 400 км/с аэроторможением - это как-то больно уж круто.

Сбросить заметную скорость аэроторможением у столь массивного тела - это в любом раскладе круто, поскольку там достаточно резкий градиент роста плотности атмосферы. Трудно точно попасть по высоте в пояс нужной плотности - либо сгоришь, либо промажешь.

[Alex_II]

Если Немезида имеет температуру порядка 1000К, можно провести аэроторможение в атмосфере звезды. Но сбросить 400 км/с аэроторможением - это как-то больно уж круто.

Сбросить заметную скорость аэроторможением у столь массивного тела - это в любом раскладе круто, поскольку там достаточно резкий градиент роста плотности атмосферы. Трудно точно попасть по высоте в пояс нужной плотности - либо сгоришь, либо промажешь.

Для аэробрейкинга нужны будут более-менее точные параметры атмосферы, иначе шанс убиться уж очень велик. Так что при первом полете - очень вряд ли... При втором-третьем полете, если будут - почему бы и нет?
А кстати - беспилотный "Орион" для такого полета имеет смысл рассмотреть?

[hlynin]

Я уж думал, правда обнаружен... По моему мнению, нет ничего интересного  минимум на 2 св.года от окраин. Не должно быть. Закон такой (м.б. ещё не открыли)

[fan2fan]

Редизайн, редизайн :-). А что если использотвать для разгона солнечный парус с близким пролетом у Солнца ? Из нанотрубок с особыми отражающими свойствами - пишут на англоязычных форумах (цифры дают очень оптимистичные - свыше 1 тыс км/сек)

[Chilik]

По моему мнению, нет ничего интересного  минимум на 2 св.года от окраин. Не должно быть. Закон такой (м.б. ещё не открыли)

Почему? 2 св. года - примерно полпути до Альфы Центавра. Если вдруг предположить изначально однородное распределение вещества в пространстве, то там его всяко хватит не только на протокометные образования или койпероиды, но и на довольно крупные куски чего-нибудь.

[Lin]

Как-то я прикидывал насколько вообще можно разогнать АМС...
Рассматривал тяжелый зонд под Арес-5
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=7804&start=105

Прикинул зонд под Арес-5.
Начальный разгон на ЖРД, потом пролет Юпитера-Сатурна.
Питание ЭРД от реактора. Параметры ЭРД очень оптимистичные.
Получается скорость после выработки топлива – 150-170 км/c
Время разгона (после пролета планет) – 5 лет.
Масса науки вряд ли больше 1-3т.
На 1000 а.е. такой зонд выйдет через лет 25-30.
В принципе... можно придумать двух-трех ступенчатый зонд.
Вторая ступень с меньшим реактором, третья на РИТГе (хотя столько лет полета).
Наверное 250 – 300 км/c разными ухищрениями для 0,1 т – 1т зонда можно добиться.
Напоминаю, на LEO 100т !!
Может быть посмотреть еще варианты многочисленных пролетов планет ?
А то предел 250 км/c для человеческой техники выглядит очень обидным.

[pkl]

Я вот одного не могу понять - а почему у Сателлита жидкая вода? Там же дубак должен быть криогенный?

[SpaceR]

Я вот одного не могу понять - а почему у Сателлита жидкая вода? Там же дубак должен быть криогенный?

Источника может быть целых три:
___1) ИК-излучение коричневого карлика;
___2) разогрев недр приливным взаимодействием;
___3) разогрев недр внутренним радиоактивным распадом.
Первая причина обязательна, иначе получится горячее ядро с холодной коркой.
(мнение неспециалиста)[/size]

[hlynin]

Почему? 2 св. года - примерно полпути до Альфы Центавра. Если вдруг предположить изначально однородное распределение вещества в пространстве, то там его всяко хватит не только на протокометные образования или койпероиды, но и на довольно крупные куски чего-нибудь.

Занятно б вычислить, где возможны койпероиды - я думаю в пределах неск. св. суток.
Причём тут однородное распределение? Миллиарды лет после того происходило сгущение, гравитационный резонанс  и выметание разряжённой материи меж звёздами

[Chilik]

Первая причина обязательна, иначе получится горячее ядро с холодной коркой.

Этого получиться не должно при любом раскладе. Логика проста: пусть есть какое-то тепловыделение. Неважно, какое и как распределено. Поскольку система существует на космических масштабах времени, то всё находится в равновесии. Значит, всё выделяющееся тепло куда-то девается. Обычно идёт сброс через тепловое излучение. Чтобы оно было, поверхность должна иметь какую-то заметную температуру. Конечно, возможны горячие и холодные пятна типа полярных и экваториальных районов, но в среднем приток и убыль тепла должны точно уравновешиваться. Так что любая причина пойдёт. Хотя приливный или радиоактивный разогрев - излишне жестоко для поселенцев.

[pkl]

Не знаю - не знаю. Все внешние тела дальше Юпитера, какие я знаю - это очень холодные криогенные миры. Хотя тот же Нептун и излучает энергии в четыре раза больше, чем получает от Солнца, на его спутнике Тритоне озёра жидкого азота. Почему на мирах, обращающихся вокруг планетара, должно быть по-другому? По-моему, будет масштабно увеличенная пара Нептун-Тритон или, в лучшем случае, Сатурн-Титан

[pkl]

О! Подождите, вспомнил! :idea:  Кето и Форкий - сладкая парочка http://robert-ibatullin.narod.ru/lamia/Forkiy.html

[fan2fan]

Я вот одного не могу понять - а почему у Сателлита жидкая вода? Там же дубак должен быть криогенный?

Вот это и должен выяснить орбитер :-)
 
Ср. популярное изложение (возможно, устаревшее):
"По сообщению журнала «New Scientist», американские астрономы отыскали протопланетный диск в 500 световых годах от Земли, в созвездии Хамелеона. По-видимому, «строительного материала» здесь хватит на несколько планет земной группы или такую планету, как Сатурн. Любопытно, что окружен этим диском бурый карлик, чья масса всего в 15 раз превышает массу Юпитера. "
"По мнению некоторых исследователей, на планетах, зародившихся близ бурого карлика, могла бы существовать жизнь. Расчеты показывают, что на любой планете в 1,5-7 миллионах километров от него, вода пребывает в жидком состоянии. "
http://www.znanie-sila.ru/online/issue_3228.html
 
Для более холодного тела орбита должна быть просто ближе...

[Feol]

Очень жаль, что из Юпитера не получилось неяркой, но полноценной звезды. Тогда, возможно, мы могли бы осваивать его спутники. Был бы смысл и возможность  :cry:

[Tiger]

Очень жаль, что из Юпитера не получилось неяркой, но полноценной звезды. Тогда, возможно, мы могли бы осваивать его спутники. Был бы смысл и возможность  :cry:

А может, и тамошние нас бы уже осваивать начали...  :wink:

[fan2fan]

Для карликов (красных и коричневых) характерны сильные вспышки, поэтому неизвестно, что там на их гипотетических планетах, есть ли условия для жизни (обитаемая зона там близко). ИМХО также наличие такого объекта и в Солнечной системе было бы неблагоприятным. Ср. http://science.compulenta.ru/357609/ (сильное рентгеновское излучение)
 
Но не это интересно - а как лететь и тормозить, если и вправду найдут :-). О солнечном парусе и легкого аппарата для более скромных целей было не так давно по-русски http://elementy.ru/lib/430553
 
Вообще же солнечный парус - для легких аппаратов. А нам надо тормозить, значит  должна быть масса рабочего тела (даже для чисто разгонного и более медленного Тау аппарат оценили, кажется, в 60 тонн),  т.е. в случае использования паруса для разгона надо масштабировать в меньшую сторону и отказываться от телескопа "10 Тау" (и, видимо, и спускаемого аппарата для Сателлита) в пользу чистого орбитера массой в несколько десятков килограммов :-).
 
Опять редизайн выходит :-). ИМХО тогда может быть сочетание многократных грав.маневров и солнечных парусов, причем для каждого пролета у Солнца используется новый парус, играющий одновременно роль теплового экрана. Ведь считается, что парус весит немного относительно массы аппарата. Но зато возникает проблема с энергией для обеспечения тормозной системы (и радиосвязи) - влезет ли по массе и, главное, по сроку работы (более 100 лет) ? Т.е. пролезет ли по массе сочетание "разгон грав.маневрами и парусами, торможение двигателем малой тяги" ? Скажем, порядка 60-100 кг орбитер с нанотехнологиями, 6-10 тонн - вместе с системой торможения + еще столько два раза по столько на паруса и маневровую в пределах Солнечной системы установку + система для первоначальной 2-ой космической (в последнем, думаю, после 2050 г. воспользуются каким-то стандартным. наработанным решением :-))... Кстати, при таких массах не потребуется сборка на орбите.