Пилотирумый полёт на спутники Юпитера. Если бы Н-1 полетела.

[duke]

Люди из ФЭУ обещали вписать энергоустановку на 4 МВт в полезную нагрузку Протона

А вот это - интересно... 5 кг/кВт...
Реактор 90 тонн...
Двигатели 5 тонн
Баки 5 тонн

Стартовая масса - 280000.049981 кг
Из которых РТ - 80000.0499814 кг
ХС 10094.1735276 м/с
Время разгона - 1600000 с, то есть 18 суток 12 часов 26 минут 40 секунд

[duke]

Стартовая масса - 390 т
Из которых РТ - 190 т
ХС ~20 км/с
Время разгона - 3800000 с, ~44 суток

[duke]

Люди из ФЭУ обещали вписать энергоустановку на 4 МВт в полезную нагрузку Протона

Мне вот интересно - какой у неё ресурс?

[Alex_II]

Люди из ФЭУ обещали вписать энергоустановку на 4 МВт в полезную нагрузку Протона

Мне вот интересно - какой у неё ресурс?

Реально - никто не знает, но судя по тому что этот реактор проектируется в том числе и для лунной базы - лет 15 должно быть... Вообще, мне нравится концепция, к которой пришли американские строители АПЛ - капсулированный, не перезаряжаемый топливом реактор, с загрузкой на 25 лет работы. После чего он просто выбрасывается... Такие стоят на АПЛ типа "Вирджиния".
И попробуйте посчитать разгон на более высоких УИ - разработчики VASIMRa  обещают вообще 100км/с, ну 50-80 попробуйте...

[Андрей Суворов]

Люди из ФЭУ обещали вписать энергоустановку на 4 МВт в полезную нагрузку Протона

А вот это - интересно... 5 кг/кВт...

У реактора показатель в кг/кВт - косвенный, "размер для справок", у него более важен показатель кВт/л - литровая мощность активной зоны. У маленьких реакторов загрузка определяется, в основном, условиями достижения критичности (и, особенно, критичности в конце кампании), у больших - условиями теплосъёма.

У энергоустановки с замкнутым циклом основной потребитель веса и размера - низкотемпературный радиатор-холодильник. Капельные излучатели-холодильники не вышли пока из стадии экспериментов, но эксперименты обнадёживают. Только вот достижение приличных ускорений накладывает на конструкцию этих агрегатов весьма специфические ограничения. Впрочем, они всё равно получаются намного легче традиционных, да и к пробитию на порядок микрометеоритом менее чувствительны.

[Dims]

Кстати, всё давно придумано:

А чья это картинка?

[Lin]

 

[pkl]

Кстати, всё давно придумано:

А чья это картинка?

«Космическая одиссея 2001 года» (2001 год: космическая одиссея) (англ. 2001: A Space Odyssey) — культовый кинофильм режиссёра Стэнли Кубрика 1968 года
http://ru.wikipedia.org/wiki/Космическая_одиссея_2001_года

[pkl]

...Кажется выход – поставить турбину и повысить КПД.
Но – даже две вращающиеся в разные стороны турбины – не выход. Возникнуть гироскопические эффекты, проблемы с разворотами комплекса.
Да и радиаторы нужны для сброса ВСЕЙ тепловой мощности (тут есть наработки по капельным – но тоже не все так просто).

Я вот думаю - а что плохого в гироскопических эффектах? Ведь "карапь" надо будет стабилизировать по трём осям. Почему бы не воспользоваться турбинами? Кроме того, корабль бОльшую часть времени будет совершать перелёт - манёвры ему не особо нужны.

В целом масса двигателей и источников питания растет быстрее, чем тяга двигателей – и суммарное ускорение только уменьшается.  В этом проклятье ЭРД!
Нужны новые легкие энергоустановки, ЭРД получше (не уверен что там получится сильно поднять КПД)...

У меня тоже иногда возникает чувство, что ЯЭДУ - это только для АМС. Ну, так в запасе ЯРДы различных схем, ТЯРД. И, конечно, "Орион" - у того с тягой всё в порядке  

[RadioactiveRainbow]

Электрическая мощность РИТов удручает... и это еще мягко сказано.
Ставим турбину, и поднимаем КПД термоэлектрического преобразования до 50% с двукратным ростом массы    

Итого получаем порядка 20-30 Вт/кг. От того и бум отталкиваться )



Рисуем Корапь )

1) Масса обитаемого отсека - 120 тонн.

2) Масса корабля-спасателя (позволяющего скрабнуть миссию и вернуть экипаж домой с любой точки траектории) - 120 тонн.

3) Импульсная ДУ (чтобы не раскручиваться возле маленьких планет месяцами) - тфЯРД продвинутый (с большим сроком службы). Тяга - 100 тонн. УИ - 9000 м/с. Масса - 120 тонн со всеми потрохами, включая систему охлаждения хранящегося водорода.

4) Бортовая энергоустановка - ядерный реактор массой 60 тонн и электрической мощностью 1,5 МВт. Еще 60 тонн - силовая конструкция, радиаторы и прочая периферия, запас ядерного топлива, защита и т.д. и т.п.

5) Маршевая ДУ (непрерывная работа на пологих участках траектории) - пакет двигателей типа СПД-290 (лень пересчитывать на удельные параметры )). Набираем их на 1 МВт потребляемой мощности - получаем... ну, пусть будет 50 двигателей с УИ 26000 м/с, суммарной тягой 75Н и суммарной массой всего 1 тонна.

6) В оставшиеся от маршевой ДУ 100+ тонн вкладываем баки... на 80 тонн ксенона. и еще один блок - 100 тонн ЖВ для ЯРДа в 20-тонном блоке баков.


Итого:
Полная стартовая масса - 720 тонн. Из них 100 тонн ЖВ и 80 тонн ксенона.
Маршевая ХС (с УИ=26000м/с) - 3000 м/с.
Импульсная ХС (на ЯРДе - 9000 м/с) - 1300 м/с.
Полная - 4300 м/с в одной ступени.
Время расхода запаса водорода - 15 минут.
Время расхода запаса ксенона - 77 часов.

Хреновательно... Добавляем еще два водородных блока и два ксеноновых.
Полная стартовая масса - 1200 тонн. Из них 300 тонн ЖВ и 240 тонн ксенона.
Маршевая ХС (с УИ=26000м/с) - 5800 м/с.
Импульсная ХС (на ЯРДе - 9000 м/с) - 2600 м/с.
Полная - 8400 м/с в одной ступени.
Время расхода запаса водорода - 45 минут
Время расхода запаса ксенона - 230 часов.

И еще три водородных блока и три ксеноновых.
Полная стартовая масса - 1920 тонн. Из них 600 тонн ЖВ и 480 тонн ксенона.
Маршевая ХС (с УИ=26000м/с) - 7400 м/с.
Импульсная ХС (на ЯРДе - 9000 м/с) - 3300 м/с.
Полная - 10700 м/с в одной ступени.
Время расхода запаса водорода - 90 минут
Время расхода запаса ксенона - 460 часов.


Поигравшись соотношением ксеноновой и водородной частей можно ХС поднять... существенно.
Но все равно для даже исследования СС мало Даже самого нижнего варианта.

[Alex_II]

Аппарат нормальный. В пределах современных возможностей космонавтики (+ 30 лет от нынешнего момента наверное) Но придется урезать осетра... В смысле массу машины. Например делать ЯРД/ЯЭУ (на участке работы ЯРД электропитание придется обеспечивать каким-нибудь вспомогательным источником). Возможно общую массу удастся уменьшить с 240 тонн где-нибудь до 180-200. Естественно, имеет смысл повысить УИ ионников хотя б вдвое...
Как вариант - сделать корапь двухступенчатым - первая ступень - ЯРД-бустер многоразового использования... Тоже должно помочь.

[pkl]

...на участке работы ЯРД электропитание придется обеспечивать каким-нибудь вспомогательным источником)...

Можно попытаться снимать часть мощности ТНА ЯРДа генератором - вот и вспомогательный источник. А выкладки RadioactiveRainbow мне тоже понравились весьма. Думал, будут многие тысячи тонн. Вот только... от ксенона предлагаю отказаться, ограничившись только водородом. В теме про JIMO уже указывалось, что он на Земле в дефиците.

Да, и ещё момент - а не наладить ли нам дозаправку на месте? Разумеется, корабль должен нести запас рабочего тела как на перелёт, так и на торможение, высадку на один из спутников /видимо, Каллисто/ и возвращение домой. Ну а рабочее тело для полётов в системе Юпитера /равно как и другой планеты-гиганта/ рациональнее всё же добывать на месте, благо спутники состоят изо льда /см. "Космическую Одиссею"/.

[RadioactiveRainbow]

Да, меня в ксенон уже носом ткнули )
Ну, я его просто для примера сказал. Я на самом деле не знаю, чем еще ЭРД кормят. Подозреваю - можно и водородом, и водой...

С дозаправкой проблемы могут быть.
Легкий и тяжелый из описаных кораблей имеет тяговооруженность на ЯРДах 0,139 и 0,052 соответственно. То есть садиться можно будет только на тела с ускорением свободного падения не более 1,36-0,51 м/с2.

Но идея, в принципе, здравая, т.к. 11 км/с - это действительно мало для полетов Земля - гиганты - Земля

[Alex_II]

...на участке работы ЯРД электропитание придется обеспечивать каким-нибудь вспомогательным источником)...

Можно попытаться снимать часть мощности ТНА ЯРДа генератором - вот и вспомогательный источник. А выкладки RadioactiveRainbow мне тоже понравились весьма. Думал, будут многие тысячи тонн. Вот только... от ксенона предлагаю отказаться, ограничившись только водородом. В теме про JIMO уже указывалось, что он на Земле в дефиците.

Ну, VASIMR вообще-то на водороде работает, так чо почему бы и нет. Тот агрегат, который они на будущий год на МКС запускать собираются выглядит вполне привлекательно - 200КВт, 4 Н тяги, УИ 6000. Поглядим, чего в результате выйдет... Не смог нигде найти примерную массу этого агрегата, он вроде тяжелее СПДшек выходит...

[RadioactiveRainbow]

Доступные для посадки:
Юпитер:
- Альматея (имеется лед и интересные объекты для исследования)
- Автоное (состав неизвестен)
- Ганимед (g=1.43 м/с2 - можно на легком корабле, если форсировать ЯРД, много водяного льда)
- Гималия (состав неизвестен)
- Европа (на легком можно садиться)
- Каллисто (на легком)
- Леда
- ну и прочая мелочь.
В системе Юпитера заправиться водой - не проблема вообще (при наличии соответствующего оборудования и энергии, разумеется).

Сатурн:
- Гиперион
- Диона (можно сесть даже на тяжелом - много водяного льда)
- Мимас (на легком и среднем, либо на форсированном в 1,5-2 раза тяжелом)
- Рея (на любом корабле, много водяного льда)
- Тефия (на любом, много льда)
- Энцелад, Янус, Япет и прочая и прочая...


Короче, в системах Гигантов проблем с водой (а, следовательно, и водородом) нет.

[RadioactiveRainbow]

Ну, VASIMR вообще-то на водороде работает, так чо почему бы и нет. Тот агрегат, который они на будущий год на МКС запускать собираются выглядит вполне привлекательно - 200КВт, 4 Н тяги, УИ 6000. Поглядим, чего в результате выйдет... Не смог нигде найти примерную массу этого агрегата, он вроде тяжелее СПДшек выходит...

Ого!  :shock:
Характеристики впечатляют! Если хорошо освоить этот тип двигателя - на нем можно ХС таких межпланетных крейсеров увеличить раза в три.
А 30 км/с - это уже ОЧЕНЬ неплохо!, скажу я вам... )))

Только я все равно буду требовать наличия на корабле автономного чисто энергетического реактора, независимо от того, будет ли ЯРД пользоваться для выработки энергии.
Ну просто так - на всякий пожарный )



Народ, вы же понимаете, что это кораблики я так прикинул - от во-он того фонаря на уголке салфеточки )
Я так полагаю, если их считать аккуратно и оптимизировать - из них можно выжать побольше )

[Alex_II]

Для тяжелой версии корабля нужно наверное предусмотреть планетарный катер - он же спасательный корабль...

[RadioactiveRainbow]

Не, их совмещать вряд ли разумно. Очень уж разные требования.

Спасатель:
- Макс запас ХС (ЭРД, ионники)
- Макс автономия (предельно замкнутая СЖО, радиационная защита, собственный реактор)
- хорошая дальняя навигация, связь

Катер:
- Высокая тяговооруженность (ЯРДы или вообще химия)
- Сравнительно простая навигация и связь
- Автономия по СЖО не критична (месяц)
- Существенные "пустые" объемы - для транспортировки оборудования и льда.

Вырисовываются радикально разные корабли. Мне кажется, выгоднее иметь на борту два разнотипных.

[avmich]

http://en.wikipedia.org/wiki/VASIMR

Assuming expected ion boosting efficiently of 80%, at low end of the throttle VX-200 will be capable of producing 9.24 N of thrust (at an Isp of 3,000 seconds) and in high efficiency mode it can be expected to produce less than 1 N of thrust (at 30,000 s).[2]

[2] http://www.adastrarocket.com/AIAA2006.pdf

[Alex_II]

А это не слишком старые данные по VASIMRу? Я брал отсюда:

Ad Astra Rocket Company will work through a series of development "gates" to build an advanced plasma-propulsion engine for in-flight testing on the International Space Station (ISS) by 2012.

William Gerstenmaier, associate NASA administrator for space operations, and Franklin Chang Diaz, Ad Astra president and CEO, signed a Space Act agreement Dec. 8 that will allow the Houston-based company to place a 200-kilowatt version of its Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket (VASIMR) on the ISS to test its performance in space.

The engine, which uses RF energy to heat a plasma to extreme temperatures for high fuel efficiency, shielding the engine structure from the superhot gas with magnetic fields, will draw power from the station solar arrays to charge batteries that in turn will drive the engine.

In an interview Dec. 15 from the company's facility in Guanacaste, Costa Rica, Chang Diaz said the VF200 (VASIMR Flight 200 kw) should generate on the order of 4 Newtons of thrust (0.9 pounds), with a specific impulse of about 6,000 seconds. "That is quite sufficient to reboost the ISS," he said.

Under the arrangement with NASA, drafted under legislation creating a National Laboratory on the orbiting facility, Ad Astra will build and test the engine and deliver it to the ISS via one of the commercial or government vehicles in development to resupply it once the space shuttle fleet is retired.

If the engine tests out, Chang Diaz said, his company hopes to negotiate a reboost-services deal with NASA to help defray some of the $100 million - $150 million cost of developing the engine and testing it in space. For that purpose the company would install an advanced solar array on the station as a power source for the engine.

"As soon as this thing tests we would go for the solar array, and then we would provide a service of maintaining the ISS in orbit, which right now is a very expensive proposition," he said.

Potential launch vehicles include the vehicles being developed by SpaceX and Orbital Sciences with federal seed money under the Commercial Orbital Transportation Services (COTS) program at NASA, the PlanetSpace entry in NASA's Commercial Resupply Services competition for the ISS, and Japan's H-II Transfer Vehicle.

The testbed itself will weigh 3 to 4 metric tons, and be mounted on an unpressurized pallet that probably will be crafted at Ad Astra's facility in Costa Rica. The engine work itself will be done in Houston, where Chang Diaz -- a seven-time space shuttle astronaut -- started it while still at NASA.

The company will work through five "gates" to the station test under the Space Act agreement, starting early next year with a payload integration agreement and working toward critical design review by the end of 2009.

"As we have gone through this sequence of embodiments of the technology, we've gone up in the technology-readiness level" [TRL], Chang Diaz said. "We are now at TRL 6. When we left NASA we were at TRL between 2 and 3, so we've matured the technology by three TRL levels very quickly. And so the next level is TRL 7, which is flight."

Черт, внимательнее надо было читать... Не 2009 год пуска на МКС а 2012. И масса прототипа 3-4 тонны (а я найти не мог  :oops: )