Экономика космической экспансии

[PostAlien]

Сильнейшей нацией будет та, которая наиболее эффективно применяет химию, пишет редактор журнала Science Филип Абельсон в журнале Saturday Review: «Долгосрочные интересы этой нации требуют сильной химической профессии, а в основе ее лежат сильные химические факультеты в университетах. Тем не менее, хотя НАСА ежегодно получало 5 миллиардов долларов (сумма, которая представляла собой почти все деньги, запрошенные агентством), химия получала лишь небольшую часть своих запросов... По моим оценкам, химия в долгосрочной перспективе будет в 10–100 раз важнее космоса, но при этом получит лишь примерно один процент от этой суммы» (Saturday Review за 1 января 1966 года)
Высказывание, как примечательное, цитируется в ежегоднике НАСА ASTRONAUTICS AND AERONAUTICS, 1966. Chronology on Science, Technology, and Policy.

Ну вот, опять гиперболоид вспомнился...

[библиограф]

   я думаю, что бог Саваоф создал небо и землю и все живое из каменноугольной смолы и поваренной соли. В Библии об этом прямо не сказано, но можно догадываться. Тот, кто владеет углем и солью, тот владеет миром. Немцы полезли в войну четырнадцатого года только потому, что девять десятых химических заводов всего мира принадлежали Германии. Немцы понимали тайну угля и соли: они были единственной культурной нацией в то время. Однако они не рассчитали, что мы, американцы, в девять месяцев сможем построить Эджвудский арсенал. Немцы открыли нам глаза, мы поняли, куда нужно вкладывать деньги, и теперь миром будем владеть мы, а не они, потому что деньги после войны -- у нас и химия -- у нас. Мы превратим Германию прежде всего, а за ней и другие страны, умеющие работать (не умеющие вымрут естественным порядком, в этом мы им поможем), превратим в одну могучую фабрику... Американский флаг опояшет землю, как бонбоньерку, по экватору и от полюса до полюса...     

[Olweg]

Химия тогда была популярна.

Большой универсальный магазин в Ленинграде. Внутренняя лестница. Гигантские стекла внизу выбиты, и в магазине стоит трамвай, вошедший в магазин. Мертвая вагоновожатая. На лестнице у полки мертвый продавец с сорочкой в руках. Мертвая женщина, склонившаяся на прилавок, мертвый у входа (умер стоя). Но более мертвых нет. Вероятно, публика из магазина бросилась бежать и люди умирали на улице. Весь пол усеян раздавленными покупками. В гигантских окнах универмага ад и рай. Рай освещен ранним солнцем вверху, а внизу ад — большим густым заревом. Между ними висит дым, и в нем призрачная квадрига над развалинами и пожарищами. Стоит настоящая мертвая тишина.

[alex_semenov]

Объясните бестолковому.
Я тут решил погрузиться в несвойственную мне тему...
Химия, металлургия, техпроцессы разделения... Мол, а насколько вакуум является полезным свойством среды для ЭТОГО?
Оказывается он именно широко применяется для разделения веществ.
Даже очень тонкого разделения.
Особенно при низких температурах - просто песня!
То есть, для космоса можно помыслить гигантские РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ установки, которые тонны и тонны бедного астероидного вещества тупо разделяют на элементы (даже при самом минимальном их содержании) с минимальными затратами энергии. То что немыслимо здесь на Земле в силу относительной дороговизны вакуума, в вакууме космоса может оказаться обычным делом именно благодаря того что вакуум там бесплатен (всем! даром! и пусть никто не уйдёт обиженным!). То есть вакуум может окупить бедность космических ресурсов с головой.
Ну смотрите:



Рис. 1.2. Скорости испарения в вакууме наиболее часто применяемых материалов

Раздробив в мельчайшую пыль (то есть получив офигенную поверхность испарения) любой камень и правильно подобрав температуру (пропуская его через камеры с разной температурой как это происходит с нефтепродуктами в ректификационной колонне, отсюда предварительное название процесса), то есть от камер с  глубоким минусом (выделяя разные газы) до  3000 К... и материалы будут отделяться каждый в своей "камере".
Поток будет истончаться! До самой горячей (где выше всего плотность нагрева) дойдёт самый тонкий поток.
Конечно, не всё будет так просто. Кое-что может пойти "смесью". Ну не беда. Для них - отдельный канал повторного разделения. В итоге мы можем построить этакое ректификационное дерево. То есть рекрификатор сырья - этакое дерево где в корень подаётся  руда, на выходе листиков - чистые (буквально!) элементы.
Топологическое дерево универсального вакуумного ректификатра не обязано быть ПРОСТРАНСТВЕННО "деревом".
Напротив. Ему это противопоказано. И в этом главная сложность. Тепло должно двигаться, разумеется из центра установки - наружу (в космос-холодильник). То есть, самые верхушки "дерева" должны находится в центре установки и иметь максимальную температуру. Те самые 3000 К и должно отводиться (как? надо придумать) в обратном направлении "к корню", где испаряются криогенные газы.
Улавливаете мысль?
Каждый джоуль энергии в такой установке должен совершать множество работ разделения по пути от листиков ректификатора к корню. Сначала испарять тугоплавкие металлы при температуре "солнца" (6000 К? Да легко! Вакуум же и невесомость!), потом лёгкие, в конце воду (которая в вакууме вообще испаряется при высоком минусе) потом криогенные газы.
В общем. Играясь температурой и "перегородками",  давлением (степенью глубины вакуума) и температурой мы можем получить всё что хотим! И это должнен быть один хорошо продуманный (настраиваемый на тип подаваемых на вход установкии камней, верней пыли). Разделение руд и выплавка сверхчистых веществ в космосе по-идее должно происходить куда проще и дешевле чем здесь на Земле.

Одно мне не понятно.
Вот тут есть такая формула:

Скорость испарения вещества (в г/см² х с) в вакууме описывается формулой Ленгмюра

   (1.3)

где р_Н - давление насыщенного пара данного вещества, Па;
μ - молярная масса вещества, г/моль;
Т - температура испаряющейся поверхности, К.

Я стал на ручник... Но объясните. Температура под корне в знаменателе. То есть при прочих равных в этой формуле, скорость испарения материала в вакууме тем НИЖЕ чем выше температура. Ну так же получается из формулы! Т - в знаменателе же!
Но это бред!
Смотрим на график (и просто включаем интуицию). Чем выше температура, тем выше должна быть скорость испарения! Тех самых грамм с см² за секунду.
Так почему температура в этой формуле не в числителе, а знаменателе?
Ничего не понимаю!
 

[PK95]

То есть, можно помыслить гигантские РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ установки

А можно перестать заниматься фэнтези и сделать наконец-то экономические расчеты рентабельности.

То есть вакуум окупает бедность космических ресурсов с головой

— Не беспокойтесь, — сказал Остап, — мой проект гарантирует вашему городу неслыханный расцвет производительных сил. Подумайте, что будет, когда турнир окончится и когда уедут все гости. Жители Москвы, стесненные жилищным кризисом, бросятся в ваш великолепный город. Столица автоматически переходит в Васюки. Сюда переезжает правительство. Васюки переименовываются в Нью-Москву, а Москва — в Старые Васюки. Ленинградцы и харьковчане скрежещут зубами, но ничего не могут поделать. Нью-Москва становится элегантнейшим центром Европы, а скоро и всего мира.

— Всего мира! ! ! — застонали оглушенные васюкинцы.

— Да! А впоследствии и вселенной. Шахматная мысль, превратившая уездный город в столицу земного шара, превратится в прикладную науку и изобретет способы междупланетного сообщения. Из Васюков полетят сигналы на Марс, Юпитер и Нептун. Сообщение с Венерой сделается таким же легким, как переезд из Рыбинска в Ярославль. А там, как знать, может быть, лет через восемь в Васюках состоится первый в истории мироздания междупланетный шахматный турнир!

[alex_semenov]

А можно перестать заниматься фэнтези и сделать наконец-то экономические расчеты рентабельности.

"Мальчик! Иди в ж...!" (с)
Всему - своё время.
Вы, Паша что, не видите? Я как раз ничего посчитать не могу. У меня формула "неправильная"!
 
Есть подозрение, конечно, что T в формуле участвует еще один раз в p_H. Само давление паров линейно зависит от Т, ну  p_H ~ T. И тогда пропорциональность скорости получается T^2/2* (1/T)^1/2 =T^2/2-1/2 = T^1/2
Вы что скажете?

[-Asket-]

Раздробив в мельчайшую пыль (то есть получив офигенную поверхность испарения) любой камень

А вот с этим как раз и будет проблема:
...Процесс измельчения заключается в уменьшении размеров образца. Размер частиц, необходимый для эффективного выделения целевого минерала, определяется минералогией. Для каждого минерала в образце будет свой диапазон распределения минеральных зерен по размерам. Чтобы процесс разделения стал экономически эффективным, необходимо освободить или частично освободить достаточное количество этих частиц (рис. 30).
Однако зависимость уменьшения размера от энергии не является линейной. Чем мельче размер помола, тем экспоненциально больше энергии требуется для измельчения руды до этого размера (Ballantyne & Powell 2014 и Hukki 1961) (рис. 31).
Из рисунка 31 следует, что чем мельче финальный размер измельчения, который определяется минералогией и текстурой руды, тем более по экспоненте возрастает потребность в энергии для измельчения руды до этого размера. Необходимо тщательно учитывать компромисс между стоимостью измельчения до заданного размера помола и степенью выделения и текстурой ценных минеральных частиц. Столетие назад большинство добываемых руд имели минеральные зерна намного крупнее, чем это считается нормальным в 2021 году. В 1980 году типичным считался размер зерен сульфидных минералов, требующий, чтобы размер измельчения на заводе составлял 150 мкм. В настоящее время экономически целесообразным является размер измельчения на заводе от 4 до 5 мкм. Это изменение было вызвано изменением текстуры руды относительно того, что считалось экономически целесообразным ранее (рис. 32).
В качестве общей закономерности, которую можно наблюдать на протяжении десятилетий, переработка руда требует все большей степени помола, чтобы быть экономически жизнеспособной. Это стало одним из факторов увеличения энергопотребления и стоимости добычи полезных ископаемых...
Геологическая служба Финляндии, с. 20-21: Simon P. Michaux The Mining of Minerals and the Limits to Growth (2021)

[PK95]

Всему - своё время

И пока у Вас время пустых фантазий и болтологии: я уже в нескольких темах пытался от Вас получить конкретных оценки рентабельности Ваши прожектов по освоению космоса. Но дальше стонов на тему глобализации и рассуждений, что вокруг все жлобы, так ничего содержательно и не было написано.

Вы что скажете?

Что в теме про экономику космической экспансии неплохо бы наконец-то посчитать, сколько эта экспансия будет стоить. Вы бы хоть попробовали бы прикинуть, сколько будет стоить продукция химической и металлургической промышленности, произведенная в космосе.

[Streamflow]

Я стал на ручник... Но объясните. Температура под корне в знаменателе. То есть при прочих равных в этой формуле, скорость испарения материала в вакууме тем НИЖЕ чем выше температура. Ну так же получается из формулы! Т - в знаменателе же!
Но это бред!

Есть подозрение...

Зависимость давления насыщенного пара от температуры близка к экспоненциальной.

[alex_semenov]

Зависимость давления насыщенного пара от температуры близка к экспоненциальной.

А пальцем показать?

Спасибо. Я просто поспешил с вопросом.

Так для воды:

И да, именно что экспонента - приближение.

[Rattus]

Химия, металлургия, техпроцессы разделения... Мол, а насколько вакуум является полезным свойством среды для ЭТОГО? Оказывается он именно широко применяется для разделения веществ.

Ага. Вот только следующим вопросом тут, которым следовало задаться - насколько космическую, а точнее - межпланетную среду с её пылью и потоками частиц можно назвать "вакуумом". Как подсказывает нам Википедия, больше всего этого добра оказывается именно там, где всем этим заниматься мог бы быть хоть какой-то смысл из-за достаточного количества энергии Солнца и отсутствия гигантских трат на эвилибристику с выведением орбит АМС из эклиптики: "Пылевая компонента заполняет всю гелиосфреру крайне неравномерно и сосредоточена в основном вблизи Солнца во внутренней гелиосфере и вблизи плоскости эклиптики." Возникает вопрос - а сколько именно там того добра. Вот вам число из совсем недавней работы по данным АМС "Юнона": до 80 триллионов частиц пыли массой до микрограмма на кубометр. Фармтехнолог или микроэлектронщик от такого чистого "вакуума", наверное, повесились бы сходу.

Особенно при низких температурах - просто песня!

Если Великий Инженерио собирается не чесать левое ухо правой пяткой c сжиганием последних актиноидов за Нептуном, а использовать солнечную энергию, то "низкие температуры" в вакууме кагбе подразумевают приличные такие экраны и радиаторы. Ну а если техпроцесс подразумевает предварительный хороший нагрев сырья, то его охлаждение, как подсказывает Лейтенант Школьный Курс Термодинамики, в вакууме, быстрым без жидкого/газобразного теплоносителя-ХОЛОДИЛЬНИКА быть не сможет. Помнится на форуме некий инженер А.А.Семёнов наглядно демонстрировал преимущества атмосферы Титана как раз в этом качестве. Жаль, что он или умер или предал анафеме все свои предыдущие тезисы, да?
 

в космос-холодильник

Космос - ОЧЕНЬ МЕДЛЕННЫЙ "холодильник". А многие техпроцессы, как подсказывает нам Майор Технология, требуют или желают быстрого. Ну и?

То есть, для космоса можно помыслить гигантские РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ установки, которые тонны и тонны бедного астероидного вещества тупо разделяют на элементы (даже при самом минимальном их содержании) с минимальными затратами энергии.

Если Великим Инженерио не забыть помыслить, что работают эти самые РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ установки за счёт ГРАВИТАЦИИ. А на большинстве этих ваших астероидов гравитации этой самой не хватает даже чтобы из них самих сделать хоть какой-то слитный камень, а не рыхловатую кучу щебня.
Поэтому там, где на Земле достаточно просто статичных герметизированных башенок с тарелками, в космосе даже для простейшего разделения веществ придётся городить ЦЕНТИРИФУГИ - как на Земле для раздлеления изотопов. Всякий, кто работал с чем-то крупнее настольной угловой вертушки для микропробирок, например даже с простой напольной центрифугой с бакетным ротором, знает, как важна её балансировка, как непросто порой (особенно на старых моделях) избавиться от вибраций-биений. Да что там центрифуги - простая бетономешалка на полтораста литров начинает изрядно кряхтеть или даже стучать редуктором когда поворачиваешь наполненную бочку на наиболее эффективный угол смешивания!
Также всякий, кто хоть как-то интересовался поведением техники в космическом пространстве, в курсе, что соприкасающиеся металлические детали (которые вообще-то можно сделать наиболее механически прочными при сравнительно небольших затратах) там тупо спаиваются между собой; также в курсе - как выглядит поверхности аппаратов, достаточно много времени проведших в этом "вакууме" - и не удивляются, когда видят, когда подвижные части современных аппаратов стараются укрыть всякими майларовыми пленками и пр.
Вот такой это технологически замечательный "вакуум"!

Раздробив в мельчайшую пыль (то есть получив офигенную поверхность испарения) любой камень

Вы в вакууме быстро получите их обратное слипание. Вспоминаем насколько мерзкие механические свойства имеет лунная или марсианская (главный источник во внутренней Сол.системе, кстати) острая и электризующаяся пыль и пререстаём бредогенерировать.

То что немыслимо здесь на Земле в силу относительной дороговизны вакуума, в вакууме космоса может оказаться обычным делом именно благодаря того что вакуум там бесплатен (всем! даром! и пусть никто не уйдёт обиженным!). То есть вакуум может окупить бедность космических ресурсов с головой.

То есть если учесть отсутствие гравитации и паршивые свойства межпланетной среды, технологическая сепарация каких угодно веществ в космосе обойдётся затратнее чем разделение изотопов на Земле. Приговор окончательный и обжалованию без расчетов не подлежит.

[Фантазер]

У каждого свои заскоки и своё понимание сущностей.
Далась вам обоим эта,пыль,гравитация и ейное центрифугирование!
Бесплатная солнечная энергия позволяет плавить любой материал или испарять его С жидким и газообразным материалом она будет работать годами и десятилетиями. А есть ещё и зонная плавка  И химия в герметичном обьёме.И радиаторы на расплаве и горячем газе. Наверняка уже придумана масса технологий для Бесплатного вакуума и нулевой гравитации.

[Александр Овчар]

Недостатки косм_вакуума могут быть разрешены с помощью ТРИЗ вдоль и поперек. Например, использовать легкие Е_поля для сепарации пыли и  т.п. На земле размеры р_колонн ограничены  гравитацией. В Космосе можно легко построить химреактор длинной, например, 10 км. Из, условно, тонких труб. На земле есть проблемы защиты, изоляции и т.п. В космосе можно придумать "грязные" штуки, если удобно.

На Земле горные машины работают против силы тяжести. Размер горной машины (например, для проходки) не может быть большой. Шахта не может быть глубокой и т.п. В космосе тяжести нет, но есть инерция. На земле горные машины должны иметь большую мощность и крутящий момент.

А для решения проблемы инерции - наоборот, нужна малая мощность, моменты и т.п. На земле машины имеют сложную трансмиссию для кантовки, ориентации и т.п - в космосе можно использовать гироскопы для ориентации и позиционирования, вместо, сравните, гидравлики на рабочем органе экскаватора.

Любой процесс в поле тяжести создает проблемы для транспортировки промежуточных продуктов и сепарации. В невесомости это может легче и сложнее. Потребуются специфичные технологии, например, на основе материалов с высоким поверхностным натяжением. Например, порция жидкости может содержать пленку с ПВА, и согласно ТРИЗ эти пленки могут создаваться с помощью силовых линий полей.

В космосе низкое давление. Это создает условия для управляемого хим_синтеза, так как можно иметь дело с калиброванными пыле-газовых смесями, что "не выпадают в осадок". И низкое давление может быть полезным для проведения хим_реакций. Если уметь управлять потоками ионизированных атомов.

[Александр Овчар]

небольших затратах) там тупо спаиваются между собой; также в курсе - как выглядит поверхности аппаратов, достаточн

Закон Айзимова, схемы вечности. Машины не должны иметь движущихся частей.

[Rattus]

Бесплатная солнечная энергия позволяет плавить любой материал или испарять его

Это всё очень хорошо, а РАЗДЕЛЯТЬ полученные материалы, отделять их от шлака и т.п. как сферовакуумная солнечная энергия поможет?

И химия в герметичном обьёме.

Это создает условия для управляемого хим_синтеза, так как можно иметь дело с калиброванными пыле-газовых смесями, что "не выпадают в осадок".

По идее в школе на уроках общей химии должны рассказывать, что необратимыми (однонаправленными) реакциями являются только те, продукт которых выводится из реакционной среды - например ВСПЛЫВАЕТ в виде газа на поверхность или ВЫПАДАЕТ в осадок. И как раз мера "необратимости" химической реакции и есть её продуктивности. Что, как и куда должно всплывать или тонуть в химическом реакторе в невесомости?

И химия в герметичном обьёме. И радиаторы на расплаве и горячем газе.

И чесалки для слонов. "Количественная оценка эффективности? Ресурсная окупаемость? Нет - не слышал!"

Наверняка уже придумана масса технологий для Бесплатного вакуума и нулевой гравитации.

А ещё наверняка в Рязани грибы с глазами, а Луна сделана из зелёного сыра. Какую-то более обоснованную аргументацию данным тезисам, чем для раздела "Клуб общения звездочетов" мы тут увидим?

Например, использовать легкие Е_поля для сепарации пыли и  т.п.

Ага - лёгонькие такие - как пушинки - в полтора удельных микрометропопугая. Насколько лёгкие? Где и для каких процессов применимые?

На земле размеры р_колонн ограничены гравитацией.

ВАм это кто сказал? Вы где-то видели ректификационные колонны высотой с какой-нибудь современый небоскрёб-рекордсмен?

В Космосе можно легко построить химреактор длинной, например, 10 км. Из, условно, тонких труб.

А ещё можно сделать троллейбус из батона черного (или белого) хлеба. Вопрос - зачем. Для каких таких конкретно технологических процессов? А главное - как в нём разделять полученные продукты реакции? Раскрутив этот мегацилиндр? Отлично - и получив ровно то же самое ускорение (g), что 1) доступно на Земле БЕСПЛАТНО 2) ВНЕЗАПНО будет нагружать и саму конструкцию точно также. Например некоторые, наиболее мелкие астероиды даже от 1g просто развалятся - ибо представляют собой не камень, а рыхлую кучу щебня.
Принцип относительности Галлилея и законы Ньютона в школе давно проходили? Может быть таки стоит их немножко вспоминить между камланиями на ТРИЗ, м?

На Земле горные машины работают против силы тяжести.

А этот бред Вы где вычитали?

Размер горной машины (например, для проходки) не может быть большой.

Ага - т.е. что самые большие самосвалы и совершенно гигантские экскаваторы - карьерные - это не в той реальности, откуда Вы нам пишете, надо полагать?

Шахта не может быть глубокой и т.п.

Ага - четырехкилометровые в ЮАР - это так - мелкие норки.

В космосе тяжести нет, но есть инерция. На земле горные машины должны иметь большую мощность и крутящий момент. А для решения проблемы инерции - наоборот, нужна малая мощность, моменты и т.п. На земле машины имеют сложную трансмиссию для кантовки, ориентации и т.п - в космосе можно использовать гироскопы для ориентации и позиционирования, вместо, сравните, гидравлики на рабочем органе экскаватора.

Вы гироскопом породу долбить что ли собираетесь? Чтобы долбить камень на Земле нужно: 1) хорошо упереться ногами в твёрдый грунт 2) хорошенько размахнувшись, вдарить по лежащему там же объекту добычи хоть простейшей киркой. Вдарив чем угодно по астероиду вы с тем же импульсом просто полетите в обратном направлении и ваше усилие уполовинится. Вы вообще интересовались например тем, как происходила миссия с посадкой исследовательского аппарата на комету Чурюмова-Герасименко? Как он элементарно заякориться на ней не смог из-за недооценки локальной твердости грунта - не говоря уже о какой-то более сложной деятельности там типа подолбить-покопать?

Любой процесс в поле тяжести создает проблемы для транспортировки промежуточных продуктов и сепарации.

Каких-таких "промежуточных продуктов"?
Зато почти любой процесс ВНЕ силы гравитации создает огромные проблемы для разделения вообще почти любых продуктов почти любых процессов обогащения (ну разве что кроме случаев, когда разделяемые вещества настолько мало отличны по массе, что она в любом случае уже не поможет - типа как в случае с изотопами одного тяжёлого элемента, или находятся в истинном растворе в растворителе, который просто так испарить не получится).

Потребуются специфичные технологии, например, на основе материалов с высоким поверхностным натяжением.

Ага - и при этом ПАВ могут легко оказаться загрязнителями, которые ни в коем случае не должны попасть в реакционный объем. И даже наделав кучу пузыриков с продуктом, равномерно распределенных по объему шлака - вы как этот майонез в невесомости расслаивать будете? Центрифугой? Электрофорезом? А на планете околоземной массы достаочно просто... немного подождать, когда компоненты разделятся на фракции сами. Сильно в космосе проще с обогащением веществ, да?

низкое давление может быть полезным для проведения хим_реакций.

Ага - особенно ниже давления насыщенных паров ртути и спирта, при котором вообще не существует веществ в жидкой фазе. Это ну очень полезно для химии, ага. Особенно в свете того, что, например, даже т.н. "твердофазные" реакции на деле требуют присутствия паров растворителя из атмосферы.

Комментарий модератора раздела

Значит так, мне уже порядком надоел этот поток пустого флуда и откровенной бредогенерации в теме. Как уже написал в предыдущем своём сообщении, возражения по существу обозначенной позиции нулевой обоснованности ресурсной выгодности добычи и получения каких-либо материалов в межпланетной среде разрешены только с количественными физическими расчетами. В ином случае автор получит крупное предупреждение за злостное нарушение п.3.1.д Правил Астрофорума и возможность освежить в памяти школьные учебники А.Перышкина, Я.Перельмана и/или пр., будучи надолго избавленным от приступа графомании тут.

[PK95]

Есть непреодолимая проблема

Есть прежде всего экономическая проблема (раз уж разговор в экономической теме): вынос производства в космос банально не рентабелен и в обозримом будущем рентабельным едва ли станет. В остатке остаются только единичные выбросы, которые не требуют чисто экономической рентабельности, вроде пилотируемого полета на Марс с имиджевыми целями.

[PK95]

Да, ВЫ что о себе думаете, уважаемый?!

Что благополучно пытаюсь вернуться к исходному в теме: она не про технологические возможности/невозможности, а про экономическую рентабельность.

[olenellus]

Честно говоря, не понимаю, в чем суть этого разговора, если Вы вполне спокойно меня поняли - я-то думал, что как-то косноязычно высказался.

Мне показалось, что Вы не вполне понимаете смыл понятий, которые используете. И от этого ощущения я так и не избавился.

[Александр Овчар]

Что, как и куда должно всплывать или тонуть в химическом реакторе в невесомости?

(кликните для показа/скрытия)

Вопрос был, что на планете реагенты требуется перемешивать для создания однородных смесей, а в невесомости этой проблемы нет. Но возникают новые противоречия, например, выделения/разделения/осаждения и т.п.

труба на 10 км.

(кликните для показа/скрытия)

Реактор длинной 10 км - это вопрос можно ли вместо сосудов высокого давления и температур использовать полости с малым давлением/температурой. За счет изменения  дизайна (геометрии) реакторов. Это просто вопрос -нет хорошего ответа. Пример описан в литературе - очерки о небесной механике Белецкого - в главе про плавание барсом. Белецкий указал, что "космос большой" , можно строить дизайны с размерами на 100 км.

Размер хим_реакторов на земле ограничен  (фото не буду приводить, наше бюро в УМет для них техпроцессы ковки делало)

а) программой ковочного пресса (там делают обечайки (кольца) для корпусов методом раскатки с диаметром не более 10 метров

б) толщиной стенок сосудов высокого давления, лимитируется возможностями сварки колец "по толщине"

в) транспортной логистикой - большие корпуса - не могут быть существенно больше, так как это не перевезти. Здесь есть фактор если завод расположен  на берегу океана - морем можно везти больший диаметр. Но, нельзя если заводы нефтепереработки расположены на континенте  ближе к потребителю и к месторождениям.

По ТРИЗ интересно подумать о возможности размещения в космосе хим_реакторов в надувных сосудах низкого давления с большими диаметрами. Просто подумать, на земле есть примеры управления хим_реакциями в больших объемах типа вакуумного боеприпаса. На основе специальной логистики в оперативной зоне. Возможно эта логистика будет работать в невесомости лучше.

На один вопрос подробно отвечу:
Прилагаю фото "бочонка с медом" с вредной грав_сепарацией (нужное выпало в осадок) до начала хим_реакции. В этом топе обсуждается экономика. Из фото ясно, что гравитация создает вредные накладные затраты.

К вопросу о инерции и гравитации:

(кликните для показа/скрытия)

Вот фото рядового кантователя в кузнечном или прокатном цехе. В невесомости задача кантовки (изменение ориентации заготовки в рабочей зоне) с помощью маломощного гироскопа, имхо)
Вот фото кузнечной машины -ковочный манипулятор 8-120 тонн.


На планете, для нужд производства построили здание, на два пролета. Пролет АКК 12000 тс и пролет АКК-6000 тс.

(кликните для показа/скрытия)

Это более чем фундаментальное сооружение, накладные расходы на содержание, эксплуатацию  составляют порядка 30%  в себестоимости 1 тонны поковки (кузнечного передела).  Фото(мап) здания по ссылке, обратите внимание на периметр - почти 2 километраhttps://yandex.ru/maps/-/CDaGyH8p. В здание, по всему пролету на отметке +30м движется ковочный кран на 750 тонн грузоподъемности. Дорогая машина, в Подъемно транспортых машинах при проектирование грузозахватных органов  используются 10-и кратные  нормы запаса прочности.

В космосе может быть проще, достаточно надувной оболочки для здания, в целом. Если в дизайне пресса заложить полезные симметрии (пример винтовой домкрат для авто).

В пролете здания находится ковочный пресс и батарея термических печей (на 30 метров длина пода и 10 метров высоты свода в т.ч.).

Ковка слитка проводится за 2-4 выноса (как на фото выше), длительностью  не более 20 минут, что регламентируется быстрой скоростью остывания горячего метала с начальной Т 1200 град до примерно 900 град . Время нагрева в термопечах до с 900 до 1200  порядка 3-6 часов (лимитировано скорость нагрева, точно не помню).

В вакууме скорость остывания будет меньше (уточню скорость охлаждения черного тела по ИК  изделия произвольной формы, легко)

(кликните для показа/скрытия)

Одна из моих первых программ вела расчет  себестоимости продукции металлургического передал на основе  исчисления стоимости 1 часа работы основного обрабатывающего центра (Пресса) , когда все издержки разносились по центрам обработки пропорционально основным ТТХ оборудования. (Электроэнергия - по мощности, природный газ - по удельному расходу, освещение - по пощади и так далее, короче стоимость передела = 1 часу работы Главного Пресса, а норма времени указана в техпроцессе. Я отвечал за разработку техпроцессов ковки крупных поковок и много работал с планово-экономическими расчетами.

4 выноса - это прирост затрат на 1000%. В вакууме, ковка поковки весом 250 тонн может произойти за 1 вынос, дешевле на 1000%. Утрирую, для обострения тех_противоречий.

(кликните для показа/скрытия)

Вот этот цех - там машины с фундаментами глубиной 10 метров и более. В космосе, деформация слитка может быть произведена как то проще (уточнить/интересно подумать о свободной ковке в невесомости) . И ковочный манипулятор размером 10*10*30 метров как в АКК-1200 тс как то не требуется. Подача заготовки весом 250 тонн в зону ковки можно произвести с помощью рук "1-го космонавта". (земнойй пример "майнования" подвесных грузов).

Вы видите размер грузо-захватывающего рабочего органа на манипуляторе? Это штука управляется ЧПУ с высокой точностью по 6-и координатам. Гидравлическая подсистема (300 бар) работает в нелинейных режимах под управлением ЭВМ реального времени.  По вине гравитац-и-и.

И окалины там не будет, это минус 5% потерь и - % на логистику по обороту окалины. Смотрите на фото - сколько там окалины на поковке.

В металлургии есть термин - неметаллические включения. Когда варят сталь - в нее сила тяжести роняет огнеупоры (кирпичи). Это плохой металл и низкая прочность изделий из металла.

В космосе можно (ли?) думать про варку стали без контакта со стенками печей, я могу показать основы варки стали высшего качества, в т.ч за счет внепечной обработки  или вакуумно-дугового переплава (ВДП). В земных условиях УВРВ  + ВДП увеличивает себестоимость в металла до 500%.

===


Капля жидкости в невесомости на МКС. 
Капля САМА локализовалась за счет сил натяжения, и для транспортировки жидких смесей  тяжелые трубопроводы с толстыми стенками могут не потребоваться.
=====

Шахта глубиной 4 км в ЮАР и на Луне. Попробуем сравнить затраты на проходку такой шахты и ценой  1 тонны на гора?  Методику согласуем. На Луне будет в 10 раз дешевле только за счет гравитации.
.   
Золотые шахты ЮАР

https://www.mining-technology.com/features/feature-top-ten-deepest-mines-world-south-africa/?cf-view

По состоянию на декабрь 2018 года доказанные запасы рудника Кусасалету оценивались в 857 000 унций золота с содержанием 7,26 г/т, тогда как вероятные запасы составляли 101 000 унций золота с содержанием 5,3 г/т. В 2018 году на руднике было добыто 142 395 унций золота с содержанием 0,193 унции/т. = 4400 тонн золота

Считаем. Унция - берем 31 грамм. Содержание в шахте = 6 гр/тонну. Пусть плотность пород 3 т/куб. Тогда содержание = 18 грамм/куб. Это очень богатая порода, мы работали  содержанием
0,7 гр/куб , с пределом рентабельности на уровне 0,5 гр/куб. Сообщалось о рентабельности шахтных при содержании от 2 гр/куб. Общая рентабельность СуГОК на уровне 5%.

Шахта в ЮАР имеет точку безубыточности  при, условно, 16 гр/куб. Из шахты подняли руды на уровне  142395/0,193 * 31 = 738 тыс тонн ( 246 тыс кубов) с глубины 3,38 км.

Затраты на гравитацию в Дж = 738 000 000  кг * 10 * 3,38*1000 =  2,5*10¹³ Дж
К.П.Д примем на уровне 50% тогда расход энергии на руднике против гравитации 5*10¹³ Дж.   Разделим на 365*24*60*60 и получим 1,5 МВт (+ 100-500 кВт)
(Это через потенциальную энергию, кинетическая если скорость подъема = 1 м/с много меньше)

Шахта потребляет условно 1.5МВт. Для подъема руды с глубины 3,38 км требуется мощность горных машин на уровне 1.5МВт в годовом исчислении. 

Теперь оценим на Луне 
На Луне роботу потребуется среднегодовая мощность на уровне 300 кВт.  Шахта выдаст на гора  5000 тонн золота в год. Робот перевезет по Луне пусть будет 500 0000 земных тонн породы в год, и 950 кг в минуту. Объем тележки ковша на 950 кг = 160 лунных кгс = 1 кубометр.  Вес горной машины с ковшом на 1 кубометр примерно 10 тонн. Эти 10 тонн надо завезти с Земли, за Джоули.

(кликните для показа/скрытия)

Посчитаем расходы на все-все через расход в Дж на годовую логистику?  Будем знать плотность энергии в горных машинах на килограмм веса. Узнаем сколько Дж надо потратить на завоз на Луну горных машин

Расход на завоз в Дж = кинетической на 2 космической *2 с учетом торможения. = mv2
A = 10 000 * 121 * 10⁶  =  1210 ГДж = .

Пусть к роботу на 10 тонн требуется вспомогательное обрудование на уровне накладных расходов на 1000% . Это пусть будет с гаком на 500 тонн.

Тогда на завоз надо потратить 90500 ГДж  = 90 ТДж. За время полета с ускорением на уровне 1000 сек.  Мощность ракеты с ПН 500 тонн = 90 ГВт.

==Общая идея калькуляции космической логистики - считать Джоули, работу а не рубли. Сорри,  время мало, можно продолжить после утверждения примерного дизайна космической шахты, для оценки затрат.   

[olenellus]

Возникает вопрос - а сколько именно там того добра. Вот вам число из совсем недавней работы по данным АМС "Юнона": до 80 триллионов частиц пыли массой до микрограмма на кубометр.

К сожалению, Вы перепутали знак в порядке величины. Там насчитали 0,8 частиц на триллион кубометров. К сожалению, потому что иначе космос был бы Клондайком. Даже круче. Прикиньте плотность этого жидкого вакуума при средней массе частиц в 15 нг (значение для оценок из той же статьи).