Зачем в космосе жечь свечу

[bob]

Я уже писал о некоторых переосмыслениях технических и стратегических подходов к межпланетным миссиям:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,102271.msg2206250.html#msg2206250
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,101023.0.html
Ещё одна мысль по поводу. Ведя, как топикстартер, тему "Возможные космические стратегии", я ближе к её концу задался вопросом, как может выглядеть, так сказать, минимальная космическая миссия в исполнении небольшой коммерческой компании или малобюджетной развивающейся страны. Таким образом, чтобы обойти на повороте таких монстров как НАСА и Роскосмос. Естественно, это ни в коем случае не должна быть пилотируемая миссия, вроде тупого пошагового повторения советской космической программы, как делают в Китае или сдуру пытаются делать в Иране. Всё это чудовищно сложно, дорого. и, главное, не ново. Так в передовики астронавтики без гроша за душой никогда не выйдешь. Чтобы сходу потрясти мир, надо сразу начинать с чего-то принципиально нового, только своего. Например, к Урану ещё никто толком не летал. Да и много есть мест. куда никто не летал и задач, которые никто не ставил. Предположим, что у нас ракетная технология есть только на уровне покупного через подставных лиц "скада", собственного производства микроэлектроники нет, а ядерная технология в зачатке, или её тоже нет. Как ни странно, имея эти внешне неутешительные входные данные, запустить полновесную АМС можно.
Потом я немного подумал, и пришёл к выводу, что такая радикально упрощённая, примитивизированная, технология, если её продумать,  была бы полезна не только малоимущим и малобюджетным. Но и всем.

Итак.
Во первых, не имея собственного специализированного космического носителя, всегда можно поступить как Королёв и Глушко, собрав пакет из имеющихся. Это понятно.
Во вторых, при запуске АМС к удалённым объектам солнечной системы, не обязательно иметь сложную технику для производства траекторных расчётов и управления РН. Достаточно в нужный день по астрономическому календарю, в тёмную полночь, запустить пакет вертикально вверх. Так, чтобы он заметно не отклонялся от вертикали.
И, в третьих, самое интересное - это наиболее простые из возможных - двигательные и энергетические установкм самой АМС, не применяющие ядерных технологий и сложных систем управления.
Это и приводит к идее установки, которую можно условно назвать "свечой". И которая успешно нам заменит радиоизотопный источник питания, обогреватель аппаратуры и ионный двигатель малой тяги одновременно. (Допустим, что ритэги и нормальные солнечные батареи мы производить то ли не можем, то ли не хотим.)
Имеется в виду взять бак обычного горючего (допустим, гептила, чтобы не иметь проблем с самовоспламенением), обычного окислителя, навестить на них миниатюрные горелки  с общим соплом, разместив всё это хозяйство посередине конструкции АМС для равномерного теплоотвода и обогрева её оборудования. И установить в канал сопла миниатюрные турбины с генераторами тока для электропитания оборудования. Темп сгорания топлива необходимо поддерживать так, чтобы его хватило на многолетний полёт. В пустоте можно даже пренебречь наддувом или насосами, чтобы их не делать и не ставить. Просто оставив горючее поступать в горелки... самотёком, постепенно испаряясь через микроскопическое отверстие в баке. Этакая большая бочка с гидразином, и посередине годами тлеет "свечка".

В общем, минимум сварочных и монтажных работ, для которых не нужно особой квалификации, и вполне полноценная комбинированная двигательно-энергетическая установка для дальней АМС, сделанная на уровне технологий второй половины XIX века - готова. Как досточтимым донам глянется такая идея?

[Кремальера]

И установить в канал сопла миниатюрные турбины с генераторами тока для электропитания оборудования. Темп сгорания топлива необходимо поддерживать так, чтобы его хватило на многолетний полёт. В пустоте можно даже пренебречь наддувом или насосами, чтобы их не делать и не ставить. Просто оставив горючее поступать в горелки... самотёком, постепенно испаряясь через микроскопическое отверстие в баке.

На что люди готовы идти чтобы копеечку не платить.. :DУ Вестингауза компактный РИТЭГ стоит как два с половиной крузака.Делов то.

Просто оставив горючее поступать в горелки... самотёком

Это как,в невесомости?.. :oИли вы хотите предварительно закрутить АМС,как Пионеры?Лучше уж вытеснять компоненты чем-либо.Хоть вантузом,если у нас по умолчанию миссия позапрошлого столетия.

как может выглядеть, так сказать, минимальная космическая миссия в исполнении небольшой коммерческой компании или малобюджетной развивающейся страны.

Да есть это все.Напр: www.interorbital.com или www.planetary.org.И с каждым годом(что отрадно) ,таких подвижников становится все больше.У них и миссии в разработках, незаурядные и весьма грамотные.Особенно мне нравится продвижение солнечного паруса.Так что для успеха "маленьким ,но храбрым",во- первых -надо бить на опережение.И вариант с Ураном,кстати -это только один из перспективных моментов.При ширине фантазии таких можно нарыть во множестве.А во-вторых не бояться риска и осуждения мэтров.По хорошему надо ввязываться и разбираться со всеми авантюрами.Брать Фрисби за окуляры и разбираться с метастабильными топливами. :PИли вообще ставить целью иную систему.Вообщем не сидеть.

[leon10010]

Это и при Темп сгорания топлива необходимо поддерживать так, чтобы его хватило на многолетний полёт. В пустоте можно даже пренебречь наддувом или насосами, чтобы их не делать и не ставить. Просто оставив горючее поступать в горелки... самотёком, постепенно испаряясь через микроскопическое отверстие в баке. Этакая большая бочка с гидразином, и посередине годами тлеет "свечка".

Струйка воды толщиной в спичку - дает утечку 200 литров в сутки!
Афоня

[bob]

Струйка воды толщиной в спичку - дает утечку 200 литров в сутки!

Это понятно. Струйка должна быть в сотые доли мм.

[bob]

Просто оставив горючее поступать в горелки... самотёком

Это как,в невесомости?.. :oИли вы хотите предварительно закрутить АМС,как Пионеры?

Немного закрутить её конечно нужно. Кроме того, жидкость в невесомости тоже любит испаряться и вытекать. А нам как раз большой поток не нужен. Нужно, чтобы ёмкость в тонну-две-три плавно выгорала в течение нескольких лет. Тут насос не нужен. Он лишний. Вообще, идея применения ракетного топлива вместо атомного уже неоднократно применялась. Подлодки-"зажигалки" на флоте как раз были самым известным даунгрейдом в этом стиле, когда ядерных материалов ещё не хватало. Баки в десять раз потяжелее, корабль в десять раз огнеопаснее, зато тот же ресурс автономности. И, кстати, они поприёмистее, это в сущности, подводные ракеты.
Вот я и выдвинул идею АМС-"зажигалки" под отвёрточную сборку персоналом низкой квалификации в любом сарае. 

[Кремальера]

Вот я и выдвинул идею АМС-"зажигалки" под отвёрточную сборку персоналом низкой квалификации в любом сарае. 

Да.Понятно.Гаражные ракеты уже были,а вот чтоб АМС -не припомню. :)Ну предположим собрали, купим на алибабе китайских инструментов,ну там лазерный дальномер,георадар и пр.А на НОО,как нашу лапотную АМС досталять бум?А на отлетную разгонять?Сами или кого попросим?Опять-таки мониторинг/связь...К кому-нибудь на антенный комплекс подвязаться надо будет.Или же сами песчаный карьер алюминевыми листами выложим?Будет доморощенная Аресибо.

[bob]

Вот я и выдвинул идею АМС-"зажигалки" под отвёрточную сборку персоналом низкой квалификации в любом сарае. 

Да.Понятно.Гаражные ракеты уже были,а вот чтоб АМС -не припомню. :)Ну предположим собрали, купим на алибабе китайских инструментов,ну там лазерный дальномер,георадар и пр.

Дальномер пролётной АМС даром не нужен. Ну, кстати, действительно. Если брать типовой для АМС комплект электроники и инструментов в соседнем магазине, он обойдётся тысяч в сто обычных деревянных рублей. Ну. компьютер с платой видеозахвата, небольшой телескоп, видеокамера, насадка для спектрографии, счётчик радиации. Что туда ещё можно запихнуть? Ну, что-нибудь. Например, продублировать всё это для создания "горячего резерва" на случай поломок. Пускай будет двести-триста тысяч деревянных. Причём, картинку оно даст поточнее и получше, чем камеры "Гюйгенса" и "Кассини". С тех пор бытовые матрицы шагнули дальше тогдашних специализированных, а память бортового компа там меньше, чем в Вашем мобильнике. Просто стоимость сборки АМС поднимается за счёт того, что её годами собирает несколько научных институтов и предприятий. Соответственно: тонны проектной документации, актов, смет, спецпроверок, спецприёмок, сертификаций, аттестаций, лицензирования - сотни тысяч трудодней народа с нехилыми зарплатами. Это очень сложный красивый сакральный ритуал с участием всевозможных светил, научных и чиновных. Ну и примочки туда стараются запихнуть посложнее. А если слить весь ритуал? Допустим, нам нужен голый результат, быстро и подешевле. То есть нам нужно только попасть в цель и отчитаться фотками и спектрограммами, не мудря. И записать результат себе на счёт.

А на НОО,как нашу лапотную АМС досталять бум?А на отлетную разгонять?Сами или кого попросим?Опять-таки мониторинг/связь...

про разогнать и про связь мы, конечно, кого-нибудь попросим.

[Dem]

Есть ещё один критичный пункт - время жизни электроники.
Покупная в космосе долго не проживёт, а если самому делать - то где (точнее когда) тестировать на такие сроки?

[Okub62]

Тогда надо вообще без электроники. Ещё дешевле будет. 

[bob]

Есть ещё один критичный пункт - время жизни электроники.
Покупная в космосе долго не проживёт, а если самому делать - то где (точнее когда) тестировать на такие сроки?

Вы преувеличиваете. Комп, с которого я пишу, работает уже четыре года. Ни поломок, ни переустановок ХР. Рядом стоит комп, 1999 года выпуска формозовской сборки. На нём месяц назад впервые полетел кулер на блоке питания. Так что с электроникой всё в порядке.  До Нептуна дотянет. Хотя, оба они из случайных деталей с китайских и корейских помоек. Дворняги неопределимой породы. В конце концов можно применить кратное резервирование. Допустим, два компа в горячем резерве, один в холодном. Один дохнет, включается третий. И снова два компа в горячем резерве. И т.п. Аттестованая техника отличается от обычной палёной только процессом освящения её аттестатом. Вон, в "Фобосе" вся она была поперёк себя сертифайная-аттестатная. Ну и что? Лучше бы серый айфон с блошиного рынка вставили вместо контроллера. Целее бы было. И памяти с функциями было бы больше: не только креативные фотки Марса, но и бесплатный звонок другу оттуда.

Тогда надо вообще без электроники. Ещё дешевле будет. 

Хотелось бы, но не получится.

[bob]

Насчёт защиты от солнечного ветра - нужно применить опоясывающие аппаратуру баки. Они защитят и от радиации, и от холода. (Аппаратный отсек надо размещать в центре конструкции, опоясывая двигатель. Компьютерное железо будет и в тепле, и в энергии нуждаться не будет: её поставит турбовентиляторная установка с электрогенераторами в канале сопла.) Кстати, в этом смысле "Джуно" и "Горизонты" неважно спроектированы. На "Джуне" десяток тонн топлива, но она вынуждена нести ещё и солнечные батареи размером с трамвайный вагон. Потому, что энергия химического двигателя малой тяги не используется для генерации электричества. А на "горизонтах" то же самое место занимает ритэг. Хотя маршевые двигатели химические. Причём, эти двигатели расположены снаружи и светят в пустоту. А аппаратный отсек обогревается электричеством от ритэга. И в том, и в другом случае получается пароход с парусами. Тепло и энергия транжирятся направо и налево, но зато всё дорого и высокотехнологично. Для решения простейших задач применяются технологии ну никак не ниже ядерных. Какой смысл в ритэге, если не применён ионник? И какой смысл в солнечных батареях. если рядом есть цистерна горючки? Бред: агрегат из случайно совмещённых деталей, не зависимых друг от друга. Скромнее надо жить, скромнее.

[Diletant]

У меня есть три старых компа. Готов пожертвовать на святое дело.

[Foma]

Кстати, в этом смысле "Джуно" и "Горизонты" неважно спроектированы. На "Джуне" десяток тонн топлива, но она вынуждена нести ещё и солнечные батареи размером с трамвайный вагон. Потому, что энергия химического двигателя малой тяги не используется для генерации электричества. А на "горизонтах" то же самое место занимает ритэг. Хотя маршевые двигатели химические. Причём, эти двигатели расположены снаружи и светят в пустоту. А аппаратный отсек обогревается электричеством от ритэга. И в том, и в другом случае получается пароход с парусами. Тепло и энергия транжирятся направо и налево, но зато всё дорого и высокотехнологично. Для решения простейших задач применяются технологии ну никак не ниже ядерных. Какой смысл в ритэге, если не применён ионник? И какой смысл в солнечных батареях. если рядом есть цистерна горючки? Бред: агрегат из случайно совмещённых деталей, не зависимых друг от друга.

Извините уважаемый, но бредите здесь вы.
На "Джуне" нет десятков тонн топлива, она вся весит 3600 кг. Это во-первых. Во-вторых, химические источники тока, какого бы типа они ни были, непригодны для электроснабжения межпланетных станций. Средняя АМС имеет мощность СБ ~1000 Вт, то есть в сутки потребляет энергию, эквивалентную сжиганию десятка кг гидразина. Дальше можете посчитать сами, потребная масса топлива не влезет ни в какие ворота.

[bob]

Средняя АМС имеет мощность СБ ~1000 Вт, то есть в сутки потребляет энергию, эквивалентную сжиганию десятка кг гидразина. Дальше можете посчитать сами, потребная масса топлива не влезет ни в какие ворота.

Вывод какой? - Надо снижать потребляемую мощность. Десять килограммов это слишком жирно.
А насчёт "Джуно" я действительно перепутал её параметры. Забылось уже, за давностью.
Кстати, вот здесь:
http://galspace.spb.ru/index262.html
пишут, что отказ от ритэга с ионником был связан как раз со стоимостью и сложностью. Верить в это или нет, не знаю. Но тоже считаю, что красиво жить следует запрещать.  После головокружения от апгрейдов пора заняться даунгрейдами. Если что-то можно сделать проще и дешевле, так и следует поступать.
Применение ядерных установок  даёт выигрыш в массе аппарата, но вовсе не в стоимости.

[Алексис]

Кстати, вот здесь:
http://galspace.spb.ru/index262.html
пишут, что отказ от ритэга с ионником был связан как раз со стоимостью и сложностью. Верить в это или нет, не знаю.

Попросту говоря в Америки и у НАСА в частности не осталось достаточного количества плутония.
http://www.atomic-energy.ru/news/2012/08/16/35308

[vsevolodson]

Предлогаю ещё топорнее - солнечный коллектор. Во внутренних областях СС хватит для разгона (на выбросе нагретого рабочего тела), во внешних - для энергопиталова АМС. Коллектор 20х20 м у Земли будут собирать 546 кВт тепла, у Нептуна - 600 ватт. АМС внешне в виде зонтика, собственно. Нагревая водород рабочего тела всего до 2000К получим скорость выхлопа в 6,5 км/с - лучше, чем у любых химических ракетных двигателей.

[Diletant]

Это и при Темп сгорания топлива необходимо поддерживать так, чтобы его хватило на многолетний полёт. В пустоте можно даже пренебречь наддувом или насосами, чтобы их не делать и не ставить. Просто оставив горючее поступать в горелки... самотёком, постепенно испаряясь через микроскопическое отверстие в баке. Этакая большая бочка с гидразином, и посередине годами тлеет "свечка".

Струйка воды толщиной в спичку - дает утечку 200 литров в сутки!
Афоня

И все таки хотелось бы обсудить, как получается выигрыш в суммарной тяге при медленном сгорании топлива? Где потери при быстром?

[bob]

И все таки хотелось бы обсудить, как получается выигрыш в суммарной тяге при медленном сгорании топлива? Где потери при быстром?

Не, никакого выигрыша в тяге, конечно, не будет. Я имею в виду, что разумно возложить на микродвигательную установку малой тяги задачу обогревателя конструкции и бортовой электростанции. Получить единую двигательно-энергетическую установку, позволяющую достичь цели и маневрировать возле неё, выполняя попутно все задачи миссии. И разумно сделать такую установку примитивной и низкотехнологичной, решительно отказавшись от технологического завышения, традиционно свойственного подобным проектам, используя при этом минимум высоких технологий.
Искусство минимализма - это тоже развитие технологии: умея сделать больше, уметь в определённых местах сдержаться, и не сделать - ради достижения цели минимальными средствами. (А то скоро и дверной замок без микрореактора и микрочипов не найдёшь, дай только волю алчности инноваторов. )

[Diletant]

Прекрасно! Все, что касается примитивного и низкотехнологичного, - это ко мне. Но выигрыш в тяге все же найти попробую. Кинетическая энергия струи идет на тягу, а куда потенциальная (давление)? А - никуда. Молекулы разлетаются в направлении, перпендикулярном движению ракеты. Я все думал, - зачем на ракетах раструбы. Чтобы эти разлетающиеся газы чуток вниз отклонять. Но очень большими их делать нельзя. Трение газа о стенки весь эффект "сожрет" да еще напортит. Аппарат надо сделать в форме диска или слегка вогнутым. По краю сопла направить под углом к оси диска. Давление сталкивающихся струй, помноженное на площадь диска, даст дополнительную силу.

[vsevolodson]

Получить единую двигательно-энергетическую установку, позволяющую достичь цели и маневрировать возле неё, выполняя попутно все задачи миссии.

Солнечный коллектор маневрировать не сможет за снежной линией. Остаётся только для пролётных АМС. Однако вряд ли вы здесь имеете ввиду что-то более сложное. Я настаиваю на большей эффективности и дешевизне солнечного коллектора в этом контексте. Или это всё-таки оффтоп здесь?