Зачем в космосе жечь свечу

[vsevolodson]

При этом сила тяги двигателя должна быть направлена перпендикулярно «ножке». Это приведет к необходимости упрочнения «зонтика», а значит к повышению его массы.

Ускорение будет считанные мм/сек², поэтому эта не проблема.

[bob]

Итак, смысл темы - можно ли отказаться от применения изотопных источников питания на дальних АМС и заменить их химическими. Сейчас я думаю, что всё-же - да. Первая, пробная игра на эту тему два года назад не удалась потому, что мы пытались постоянно, в течение всего полёта, питать АМС и все её энергожрущие приборы на пути к цели. Естественно, бортового дизеля на это всё при прикидке не хватило. Теперь рассмотрим  именно свечу в виде тлеющей лампады. Её задача - питать энергией и греть только микросхему таймера пробуждения аппарата (ну как в "экзорозетте"). Цель - Уран, Нептун и ТНО. АМС запускается к ним без солнечных батарей, без изотопного источника. Только медленно-медленно, еле заметно, тлеет таймер пробуждения аппарата, заодно потихонечку ускоряя АМС. Потом, достигнув цели полёта, он включает химический движок малой тяги, который является и внутренним обогревателем АМС, и двигателем коррекции траектории, и генератором тока для энергоёмкой бортовой аппаратуры одновременно. На эту мысль меня навела миссия "Кассини". В принципе, для полного удовлетворения интереса к Сатурну хватило бы очень короткой миссии, всего в несколько витков, на недели. И это всё-же можно было бы сделать без ритега. В сто раз дешевле. Давайте прикинем. Итак, всю дорогу АМС спит в замороженном состоянии - греем несколько лет только пусковую микросхему часиков "взрывателя" до минус десятка-двух-трёх градусов по цельсию. Потом она несколько дней пашет на целевой орбите в полную силу.
Ничего особо смешного здесь нет. Если можно хоть как-то обойтись без дорогостоящих и высокотехнологичных элементов конструкции в пользу простых и дешёвых - это надо немедленно делать.
В общем, сколько современная адская машина, заведённая на включение у цели, может прожить за ледяной линией, питаясь только вялым тлением запального шнура - прикиньте.

[ramzesll]

Купить ракету у одного дяди, другой её толкнёт с орбиты, третий обеспечит связь, и всё это для того что бы запульнуть на край сс собачью будку с Зенитом Е и одним реле автоматом, которая будет ползти лет так двадцать

Мне вот другое не понятно, почему подъём аппарата в космос упирается в прожорливую ракету? Куда делась электрическая пушка, или например турбовинтовой + турбореактивный + реактивный двигатель. Не выгодно?

[Dem]

Именно что - не выгодно. Ради одной ракеты что-то сложное городить.
Вот если бы их хотя бы раз в неделю пускали... но нет траффика.

[ramzesll]

Это придумали ещё в начале, середине прошлого века, но немцы построили свою фау, рабочую, и пошло поехало по накатанной колее. Кто нибудь считал эту невыгодность?

[shuricos]

Весь вопрос ставится изначально неправильно.
Вы пытаетесь уменьшить цену АМС, в то время, как самая дорогостоящая часть миссии - вывод АМС на НОО.
Т.е. надо не упрощать АМС, а уменьшать её. Вот в этом и упражняйтесь.

[bob]

Весь вопрос ставится изначально неправильно.
Вы пытаетесь уменьшить цену АМС, в то время, как самая дорогостоящая часть миссии - вывод АМС на НОО.
Т.е. надо не упрощать АМС, а уменьшать её. Вот в этом и упражняйтесь.

Вы, видимо, не поняли. Плутоний дорог и ядерные технологии тоже. Я поставил задачу сделать АМС того же объёма и веса на химической, а не изотопной энергоустановке. И выводить тем же носителем. Жертвовать имеем право толко длительностью её работы у цели полёта. Потому что нечего там развлекаться, болтаясь по орбите годами. А уж пролётная, не орбитальная, миссия - тем более не нуждается в длительном сроке активной работы. Её длительность у цели полёта, как максимум - недели или даже дни. Дальше аппарат имеет полное право сдохнуть.

P.S. Понятно, что это возможно. Вопрос только в устройстве и принципе "пускача", запала, который должен выжить в течение нескольких лет, уходящих на достижение окрестности цели исходно выключенным аппаратом. Если задача легко разрешима, то это было бы радикальное удешевление технологии производства АМС.

[shuricos]

А давайте Вы уточните стоимость ритега и стоимость вывода в космос и разгона до второй космической скорости 1 кг.
И от этого будем "плясать".

[BadAlien]

Можно просто тащить с собой бак с сжиженным гелием, он и турбинку крутить сможет и на рулевые движки работать и никуда не денется, если на теневой стороне держать. Проблема с ним с земли стартануть, думаю тож решается. А в полете придется еще греть не только таймер, передатчик раз в час минимум для передачи телеметрии и бортовой комп для возможной коррекции курса. Ну с этим справятся батарейки, которые мы еще дома загрузили

[bob]

А давайте Вы уточните стоимость ритега и стоимость вывода в космос и разгона до второй космической скорости 1 кг.

Вы всё-таки не внимательно читаете. Речь идёт о замене ритэга химическим энергоисточником без изменения массы АМС. Изотопный источник дорог и для выполнения задач большинства миссий - избыточен. Он позволяет стабильно питать аппаратуру АМС всё время полёта, несколько лет. Что, вообще говоря, никому не нужно (во время полёта к цели она может спать или вообще быть выключенной). Для пролетной беспосадочной миссии нужны всего несколько дней ресурса активной работы во время пролёта мимо цели. Для орбитальной - как максимум, несколько недель на орбите цели. Этого можно достичь дешёвой химической установкой той же массы, что и ритэг. Так что для оценки эффективности не нужно знать, сколько стоит изотопная энергоустановка. Надо только понимать, что бак солярки или аккумулятор той же массы заведомо дешевле. 

Можно просто тащить с собой бак с сжиженным гелием, он и турбинку крутить сможет и на рулевые движки работать и никуда не денется, если на теневой стороне держать. Проблема с ним с земли стартануть, думаю тож решается. А в полете придется еще греть не только таймер, передатчик раз в час минимум для передачи телеметрии и бортовой комп для возможной коррекции курса. Ну с этим справятся батарейки, которые мы еще дома загрузили

У бака с гелием есть принципиальные недостатки. Гелий очень текуч. И за несколько лет утечёт даже из полностью герметизированного объёма. И он мало помогает нагреть замёрзшую аппаратуру до рабочего режима.
После гибернации АМС надо:
1) обратно разогреть;
2) запитать бортовые системы на несколько дней.
Самая тяжёлая проблема - это постоянный нагрев и электропитание микросхемы таймера включения, который должен запустить нагрев и электропитание всей АМС вблизи цели полёта. Само электропитание микросхемы - не проблема: пара пальчиковых батареек из любого киоска это сможет. Но их температура в течение нескольких лет не должна падать намного ниже нуля. Их надо греть. Причём, по условию задачи, нагрев тоже должен быть химическим, а не атомным.

[Инопланетянин]

Я бы хотя бы для подогрева поставил маленький ритег, но если нет…
Допустим термос. В условиях космоса - микросхема помещается внутри зеркального шара как можно меньшего размера. Сам шар внутри другого с внутренней и внешней зеркальной поверхности. Хватит ли их отражающих способностей для удержания теплового излучения? Я затрудняюсь подсчитать. А греть можно потерями тепла при работе микросхемы.

[shuricos]

Самая тяжёлая проблема - это постоянный нагрев и электропитание микросхемы таймера включения

Солнечный "зонтик", концентрирующий лучи на блок с микросхемой и батареей.
А вместо батареи можно и фотоэлементик маленький присобачить.

Но вот нежелание делать долговременную миссию меня обескураживает. Вы забрасываете к чёрту на кулички аппарат в несколько тонн весом, тратите несколько десятков миллионов долларов на это дело (заброс на ГПО обходится от 10 тыс.долл./кг, а с ГПО надо ещё разгоняться и разгоняться!), ради того, чтобы просто "пролететь мимо"? Типа, "да что там смотреть, всё рассмотрим за несколько часов/дней/недель"?

Вокруг Земли летаем более полувека, там сотни аппаратов, и всё равно есть, на что смотреть. А тут далёкая чужая планета, которую вблизи никто никогда не видел, и хотим управиться за пару недель? Т.е. просто имиджевый ход? С таким же успехом можно было туда забросить полукилограммовую колбу со своим флагом: запись в истории сделана ("Буркина-Фасо первой достигла поверхности Урана!", чего и добивались. А затрат в десятки раз меньше.

[bob]

А тут далёкая чужая планета, которую вблизи никто никогда не видел, и хотим управиться за пару недель?

Всё дело в том, с чем именно мы хотим "справиться". Если сделать фотокарту и грубую спектрограмму деталей поверхности с нескольких тысяч километров, то это мы сделаем. Ну, а слежку за сезонными изменениями, как в случае "Кассини", который несколько раз за десяток лет облетал Титан и Энцелад - нет. Значит - не судьба. И почему сразу уж так уж вот прямо - и Буркина-Фасо? Может быть, сверхдержаве захотелось запустить пару десятков миссий по цене одной? Или плутоний у неё кончился потребовался для чего-нибудь более дельного?

[bob]

Допустим термос. В условиях космоса - микросхема помещается внутри зеркального шара как можно меньшего размера. Сам шар внутри другого с внутренней и внешней зеркальной поверхности. Хватит ли их отражающих способностей для удержания теплового излучения?

Не хватит, но термос - это хорошо. Это Вы правильно придумали. Но и внутри термоса что-то должно медленно-медленно тлеть. Самую чуточку-чуточку, но годами.

[bob]

О! Ещё мысль. Насчёт мониторинга сезонных изменений и длительности исследования. Опять же, вовсе не обязательно расходовать всё разом. К "Кассини" тоже не каждый день обращаются, а только в редких орбитальных сближениях с интересными спутниками. Значит, надо усыплять и пробуждать хим-АМС несколько раз. Вот Вам и длительная многогодичная миссия.

[shuricos]

...в которой расход "бензина для зажигалки" увеличивается пропорционально, делая АМС тяжелее, а её заброску дороже. Если на короткой миссии и можно было бы что-то сэкономить, то при какой-то продолжительности ритег начнёт  себя оправдывать.

А для этого нужно знать вес, цену и стоимость ритега, с одной стороны, и вес, цену и стоимость * зажигалки* , с другой. Можете дать эти данные?  Неужто с 2013 года ни разу не плинтересовались?

[bob]

...в которой расход "бензина для зажигалки" увеличивается пропорционально, делая АМС тяжелее, а её заброску дороже. Если на короткой миссии и можно было бы что-то сэкономить, то при какой-то продолжительности ритег начнёт  себя оправдывать.

А для этого нужно знать вес, цену и стоимость ритега, с одной стороны, и вес, цену и стоимость * зажигалки* , с другой. Можете дать эти данные?  Неужто с 2013 года ни разу не плинтересовались?

Ну давайте уж поинтересуюсь. Уговорили. Хотя я совсем не хотел этим интересоваться. Я больше хотел, чтобы читатели темы этим поинтересовались.
http://lenta.ru/articles/2005/06/28/plutonium/
"...Россия лидировала и пока лидирует в разработках такого типа ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Так, по данным из открытых источников, к началу 90-х годов было произведено и запущено в космос около 30 космических аппаратов с ЯЭУ. В США к этому времени в космос запустили всего 10 КА с ЯЭУ. В отличие от США, Россия не прекращала производство плутония-238, хотя оно наносит существенный экологический вред и требует значительных затрат (на 150 килограммов вещества вырабатывается около 50 тысяч контейнеров с радиоактивными отходами). По экспортным оценкам, в России за год производится до 5-6 килограммов этого вещества. Так, ПО "Маяк", расположенное в городе Озерск (более известном как Челябинск-40), в 1992 году подписало контракт на поставку в США пяти килограммов изотопа плутония. Контракт оценивался на сумму около 6 миллионов долларов. Этих килограммов, по мнению экспертов, хватило на запуск 3-5 спутников с ЯЭУ. Фактически можно предположить, что все "постсоветские" запуски американских спутников с ЯЭУ осуществлялись на российском ядерном топливе с применением плутония-238.
У нас в стране высказывались различные мнения по поводу такой поддержки американских космических программ, тем более что сами американцы намерены были возобновить производство плутония-238 у себя в стране еще в 2001 году. Однако источник в Федеральном агентстве по атомной энергии считает, что России выгодно продавать диоксид плутония-238. "Это чисто коммерческие проекты, никак не связанные с оборонным комплексом. И, согласно постановления правительства N 377 от 25.3.2003 года, она может продавать это вещество в 32 страны", - заявил он.
Непонятно, по каким соображениям, но в 2003 году между ОАО "Техснабэкспорт" и Департаментом энергетики США был заключен долгосрочный контракт на поставку диоксида плутония-238 для оборудования энергетических установок межпланетных космических кораблей, регулярно запускаемых по программе NASA. Стоимость контракта составила более 32 миллионов долларов США, он был рассчитан на 5 лет и предполагал, что в США будет поставлено около 30 килограммов диоксида плутония-238. На вопрос Lenta.Ru, какова судьба этого контракта сегодня, представитель ОАО "Техснабэкспорт" Екатерина Шугаева ответила, что контракт действует и Россия исправно поставляет в США диоксид плутония-238.
Она же категорически опровергла мнение о том, что это вещество будет использовано американцами для военных нужд, но подтвердила, что производство его затратно, в том числе и с точки зрения экологии. Заметим, что по условиям контракта с "Техснабэкспортом" стоимость 1 килограмма российского плутония-238 составляет около 1 миллиона долларов. А нынешняя американская программа по производству этого вещества оценивается в 100 раз больше.
Антон Хлопков также считает, что Вашингтон в данном случае лукавит. "Решение США о производстве более 150 килограммов собственного плутония-238 говорит о том, что американцы форсируют развитее космических программ. И здесь нельзя исключать их военно-прикладной характер, что потенциально может угрожать интересам и безопасности России", - полагает он.
Таким образом, США продолжают наращивать свой оборонно-космический потенциал, в том числе с помощью массового производстве КА с ЯЭУ. И Россия зачем-то им в этом активно помогает, не задумываясь о последствиях. С одной стороны, наши военные руководители озабочены размещением в космосе американского оружия, с другой - российские атомщики продают стратегическое ядерное сырье США по демпинговым ценам...
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B7%D0%BE%D0%BD%D1%82%D1%8B
...«Новые горизонты» (англ. New Horizons) — автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная в рамках программы «Новые рубежи» (New Frontiers) и предназначенная для изучения Плутона.
Масса аппарата — 478 кг, включая около 80 кг топлива. Размеры — 2,2×2,7×3,2 метра. Для запуска использовалась американская ракета-носитель «Атлас-5» в конфигурации «551», что было обусловлено необходимостью значительного ускорения аппарата и является наиболее тяжёлым вариантом этой ракеты из использованных на 2012 год.
Осуществление полёта неоднократно откладывалось из-за недостатка финансирования, а также задержек с изготовлением плутониевого термоэлектрического генератора (см. Радиоизотопные источники энергии), использующего 11 килограммов изотопа плутония-238. Мощность во время пролёта Плутона — 174 Вт (предположительно), что гораздо меньше мощности РИТЭГа «Вояджеров» (470 Вт на старте, 290 Вт в 2006 году). Этим объясняется меньшая длительность миссии, которую планируется завершить в 2020-х годах, когда аппарат пройдёт 50—55 а. е."

Так что стоимость  только топлива, заправленного в ритэг "Новых горизонтов" - 11 млн. долларов САСШ. Причём, на тот момент только Россия, единственная в мире, имела собственное производство плутония, и по, кхм, как бы это сказать... внеэкономическим причинам, "торговала" им по демпинговой цене, ниже себестоимости. Сейчас штаты мучительно восстанавливают своё производство. Импортозамещением русского бесплатного плутония занялись.

[ramzesll]

С трудом представляю какая цистерна химического топлива заменит 11 кг плутония.

[Okub62]

В свою очередь, с трудом представляю, сколько весят причиндалы для хранения 11 кг того же плутония.

[shuricos]

Во-первых, производство плутония в России не убыточно, а затратно. Разницу улавливаете?

Во-вторых, себестоимость плутония, произведённого в России меньше, чем в США. Именно поэтому США закупали российский плутоний: он обходился дешевле американского несмотря на то, что российская сторона продавала его дороже себестоимости, т.е. с прибылью.

В-третьих, изготовление и продажа плутония в США позволили выжить этой отрасли в России, т.к. тогда Россия не закупала плутоний вообще.

В-четвёртых, посчитайте суммарное тепловыделение ритега Новых Горизонтов за 20 или даже 10 лет. Посчитайте, сколько потребуется химического топлива для выработки такого количества энергии. И не забудьте посчитать массу баков. Ждём-с.