Зачем в космосе жечь свечу

[ramzesll]

На одну коррекцию курса
Думаю если бы было всё так просто, не вваливали бы огромные средства в атом, это необходимость в длительных полётах а не чья та там прихоть, желание нажиться.

[shuricos]

На одну коррекцию курса
Думаю если бы было всё так просто, не вваливали бы огромные средства в атом, это необходимость в длительных полётах а не чья та там прихоть, желание нажиться.

Именно!

[shuricos]

Ещё информация к размышлению (по поводу "нечего там долго делать на орбите у цели"): аппарат Dawn должен был проработать на орбите Весты 9 месяцев, но этот срок пришлось увеличивать до 12 месяцев, так как оставались не отснятые участки. При том, что Веста - всего лишь астероид.

[bob]

Думаю если бы было всё так просто, не вваливали бы огромные средства в атом, это необходимость в длительных полётах а не чья та там прихоть, желание нажиться.

Я мог бы начать с того, что никакой необходимости в длительных полётах вообще нет. И сами эти полёты - результат прихоти правительств набрать очки на социально-идеологическойнаучно-технической рекламе, а также результат жажды руководства аэрокосмических агентств и частных владельцев их фирм-подрядчиков тупо нажиться на этой прихоти. В частности поэтому никто из них не желает снижать стоимость миссий. Напротив, её максимально раздувают. Чтобы прокормить одно полезное ведомство, второе, третье, чтобы помочь хорошим людям, акционерам их подрядных фирм и т.п. Видимо, в высшем руководстве не только космических, но и атомных отраслей всех ведущих стран повсеместно сидят люди ну очень хорошие, и им просто необходима жирная поддержка из кармана ничего не подозревающего среднего налогоплательщика. 
Но здесь мы предполагаем по умолчанию, что у кого-то проснулась совесть, и он реально хочет снизить стоимость этого развлечения и отлучить целые академии, отрасли и ведомства от кормушки. (Раз уж развлекуху нельзя сразу просто взять и пресечь.) То есть мы здесь разрабатываем чисто технологическое обоснование для частичного отключения крана.

Ещё информация к размышлению (по поводу "нечего там долго делать на орбите у цели"): аппарат Dawn должен был проработать на орбите Весты 9 месяцев, но этот срок пришлось увеличивать до 12 месяцев, так как оставались не отснятые участки. При том, что Веста - всего лишь астероид.

Ну и как? Наверное, мировая наука получила невероятно могучий толчок, когда миссия была продлена и были досняты именно все участки булыжника, а не его половина? Все довольны? 

[Okub62]

Кстати, в качестве иллюстрации хотелось бы привести эпизод, как после 86-го года наш район был лишен возмодности смотреть передачи из Петропавловска, хотя структура была создана, вышки-ретрансляторы установлены.
Просто, атомную батарею вертолетчики стали отказываться возить внутри машины, а на внешней подвеске это нельзя по инструкции (при закрутке или раскачивании груза его обязаны сбросить, что нельзя делать с атомной батареей). А химические возить в сопки каждые 2...3 месяца шибко накладно (атомная было, кажется, лет на пять).
Вот так и осталась нам трансляция по спутниковой системе, как и раньше.

[ramzesll]

До Нептуна на самой высокой достигнутой на сегодня скорости лететь дольше восьми лет, по прямой, по которой никто на самом деле не полетит, невыгодно в плане топлива, а полетит по спирали, ещё дольше.

Dawn в результате выполнил свою миссию, не пришлось запускать другой аппарат, вышло бы гораздо дороже.

[shuricos]

Я мог бы начать с того, что никакой необходимости в длительных полётах вообще нет.

Ну, во-первых:

Однажды канцлер казначейства посетил Институт и в сопровождении Фарадея совершал по лабораториям экскурсию, которая завершилась демонстрацией классического эксперимента по электричеству. Конечно же, он задал вопрос: "Но Фарадей, мой дорогой, какая от всего этого польза?" Ученый тут же сказал в ответ свои знаменитые слова: "Сэр, вполне вероятно, что Вы в скором времени сможете обложить это налогом!"

А во-вторых, если Вы уж так ставите вопрос, то Вам и отвечать - куда, зачем и на какую продолжительность Вы намерены делать экспедиции посредством своей "зажигалки". 

[bob]

А во-вторых, если Вы уж так ставите вопрос, то Вам и отвечать - куда, зачем и на какую продолжительность Вы намерены делать экспедиции посредством своей "зажигалки". 

Я ничего не планирую. Но уж если кто-то планирует, то планировать надо подешевле. Например, Индия, Иран, Пакистан рискнут обогнать конкурентов и первыми вывести зонды на орбиты Урана или Нептуна. Или провести миссии в пояс Койпера.
Но мы ещё не определились с поддержкой микросхемы пускового таймера. Во что же она обойдётся? Что это может быть за тлеющий материал, какова схема его использования и сколько его надо лет на пять-десять? То, что это просто микросхема с батарейкой - понятно, то, что это будет в термосе с микронной дырочкой для выхода продуктов сгорания - тоже. А вот что за материал может наиболее стабильно и наиболее медленно тлеть рядом с этой микросхемой и батарейкой в термосе? Пока что рисуется что-то вроде... пучка сена или опавшей листвы... 

[bob]

Кстати, не обязателен режим тления. Возможно, что эффективнее, наоборот, периодический импульсный режим нагрева (раз в несколько дней или недель) - запуск, скажем, обычного гидразинового движка на секунду-две-три. Маленький дополнительный импульс тяги, заодно греющий наш "термос" с нашим таймером. А потом много дней остывания до предела замерзания часиков - и ещё, и ещё раз  - в цикле. Изящество идеи в том, что в этом случае вообще не нужна дополнительная масса "тлеющего" топлива. Используется разгонный блок, который и так должен был использоваться. Но не весь сразу, как обычно бывает, а в пару сотен коротких импульсов тяги, раз в несколько недель. До снеговой линии аппарат вообще не нужно греть - он может полностью спать - таймер не замёрзнет. А потом каждая коррекция траектории используется одновременно и как нагревательный импульс.
Но это всё в случае, если мы занимаемся постановкой рекордов и пускаем зонд к дальней периферии, где холодно и куда ещё никто не летал. Там приходится пускаться во все тяжкие для обогрева часового механизма. Если же наша Буркина-Фасо хочет запустить долговременную миссию к Марсу, астероидам или Венере, ей не нужно иметь не только ритэгов, но и даже... солнечных батарей. Только таймер и аккумуляторы (ну и фотоаппарат с радиопередатчиком). Станция получается не сложнее бомбы с часовым механизмом.
Надо черкнуть пару строк Киму. Всего восемь его тэпходонтов - и сразу все межпланетные миссии свободного мира за все годы заново выполнены и даже перевыполнены. Его инженеры его уже один раз так прокинули - не снабдили первый спутник аккумулятором для вещания любимой песни вождя на пару дней. Завязали, вредители, всю энергетику машинки на раскрытие солнечных батарей, которые, естественно, не раскрылись (кто бы мог сомневаться). И он не смог послушать любимую песенку с орбиты. Хорошо ещё, что неработающий ритэг собственной разработки не убедили поставить (это вышло бы ещё дороже). А зачем нам солнечные батареи?

[Okub62]

Вдруг подумалось, что если бы на "Филе" имелся резервный ИП, например батарейка и АВР с приводом от того же пиропатрона, возможно её последнее "прощай" было бы более содержательным. Не упорствую, просто как вариант применения. Эта штука, по идее, совсем не тяжёлая была бы.

[bob]

Вдруг подумалось, что если бы на "Филе" имелся резервный ИП, например батарейка и АВР с приводом от того же пиропатрона, возможно её последнее "прощай" было бы более содержательным. Не упорствую, просто как вариант применения. Эта штука, по идее, совсем не тяжёлая была бы.

Дык, я и говорю - вредительство процветает. Точнее, не вредительство, а отработка различных технологий под предлогом совершения миссии в ущерб формальной задаче миссии. Никого не колыхало, чтобы последнее прости с машинки выглядело содержательнее. Зато все с удовлетворением поставили галочку напротив испытаний других частей автоматики.
Если бы действительно стояла такая цель, как заявлено - достичь, воткнуть, отрапортовать, то весь модуль мог быть проще, надёжнее и в сто раз дешевле.

[Okub62]

Колыхало, уверен. Просто, наверняка, каждый грамм экономили. Задним-то умом мужик ох как крепок.

[bob]

Колыхало, уверен. Просто, наверняка, каждый грамм экономили. Задним-то умом мужик ох как крепок.

Не думаю. Королёв бы это сделал не дороже "луны" с очередным номером. Просто у подрядчиков задача стояла - сделать подороже и испытать, всё, что надо. А заказчики пытались их обломать случайным образом. Кувырки зонда это результат трудного компромисса между генеральным заказчиком, функциональным заказчиком и подрядчиком. Всем нужны были деньги, но свои и на разные нужды, не имевшие никакого отношения к космосу и науке.

[shuricos]

Дык, я и говорю - вредительство процветает.

Деньги в чужих карманах Вы считать любите, а головой думать - не-а. Всё ждёте, кто бы за Вас Вашу идею додумал бы, да досчитал бы. Хунвейбин из Вас вышел бы тот ещё!

Но мы ещё не определились с поддержкой микросхемы пускового таймера. Во что же она обойдётся? Что это может быть за тлеющий материал, какова схема его использования и сколько его надо лет на пять-десять? То, что это просто микросхема с батарейкой - понятно, то, что это будет в термосе с микронной дырочкой для выхода продуктов сгорания - тоже. А вот что за материал может наиболее стабильно и наиболее медленно тлеть рядом с этой микросхемой и батарейкой в термосе? Пока что рисуется что-то вроде... пучка сена или опавшей листвы...

Не с того края заходите. Чтобы понять, сколько нужно подводить тепла, Вы сначала должны понять - сколько тепла будет теряться. А Вы не только не приблизились к решению, не только не начали решать, но даже и не поставили такую задачу.

Потери тепла могут происходить двумя путями:
1. Теплопроводностью материалов,
2. Излучением.

Логичным было предложение поместить микросхему в термос. Если между внутренней и внешней стенкой термоса вашим буркина-фасошным инженерам удастся получить абсолютным вакуум, то теплопроводность будет равна нулю.

Но, во-первых, получить такой вакуум непросто. Даже в межпланетном пространстве имеется одна молекула на один кубический сантиметр. Навряд ли удастся получить более чистый вакуум, поэтому можно сделать проще - просто поместить колбу с микросхемой вовне аппарата и, желательно, на солнечной стороне. Если же помещаете внутри аппарата, то надо учитывать тепловой перенос за счёт столкновения оставшихся молекул со стенками сосуда.

Во-вторых, колба с микросхемой должна как-то крепиться к самому аппарату, вне зависимости от того, поместите Вы колбу между топливными баками или снаружи. Т.е. нужно учитывать:
а) теплопроводность материала.
Материал этот должен быть не только мало теплопроводным, но и прочным, чтобы выдерживать перегрузки при манёврах и, особенно, при старте. А кроме того, он должен быть электропроводным (я пока не очень понимаю - как Вы намерены "будить" аппарат, остывший до нескольких градусов Кельвина).
б) разницу температур внутри колбы и снаружи
Чем выше разница, тем выше теплопроводность.
в) нужно понимать длину и площадь сечения "ножки".
Опять же, чем тоньше "ножка", тем слабее передаёт тепло. Чем она короче, тем сильнее передаёт тепло. И она должна при этом при всём выдерживать нагрузки при старте.

Возьмём идеализированный случай, не учитывающий перегрузки - считаем, что колба висит на тоненьком стальном проводке сечением 1 кв.мм. и длиной метр (напоминаю - чем меньше, тем сильнее теплопроводность).
Если Вы используете гражданские батарейки, то в колбе надо поддерживать как минимум положительную температуру (а то они и года не выдержат), т.е. примерно на 270 К выше окружающей среды.
Коэффициент теплопроводность стали составляет 47 Вт/(м*К).
Так как у нас площадь сечения не 1 кв.м., а 1 кв.мм., то теплопроводность проводка снижаем в миллион раз =0,000047 Вт/(м*К)
Так как разница температур 270К, то увеличиваем получившееся число на 270, получаем потери 0,01269 Вт, т.е. 0,01269 Дж/секунду.
За час это получится 45,684 Дж, за день 1 096,416 Дж, за год 400 191,84 Дж, за 5 лет - 2 МДж. Это очень немного - достаточно сжечь 16,7 гр.водорода в 133,3 гр.кислорода.

Но есть ещё и потери излучением.
И тут многое будет зависеть от размеров содержимого Вашего термоса, так как чем больше площадь излучения, тем выше потери.
Шар - самая экономная фигура по соотношению внутреннего объёма к площади поверхности.
Если Ваш термос имеет площадь, скажем, 0,1 кв.м., покрыт фольгой, то излучением он будет терять (5*10^-8)*0,1*(270^4)*0,05 = 1,3286025 Вт,
т.е. 1,3286025 Дж/с = 209,5 МДж за 5 лет. На это дело придётся сжечь 1,75 кг водорода в 14 кг кислорода.

Т.е. суммарно нам понадобится только на поддержание батарейки потратить примерно 16 кг топлива и окислителя. Но сжигать их придётся прямо в колбе термоса, так как снаружи подвести тепло будет так же сложно, как вывести его изнутри наружу.

Но самый большой вопрос при этом: как Вы собираетесь будить аппарат, если у Вас аккумуляторы 5 лет провели при температуре, близкой к абсолютному нулю.
Если же Вы собираетесь запихивать аккумуляторы в термос, то соответственно будут расти и размеры термоса, и его "ножки", и соответственно возрастут теплопотери.  Напоминаю, что изложенный выше пример расчета идеальный. На самом деле потери будут выше. А если Вы захотите сделать термос с площадью поверхности 1 кв.м. (радиус - всего 28,2 см), то потребный расход топлива на его обогрев составит уже не менее 160 кг. Как Вы такое количество топлива намерены запихнуть в такой маленький термос? А если Вы сделаете подвод топлива извне, то, во-первых, в сотни раз увеличатся потери тепла через увеличившуюся "ножку"; а во-вторых, часть тепла сгорания будет тратиться на прогрев топлива (оно же при сгорании тоже должно достичь минимум той же температуры, что и обогреваемый объект), а на этом можно потерять ещё несколько процентов.

Короче говоря, Вам даже чтобы просто довезти маленький термос с микросхемой, понадобится так много топлива, что проще в термос положить немного стронция. Уж этого-то добра у владельцев АЭС должно хватать "за глаза". Его тепловыделение составляет 0,22 Вт/г. Т.е. для поддержания теплоты маленького термоса (см.расчёт выше) достаточно будет примерно 7 граммов этого вещества.

[shuricos]

Возможно, что эффективнее, наоборот, периодический импульсный режим нагрева

Нет. Чем выше разница температур, тем больше скорость теплопотери. Поэтому температуру в термосе надо держать на возможно низких значениях без скачков.

[bob]

Потери тепла могут происходить двумя путями:
1. Теплопроводностью материалов,
2. Излучением.

Ну вот - совсем другое дело. А я-то всё думал - найдётся кто-нибудь, кто захочет проверить, или нет. Завтра проанализирую выводы. Доброй ночи. 

[Alex Control]

Боб предлагает ради снижения стоимости АМС  заменить РИТЭГ дизель-генератором, миросхему - десятком килограмм реле, поставить на всё это китайский фотик типа на 5 МП и запустить к Нептуну с помощью пакета "Скадов" палестинского производства. Давайте угадаю, кто будет виноват в том, что вместо Нептуна вся эта конструкция попадёт в ближайший коровник. Конечно же те идиоты, которые согласятся воплощать эту идею в жизнь потому что они не послушались автора и зачем-то связали "Скады" не в одну, а в две ступени

[bob]

заменить РИТЭГ дизель-генератором, миросхему - десятком килограмм реле, поставить на всё это китайский фотик типа на 5 МП и запустить к Нептуну с помощью пакета "Скадов" палестинского производства.

Не. Реле не нужны. Китайская микросхема для будильника легче. Палестина не производит "скады". Иран производит.

[Alex Control]

Не. Реле не нужны. Китайская микросхема для будильника легче. Палестина не производит "скады". Иран производит.

Так что, реально на пакете "Скадов" старт планируется? 
А как же идея "АМС без электроники?"

[bob]

Так что, реально на пакете "Скадов" старт планируется? 

Не планируется, успокойтесь. Хотя, ничего крамольного в этом не вижу. Не всё ли равно, какие движки и баки Вы объединяете в связку? "Скадовские" ничуть не хуже и не лучше других. Просто для выполнения той же задачи их понадобится больше, чем протоновских.

А как же идея "АМС без электроники?"

Было бы заманчиво, но, увы, не выйдет.