Зачем в космосе жечь свечу

[vsevolodson]

Перефразируя известное изречение, я ничего не имею против разработчиков в целом, но в каждом из них я вижу замаскировавшегося программиста: лес рубят - щепки летят. (с) 

Уж сколько с тех пор придумано "защит от дурака-программиста" - юнит-тестирование, писание тестов вперёд функционала, регрессии бла-бла-бла. Но пока что дела в разработке ПО (которая по сути мало отличается от разработки/строительства вообще) не стали намного лучше... Это вы ещё не застали разработчиков-индусов. Там не щепки летят, там всё летит, висит и болтается...

[bob]

Это вы ещё не застали разработчиков-индусов. Там не щепки летят, там всё летит, висит и болтается...

Вот и не черта цифровить и микросхемничать. Альбомы чертежей Сергея Палыча не индусы делали. Полвека прошло, а ничего не болтается, если вредительски не разболтать. Пусть пишут сайты в инете, а не проги для КА. Это, если повиснет и разболтается, то ни горячо, ни холодно.

[эйндховен]

Как досточтимым донам глянется такая идея?

Вы затронули техническую сторону, но почти не затронули финансовую: сколько это всё по деньгам будет стоить?  Кстати, и ещё учитывайте про жжение свечей в космосе вот что: среди космонавтов могут быть и верующие люди, так чтобы и свечку перед иконой можно было в космосе зажечь без проблем... ))

[bob]

Вы затронули техническую сторону, но почти не затронули финансовую: сколько это всё по деньгам будет стоить?  Кстати, и ещё учитывайте про жжение свечей в космосе вот что: среди космонавтов могут быть и верующие люди, так чтобы и свечку перед иконой можно было в космосе зажечь без проблем... ))

По деньгам это будет стоить мало. Поскольку ядерное топливо сейчас дороже его тротилового эквивалента, и поскольку оно дефицитно из-за того, что его все дружно бросили производить. А теперь я разом разобью все аргументы противников "свечи". Можно сколько угодно говорить про "эффективность турбин", про то, что "струйка толщиной со спичку уносит двести литров в день" и т.п. Но не имеет решительно никакого значения, какой источник энергии мы применяем. Например, "Хаябуса" летала на ритэге с ионником, а "Джуно" и "Новые горизонты" - на обычных термохимических двигателях выполняют аналогичные задачи. Разница только в массе. Ракета с ядерным источником энергии примерно в десять раз легче аналогичной термохимической, за счёт калорийности топлива. И всё. Разность гравитационных потенциалов они при равных задачах преодолевают равную, и работу маршевый двигатель малой тяги совершает за полёт к одинаковым целям одну и ту же, вне зависимости от его принципа, химический он, или ядерный. Значит, и процент энергии на питание бортовой аппаратуры можно с него отобрать за время полёта один и тот же. И, если плутония под рукой нет (а для NASA это сейчас очень актуально), то надо использовать термохимию. Да, это в десять раз тяжелее, но в десять раз более тяжёлый разгонный блок сейчас дешевле более лёгкого ядерного. Поскольку лишнее железо с гептилом, относительно остродефицитных ядерных компонент, ничего не стоит. Так что задачу я поставил весьма остро актуальную: достичь тех же результатов с химическим двигателем и источником энергии, в виду отсутствия возможности сделать ядерный. Запитать и двигатель, и бортовые системы, от химической, а не от атомной батареи. Это наверняка не сложно, но господа вертикальные прогрессоры, мечтающие о фотонных звездоходах, марсиянских базах и великих кольцах иных напланетян, не желают над этим размышлять, поскольку не барское, с их точки зрения, это дело. И изобретают всякую чешую в оправдание своего нежелания думать.

P.S. Кстати, эффективность газовой электротурбины в вакууме ну никак не зависит от скорости, плотности и температуры проходящего через неё потока. Она от любого потока просто отбирает свой фиксированный процент. Так что не надо продолжать мне пенять эффективностью авиационных турбодвигателей. Это всё не из той оперы материал. И это всё отмазки, которые можно перевести так: "мы желаем выезжать гламурно, на ядерных движках, с ветерком, и сразу до звёзд чтобы, а на гептиле с керосином пусть жалкие лакеи волочатся". Вот так-то вот.  Ну и повторюсь - если турбина по каким-то причинам (например по долговечности, износостойкости) не подойдёт, можно применить МГД или ещё что-нибудь: способов снятия нужного процента энергии с протекающей мимо газовой струи много.

P.S.S. Затем. Необходимость наддува или принудительной компрессии - это тоже верно только для движка большой тяги в атмосфере. Во первых, в пустоте хватит и естественного наддува, поскольку топливо будет залито при нормальном атмосферном давлении. Одна атмосфера для двигателя малой тяги - это выше крыши. Во вторых, ему вполне хватит и естественного испарения топливных компонент. Наоборот, сложной технической задачей в пустоте является не наддув, а как раз ограничение вытекающего объёма (а он и так будет неизбежно течь самотёком, без всякого наддува) до некоего разумного минимума, чтобы двигатель мог проработать то же время (несколько лет), что и ядерный, и топливо не вылетело бы в трубу слишком быстро. (У ядерного двигателя обратная проблема - низкая пиковая мощность. Плутониевую батарею нельзя заставить отдавать энергию в заметно различном темпе.) И при этом ничтожном объёме подачи топлива и ничтожном объёме двигателя желательно ещё и обеспечить стабильный режим работы, без помпажа и пр. Он должен газить и светить  ровно, не вызывая даже пренебрежимо малых вибраций и болтанки. Иначе съёмка с борта во время его работы будет затруднена.
Однако, надо снижать массу полезной нагрузки, в том числе и нагрузки на энергосистему. Если для ядерно-ионного варианта зонда отношение массы энергетической и двигательной установки к массе оборудования, в среднем, почти один к одному, то в данном случае около десятки к одному.

[bob]

На худой конец можно хоть поршневой микродвигатель внутреннего сгорания поставить с механической передачей энергии с поршня на динамо, а выхлоп использовать в качестве главной тяги. Но это навряд ли обеспечит хороший к.п.д. МГД даже на постоянных магнитах или микротурбина, возможно, будут долговечнее и с минимумом энергетических потерь. Там на болтанку поршня и вращение вала на подшипнике не надо тратиться. И вообще я уже писал выше, что вибрация вредна для наблюдений с борта, даже если она микроскопична (чтобы звёздочки задрожали в объективе камеры много энергии и амплитуды не надо). В общем, более предпочтительным мне сейчас кажется МГД на постоянных магнитах в качестве системы энергосъёма. Там нет деталей, способных вызвать вибрацию, и нечему ломаться, оно практически вечно.

[vsevolodson]

Например, "Хаябуса" летала на ритэге с ионником, а "Джуно" и "Новые горизонты" - на обычных термохимических двигателях выполняют аналогичные задачи.

Джуно питается на фотоэлементах, а Новые горизонты - как раз таки на ритэге.

Двигатели термохимические у них по той простой причине, что им требуются лишь редкие коррекционные манёвры.

И, если плутония под рукой нет (а для NASA это сейчас очень актуально), то надо использовать термохимию.

Надо использовать Солнце. И все дела. В пределах снежной линии хватит для манёвров, за пределами - хватит для питания.

[bob]

Джуно питается на фотоэлементах, а Новые горизонты - как раз таки на ритэге.

Так я и говорю, что можно им было бы питаться и самим, на подножном корме. И это можно сделать, если захотеть. Но для этого нужен химический аналог постоянно работающего источника. И, таки да, он будет на порядок тяжелее. Но всего на порядок. Не в сто, и не в тысячу раз. Зато, немного подзатянув пояс по спектру задач миссии, можно радикально удешевить и упростить в производстве всю установку.

[vsevolodson]

Поскольку лишнее железо с гептилом, относительно остродефицитных ядерных компонент, ничего не стоит.

На Земле это будет стоить многого. Каждый килограмм ПН где-нибудь в занептунье будет на Земле весить много дополнительных тонн ракеты.
А ракету так просто вверх не масштабировать. При росте массы ракеты она начинает сама себя раздавливать своим весом. Доля массы опорной конструкции ракеты будет расти быстрее, чем хотелось бы, пока не достигнет какого-то критического значения, после которого придётся ракету делать из наноуглеволокна размером с останкинскую башню. Это что ли дешёвый выход из ситуации по вашему?

[bob]

На Земле это будет стоить многого. Каждый килограмм ПН где-нибудь в занептунье будет на Земле весить много дополнительных тонн ракеты.

Ракету-носитель-то мы не трогаем. Она констатна. Просто оборудования придётся взять в десять раз меньше и миниатюрнее. Это неприятно, но терпимо. Это естественная расплата за отказ от ядерной технологии. Зато сам отказ - это уже большая победа. Ну нет у НАСА плутония, и нам его тоже не дёшево производить.

[vsevolodson]

Просто оборудования придётся взять в десять раз меньше и миниатюрнее.

И как же это вяжется с вашей идеей "реализовать все функции в железе, без микросхем, а с помощью простых реле"?

Ну нет у НАСА плутония, и нам его тоже не дёшево производить.

Солнце есть. Оно вам предлагает УИ в 5-10 км/с и монотопливо, которое ещё проще гептила.

[vsevolodson]

ПН "Новых горизонтов" составляет 0,48 тонн, при этом Атлас-V 551 вывела массу на НОО 18,8 тонн. Если ваша железная АМС будет весить, например, тонн 5, то это потребует ракеты, которая выводит 195 тонн на НОО. Такой ракеты нет, даже Сатурн-5 не может такое вывести на НОО. А по условию страна - бедная. Откуда она возьмёт сверхтяжёлую РН для этих целей - непонятно.

[bob]

ПН "Новых горизонтов" составляет 0,48 тонн, при этом Атлас-V 551 вывела массу на НОО 18,8 тонн. Если ваша железная АМС будет весить, например, тонн 5, то это потребует ракеты, которая выводит 195 тонн на НОО. Такой ракеты нет, даже Сатурн-5 не может такое вывести на НОО. А по условию страна - бедная. Откуда она возьмёт сверхтяжёлую РН для этих целей - непонятно.

Ну и масса "железной амс" составит тоже полтонны. Просто у "горизонтов" оборудования триста кило, а будет пятьдесят, исходя из соотношения масс химической и атомной установки. Надо уметь жаться до пятидесяти кило. Жаться так мы вполне умеем. Вычислительная мощность, память и объектив "Кассини" соответствует примерно возможностям современного среднего мобильника с фотиком. Вполне нормально. (Моё замечание насчёт "реле" касается управления и функционала движка, а не начинки. Без микроматриц фоткать и запоминать затруднительно.)

Солнце есть. Оно вам предлагает УИ в 5-10 км/с и монотопливо, которое ещё проще гептила.

Оно рабочего тела в потребных количествах не поставляет.

[vsevolodson]

Оно рабочего тела в потребных количествах не поставляет.

Так ведь топлива потребуется намного меньше!

УИ термосолнечного движка будет примерно в 2 раза выше, чем у термохимического. Для достижения одной и той же скорости потребуется в 7,389 раз меньше массы (топливо + ПН). Это означает что вместо 195 тонн на НОО понадобится вывести уже 26,4 тонн.

[vsevolodson]

Ну и масса "железной амс" составит тоже полтонны. Просто у "горизонтов" оборудования триста кило, а будет пятьдесят, исходя из соотношения масс химической и атомной установки. Надо уметь жаться до пятидесяти кило. Жаться так мы вполне умеем. Вычислительная мощность, память и объектив "Кассини" соответствует примерно возможностям современного среднего мобильника с фотиком. Вполне нормально. (Моё замечание насчёт "реле" касается управления и функционала движка, а не начинки. Без микроматриц фоткать и запоминать затруднительно.)

Так сколько же будет весить ваша АМС без источника питания, топлива и что она будет уметь делать? 50 кг?

[vsevolodson]

Вычислительная мощность, память и объектив "Кассини" соответствует примерно возможностям современного среднего мобильника с фотиком.

Однако вполне современная АМС "Юнона" весит целых 3,6 тонн. Вряд ли при требуемом уровне надёжности удастся сделать что-то легче четверти тонны, что умело бы хотя бы фотографировать в несколько цветофильтров... Договоримся на 250 кг и будем от этого дальше плясать?

[bob]

Так сколько же будет весить ваша АМС без источника питания, топлива и что она будет уметь делать? 50 кг?

Фотографировать, спектрографировать и отправлять. Как и любая АМС. "Кассини" же это как-то делает. А суммарный вес аналогичной аппаратуры, в пересчёте на современные технологии, несколько килограммов, от силы. Я говорю: в среднем мобильнике сейчас память, процессор и матрица лучше, чем в "Кассини-Гюйгенсе", вместе взятых.

[vsevolodson]

А суммарный вес аналогичной аппаратуры, в пересчёте на современные технологии, несколько килограммов, от силы.

Но почему тогда у современных АМС он порядка тонны?

[bob]

Но почему тогда у современных АМС он порядка тонны?

Потому, что любят позабить всякой всячиной: нейтронными детекторами, мощными радарами и пр. Я же говорю о минимальной АМС минимального  функционала. Обычная картография и спектрография поверхностей. Это много не весит.

[vsevolodson]

Потому, что любят позабить всякой всячиной: нейтронными детекторами, мощными радарами и пр. Я же говорю о минимальной АМС минимального  функционала. Обычная картография и спектрография поверхностей. Это много не весит.

Подозреваю что аненна для связи с Землёй таки доведёт массу ПН до тонны... Особенно для связи из-за занептунья.

[bob]

Потому, что любят позабить всякой всячиной: нейтронными детекторами, мощными радарами и пр. Я же говорю о минимальной АМС минимального  функционала. Обычная картография и спектрография поверхностей. Это много не весит.

Подозреваю что аненна для связи с Землёй таки доведёт массу ПН до тонны...

Антенну - плёночную раскрываемую забиваем, из фольги. Радиопередатчик дальней связи с блоком питания - да, тяжёл. На него почти вся масса аппаратного блока и придётся. Точно не интересовался, но не думаю, что больше, чем полцентнера. Иначе те же "горизонты", "хаябусы " и "чандраяны" не летали бы.
Наиболее тяжелы ещё всякие устройства на тяжёлых изотопах, вроде нейтронных детекторов химсостава. Там, ессно, всегда много свинца, пластика, радиоактивных источников из тяжёлых металлов, очень толстые стенки, чтобы прибор светил куда надо, а не в бортовой компьютер. Придётся оставить дома.