Что человечество может "вытолкнуть" в космос?

[Retired]

О турбинах, собственно.
Энерговооруюенность газотурбинного двигателя (цикл Брайтона) достигает  6 кВт/кг. Это самый энерговооруженный преобразователь тепла в механическую работу.

Вы так слегка хоть в курсе, что это - турбина супер-соника у которой:
1. Топливо - спец органика с присадками,
2. Окислитель - кислород,
3. Моторесурс  - пара сотен часов щадящего кручения  (максимум) или 30 минут на форсажном режиме (чтобы догнать или смыться).

[alex_semenov]

Вы так слегка хоть в курсе, что это - турбина супер-соника у которой:
1. Топливо - спец органика с присадками,
2. Окислитель - кислород,
3. Моторесурс  - пара сотен часов щадящего кручения  (максимум) или 30 минут на форсажном режиме (чтобы догнать или смыться).

Вы сами не устаете от бремени глубоких инженерных знаний?

Хорошо, давайте опираться на энергетические газовые турбины. Которые никуда не летают а годами стоят на земле и крутят гененаторы. У вас есть данные, скажем, по энергетическим газотурбинам Simens? Я поискал, проспектов много, но данных по массе именно турбин мне не попались.
Но вот что выкинул мне  поисковик отсюда:

Украина производит газотурбинные установки простого цикла, которые могут применяться для покрытия дефицита электроэнергии в дневное время и сглаживания нагрузки на тепловую энергетику. К ним относятся серийные промышленные газовые турбины мощностью до 25 МВт, газовая турбина ГТЭ-60 мощностью 60 МВт (ГП НПКГ «Зоря-Машпроект»), которая будет введена в эксплуатацию в ближайшее время, а также газовая турбина российско-украинского производства UGT-110000 мощностью 114 МВт. Эти турбины не уступают западным аналогам по экономичности, более того, установка UGT-110000 по весовым характеристикам превосходит зарубежные газовые турбины: при массе около 60 тонн ее удельная весовая характеристика составляет только 0,52 кг на киловатт установленной мощности.

0,52 кг/кВт это 1.92 кВт/кг. То есть порядка 2 000 вт/кг. Никак не 100 Вт/кг!
В любом случае 1000 Вт/кг - вполне надежный показатель для оценки.

Вот еще отсюда

Преимуществом газотурбинных установок — ГТУ является длительный ресурс (полный до 200 000 часов, до капитального ремонта 30 000–60 000 часов). В рабочем цикле газотурбинных установках моторное масло не применяется. Имеется небольшой объем редукторного масла, частота замены которого редка.

200 000 часов это около 23 лет. 30 000 часов - три с половиной года.
Отмечу что речь идет об открытом цикле Брайтона, где используется достаточно агрессивное и не оптимальное рабочее тело. В космосе, в закрытом цикле, специально подобранное рабочее тело (с лучшей адиабатой) мало того что способно заметено поднять удельную мощность, турбины и компрессора (да и КПД!), но и пробег турбогенератора (не удивлюсь если на порядок!).

[EvilShurik]

Повторюсь, считаете и конструируете неправильно!
Космос - иная среда, чем Земля. Прежде всего есть вакуум! Зачем тогда турбины, если можно использовать плазменные технологии?! МГД-генераторы, и не те, что планировали использовать на Земле, для более экономичного производства энергии из газа и угля в тринарном цикле МГД-пар-фреон(аммиак), а "вывернутый наизнанку" VASIMR, работающий в генераторном режиме! Тут вообще нет движущихся частей, и контакта горячей плазмы с агрегатом! Вдобавок, для повышения КПД процесса и живучести силовой установки, её в невесомости можно делать крупногабаритной, и использовать для конструкции легкодоступные на астероидах вещества - типа углерода, кремния, алюминия и т. д.

Брать за основу существующие технологии - в корне неверно! Сужаете свой инженерный кругозор и загоняете себя в тупики ложных выводов!

[alex_semenov]

Брать за основу существующие технологии - в корне неверно! Сужаете свой инженерный кругозор и загоняете себя в тупики ложных выводов!

Брать от существующего (и показать что тут все получается шоколадно) - заставить оппонента засунуть язык в попу.
О турбинах и МГД. Какая у МГД удельная мощнсоть? Какой срок службы?  Я говорил и говорю, что "устаревший" "стимпанк" даст фору всяким новомодным штучкам на много порядков! Помяните мое слово! Примените супер-материалы (всякую чудо-керамику) для рабочих лопаток, применить в качестве рабочего тела гелий или что-то подобное, используйте еще что-нибудь (типа левитирующих подшипников) и турбина сделает по всем показателям все мыслимые альтернативы, даже египетские пирамиды по сроку службы!

[Retired]

Вы сами не устаете от бремени глубоких инженерных знаний?

"Инженер - инженеру - большая рознь"  , Ваша цитата, кстати.


Преимуществом газотурбинных установок — ГТУ является длительный ресурс (полный до 200 000 часов, до капитального ремонта 30 000–60 000 часов). В рабочем цикле газотурбинных установках  не применяется. Имеется небольшой объем редукторного масла, частота замены которого редка.

23 года моторесурса? Ну мечтать не вредно...


Отмечу что речь идет об открытом цикле Брайтона, где используется достаточно агрессивное и не оптимальное рабочее тело. В космосе, в закрытом цикле, специально подобранное рабочее тело (с лучшей адиабатой) мало того что способно заметено поднять удельную мощность, турбины и компрессора (да и КПД!), но и пробег турбогенератора (не удивлюсь если на порядок!).

С какого перепугу в космосе ресурс турбины станет больше? Чем ей там лучше? Только доп. циркуляционные насосы ставить придется.

[Retired]

Примените супер-материалы (всякую чудо-керамику) для рабочих лопаток, применить в качестве рабочего тела гелий или что-то подобное, используйте еще что-нибудь (типа левитирующих подшипников) и турбина сделает по всем показателям все мыслимые альтернативы, даже египетские пирамиды по сроку службы!

Вам в Госдуму, батенька, с такими замашками, там красивое вранье в почете.

[Кремальера]

Имеется небольшой объем редукторного масла

Да зачем вам вообще редуктор?Поставьте высокооборотистый альтернатор как в мини-газовой турбине Nissan Dynajet 2.6.
Насчет двадцати трех лет межсервисного интервала незнаю.А вот Capstone для своих агрегатов с воздухоопорными подшипниками сорок тысяч часов наработки без сервиса (около пяти лет) дает.

[Retired]

Поставьте высокооборотистый альтернатор как в мини-газовой турбине Nissan Dynajet 2.6.
Насчет двадцати трех лет межсервисного интервала незнаю.А вот Capstone для своих агрегатов с воздухоопорными подшипниками сорок тысяч часов наработки без сервиса (около пяти лет) дает.

Щетки менять замумукаетсь на "высокооборотистом ГПТ", но 5 лет -вменяемый срок для турбы (с натяжкой)

[AlexAV]

3) Пускай оксиды реагируют с углеродом. Так даже лучше

Не лучше. При этой температуре углерод начинает реагировать со всем подряд. С оксидом кремния, щелочноземельных металлов, про оксиды железа я даже не говорю. В результате на тонну вещества астероида будет расходоваться сотни килограмм углерода с образованием огромного количества (преимущественно) угарного газа. Что с ним делать? Стравливать в космос? Или пытаться собирать и рециклить? Но во втором случае забудьте про бесплатный вакуум. Его придётся поддерживать вакуумными насосами, а это весьма дорого как по материалам так и по энергии. Кроме того, превратить угарный газ обратно в элементарный углерод не такая простая и весьма затратная по энергии задача.

 

2) Можно нагревать также постепенно, даже необязательно тогда до 3000o, достаточно нагреть немного ниже температуры возгонки самой тугоплавкой компоненты.

При 2000 (а ниже испарение идёт совсем вяло) подобрать материал сильно не тривиальная задача тоже. К выше перечисленному списку добавляется ещё молибден, ниобий, иридий, рутений, гафний и пожалуй оксид циркония (с сильной натяжкой ещё оксид скандия). Помимо материала тигля ещё есть проблема материала окон для ввода солнечного излучения. И здесь из всех кандидатов при 2000 градусов как-то подходит только фианит. И тот будет быстро деградировать.

[AlexAV]

Самым дешёвым по трудозатратам, но не по энергии, будет испарение вещества астероида сфокусированным солнечным светом, и последующая сепарация образовавшейся низкотемпературной плазмы при помощи калютрона, благо что вакуум вокруг халявный и высочайшей степени очистки!

С помощью солнечного нагрева невозможно получить сколько-нибудь сильно ионизованную плазму (так выше 5800 никогда и ничего не нагреть, для плазмы со сколько-нибудь пристойной степенью ионизации это очень мало).

[EvilShurik]

Возможно, если дополнительно "подсветить" плазму электронным лучом, который в междупланетной пустоте получается простым способом.

[SY]

Можно нагревать также постепенно, даже необязательно тогда до 3000o, достаточно нагреть немного ниже температуры возгонки самой тугоплавкой компоненты.

Ещё вариант - поэтапное нагревание, разделение и расплавление исходных пород. В первую очередь, раздробленную астероидную породу можно разделить магнитом, а потому же отправить в разные печи. В отличие от возгонки, требуется значительно меньшая температура - до 2000К.

Почему же Вам так хочется применить грубую силу для переработки щебенки.
Ее можно практически полностью поэтапно растворить или перевести в газообразное сотояние, с последующим разделением получившихся продуктов, используя температуры не выше 500-600 градусов по Цельсию. Тот же никель превращается в газ(карбонил) при температуре всего 60-80°C(его таким способом на Земле добывают)

[Проходящий Кот]

Сначала надо собрать до кучи все возможности, затем отобрать самые выгодные.
Но при любых обстоятельствах через пару тысяч лет на месте астероидов будут поселения людей разных типов и размеров.

[незлой]

"людей" ? 

[Проходящий Кот]

Освоение астероидов нелюдьми это отдельный вопрос.....

[Technecy]

ресурсное голодание вытолкнет человечество в космос.

Только если плотность человечества станет меньше плотности ресурсного голодания. Закон, птыть.

[Константин ВАРБ]

"людей" ? 

А роботы с ИИ разве не человеки?

[bob]

Можно, но у меня не было такой цели. Я лишь втолковывал людям, что на Луне и Марсе делать нечего и что для полноценного освоения космоса надобно осваивать места вне гравитационных колодцев планет.

Да, согласен. Вот тема:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,87163.msg1640561.html#msg1640561
(То есть, Луна, Марс, а, тем более - Венера требуют взлётно-посадочных расходов, сопоставимых с аналогичными земными, а полезные ископаемые на них не разведаны и лежат глубоко. В миллион раз проще пользоваться уже готовой раздробленной рудой мелких астероидов с пролётной траектории, периодически стыкуясь с ними и дробя. Но даже это было бы экономически проигрышно, если добытое доставить непосредственно на Землю. А вот на высокую орбиту Земли - можно. Но для отработки стоимости доставки надо превращать добытый ресурс во что-то высокотехнологичное - например, в спутник связи - прямо на орбите доставки.)
Логика в этом есть. Но вспомним, что сегодня мы обычно топим в океане спутники или транспортные корабли, связные с МКС. А это гораздо более сложные и тяжёлые машины, чем то, что мы можем сделать из "астероидной руды" даже при значительных затратах. Пока мы столь расточительны, и 90% КА лежат в Тихом океане или на орбите захоронения без возможности повторного использования - зачем возить какую-то руду с астероидов? А ещё мы думаем, как на 15-20% уменьшить стоимость выводимой полезной нагрузи... Да мы не умеем пользоваться даже той полезной нагрузкой, которую в течение истории запустили с Земли! Земля окружена неутилизируемой свалкой металлолома на десять поколений вперёд (там и золото, и платина в чистом виде, в виде готовых деталей!), а мы мечтаем о какой-то астероидной руде, думаем как золото и платину из бруска оливина по нанограмму выжимать...

[Проходящий Кот]

Одно другому не мешает.....

[SY]

Логика в этом есть. Но вспомним, что сегодня мы обычно топим в океане спутники или транспортные корабли, связные с МКС. А это гораздо более сложные и тяжёлые машины, чем то, что мы можем сделать из "астероидной руды" даже при значительных затратах. Пока мы столь расточительны, и 90% КА лежат в Тихом океане или на орбите захоронения без возможности повторного использования - зачем возить какую-то руду с астероидов? А ещё мы думаем, как на 15-20% уменьшить стоимость выводимой полезной нагрузи... Да мы не умеем пользоваться даже той полезной нагрузкой, которую в течение истории запустили с Земли! Земля окружена неутилизируемой свалкой металлолома на десять поколений вперёд (там и золото, и платина в чистом виде, в виде готовых деталей!), а мы мечтаем о какой-то астероидной руде, думаем как золото и платину из бруска оливина по нанограмму выжимать...

Определенный процент "мусорных" спутников еще жив, только нет топлива удерживаться в заданной точке. Для дальнейшей эксплуатации их достаточно было бы просто заправить топливом.
А что касается остального мусора, то соотношение элементов в нем такое, что только спутники связи(непилотируемые спутники) из него и можно сделать. Пилотируемый корабль для полета к Марсу или в область астероидов из околоземного космического мусора не сделаешь. В большом минусе, что аппараты находятся на разных орбитах - их сбор оказывается энергозатратным. А суммарная масса не настолько большая, чтоб это могло рассматриваться как долговременный источник сырья для крупного производства в ближнем космосе. Есть юридические проблемы с собственником спутника - они принадлежат, как правило, не тем, кто их вывел на орбиту, хотя как мусор записываются за выведшей на орбиту страной.

(То есть, Луна, Марс, а, тем более - Венера требуют взлётно-посадочных расходов, сопоставимых с аналогичными земными,

Если посмотреть на ближайшее возможное место добычи и переработки внеземных полезных ископаемых - на Луну, то при изготовлении деталей для крупных космических кораблей - различных силовых элементов(балок, пролетов), то их можно выводить на окололунную орбиту с ускорениями 20-50 Же обычной электромагнитной "катапультой". Такой способ на Земле не прокатит.
Но на Луне есть и большой минус - долгая ночь, когда практически никакая работа на поверхности не возможна, только в защищенных от холода помещениях. Но этот холод тоже можно приспособить для переработки газов.(Для кислорода Ткрит=-119°С; Для азота Ткрит=-147°С)