Колонизация Титана

[cybertron]

Почему тогда НАСА спонсирует разработку литиевого ионного двигателя а не ртутного?
Что-то говорят об уникальных ионизационных характеристиках лития.

[AlexAV]

Почему тогда НАСА спонсирует разработку литиевого ионного двигателя а не ртутного?

Щелочные металлы имеют низкий потенциал ионизации (на много ниже, чем и у ртути, и у благородных газов). Чисто по самой физике работы ионного двигателя (да и плазменных двигателей вообще) они лучше (ну а про то, что литий, натрий и калий сильно дешевле и доступнее и благородных газов, и ртути - даже говорить нечего). Проблема с ними только одна (пока не решённая) - оседание металлических отложений на элементах двигателя, которые в конченом счёте его замыкают и выводят из строя. Если эту проблему решить - щелочные металлы сразу переходят в категорию наиболее перспективных рабочих тел.

Что касается ртути - то отношение к ней по большей части отрицательное больше по идеологическим причинам. Всякие психи из гринпис и поклонники Греты против (на Земле это в какой-то мере даже оправданно, ртуть - весьма токсичный элемент, но это отношение и на космическую технику распространяется). Ртуть плоха тем, что "загрязняет космос" (не смейтесь, понимаю что бред, но по факту это становится чуть ли не основным мотивом отказываться от неё, уж таковы реалии современного мира).   

[Андрей Астрофизический]

Чтобы выйти из системы Сатурна и начать падать на Солнце вам надо лишь 0,4 км/сек

Я кстати добавлю, что верным это утверждение становится лишь на крайних окраинах системы Сатурна. И это далеко не Япет, а в лучшем случае его ретроградные спутники - булыжники в пару км в поперечнике.
От Япета же, так же как от Титана и прочих "нормальных" шарообразных спутников. Придется долго и упорно грести, чтобы выбраться из гравиямы Сатурна.

[Андрей Астрофизический]

Проблема с ними только одна (пока не решённая) - оседание металлических отложений на элементах двигателя, которые в конченом счёте его замыкают и выводят из строя. Если эту проблему решить - щелочные металлы сразу переходят в категорию наиболее перспективных рабочих тел.

А кстати... металлические отложения, насколько понимаю, именно щелочного металла. Они ведь неимоверно активны химически. А что если такой двигатель после наработки N часов, закрывать в герметичный объем и полоскать неким жидким реагентом, вытравливающим литий без вреда для остальной конструкции? Учитывая что литий реагирует чуть ли не со всем подряд, полагаю вполне можно подобрать такой реагент. А закрывание в гермообъем нужно для того чтобы этот реагент возможно было рециклить хотя бы частично, и/или выделять из него литий для повторного использования.

[Кремальера]

Первая операция - выход с LLO на высокую околоземную орбиту близкую к орбите Луны и плоскостью совпадающей с эклиптикой. Ну, будем считать, что исходная окололунная орбита уже имела плоскость совпадающую с плоскостью эклиптики, в этом случае нам для этого потребуется только выйти из поля тяготения Луны в момент пересечения ею плоскости эклиптики. Для этого нужен импульс в 1 км/с (после манёвра остался запас 5.13 км/с).

Вы немного не поняли.Полностью заправленный Starship стартует с лунной переходной орбиты.,не с земной НОО.Да,это потребует больше бункеровок,но и для покидания системы Земля-Луна потребуется дельта лишь в 0,09 км/сек.

1200 тонн топливной пары, сухая масса 120 тонн, УИ 3.7 км/с.

Специально для вас.До того как стать знаменитым и самой большой однообъемной конструкцией в космосе, Скайлэб в миру звался банальной третьей ступенью от Saturn-V.Думайте.

Я кстати добавлю, что верным это утверждение становится лишь на крайних окраинах системы Сатурна. И это далеко не Япет,

На Япет я и не предполагал садиться.Starship в моих допущениях просто дает тормозной импульс(он будет не сильно затратным) чтобы выйти на эллипс Сатурна.Это сделать проще и дешевле по дельте в сравнении с аэробрейкингом у Титана.А дальше пилотируемый корабль заправляют взлетающие с Япета танкеры.

[AlexAV]

Вы немного не поняли.Полностью заправленный Starship стартует с лунной переходной орбиты.,не с земной НОО.Да,это потребует больше бункеровок,но и для покидания системы Земля-Луна потребуется дельта лишь в 0,09 км/сек.

И где я вообще упоминал низкую околоземную? Рассматривался старт от Луны (с низкой окололунной).

Это Вы не поняли. Плоскость орбиты на которой совершается манёвр Оберта вокруг Земли должна совпадать или очень близка к эклиптике. Иначе после манёвра Вы выйдете на орбиту с которой в Сатурн вообще не попадёте (ну, или это потребует невменяемых затрат на коррекцию наклонения). Плоскость орбиты Луны довольно сильно отличается от плоскости эклиптики. Поэтому с неё (любой орбиты лежащей в этой плоскости) непосредственно стартовать нельзя. Точнее есть всего две точки, где стартуя прямо с LLO  можно без дополнительных манёвров попасть в плоскость эклиптики - точки пересечения лунной орбиты с плоскостью эклиптики. Но эти две точки при произвольном положение Сатурна, вообще говоря тоже не годятся.  Отсюда и потребность в промежуточных манёврах.

Лунная переходная орбита непосредственно для старта к Сатурну не годится из-за того, что у неё плоскость неподходящая. После манёвра Оберта с орбиты лежащей в этой плоскости корабль получит значительную проекцию импульса по нормали к эклиптике и ни в какой Сатурн вообще не попадёт.

 

Специально для вас.До того как стать знаменитым и самой большой однообъемной конструкцией в космосе, Скайлэб в миру звался банальной третьей ступенью от Saturn-V.Думайте.

И что? Какое это имеет отношение к вопросу как отправить на химии более-менее значительную массу к Сатурну?

Starship в моих допущениях просто дает тормозной импульс(он будет не сильно затратным) чтобы выйти на эллипс Сатурна.

У Вас нет запаса ХС чтобы путём тормозного импульса перейти на финитную орбиту в системе Сатурна даже при движение по гомону. А при движение хотя бы по параболе это вообще станет принципиально невозможным для химии.  В общем попробуйте посчитать. Если в полёте на химии до Сатурна ещё и двигателями тормозить - то вообще абсурд получается. Сомневаюсь, что так даже голый ракетоноситель вообще без ПН туда сможет добраться и выйти на финитную орбиту вокруг Сатурна таким способом.

P.S. Если Вы всё же настиваете на то, что Starship может доставить с Земли к Сатурну более-менее существенную массу за разумное время - прошу привести расчёты, подтверждающие это утверждение. Мне представляется, что оно просто противоречит законам небесной механики.   

[AlexAV]

А кстати... металлические отложения, насколько понимаю, именно щелочного металла. Они ведь неимоверно активны химически. А что если такой двигатель после наработки N часов, закрывать в герметичный объем и полоскать неким жидким реагентом, вытравливающим литий без вреда для остальной конструкции? Учитывая что литий реагирует чуть ли не со всем подряд, полагаю вполне можно подобрать такой реагент. А закрывание в гермообъем нужно для того чтобы этот реагент возможно было рециклить хотя бы частично, и/или выделять из него литий для повторного использования.

Металл, конечно. Скорее всего пленки щелочных металлов можно смыть даже деионизированной водой (щелочные металлы с водой реагируют давая растворимые гидрооксиды). Просто обычно условия эксплуатации не подразумевают обслуживание, т.е. не очень понятно как это делать в реальных практических условиях эксплуатации. 

[Mercury127]

А как насчет испарения? Делаем сетки так, чтоб по проволокам можно было пустить ток, такой, чтоб их нагрело до испарения того же лития. И, может быть, получится даже его опять наэлектризовать и как то втянуть на какие нибудь ловушки?

[Андрей Астрофизический]

Просто обычно условия эксплуатации не подразумевают обслуживание, т.е. не очень понятно как это делать в реальных практических условиях эксплуатации. 

Ну конструктивно можно придумать, некий колпак-чехол, который при работе двигателя находится вне его радиуса и работе не мешает, а когда подошло время ТО, надевается на двигатель, задраивается-герметизируется по периметру, двигатель промывается затем вода откачивается.
Колпак открывается, тем самым выпуская застрявшие где-то в механизме остатки воды в космос - и двигатель снова чист и готов к работе. Кажется, вполне несложно автоматизировать эту схему.

[Кремальера]

Нарыл древнюю схему от 66-ого года(сделанную на одной из первых IBM ) достижения системы Сатурна с использованием гравитационного маневра у Джупа.ПН в 566 кг запущенная на Saturn-1B достигает цели за 2 года и 9 месяцев.В реале же,более тяжелый Вояджер-1,на более слабом носителе,также с грав.маневром ,дошел до Сатурна за 3 года 2 месяца.
http://www.gravityassist.com/IAF3-2/Ref.%203-140.pdf
И да,ув.AlexAV .Kerbal вас все равно бьет.Как институционально и мировоззренчески,так и репутационно.

[Проходящий Кот]

Забрасывание  маленькой станции к Сатурну ---- это далеко не то, что создание там колонии.

[AlexAV]

Нарыл древнюю схему от 66-ого года(сделанную на одной из первых IBM ) достижения системы Сатурна с использованием гравитационного маневра у Джупа.

С гравитационным манёвром у Юпитера - без проблем. Вот только окно для них нужно ждать очень долго. Кроме того, для пилотируемых полётов такой путь не годится. При гравитационном манёвре у Юпитера придётся проходить через его радиационных пояса, а люди этого вообще не переживут. Это не тот путь, который в рамках данной проблемы можно признать хоть сколько-нибудь удовлетворительным.

И да,ув.AlexAV .Kerbal вас все равно бьет.Как институционально и мировоззренчески,так и репутационно.

Вообще не понял о чём Вы.

У Вас есть очень простой способ опровергнуть все мои аргументы в рассматриваемом вопросе. Просто приведите хотя бы один вариант траектории с помощью которой аппаратом с характеристиками заявленными тут (https://en.wikipedia.org/wiki/SpaceX_Starship) можно забросить на Сатурн и вернуть обратно за время приемлемое для пилотируемого полёта массу не менее 120 тонн. Естественно траектория не должна пересекать ни радиационные пояса Сатурна, ни, тем более, радиационные пояса Юпитера (что недопустимо с точки зрения радиационной безопасности экипажа). Доказательство существования чего-либо обычно делается очень просто - попросту приводится пример конкретного объекта или явления.

[AlexAV]

Забрасывание  маленькой станции к Сатурну ---- это далеко не то, что создание там колонии.

Проблема тут даже не в размере, а в выбранной схеме. Прогулка бы по Чернобылю 26 апреля 1986 года и  фотосессия на фоне пролома на месте бывшей крыши реактора положительно нанесла бы здоровью человека куда меньше вреда, чем пролёт через радиационные пояса Юпитера по траектории Вояджера 1. В той области, где он пролетал смертельная доза была бы набрана человеком практически мгновенно. Т.е. для пилотируемого полёта это заведомо не годится (автоматика такое может пережить, но не люди). 

[Кремальера]

с характеристиками заявленными тут (https://en.wikipedia.org/wiki/SpaceX_Starship)

А с чего вы взяли что я опираюсь на это?

В той области, где он пролетал смертельная доза была бы набрана человеком практически мгновенно.

Этот вопрос я не учитывал.Но тут надо смотреть конкретные данные по дозам полученные Вояджером-1 при грав. маневре.Но и не надо забывать,что имея 100-120 тонн сухой массы корабля можно что-то придумать для не большого экипажа из 3 гавриков.

[AlexAV]

Но и не надо забывать,что имея 100-120 тонн сухой массы корабля можно что-то придумать для не большого экипажа из 3 гавриков.

120 тонн - это очень мало на самом деле. Это всего лишь масса станции МИР (124 тонны).  Никакой нормальной экранировки тут не с делать. Было бы не 120 тонн, а 12 тыс. тонн, ну... ещё можно было бы подумать. А  обитаемый модуль в 120 тонн - будет просто консервной банкой не защищающей ни от чего.

А с чего вы взяли что я опираюсь на это?

А на что? Вы прямо заявили, что миссия реализуема с помощью Starship. Приведённые параметры относятся к нему. Вполне логично (если Вы доказываете данный тезис), что нужно брать именно их.

[AlexAV]

по дозам полученные Вояджером-1

500 тыс. рад (http://www.iki.rssi.ru/conf/2009elw/presentations/presentations_pdf/session2/podzolko_getselev_ELW.pdf), т.е. почти тысячу смертельных для человека доз (доза 600 рад считается смертельной).

[Кремальера]

А на что?

Примерно на это.

[Кремальера]

Другими словами на специализированный изыскатель сделанный на основе Starship-a.Но по сути являющимся несколько иным кораблем.Он будет иметь оптимизированные вакуумные Рапторы(штуки 3-4,больше не надо) с диаметром юбки сопла в 3,9-4 метра с у/и в 400 сек.Этот корабль будет по умолчанию иметь меньший сухой вес нежели Starship-марсианский колонизатор.Ему не надо переживать 100 входов в атмосферу с межпланетных скоростей(да и вообще иметь ТЗП),его двигатели могут быть не рассчитаны на 1000 циклов пуска/останова.При схожих геометрических размерах он может иметь на 250-300 тонн больше топливной пары,за счет сдвигания переборок танков к носу.,что также увеличит его дельту.Что ему дополнительно понадобится:большая площадь фотовольтаики,дублирующая система с топливными элементами ,по аналогии тех что были на шаттле,небольшой резервный реактор(что-то вроде Kilopower),шлюпка ,возможно на основе Dragon Crew,для флаговтыка в тот же Япет(это если мы отказываемся от строительства ISRU там).Плюс еще бы желательно кольцо с отсеками с искусственной гравитацией.Ну и как выяснилось,-свинцовый шар внутри корабля для животинок-астронаутусов.Для прохождения маневра у Джупа.

500 тыс. рад

Может быть как-то можно подкорректировать траекторию Вояджера-1,с тем чтобы пройти пояса по касательной..

[AlexAV]

Ну и как выяснилось,-свинцовый шар внутри корабля для животинок-астронаутусов.Для прохождения маневра у Джупа.

В радиационных поясах Юпитера никакой шар не спасёт. Даже если поглотит все заряженные частицы и гамма-кванты - вторичных нейтронов хватит чтобы экипажу стало совсем плохо. Просто для пилотируемых миссией гравитационный манёвр у Юпитера вообще рассматриваться не должен.

.Большая площадь фотовольтаики,

Фотовольтика у Сатурна? Там же инсоляция всего 15 Вт/м2. При таких расстояниях от Солнца реактор как главный источник энергии - безальтернативен. Ну а на поверхности Титана (где ещё добавляется поглощение атмосферой) - тем более.

Ему не надо переживать 100 входов в атмосферу с межпланетных скоростей(да и вообще иметь ТЗП),

Это означает, что торможение и сброс гиперболической скорости у целевого объекта для выхода на финитную орбиту придётся осуществлять только двигателями (при расчёте требуемого ХС это нужно учитывать, затормозить у объекта часто не сильно проще, чем до него долететь).

[Кремальера]

В радиационных поясах Юпитера никакой шар не спасёт. Даже если поглотит все заряженные частицы и гамма-кванты - вторичных нейтронов хватит чтобы экипажу стало совсем плохо

Не совсем понятно.Т.е. когда они вылезут из убежища,то нахватаются вторички от внутренних люминевых конструкций корабля и нержавеющей обшивки?