Колонизация Титана

[Vavanzer]

Все зависит от степени ионизации. В тех графиках , приглядитесь, свинец-207 выигрывает у цезия-133!) И очень сильно у ртути-200.

Гм.. Не обращал внимание... Действительно, какая-то аномалия... Не думаю что тут учтена степень ионизации (как вы думаете). Это явная описка! Я где-то видел англоязычный первоисточинк из которого Перельман передрал этот график. Но где же его искать?.... В сущности, не надо много ума что бы самому его построить (и проверить на совпадение предполагаемой тут теории).

"Почему же именно ксенон? Все просто, так как он имеет наименьшую энергию ионизации среди инертных газов."
https://scienceforum.ru/2023/article/2018032825?ysclid=mlmcva4a23481683131
"Ионному двигателю в настоящее время принадлежит рекорд негравитационного ускорения космического аппарата в космосе — DeepSpace 1 смог увеличить скорость аппарата массой около 370 кг на 4,3 км/с, израсходовав 74 кг ксенона. Этот рекорд был побит космическим аппаратом Dawn: впервые— 5 июня 2010 года, а к сентябрю 2016 года набрана скорость уже в 39 900 км/ч (11,1 км/с).

Ионный двигатель характеризуется малой тягой и высоким удельным импульсом. Ресурс работы оценивается в диапазоне 10 тысяч— 100 тысяч часов. В настоящее время разрабатывается новое поколение ионных двигателей, рассчитанных на расход 450 килограммов ксенона, чего хватит на 22 тысячи часов работы при максимальном форсаже."

[alex_semenov]

Vavanzer, с вами как с капризным, аутичным ребёнком общаться долго - утомительно. Но вы же занимаете собой "всё место" блин! И кроме вас тут больше уже никого и нет. Большинство обычных людей трусоваты и не уверены в себе. Они предпочитают отмалчиваться. Вы, напористый самоуверенный... эм... человек... вам всё - как с гуся вода. Вы хотя бы заметили, что вы просто разгоняете собеседников (они понимают что вы - "тяжёлое дитя" и лучше быть подальше от тех месть где вы водитесь)?

Я упорно пытаюсь уйти от темы двигателей к теме обиталища (у меня есть задел). Но вы - как клещь. И ладно бы был толк... Но вы же на две головы ниже плаваете чем даже поднятая мною тема ионника! Я подозреваю что вы ни слова не поняли в цитатах от Alex_AV, которые я процитировал! То есть до сути, изюминки, которую я тут привёл - вы недонырнули. Но реагируете на отдельные термины как та безумная летучая мышь в восторге шарахаясь от термина к термину (и везде у вас - "гениальная" собственная идея!).

[Маковец]

И кроме вас тут больше уже никого и нет. Большинство обычных людей трусоваты и не уверены в себе. Они предпочитают отмалчиваться.

Для постройки межгалактических движков наверняка существуют специальные головастые люди. И если уж у них ничего не получилось - куда уж нам!

[alex_semenov]

И если уж у них ничего не получилось - куда уж нам!

Хорошо. Вы - умный. Вы хотя бы понимаете идею Alex_AV о полёте к Титану за 2.25 год при истечении 140 км/с и удельной мощности 75 ватт/кг и ракетной массе 0.73 к массе пустой ракеты? Вам хотя бы задача оптимизации, которую он решал когда-то ту ПОНЯТНА?
Ну вы хотя бы отличаете полёт к звёздам (который где-то там) и полёт к Титану?

[Vavanzer]

И ладно бы был толк... Но вы же на две головы ниже плаваете чем даже поднятая мною тема ионника! Я подозреваю что вы ни слова не поняли в цитатах от Alex_AV, которые я процитировал!

  Меня зацепил именно азот, как весьма странный вариант расходника для ионников) Да и идея та  видимо была написана 75 лет назад, когда современных нынешних ионников не было! Когда их начали строить, то совсем другие штуки начали использовать в реалии, по различным причинам!

 

Но реагируете на отдельные термины как та безумная летучая мышь в восторге шарахаясь от термина к термину (и везде у вас - "гениальная" собственная идея!).

  У каждого есть своя идея. Иногда комплекс идей совпадает, иногда частично, иногда и вовсе все воозь. Эт нормально!) В споре рождается истина!)

 Вот вы к примеру сейчас узнали, что азот - полная фикня для ионника. Надо и большую энергию на ионизацию потратить, и на развал молекулы N2. Итого КПД сборки энергосистема+двигатель сильно падает. Экономия превращается в перерасход)
  Можнл конечно согласиться с вариантом использовать азот на обратном пути. Если там чего другого нет больше в атмосфере. Примесей интересных.
.
С другой стороны, обратная дорога как правило налегке происходит!) Может быть и не так критично будет плохое КПД на азоте для возвращения.

[ivanij]

Сначала я хотел вызвериться на вас, что, мол, народ разучился понимать длинные тексты, а потом перечитал свой длинный текст и понял, что я был невнятен переходя от "Ориона" к ионно-ядерной тяге.

Хорошо, допустим. Но вообще-то компьютерный текст всегда гораздо труднее читается, чем обыкновенный, печатный на бумаге.

[alex_semenov]

Вот вы к примеру сейчас узнали, что азот - полная фикня для ионника. Надо и большую энергию на ионизацию потратить, и на развал молекулы N2. Итого КПД сборки энергосистема+двигатель сильно падает. Экономия превращается в перерасход)

Где доказывающий это расчёт?

[Vavanzer]

И кроме вас тут больше уже никого и нет. Большинство обычных людей трусоваты и не уверены в себе. Они предпочитают отмалчиваться.

Для постройки межгалактических движков наверняка существуют специальные головастые люди. И если уж у них ничего не получилось - куда уж нам!

Я тоже так думал, до поры до времени. Пока не просек пару штучек!
 1. Они делают только то, на что у них заказ и ТЗ, короче то что профинансировано и будет использоваться на конкретных спутниках. Там оптимизация и параметры совсем другие.
 2. Они используют в основном популярные избитые компановки, и не особо ищут что то оригинальное. Хотя иногда что то проскакивает изредка, новые улучшения и тп.  И опять же, все заточено под пункт 1 - казематные околощемные спутники в основном, и единичные межпланетные станции.

Да. 3й момент. Никто особо и не стремится сильно поднять скорость. Всех устраивает то что до Сатурна надо лететь 10 лет. Никто не ставит задачу сделать миссии более быстрыми. Экономят. И безплатными гравманеврами еще эту экономию дожимают)) 

И ог: нам до Титана = почти что как до ближайших звезд!) Десятилетиями тащиться))

[Vavanzer]

Вот вы к примеру сейчас узнали, что азот - полная фикня для ионника. Надо и большую энергию на ионизацию потратить, и на развал молекулы N2. Итого КПД сборки энергосистема+двигатель сильно падает. Экономия превращается в перерасход)

Где доказывающий это расчёт?

В справочных таблицах.
 Из теории - у ксенона нет моленулярной связи, газ одноатомный. У азота есть. И требует энергию на разрушение.
 Энергия ионизации (связь электронов с ядром) у более легких элементов как правило выше, чем у тяжелых. По этому они более химичнски активны и склонны к созданию более сильных связей. Это уже химия пошла, не только физика) 

 А у инертных газов тоже есть фишка. Самые тяжелые из них могут создавать кое какие соединения, тк легче расстаются с электронами, в отличии от гелия , неона, аргона...

[alex_semenov]

В справочных таблицах.

Господи, какой же вы тупой, Vavanzer! Но активный!
Конечно же это - метать бисер перед свиньями. Но вы тут ни один.
И так.
Заходим в википедию в раздел Азот. https://ru.wikipedia.org/wiki/Азот
Прежде всего находим строчку:

Связь обладает исключительно высокой прочностью: для реакции диссоциации N₂ ↔ 2 N изменение энтальпии составляет ΔH°298 = 945 кДж/моль

Далее находим в таблице там же: 

Энергия ионизации (первый электрон)   1401,5 (14,53) кДж/моль (эВ)

и, разумеется вспоминаем (или читаем выше):

Атомная масса (молярная масса)   [14,00643; 14,00728][комм 1][1] а. е. м. (г/моль)

Всё необходимое нам есть.

945 000 Дж/моль -  энергия диссациации
1 401 500 Дж/моль - энергия ионизации.
Итого в сумме, что бы приготовить молекулярный азот для разгона на сетке надо затратить

(945 000+1 401 500)[Дж/моль]/14[г/моль] = 167 607 Дж/грамм или 167 607 143 Дж/кг.

Но, если мы разгоняем килограмм ионов до 140 км/с, это 140 000*140 000/2 =9 800 000 000 Дж/кг

Делим первую цифну (затраты на ионизацию) на вторую (затраты на разгон ионов на сетке) и получаем... 0,017, то есть диссациация и ионизация (паразитные затраты) составляют лишь 1,7% от энергии затрачиваемой на разгон (полезная энергия). То есть КПД ионника на азоте (учитывая прочие затраты) вполне может быть 95%.

Обратите внимание. Если бы вы разгоняли этот же азот лишь до 30 км/с, затраты на диссоциацию и ионизацию составили бы уже 37,2% и даже при "типичном" для современных холловских двигателях истечении 50-75 км/с, затраты на диссоциацию и ионизацию составили бы 13,5-6%.
Конечно, затраты на ионизацию - далеко не все потери в современных ионниках. И тем не менее видно, что для ионников с относительно небольшой скоростью истечения (~ 50 км/с) доля затрат на ионизацию куда выше чем у ионников с высокой скоростью истечения (>100 км/с). А значит для ионников с высокой скоростью истечения вы можете выбирать из куда более широкого ассортимент  рабочего тела, чем для низкоскоростных ионников. В том числе можете использовать и азот.

[Vavanzer]

167 607 Дж/грамм или 167 607 143 Дж/кг.

  Если 1 грамм в секунду поджаривать, это уже 167 киловат чистой мощности только на ионизатор... Без   учета потерь.
  У ксенона 1170 кДж/моль, а. м. 131 г/моль. Итого 8,93 Дж/г.
  Т е всего 9 киловатт на грамм/секунду!)
Разница в 18,7 раз!) 
  Эт уже какая экономия на массе ионизатора, преобразователя и реактора!))

 

составялют лишь 1,7% от энергии затрачиваемой на разгон (полезная энергия). То есть КПД ионника на азоте (учитывая прочие затраты) вполне может быть 95%.

Обратите внимание. Если бы вы разгоняли этот же азот лишь до 30 км/с, затраты на диссоциацию и ионизацию составили бы уже 37,2% и даже при "типичном" для современных холловских двигателях истечении 50-75 км/с, затраты на диссоциацию и ионизацию составили бы 13,5-6%.
Конечно, затраты на ионизацию - далеко не все потери в современных ионниках.

   Вот ! Так то лучше! Теперь все встало на свои места, понятно и прозрачно!) Вопросы все отпали! 
Нормальная тема получается, соотношение энергии подготовки газа к энергии разгона!)

  Но остается вопрос о характере энергии ионизации. Для азота нужны более жесткие "кванты" вдобавок!))  А не просто тупо количество энергии из розетки)

 Вот есть интересные еще моменты, касаемо электростатики. Нсть подозрения некоторые. Нет ли там "безплатной энергии" , изза взаимодействия зарядов!?)

[Маковец]

Ну вы хотя бы отличаете полёт к звёздам (который где-то там) и полёт к Титану?

Послать фотоаппарат к Титану и послать человека - две большие разницы.
 Вы про какой полет?

[Vavanzer]

 Вот еще не в пользу азота.
 
 Плотности(р) и Т плавления и кипения:
        Твердый      Жидкий      Газ
           T°      р         Т          р        р
N     -210  0.85    -196     0.8     0,00585
Xe   -111   2,7      -107  3,52      0,00125

Эт в плане обьемов и хранения!)
 На азоте только там хорошо летать. Подальше от Солнца, где он сам по себе сжижается, в лед превращается, не требует баллонов и криостатов. Ему -200 надо морозильник.
  А ксенон уже при -110 дубеет, да еще и плотность высокую имеет. Близко к Солнцу самое то на нем гонять. Не нужны толстые баки, достаточно экранировать солнечное тепло, и он в тени сам замерзнет!) 


 Конечно, очень хороший вариант будет, если та же самая установка сможет летать и на ксеноне, и перестраиваться в режим азота, на обратном пути) Тк все равно она почти пустая обрано полетит) 
 

[Ulkolainen]

й момент. Никто особо и не стремится сильно поднять скорость. Всех устраивает то что до Сатурна надо лететь 10 лет. Никто не ставит задачу сделать миссии более быстрыми. Экономят. И безплатными гравманеврами еще эту экономию дожимают)) 

Это потому, что для АМС нет принципиальной разницы, за два года долететь или за десять.
Мы умеем делать их работоспособными на такой срок и экономим на разгоне.

1. Они делают только то, на что у них заказ и ТЗ, короче то что профинансировано и будет использоваться на конкретных спутниках. Там оптимизация и параметры совсем другие.

Ну так, они работу работают, а на досуге футбол смотрят.

Прежде всего находим строчку:

Связь обладает исключительно высокой прочностью: для реакции диссоциации N2 ↔ 2 N изменение энтальпии составляет ΔH°298 = 945 кДж/моль

Далее находим в таблице там же: 

Энергия ионизации (первый электрон)   1401,5 (14,53) кДж/моль (эВ)

и, разумеется вспоминаем (или читаем выше):

Атомная масса (молярная масса)   [14,00643; 14,00728][комм 1][1] а. е. м. (г/моль)

Всё необходимое нам есть.

Вот здесь по-моему что-то не то.
Если атомная 14, то молярная N2 - 28, а табличные значения энтальпии даны для него. Вам  надо пол-моля диссоциировать, чтобы получить 14г атомарного азота для ионизации  и дальнейшего расчета. Ошибка в пользу, подготовка еще дешевле, но все равно ошибка.