Как исследовать Плутон: посадка, выход на орбиту и т.д.

[библиограф]

 Проект JIMO предполагал полет к Юпитеру и исследование его спутников аппаратом с ЭРД,
работающим на атомной энергии, характеристики аппарата очень близки к приведенным в книге
про перспективные ракетные двигатели(см. стр.8 вэтой теме), с той разницей, что вместо термоэлектрического
генератора с КПД 8% предполагалось применить газовую турбину у которой  КПД вчетверо выше.
Такой корабль мог бы свободно маневрировать в системе Юпитера и нести значительную полезную
нагрузку - 1500кг. Предполагалось что время работы аппарата составит 20 лет! Естественно,
с такими характеристиками он мог бы отправится к любой из внешних планет - и даже вернуться
к Земле!  Проще говоря, он мог бы сыграть в исследовании Солнечной системы ту же роль, что
и португальские каравеллы 15 века в истории географических открытий - это первый планетолет
"неограниченного района полета", но стоимость проекта велика -$16 000 000 000, и его закрыли...
http://88.210.62.157/content/numbers/244/13.shtml
http://en.wikipedia.org/wiki/Jupiter_Icy_Moons_Orbiter

[Змей Петров]

но стоимость проекта велика -$16 000 000 000, и его закрыли...

Не такая уж и астрономическая. Примерно стоимость несостоявшегося контракта по закупке Индией французских Рафалей.
Кстати, а какая оптимальная конфигурация радиатора для ЭРД питаюшегося от ядерного реактора?
И может вместо турбины прикрутить туда МГД-генератор.

[Андрей Курилов]

Теперь, у Плутона, "Новые горизонты" имеют 15 км/с.
Эту скорость нужно куда-то деть, плюс к тому, нужно догнать Плутон, который летит со скоростью около 5 км/с. То есть, изменение скорости составляет 20 км/с.

Здесь начинаются очень грубые ошибки (от незнания азов небесной механики).
Уравнение скорости гиперболической траектории:

Скорость НГ относительно Солнца на 100 АЕ составит 13 км/с, значит на расстоянии Плутона она составит 14 км/с (скорость на бесконечности = 12.3 км/с). По вики скорость НГ относительно Солнца при пролёте Плутона составит 13.78 км/с, что очень близко к тому. Чтобы гиперболическая траектория стала круговой, т.е. примерно совпала с орбитой Плутона вокруг Солнца, потребуется затормозить на 9 км/с.

Никак не 20 км/с. Это невежество полное.

[Змей Петров]

потребуется затормозить на 9 км/с.

В принципе ничего нереального даже на химическом топливе, тем более, что достаточно одной ступени. Вопрос - а зачем реально это надо?

[Андрей Курилов]

В принципе ничего нереального даже на химическом топливе,

При том, что прецеденты использования ионников и электроплазменных двигателей уже есть. Даже самый захудалый МПД влёгкую тормознёт зонд у Плутона при массовом числе порядка 2. Т.е. ничего прям таки невозможного нет.

[Gleb1964]

Теперь, у Плутона, "Новые горизонты" имеют 15 км/с.
Эту скорость нужно куда-то деть, плюс к тому, нужно догнать Плутон, который летит со скоростью около 5 км/с. То есть, изменение скорости составляет 20 км/с.

Здесь начинаются очень грубые ошибки (от незнания азов небесной механики).
Уравнение скорости гиперболической траектории:

Скорость НГ относительно Солнца на 100 АЕ составит 13 км/с, значит на расстоянии Плутона она составит 14 км/с (скорость на бесконечности = 12.3 км/с). По вики скорость НГ относительно Солнца при пролёте Плутона составит 13.78 км/с, что очень близко к тому. Чтобы гиперболическая траектория стала круговой, т.е. примерно совпала с орбитой Плутона вокруг Солнца, потребуется затормозить на 9 км/с.

Никак не 20 км/с. Это невежество полное.

а направления скоростей вы учли? Траектории пересекаются под приличным углом, тут вектора скоростей надо вычитать, чтобы получить разность, а не модули

[Змей Петров]

а направления скоростей вы учли? Траектории пересекаются под приличным углом, тут вектора скоростей надо вычитать, чтобы получить разность, а не модули

Да, догонять Плутон всяко придется, но 20км/c - перебор.

[dims]

Проект JIMO предполагал полет к Юпитеру и исследование его спутников аппаратом с ЭРД,

Давайте не путать проекты и реальные возможности. Проектов есть много каких. Часть из них будет заброшена, другая часть провалится. И только мизерная часть будет успешно реализована.

[Андрей Курилов]

а направления скоростей вы учли? Траектории пересекаются под приличным углом, тут вектора скоростей надо вычитать, чтобы получить разность, а не модули

Нет, когда зонд затормозится, гравитация Солнца сама его завернёт (сохранение углового момента). Считать надо исходя из небесной механики, а не сферических коней в вакууме.

[Андрей Курилов]

а направления скоростей вы учли? Траектории пересекаются под приличным углом, тут вектора скоростей надо вычитать, чтобы получить разность, а не модули

Да, догонять Плутон всяко придется, но 20км/c - перебор.

Догонять не придётся. 20 км/с - вообще бред.

[Змей Петров]

Давайте не путать проекты и реальные возможности.

Есть ещё неприятная особенность проектов. По мере приближения к реализации стоимость многократно возрастает.

[dims]

Чтобы гиперболическая траектория стала круговой, т.е. примерно совпала с орбитой Плутона вокруг Солнца, потребуется затормозить на 9 км/с.
Никак не 20 км/с. Это невежество полное.

Ни Вы ни я не посчитали точно. Лично я и не утверждал, что считаю точно, так что поправки принимаются.

В любом случае, даже если требуется затормозить на 9 км/с, у "Новых горизонтов" в кармашке должна быть ещё одна ракета "Атлас", но её нет.

[dims]

Есть ещё неприятная особенность проектов. По мере приближения к реализации стоимость многократно возрастает.

Да, стоимость возрастает, сроки сдвигаются вправо и, в конце концов, проект рассыпается.

[dims]

гравитация Солнца сама его завернёт (сохранение углового момента)

А не близок ли угловой момент НГ, случайно, к нулю?

[Змей Петров]

Догонять не придётся. 20 км/с - вообще бред.

Глядя на картинку - догонять придётся.
Если по-простому, затормозив в районе Плутона радиальную скорость, надо ещё придать аппарату орбитальную ск. Плутона, что бы не отстать. Такой прямолинейный маневр конечно не оптимален, но он дает верхнюю оценку потребного гашения скорости. Существует оптимальная траектория торможения, но и она требует доп. затрат энергии.

[библиограф]

Давайте не путать проекты и реальные возможности. Проектов есть много каких. Часть из них будет заброшена, другая часть провалится. И только мизерная часть будет успешно реализована.

Проект "Nerva" - атомный двигатель большой тяги для полета на Марс закрыли на стадии готовности к запуску в космос.
JIMO закрыли на стадии разработки. Ну и что?
Ce qui est différé n'est pas perdu. То что отсрочено -не потеряно.
Всё равно, следующая миссия к Плутону состоится лет через двадцать, а для полетов к внешним планетам ЭРД c приводом от атомного реактора всё равно альтернативы нет.

[dims]

затормозив в районе Плутона радиальную скорость, надо ещё придать аппарату орбитальную ск. Плутона, что бы не отстать.

Судя по тому, что автор ссылается на угловой момент, он предполагает, что НГ уже имеет необходимую аксиальную скорость. То есть, погасить придётся только часть скорости 15 км/с, которая ориентирована радиально и эта часть, по оценкам автора, составляет 9 км/с.

Однако, мне кажется, НГ летят почти строго радиально. То есть, вся его скорость направлена центростремительно, никакого углового момента нет и догонять Плутон придётся. Хотя, конечно, если бы планировался выход на орбиту, это не было бы так.

Ясно, однако, что поскольку НГ уже выведены одной из самых мощных ракет и при этом ресурса хватило только на пролётную миссию, то ресурсов (технических) на орбитальную миссию или посадку всё равно нет. Хотя, возможно, я и завысил степень их недостаточности.

[Змей Петров]

В любом случае, даже если требуется затормозить на 9 км/с, у "Новых горизонтов" в кармашке должна быть ещё одна ракета "Атлас", но её нет

Не совсем так.
Ступени и т.баки вообще не нужны. Достаточно замороженного куска к примеру керосина. Движки тоже сверхлёгкие - большая тяга не нужна.

[библиограф]

 А окислитель к керосину какой? Азотная кислота как у северокорейцев?

[dims]

Достаточно замороженного куска к примеру керосина.

Ну я не знаю. Дайте альтернативные расчёты. Я представил карту и расчёты "на пальцах". Возможно, я ошибся, посмотрим.