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

[Андрей Курилов]

Они также могут быть сильно облегчены благодаря более близкому сближению с целями. - как близость цели способствует облегчению камеры.

Меньше разрешающей способности требуется, соответственно проще оптика.

Аккумулятор на короткое время работы (порядка часа). - Разводку КА за час - ерунда.

А вот это вы сами себе придумали и спорите здесь исключительно сами с собой на потеху окружающим. Разводку можно выполнить хоть за месяц, что не отменяет того, что активное энергопотребление будет длиться всего порядка часа. Вроде бы довольно очевидная вещь.

Отчекрыживаться надо для 5000 км за 60 дней до пролета (гарантированно замерзнет и сядет аккумулятор). До этого аккумулятор по проводам и разъему должен иметь возможность подзарядки ибо за 10 лет гарантированно сядет.

Я не совсем понял как 60 дней волшебным образом превратились в следующем предложении в 10 лет.

[pkl]

Вот-вот. Займитесь на досуге. Спроектируйте, испытайте и представьте публике реактор для КА, который будет выдавать мощность в 100КВт в течении часа. Ну и массой скажем не более 150-200кг.  Помимо реактора это совсем другая мощность усилительного канала (силовые радиоэлементы, сечения проводов, токи)

Вот этим надо поручить:
http://www.kbarsenal.ru/razrabotki

[pkl]

  Идеи Андрея Курилова в целом технически вполне реалистичны, некоторые даже предлагались в реальности, но проблема в другом. NASA многократно отвергало проекты исследования Плутона из-за их высокой стоимости (попозже напишу эту интересную историю). New Horizons состоялся не только из-за многолетнего давления ученых и заинтересованной общественности, но и благодаря радикальному снижению стоимости (заметно ниже 1 миллиарда $) при сохранении довольно приличного уровня научной отдачи. Ещё раз приведу в пример MarCO: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,126691.msg3327507.html#msg3327507 дополнительные зонды - это десятки миллионов $, если не больше, и опасность очередной отмены программы вообще. Хорошо, что хоть такой New Horizons удалось реализовать.

Ну это понятно, что не тянут. Такие программы должны быть международными, как ВеГа или Кассини.

[LeMay]

Ну это понятно, что не тянут. Такие программы должны быть международными, как ВеГа или Кассини.

  Ещё как тянут, просто Плутон не в приоритетах. Поэтому будут намного более дорогие, чем New Horizons, Mars 2020 Rover и Europa Mission, а к Плутону ничего пока не будет.

[Грехов Михаил]

Меньше разрешающей способности требуется, соответственно проще оптика.

А теперь смотрите какая штука получается - допустим есть 2 метода повышения разрешения-это дальнобойная оптика и подлететь поближе. Если мы подлетаем поближе, то при скорости КА в 14 км/с на дистанции 100 километров у нас будет длина пролета допустим 300 км. Это аппарат пролетит за 20 секунд. И толком исследует с хорошим качеством лишь небольшой кусочек планеты - ну допустим квадрат 50х50 километров. А потом отлетая разрешение будет резко падать.

Оснастив КА более узкоугольной оптикой мы можем допустим без потери разрешения пролететь в 1000 километрах. А весь трек получится около 3000 км. на это КА потребуется 200 секунд полета. За эти 200 секунд мы сможем перенацелить оптику и снять больше поверхности без потери разрешения. А то может сразу взять и несколько объектов более далеких

То есть имеем некий оптимум фокальной дистанции, расстояния и оптики. И наверняка на этом оптимуме все и происходит. По поводу того-проще ли оптика.... еще вопрос. Проще и легче оптика где-то в средних фокусных расстояниях. Что в сторону ширика надо больше линз для исправления аберраций наклонных пучков, что в сторону телевика-увеличение габаритов и веса.

Я не совсем понял как 60 дней волшебным образом превратились в следующем предложении в 10 лет.

Перед взлетом вы зарядили аккумулятор-зарядили. Лететь 10 лет. Аккумулятор через свое внутреннее сопротивление-постепенно теряет разряд-теряет.  Итог-даже через год-два свежезаряженный аккумулятор сядет. И хранить аккумуляторы следует только в заряженном состоянии. Если разрядил на ноль и в таком состоянии аккумулятор пролежал долго-то все.... каюк. Надо обеспечить возможность подзарядки по пути. 60 дней и 10 лет это разные сроки разных процессов.
60 дней - время после расстыковки и жизни аккумулятора в автономном режиме (без возможности подзарядки от материнского КА)
10 лет (а лучше 15) - время гарантированной эксплуатации аккумулятора в боеготовом режиме (стоит, жрет небольшой ток для подзарядки).

А вот это вы сами себе придумали и спорите здесь исключительно сами с собой на потеху окружающим. Разводку можно выполнить хоть за месяц, что не отменяет того, что активное энергопотребление будет длиться всего порядка часа. Вроде бы довольно очевидная вещь.

Нет. Если КА должен получать данные, то с довольно высокой точностью надо подлететь. Одного разделения явно недостаточно. Во первых может потребоваться введение своей ДУ для обеспечения коррекции, чтобы выйти в нужную точку относительно Плутона. Во-вторых для снятия текущего положения КА потребуется работа звездных датчиков, камер по виду в которые можно понять текущую его ориентацию и передачу телеметрии через материнский КА. Далее-по текущему плану нужна его заливка перед пролетом. Плюс работа служебных систем и их контроль, работа гиродинов и др. Ну не болванка же это будет... какая-никакая работа и передача информации все-таки потребуется задолго до пролета.       

[Андрей Курилов]

Нет. Если КА должен получать данные, то с довольно высокой точностью надо подлететь. Одного разделения явно недостаточно. Во первых может потребоваться введение своей ДУ для обеспечения коррекции, чтобы выйти в нужную точку относительно Плутона.

Как я уже говорил - ни в коем случае. Вся коррекция должна выполняться строго при разводке.
При дистанции разведения 10 тыс. км и допустимой погрешности 10 км необходимо выполнить разводку с точностью по скорости около 1 см/с, если выполнять её за 2 недели до пролёта. Вполне приемлимо.

[juseppe]

Замечу вскользь, что ядерные реакторы (именно реакторы, с СЦР, а не РИТЭГи) с тепловой мощностью 30...150 кВт созданы в 60-х - 70-х и успешно летали. (Электрическая была до 7 Квт, из-за выбраных схем преобразования). В наше время (по прошествии 40-50 лет) создать реактор с электрической мощностью десятки кВт - задача, наверняка, решаемая.
С таким реактором и какой-нибудь движитель типа ВАЗИМРа нетрудно поставить, тогда набор и гашение скорости перестанут быть "проблемой проблем", масса рабочего тела будет менее 50% массы аппарата.

[Грехов Михаил]

За 2 недели скорость разводки должна быть порядка 4 м/с (а реально, применительно к радиусу орбиты Харона-около 16 м/с с дистанцией разведения около 20 000 км). Обеспечить высокую точность и формирование импульса на уровне 0.25...0,1% - малореально. И даже дело не в этом-ни один механизм не способен сделать разделение без хоть какого-нибудь дисбаланса и создания закрутки КА. Хоть на полпроцента один бок сильнее ткнул-и все.... Без гиродинов КА начал неконтролируемое вращение. Даже если 1 оборот в сутки - плохо. А так, чтобы за 2 недели скажем вообще не повернулся-нереально.  Стопудово-свои звездные датчики и система ориентации. Ведь нам важно получить контролируемое положение КА и его разворот в процессе съемки. А так-же ориентации какой-никакой в процессе передачи инфо.   

[Андрей Курилов]

Обеспечить высокую точность и формирование импульса на уровне 0.25...0,1% - малореально.

Не рассказывайте басни и не делайте вид, что вы не знаете что такое коррекция.

Без гиродинов КА начал неконтролируемое вращение. Даже если 1 оборот в сутки - плохо.

Чем же? Пусть суб-АМС соориентируется после разделения и - в спячку на 2 недели. Подъём - по таймеру.

Ведь нам важно получить контролируемое положение КА и его разворот в процессе съемки.

Ок, соориентируется после включения по таймеру, прямо перед началом работы.

А так-же ориентации какой-никакой в процессе передачи инфо.   

На всё это в случае Плутона - час.

[Грехов Михаил]

Чем же? Пусть суб-АМС соориентируется после разделения и - в спячку на 2 недели. Подъём - по таймеру.

За счет каких таких механизмов? Ведь должны быть гиродины на самой суб-АМС и их питание от аккумуляторов. Это все вес. М ориентация воспринимается от звездных датчиков (вот так уж повелось вот) и значит их работу и наличие тоже надо обеспечить. Гиродины-имеют свою точность... остаточная закрутка все-равно сохраняется. При полете КА с сохранением ориентации всегда действует контроль положения!

Не рассказывайте басни и не делайте вид, что вы не знаете что такое коррекция.

Знаю. Это когда КА содержит собственную систему ДУ с возможностью управлять своей траекторией. При этом снимаются показания наверное относительно каких-то объектов и выдача точно рассчитанного импульса. Я вам привел то, что тогда даже суб-КА должен иметь свою ДУ и по сути дела с учетом звездных датчиков и гиродинов сам уже почти становится полноценной платформой с габаритами, сравнимыми с габаритами материнского КА. Но вы же в свою очередь считаете, что совсем незачем иметь все это... и типа эти суб-АМС могут быть простыми до безобразия. Это не так!

На всё это в случае Плутона - час.

Это все слагаемые. В процессе подлета с КА непрерывно подается телеметрия, данные в том числе съемки, где специалисты понимают как размещен КА относительно Плутона. Хрен с ним с этим часом... до этого аппарат уже прилично работает и должен передавать данные специалистам для их анализа. И спячки на этом этапе миссии не получается. Потом-сориентироваться за считанные минуты и начать работать (без свежих данных и проведенных заранее маневров) КА не сможет.     

[Андрей Курилов]

Ещё раз. Пусть после разделения и перед началом работы - 2 недели спячки. Никакого спортивного ориентирования в этот период не требуется, суб-АМС может лететь болванкой. Второе: достаточно точное наведение при разведении - возможно, не пытайтесь вешать лапшу на уши. Разделение со скоростью порядка 1 см/с - также вполне возможно.

[Грехов Михаил]

После отчекрыживания допустим из-за возможных неточностей суб-АМС отвело в сторону на 1 градус от предполагаемого значения и он полетел с другой скоростью... потом КА заснул. Проснулся.... ба... а какой-нибудь Никс совсем с другой стороны. Каким образом аппарат должен быстро понять, что теперь надо повернуться для его съемки не влево, а вправо?  и вообще КА в закрутке незначительной и не понимает куда он вообще повернут. Интеллектуальных систем же нет на борту. Есть четкая программа. А эту новую программу ему не послали. А послать можно только в случае задания ориентации.

Радиус орбиты Харона допустим 17 536 километров. Допустим надо за 2 недели отлететь на 20 000 километров. Итого:

20 000*1000метров/(14дней*24часов*3600секунд в часе) = 16,53 м/с - требуемая скорость для отчекрыживания. Не сантиметры в секунду, а метры в секунду! За счет чего вы обеспечите такую скорость? Пружины? или что? И скорость должна быть довольно точно калибрована. Иначе можем либо врезаться в Харон.... либо полететь дальше, чем запланировали. если вы хотите скажем пролететь на расстоянии 100 километров (ну допустим +-50 км) то это по отношению к 20 000 дистанции разлета 0.5% погрешность. Как вы собираетесь обеспечить это? без каких-либо измерений того, как на самом деле полетел КА.

И вообще за 2 недели полной спячки температура на КА упала до -200 градусов и аккумулятор не может работать в таких жутких условиях. Электролит замерз... 

[pkl]

Ну это понятно, что не тянут. Такие программы должны быть международными, как ВеГа или Кассини.

  Ещё как тянут, просто Плутон не в приоритетах. Поэтому будут намного более дорогие, чем New Horizons, Mars 2020 Rover и Europa Mission, а к Плутону ничего пока не будет.

Я к тому, что параллельно не могут вести несколько проектов. Потому и приходится выбирать приоритеты. При этом, такими темпами, как сейчас, до исследования Плутона с орбиты мы, наверное, не доживём.

[pkl]

Замечу вскользь, что ядерные реакторы (именно реакторы, с СЦР, а не РИТЭГи) с тепловой мощностью 30...150 кВт созданы в 60-х - 70-х и успешно летали. (Электрическая была до 7 Квт, из-за выбраных схем преобразования). В наше время (по прошествии 40-50 лет) создать реактор с электрической мощностью десятки кВт - задача, наверняка, решаемая.
С таким реактором и какой-нибудь движитель типа ВАЗИМРа нетрудно поставить, тогда набор и гашение скорости перестанут быть "проблемой проблем", масса рабочего тела будет менее 50% массы аппарата.

Ну да. JIMO, а сейчас ТЭМ - это как раз попытки сделать такую ЯЭУ. К сожалению, США довольно быстро прекратили работы в этом направлении. Мы - пока пытаемся.

[Андрей Курилов]

Михаил, вы меня троллите что-ли? Сами себе выдумываете какую-то чепуху и сами ж с ней спорите. Я уже устал повторять одно и тоже, вы почему-то меня не слышите.

[pkl]

Честно говоря, мне лично кажется, что ещё один пролётный зонд мало что нового даст. Также как для Урана с Нептуном. Нужен орбитальный аппарат. Посадочный зонд необязателен, хотя и желателен.

[Андрей Курилов]

1. Ошибка по направлению составит не более 0.004 градуса при разделении на скорости до 1 см/с.
2. Разведение осуществляется основным несущим зондом, а не пружинами или пироболтами.
3. При хорошей термоизоляции достаточно ватт 10 для подогрева. Тогда на 2 недели хватит чуть ли не аккумулятора от смартфона. Можно и по  другому решить проблему - жалким граммом изотопов.

[LeMay]

Я к тому, что параллельно не могут вести несколько проектов. Потому и приходится выбирать приоритеты. При этом, такими темпами, как сейчас, до исследования Плутона с орбиты мы, наверное, не доживём.

  Mars 2020 Rover и Europa Mission будут вестись как раз параллельно. И это не считая аппаратов поменьше и того, что работает сейчас. Приоритеты выбирают всегда.

Ну да. JIMO, а сейчас ТЭМ - это как раз попытки сделать такую ЯЭУ. К сожалению, США довольно быстро прекратили работы в этом направлении. Мы - пока пытаемся.

  Я бы заинтересовался, почему JIMO отменили. Видимо, не всё так просто с ЯЭДУ, как на бумаге.

Честно говоря, мне лично кажется, что ещё один пролётный зонд мало что нового даст. Также как для Урана с Нептуном. Нужен орбитальный аппарат. Посадочный зонд необязателен, хотя и желателен.

  Можно заменить Плутон на Эриду или Седну.

[Митрич]

Грехов Михаил

Михаил, Вы, если не ошибаюсь, специалист - Вам вопрос: сколько потребуется топлива, чтобы затормозить у Плутона КА массой 1 тонну, летящий со скоростью НГ(13,7км\сек)? И сколько потребуется, чтобы разогнать до такой скорости этот аппарат с околоземной орбиты (допустим, мы будем на ней его собирать и с неё отправлять)? И сколько потребуется для этого пусков "Ангар" или ещё каких ракет?

[Грехов Михаил]

А данных недостаточно. Топливо может быть разным. Двигатели могут быть разными. Топливо таки должно быть в баках и вообще тормозиться неким разгонным блоком (который тоже летит со скоростью КА и тормозит сам себя).

Посчитать скажем потенциальную энергию КА и необходимое кол-во топлива, которое надо, чтобы в КПД 100% затормозить при нулевой массе РБ можно. Но это не будет действительным решением.

К Андрею Курилову:

Ошибка по направлению составит не более 0.004 градуса при разделении на скорости до 1 см/с.

Как уже было показано, нам при разделении надо обеспечить скорость в 16,5 м/с. У вас 1 см/с. что-то не стыкуется. С такой скоростью надо раньше в 1650 раз. И собственно не низкая скорость дает точность, а точность абсолютное выдерживание этой скорости. Вы этого что-то понять упорно не хотите. А точность импульса обеспечить нелегко.

Разведение осуществляется основным несущим зондом, а не пружинами или пироболтами.

Как? Какой механизм предлагаете для скорости 16 м/с? Пироболты нужны. Каким-то же образом сначала КА должны быть скреплены. Других надежных способов кроме как пироболт или зачековка пока не придумано.

При хорошей термоизоляции достаточно ватт 10 для подогрева. Тогда на 2 недели хватит чуть ли не аккумулятора от смартфона. Можно и по  другому решить проблему - жалким граммом изотопов.

Грамм изотопа теплым не будет. Нужна какая-то минимальная масса для разогрева. Вот не знаю, сколько она у Плутония и как там вообще все устроено с точки зрения ядерной физики.

10Вт да на 2 недели это 10*3600*24*14=при эквиваленте напряжения 12 вольт энергосодержанию аккомулятора в 280 А*Ч. С учетом запаса, КПД и т.п. лучше чтобы было ну так около 350А*Ч  У меня в автомобиле-90 А*Ч. В прошлом авто-55А*Ч. В смартфоне - при напряжении батареи 3.7 вольта - 1,32А*Ч. Это мизер совсем.