Техника для вакуумно-атмосферных межпланетных пилотируемых полётов (к Венере)

[Андрей 2]

А если нужно против ветра?

[LonelyWanderer]

А какие принципиальные преимущества на этом дирижабле имеются перед орбитальным аппаратом, если поверхность по-прежнему не доступна? Только в десятки или сотни раз дороже.

[Андрей 2]

Хороший вопрос, как минимум обеспечить своё присутствие, по крайней мере в атмосфере планеты, ради престижа. Меня смущает сильный ветер на этих высотах, а значит высокая вероятность столкновений таких конструкций, чтобы этого избежать нужно будет их "развести" по высоте, и оснастить их довольно мощными электродвигателями, то есть  системами  импеллерного типа.

[crazy_terraformer]

А какие принципиальные преимущества на этом дирижабле имеются перед орбитальным аппаратом, если поверхность по-прежнему не доступна? Только в десятки или сотни раз дороже.

Зато атмосферу он может буквально пощупать, инструментально оценить размер капель кислоты и наличие пыли в атмосфере, распределение газов и паров кислот, др.хим соединений и элементов. Может отправить  в глубокие слои атмосферы и к поверхности возвращаемый автономный зонд(ы), который каждый раз перед отправкой сможет подзаряжать или ремонтировать, снабжать жидким азотом или сжиженной ледяной субкритической углекислотой для охлаждения.

[crazy_terraformer]

Хороший вопрос, как минимум обеспечить своё присутствие, по крайней мере в атмосфере планеты, ради престижа. Меня смущает сильный ветер на этих высотах, а значит высокая вероятность столкновений таких конструкций, чтобы этого избежать нужно будет их "развести" по высоте, и оснастить их довольно мощными электродвигателями, то есть  системами  импеллерного типа.

Венера - это Вам не оживлённый перекрёсток, а тем паче её атмосфера. Двигатели естественно понадобятся, но скорее для чего-нибудь другого...

[Андрей 2]

Имею ввиду большое количество конструкций ( платформ) в атмосфере.

[LonelyWanderer]

А какие принципиальные преимущества на этом дирижабле имеются перед орбитальным аппаратом, если поверхность по-прежнему не доступна? Только в десятки или сотни раз дороже.

Зато атмосферу он может буквально пощупать, инструментально оценить размер капель кислоты и наличие пыли в атмосфере, распределение газов и паров кислот, др.хим соединений и элементов. Может отправить  в глубокие слои атмосферы и к поверхности возвращаемый автономный зонд(ы), который каждый раз перед отправкой сможет подзаряжать или ремонтировать, снабжать жидким азотом или сжиженной ледяной субкритической углекислотой для охлаждения.

Результаты этих исследований не стоят астрономических затрат на пилотируемые дирижабли. Гораздо интереснее всё-же поверхность, а атмосферу можно и автоматическими средствами исследовать.

[crazy_terraformer]

А я не про пилотируемые, а про беспилотные роботы.

[LonelyWanderer]

А я не про пилотируемые, а про беспилотные роботы.

Не знаю, насколько это вероятно. Дирижабль должен быть достаточно высоко, чтобы не подвергаться  действию серной кислоты и чтобы иметь источник энергии в виде солнечных батарей. Зонд, если он будет крылатый, должен будет развивать порядочную скорость, чтобы подняться на эту высоту, а дирижабль медленный. Ракетные двигатели тут не подходят, т.к. мы создаём долговременный дирижабль, соответственно и зонды должны быть многоразовыми, т.е. использовать мало топлива, чтобы вся система работала эффективно. Можно, конечно, как-то генерировать ракетное топливо из верхней части облаков, используя солнечную энергию, но в автоматическом режиме все это слишком сложно, дорого и ненадёжно.

[LonelyWanderer]

А насколько реальны вообще пилотируемые дирижабли? Нужно хотя-бы 2 человека и ракета класса Союз массой в 313 тонн на борту дирижабля, а  ведь даже такой дирижабль, как Акрон имел грузоподъёмность в 75 тонн..  Может есть какая-нибудь ракета поменьше? Нужно вывести такой аппарат, как Союз, может даже поменьше - только на низкую опорную орбиту, и РН Союз тут, возможно, избыточна.

[sharp]

А насколько реальны вообще пилотируемые дирижабли? Нужно хотя-бы 2 человека и ракета класса Союз массой в 313 тонн на борту дирижабля, а  ведь даже такой дирижабль, как Акрон имел грузоподъёмность в 75 тонн..  Может есть какая-нибудь ракета поменьше? Нужно вывести такой аппарат, как Союз, может даже поменьше - только на низкую опорную орбиту, и РН Союз тут, возможно, избыточна.

Должно хватить легкой ракеты типа "Вега". Но это все равно 137 тонн стартовой массы....

Для старта с Венеры очень выгодно было бы использовать авиаступень: плотная атмосфера делает возможным аэродинамический полет существенно выше, чем на Земле, и можно сэкономить более 1,5 км/с хар.скорости.

Возможно, имеет смысл одноступенчатыц шаттл по схеме орбита-атмосфера-орбита. Максимум ему потребуются дополнительные подвесные баки.

От такого шаттла требуется сблизиться с жаблем, принять экипаж, затем вновь набрать скорость сначала на авиационных, затем на ракетных двигателях.

[crazy_terraformer]

А я не про пилотируемые, а про беспилотные роботы.

Не знаю, насколько это вероятно. Дирижабль должен быть достаточно высоко, чтобы не подвергаться  действию серной кислоты и чтобы иметь источник энергии в виде солнечных батарей.

Кислота очень разведена.

нашёл ответ Чемберлену snickers'у (надо было самому посчитать)
http://3grko.livejournal.com/3946.html

в облаках Венеры

fortunatus пишет в 3grko
        20 июля, 2010

    Мне захотелось прикинуть, насколько велико "разъедающее действие" сернокислотных облаков Венеры. Результат оказался для меня неожиданным.

    В самой густой части облаков (как раз на уровне комнатной температуры) концентрация капелек доходит до 1500 на куб. см, средний диаметр капелек 0,4 мкм (источник - Ксанфомалити, "Планета Венера"). Зная плотность серной кислоты 1,83 г/см3, высчитываем плотность аэрозоля: 0,09 мг/м3.

    Насколько это много? Из Википедии (те же цифры повторяется на других сайтах): "ПДК аэрозоля серной кислоты в воздухе рабочей зоны 1,0 мг/м³, в атмосферном воздухе 0,3 мг/м³ (максимальная разовая) и 0,1 мг/м³ (среднесуточная)."

    Что мы видим? Содержание серной кислоты в венерианских облаках ниже ПДК!

    Выходит, что по крыше Эрикса можно разгуливать хоть голышом в кислородной маске (ну, не слишком долго). Правда, есть риск солнечного ожога.

gans2
2010-07-20 06:34 (UTC)
 
Как химик-технолог, работавший с серной кислотой расскажу Вам , что будет. Если поверхность реакционноспособная (продукт реакции уносится или растворяется в реагенте) и температура выше температуры замерзания реагента - пойдет реакция на поверхности - "потливая" коррозия. А скорость реакции увеличивается в два раза на каждые 10 градусов температуры. ПДК дано для +20 градусов Цельсия (нормальные условия). У нас на складе сульфата вполне можно было дышать и ходить без лепестка. Но вот всё железное оборудование гнило на глазах.

Значит надо использовать сплавы и металлы не реагирующие с разбавленной серной кислотой, что уже легче.

На высоте 55км температура 29^oC давление 0,5314 от земной атмосферы, на 60 км −10^oC давление 0,2357 от земной атмосферы. Вот где-то в районе 56-58 км, где будет 0,5 от земной атмосферы и 20-25^oC самое место для пилотируемого, а беспилотный должен быть выше облаков на высоте 62-73 км.

[LonelyWanderer]

Должно хватить легкой ракеты типа "Вега". Но это все равно 137 тонн стартовой массы....

Для старта с Венеры очень выгодно было бы использовать авиаступень: плотная атмосфера делает возможным аэродинамический полет существенно выше, чем на Земле, и можно сэкономить более 1,5 км/с хар.скорости.

Возможно, имеет смысл одноступенчатыц шаттл по схеме орбита-атмосфера-орбита. Максимум ему потребуются дополнительные подвесные баки.

От такого шаттла требуется сблизиться с жаблем, принять экипаж, затем вновь набрать скорость сначала на авиационных, затем на ракетных двигателях.

Шаттл не может лететь на скорости 1.5 км/с на высоте дирижабля, если мы хотим, чтобы дирижабль был на той высоте, где человек может выйти наружу без скафандра. Чтобы снять экипаж, нужно сравнять скорости, и поэтому экономии никакой не будет.

А ракета Вега, может тоже мощнее, чем нам нужно? Грузоподьемность - 1500-2000 кг. Для сравнения, Союзы - 7 тонн, спускаемые их модули - 2 тонны. Но спускаемые модули снабжены экраном для торможения об атмосферу. Это нам не нужно. Можно сделать ещё легче. Как при старте в фильме "Марсианин" - просто раму обтянуть пленкой, и космонавта в свободный орбитальный полет. Это шутка. Но можно сделать простейшую конструкцию. Вроде https://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0_%D0%B4%D0%BB%D1%8F_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%B8_%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%B2%D1%80%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%B0

На фото американский ранец, не знаю его вес. Но два советских были 90 килограмм и 150.  В первом случае общий вес с космонавтом составлял 250 кг. Соответственно, на двоих космонавтов нужна ракета с грузоподъёмностью на НОО в 500 кг. Эти космонавты со своими ранцами будут под ракетным обтекателем, так же, как и спутники. Этот обтекатель на орбите сбрасывается и космонавты с ранцами оказываются в открытом космосе. У этих ранцев запас приращения скорости 30 м/с, но они все таки хрен знает когда были разработаны, сейчас, думаю, есть технологии получше, и можно при этом же весе и до 100 м/с довести. Но на орбите их должен уже поджидать космический корабль и в идеале без проблем ранцы не должны понадобится.

Вот, надо найти самую лёгкую ракету с грузоподъёмностью в 500 кг, и заценить, реально ли ее подвесить на дирижабль. Если сравнивать с Вегой, то масса такой ракеты должна быть тонн 50. Это уже в пределах возможного для дирижабля Акрон. Вот только сам подобный дирижабль, наверное, нереально  запустить в атмосферу Венеры.

[LonelyWanderer]

А вот, существует уже подходящая ракета:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Пегас_(ракета-носитель)
И условия запуска те же самые - воздушный старт, и грузоподъёмность подходящая - 443 кг на НОО. Этого немного не хватает (выше я прикидывал, что нужно 500 кг для запуска 2-х космонавтов в реактивных ранцах). Но у Венеры же и 1-я космическая скорость ниже на 582 м/с. Земля вращается на экваторе 465 м/с. Т.е. выигрыш у Венеры - 117 м/с. Боинг быстрее дирижабля, зато скорость ветров на верхней границе - 100 м/с, плюс скорость дирижабля. В итоге Пегаса будет достаточно для запуска 2-х космонавтов в реактивных ранцах.

Масса ракеты Пегас - 23 тонны. Т.е. 23 тонны - дополнительная грузоподъемность, которую должен обеспечивать дирижабль. Гинденбург мог поднять до 100 тонн, но в условиях более плотной атмосферы Венеры (углекислый газ в 1.56 раз тяжелее воздуха), Гинденбург мог бы нести 156 тонн. Т.е. нам нужен дирижабль, в 6-7 раз меньший по объёму, чем Гинденбург.
Но нам нужен строго мягкий дирижабль, ибо жёсткий или полужёсткий нам не построить в атмосфере Венеры. Из мягких самый большой из существующих - Airlander 10.

Его объём - 38 000 кубометров, против 200 000 Гинденбурга. Полезная нагрузка 10 тонн, на Венере было бы 16 тонн. Т.е. нужен дирижабль раза в 2 большего объёма, если на нём размещать только ракету, а жильё - на другом дирижабле.
Или, вариант - 2 таких дирижабля, как Airlander, с одноместными ракетами, меньшими, чем Пегас. И ещё третий - жилой. Хотя для жилья одного такого дирижабля с 16-ю тоннами полезной нагрузки всё равно будет мало...

[Андрей 2]

Шаттл не может лететь на скорости 1.5 км/с на высоте дирижабля

Тот корабль, о котором я писал должен справится с этой задачей.
А использование ранцев не опасно для людей? Один отказ-и человека уже ничего не спасёт.

[sharp]

Шаттл не может лететь на скорости 1.5 км/с на высоте дирижабля, если мы хотим, чтобы дирижабль был на той высоте, где человек может выйти наружу без скафандра. Чтобы снять экипаж, нужно сравнять скорости, и поэтому экономии никакой не будет.

Авиационные двигатели шаттла можно снабдить опцией перехода в вертикальный режим, либо снабдить его пропеллерами для кратковременного зависания на точке на время трансфера полезной нагрузки с жабля на шаттл.

на скорости 1.5 км/с

Я не говорил вообще что нужно лететь на этой скорости. Я говорил, что если старт ракеты с высоты 100 км, для достижения орбиты нужна характеристическая скорость на 1.5 км/с меньше, чем при старте с поверхности - просто за счет разницы в начальной потенциальной энергии.

А ракета Вега, может тоже мощнее, чем нам нужно? Грузоподьемность - 1500-2000 кг. Для сравнения, Союзы - 7 тонн, спускаемые их модули - 2 тонны.

Думаю, оптимальнее всего - орбитальный модуль "Союза", весом 1300 кг.
Отправлять космонавтов в скафандрах опасно (радиация, мало запаса воздуха), сложно взять с собой полезную нагрузку, которую можно загрузить в капсулу "Союза".

Масса ракеты Пегас - 23 тонны. Т.е. 23 тонны - дополнительная грузоподъемность, которую должен обеспечивать дирижабль.

В любом случае грузить жабль еще и многотонной ракетой - это попросту нецелесообразно. Потребует значительного увеличения грузоподъемности и, как следствие, в разы увеличит стоимость миссии.

[LonelyWanderer]

Шаттл не может лететь на скорости 1.5 км/с на высоте дирижабля

Тот корабль, о котором я писал должен справится с этой задачей.
А использование ранцев не опасно для людей? Один отказ-и человека уже ничего не спасёт.

Отказ чего именно? Если откажет двигатель Союза на этапе разгона, то его тоже ничего не спасёт, т.к. приземляться некуда - внизу ад. В этих условиях стартовать в одних только скафандрах с ранцами не опаснее, чем на корабле. Но, конечно, психологически страшнее.

[LonelyWanderer]

А ракета Вега, может тоже мощнее, чем нам нужно? Грузоподьемность - 1500-2000 кг. Для сравнения, Союзы - 7 тонн, спускаемые их модули - 2 тонны.

Думаю, оптимальнее всего - орбитальный модуль "Союза", весом 1300 кг.
Отправлять космонавтов в скафандрах опасно (радиация, мало запаса воздуха), сложно взять с собой полезную нагрузку, которую можно загрузить в капсулу "Союза".

Масса ракеты Пегас - 23 тонны. Т.е. 23 тонны - дополнительная грузоподъемность, которую должен обеспечивать дирижабль.

В любом случае грузить жабль еще и многотонной ракетой - это попросту нецелесообразно. Потребует значительного увеличения грузоподъемности и, как следствие, в разы увеличит стоимость миссии.

Дело в том, что размещать ракету, способную выйти в космос на дирижабле - это на грани возможного, а запустить ещё и такую массу, как Союз - практически нереально. Я выкладки выше сделал, каковы нужны параметры дирижаблей, чтобы одного только космонавта с ранцем вывести в космос - это уже очень тяжело. А запустить в атмосферу Венеры дирижабль размером побольше Гинденбурга, чтобы на него подвесить тяжеленную ракету - вообще фантастика. Именно поэтому и предлагаю такой минимальный вариант. В противном же случае, если отказываться от такого минимального варианта - пилотируемая долговременная исследовательская экспедиция в атмосфере Венеры полностью невозможна.
А что там полезный груз - несколько килограммов пород на каждого космонавта, не более. Образцы же можно брать очень небольшие, по несколько грамм на каждый хватит для основных фундаментальных исследований. Больше ничего брать и не надо. Запаса воздуха в этих ранцах, кстати, на несколько часов. Если корабль будет ждать на НОО, этого вполне достаточно, чтобы забрать космонавта. Несколько часов хватит даже если вы промахнулись на сотни километров, что было бы уже ЧП. А если корабль не выйдет заранее в нужное место, то тогда и космонавты не будут взлетать. Он должен заранее выйти на нужную орбиту, и ракета должна стартовать в нужное время. И не будет тогда никаких проблем.

[Андрей 2]

Но, конечно, психологически страшнее.

Это точно, отказов может быть много, и всё равно главного никто не знает, от перегиба топливопровода, до входа человека во время перелёта в "штопор", или нарушения герметичности скафандра, хотя идея заслуживает внимания, например как система аварийного спасения, нужно только её как-то обезопасить.

[LonelyWanderer]

Но, конечно, психологически страшнее.

Это точно, отказов может быть много, и всё равно главного никто не знает, от перегиба топливопровода, до входа человека во время перелёта в "штопор", или нарушения герметичности скафандра, хотя идея заслуживает внимания, например как система аварийного спасения, нужно только её как-то обезопасить.

Такие ранцы много раз применялись, отказов, насколько я знаю, не было. Конечно, они там вокруг космической станции кружили, не удалялись далеко, но это не принципиально, важнее статистическая надёжность.
Конечно опасно, а тут и невозможно безопасных вариантов найти, космос поди, да ещё и ад под ногами...