Межпланетный Транспорт: двигатели и стратегии

[noxx77]

Все это мыслимо (как и заменитый ОТС) если вы УЖЕ ВЫШЛИ из колыбели. Даже все эти петли-пущалки... Они бессмысленны без мощной инфраструктуры в космосе. Нет зарузки, нет смысла строить

Золотые слова, наш могучий товарищ! Отсутстсвие смысла - главная проблема космической колонизации сегодня. А подпрыгивать над Землёй и пускать раз в год АМС можно и тем, что имеется без онанизону...

[alex_semenov]

И все-таки о том, что я называю ТЕХНОМ.
По аналогии с "геномом". Геном это не простой набор, совокупность генов самих по себе. Это взаимоувязанный набор, вопрощающийся в вид. То есть некая генная целостность.
То же и с технологиями.
Они ведь мемы (гены- разновидрость мемов). И они тоже не сами по себе как правило. Они цепляются друг на друга, так сказать. Взаимоувязаны и вместе порождают нечто (типа вида) как и геном.
Переслегин называет то, что я назвал "техном" не очень удачным термином (я тут про термины выше, видимо, не зря разглагольствовал) "технологический пакет". Ясно из термина что это больше чем технология. Это набор технологий, собранный в "пакет". Но термин "пакет" предполагает некое примитивную упаковку. Геном, техном - это сложный граф с ветвлениями, цепями, кольцами узлами... В общем структура, которая не менее важна, а скорей и более, чем сами узлы графа - гены, мемы, технологии.
Так что же такое техном?
Напрягитесь. Тут 11 минут. Слушать Переслегина, что тексты Гребенщикова пытаться понять. Но вы уж потратьте время. Он тут краток и вполне понятен, думаю, для простого народа.

Почему базовую технологию побеждает замыкающая. Сергей Переслегин.

Пример с авиацией - очень нагляден. Но я могу привести еще один наглядный. Компьютеры. Компьютерная революция. Я старрр, и четко помню еще те книжки, где в начале-середине 80-х, когда уже случился прорыв с "Эплл", когда Джоб сджобил уже оконный интерфейс и манипулятор "мышь" у "Ксерокс", в СССР по инерции-традиции высоколобые кибернетики все еще обсуждали вопрос как же следать компьютер доступным, условно, "обычному быдлу", не умеющему писать код на Фортране...
Ставка делалась на Пролог. Язык логического программирования. Мол, вот-вот мы напишем искусственный интеллект, который будет разговаривать "с быдлом" на его языке и тогда компьютеры (тогда виделась сеть терминалов, вынесенная от майнфреймов под нос пользователю) заговорит аке говорящая Щука или Золотая рыбка, человеческим, понятным языком. И  массовый человек будет общаться с компьютером "по-русски". Не вдаваясь в Фортран. ЭВМ "выйдут в массы"!
Есть тут кто-то, кот помнит это?
Нет?
Ото ж!!!
 
Компьютеры появились, как мы знаем, для расчета артиллерийских таблиц и водородной бомбы. В середине века (на самом деле еще XIX века...)
Потом крупные корпорации применили их для бухгалтерии, а наукообразы для своей науки. И это все было уже в 1950-х.  Не такое компактное, но было. Занимало свою нишу. Маргинальную. Ну как прокариоты перед кембрийским взрывом. И даже появление микропроцессоров в начале 70-х, не сильно продвинули техном компьютерных технологий, компьютерный техном в массы. Да, были клубы любителей паять и программировать спаянное на Бейсике... Но это длилось аж 10 лет... С середины 70 до по-сути до середины 80-х.
В нашу страну это пришло с опозданием в 5-10 лет (обычно же за железный занавес все попадало с задержкой 20 лет). И у меня даже первый мой компьютер был так паянный. "Специалист" назывался. Не я паял (не хватило рук) но я его допиливал, подключал к телику (ламповому!), клавиши располагал "как надо". В общем возился и программировал на Бейсике (и пока ходил на перекур, я тогда курил, все слетало, ибо надежность была никудышный). Это был 1989-1990-й.
Так вот.
По-настоящему, как мы знаем, прорыв осуществил "Макинтош". Как? А вот так, как выше рассказывает Переслегин.
Базовая технология давно была. Давно был техном. Были связанные технологии. Монитор, микросхемы... Давно можно было приблизить к народу техном. Но не хватало ЗАМЫКАЮЩЕЙ технологии. Технологии диалогового интерфейса, который долго долго развивался и в итоге вырос в "оконный".
Оказывается, "быдло" не такое и быдло. Оно прекрасно, интуитивно осваивает этот механизм общения с программой (вообще с компьютером).Никакой человеческий язык, никакое понимание со стороны машины не нужно. Идея пролога сдохла. Как тупиковая. Технология именно гуманитарная (она должна понимать способности человека, взаимодействующего через нее с техномом). Точно так же как управление летательными аппаратами. И не только рули. Я уже рассказывал. Нужна была идея аэродрома, посадочной полосы. И нужно было уловить, что человек с этим не просто справится, но и решит что это чертовски удобно! Садится на три точки в специально отведенном для летательного аппарата месте, а не где попало.

(кликните для показа/скрытия)

Я уже говорил, что садиться где попало - это было негласное условие техзадания на разработку аппарата тяжелее воздуха. Где попало садились все вообрагаемые аппараты эпохи до братьев Райт.  Многие воображали крылья и даже оперение, но никто не вообразил шасси и главное - сеть специальных посадочных полос.
Более того. Я тут рядом вспомнил великую "Аэлиту" Толстого. И посмотрите. Во время написания романа, уже во всю летают самолеты, но более древняя цивилизация на Марсе использует аппараты, которые взлетают и садятся где угодно. То есть хотя веку авиации уже лет 15-20, но по-инерции считается что все же продвинутый аппарат просто ОБЯЗАН садится и взлетать вертикально. И к этому постоянно возвращаются, например был бум с появлением реактивной авиации. Но тоже отступил, схлынул. Не стали вертикально садящиеся самолеты массовым явлением. Да, вертолеты. Но это особый класс. Это своего рода затычка, так как базовый летательный аппарат - это самолет.

Улавливаете мысль?
Нет?
Я о том, что сейчас делает Маск.
Как мне кажется, в техноме ЖРД-ракета (именно ЖРД, как две разных, тянущих на раздельные "виды" технонома  поршневой и ракетный самолет. Хотя двигатель - вспомогательная технология, не базовая. Базовая - крыло, но технология двигателя  в ходит в формирующее техном ядро.)

Базовая технология тут - ракета. Отбрасывание ракетной массы, запасенной на борту.
Поддерживающая технология - ЖРД двигатель (редкий случай чуда, дающего невероятные возможности, например невиданную удельную мощность, которая сама по себе зиждется на технологии газовых турбин.)
Конечно пул связанных технологий обширен, без которых ракета не состоится как "вид". Это и материалы (строительство баков-башен). Это и активная стабилизация в принципе не стабилизируемого на взлете. Очень долго ракеты у фантастов и даже инженеров должны были взлетать с наклонных эстакад. То есть разгоняться, приобретать аэродинамически-стабильный полет еще на рельсах, а уж потом... Идея что  тонки, непрочный, качающийся бак с плещущейся жидкостью внутри (набор маятников - голову сломать!) будет медленно подниматься, стабилизируя себя отклонением струи...  Это был не очевидный ход.
По-сути.
Гироскопы и были замыкающей технологией в 1940-х. Если мы говорим о техноме РАКЕТНОГО СНАРЯДА, летящего в один конец (ракеты-носителя, задача которого разогнать и отделить полезную нагрузку от себя), то окончательно она родилась именно в нацистской Германии у фон-Брауна. И с тех пор только "допиливался".



И смотрите. Технологии в техноме очень сильно взаимоувязаны. Это на любом техноме можно показать. Но давайте возьмем ракету. Удельно-мощный ЖРД-двигатель позволяет поднять (больше своего веса!) не только самого себя и ракету, но и в разы (до 15-20 раз!) более тяжелый запас топлива и окислителя! Но самого по себе этого мало. Как эту штуку заставить стабильно подниматься, пока не набрана скорость и никакие рули не работают (а когда скорость набрана, атмосфера уже пройдена, какие рули)? Если вы полистаете старые журналы вы увидите что идея была найдена не сразу.
Была идея поставить двигатель выше центра массы.
Вот, например очень изящный подход, ГИРД 07. Такое изящество именно для стабилизации полета. 



А Годард не мудрствовал лукаво, вообще. Двигатель запер в нос, а все остальное подвесил снизу:



Другой путь - все те же эстакады. Но чем плоха эстакада? Ну мало того что она громоздка (нужен были километры рельсов!), аппарат на ней испытвает боковые перегрузки. То есть он должен держать двойную нагрузку при старте. И это когда он наполнен топливом под завязку, то есть вся эта масса давит на стенки! Когда же он начнет ускоряться как положенно, по мере падения массы будет расти продольная перегрузка. То есть нужно иметь и продольную и боковую прочность. А это - дорогое удовольствие. Это при наличествующих материалах, очень небольшое массовое число. Ну 7 ну 8... Не более.
Третий - путь Силовые гирадины (нашедшие таки применение на космических аппаратах уже в космосе). То есть раскрутить внутри ракеты некую массу как волчок и тогда ракета взлетая, не будет заваливаться на бок. Стоять колом. Есть примеры в литературе таких прожектов. Но я не стану их искать (и так картинок напихал сверх меры).  Но ясно, что это устройство само по себе чудовищно массивно и сложное. В общем плохая идея. Хотя, если помните, как запускался первый американский спутник? На вершину "редстоуна" поставили тупую вторую твердотопливную ступень и ... раскрутили ее.
Но все это оказалось эрзацами. Нежизненным. В техном "ЖРД-ракета" эти идеи-технологи не прижились.
Прижился механизм активной стабилизации. Системы управления на тех же гироскопах, но только как датчиках системы автоматического управления, которые выдают команды на рули для стабилизации положения ракеты. "Виляющий ракетный хвост"
Именно эта технология было для СНАРЯДА - замыкающей. Она позволила делать тонкий бак (вертикальная нагрузка), иметь никакой старт (для боевого снаряда это важно. Фау пускали с полян в лесу, пока не налетели союзнички, а, кстати, эстакады для самолетов-снарядов они сразу же разбомбили и бетонные казематы не помогли). И по-сути "гуманитароной". Хотя ракета не несла внутри человека, но когда она понесла, то было ясно что сам человек как пилот не сможет управлять стабилизацией. То есть гуманитарность технологии в том, что человек исключен из процесса управления. Управление передано автомату. Человек тут только пассажир.

Так вот. К чему все это?
На ракетах-носителях, ракетах в один конец мы и застряли. Полноценная  космическая ракета, которая бы вертикально взлетала и вертикально садилась, создана не была.
Кстати, важной технологией технома "Ракета-носитель" была многоступенчатость. Избавления от уже ненужной массы в ходе разгона. Тут, кстати тоже же была масса идей (и есть). Но выжили только несколько.
В общем.
Что делает Маск? В чем "новаторство", "прорыв" (хотя если посмотреть в деталях - фигня и кружок умелые ручки!)
Он отрабатывает последнюю технологию, опять таки, посадки ракеты. Возврата в исходную точку. Замыкание цикла. Ракета-носитель цикл размыкает. Она просто пуляет снаряд. А ракета должна взлететь и сесть. Если это космический КОРАБЛЬ.
Первая попытка создать космический  ракетный ЖРД-корабль - ШАТТЛ. Крылатый корабль. Который взлетает как ракета, а садится как самолет. Это был естественный ход. Как естественна мысль пускать ракету с эстакады или там разместить двигатель вверху для стабилизации. Но, к сожалению эта технология не вросла в технологический пул ракетного КОРАБЛЯ... Шаттлы сдохли. "Рыбки себя не проявили"...




Маск пытается освоит последний, самый неестественный подход к возврату ракетного корабля на землю. Вертикальный спуск на "ракетнйо струе". Опять таки интуитивно это кажется самым дурацким приемом.
Мозг, рука, в общем ДУША тянется (и вижу не только у меня) к естественному и привычном.
Ну крыло, ну парашют...
Но не...
Собственно, сама идея возвращать отброшенную первую ступень домой, мне всегда казалась нелепой. Ведь эти идеи были высказаны еще во времена "Бурана".
Ну на парашютах - это еще куда не шло. Но вот на ракетном столбе! Это же надо иметь во-первых запас топлива что бы ПРОЕКЦИЮ накопленной скорости "от старта" повернуть "к старту". А потом еще это и сбросить.. Хотя это можно и аэродинамически. Но спуск. Вертикальный... Это выглядит безумием. Безумием для человека, который как бы садит себя на место пилота. Это как раз опять таки "гуманитарная", замыкающая технология.
И я принял эту технологию (да, это она!) не тогда, когда сообщили, что Маск опять посадил назад ступень, а когда увидел симуляцию траектории полета.
Например здесь.

http://www.youtube.com/watch?v=oxtAa7QCbxw#

или здесь.

http://www.youtube.com/watch?v=bvYVXoOjols#

И подвиг ума тут - отказаться от естественного позыва "взяться за ручки", довериться автомату. Как это было у фон-Брауна, когда бочка со взрывчаткой, балансируя на ракетном хвосте  ме-е-е-е-дленно поднималась вверх "против всех законов физики".
Это было безумие!
Но оно стало нормой. Оно стало обыденностью.
Маск пытается сделать обыденностью вертикальную посадку (не отличимую от падения) обыденной.
Не естественно, скажем на парашютах или крыле, а ПРОТИВОестественно... Падая камнем...
Получится?
Мы ЗАМКНЕМ технологии ЖРД-корабля-ракеты. Именно корабля. То чего до сих пор мы так и не сделали за 60 лет космической эры. Так на односторонних снарядах, как наш незабвенный Барон,  и летаем.
Будет ли это реальный прорыв для выхода из колыбели?
Нет.
К сожалению, нет. Но будет отработана одна из технология, без которой выход, сумма технологий (метатехном) невозможен.
Так что держим за него кулаки.

[crazy_terraformer]

Более того. Я тут рядом вспомнил великую "Аэлиту" Толстого. И посмотрите. Во время написания романа, уже во всю летают самолеты, но более древняя цивилизация на Марсе использует аппараты, которые взлетают и садятся где угодно. То есть хотя веку авиации уже лет 15-20, но по-инерции считается что все же продвинутый аппарат просто ОБЯЗАН садится и взлетать вертикально.

На Марсе гравитация меньше, а значит затраты на вертикальный взлёт и посадку должны быть меньше на единицу массы.

[Инопланетянин]

Да, вертолеты. Но это особый класс. Это своего рода затычка, так как базовый летательный аппарат - это самолет.

Гравитация безжалостная… эта… самая. Вертолёты жрут много и с этим ничего нельзя сделать. Потому и не базовые, что дорого.
Ракеты с вертикальной посадкой тоже жрать будут. Кстати, фантасты всегда видели именно такие посадки своих многоразовых звездолётов.

На Марсе гравитация меньше, а значит затраты на вертикальный взлёт и посадку должны быть меньше на единицу массы.

Да, да, именно так.

Но чем плоха эстакада? Ну мало того что она громоздка (нужен были километры рельсов!), аппарат на ней испытвает боковые перегрузки. То есть он должен держать двойную нагрузку при старте. И это когда он наполнен топливом под завязку, то есть вся эта масса давит на стенки! Когда же он начнет ускоряться как положенно, по мере падения массы будет расти продольная перегрузка. То есть нужно иметь и продольную и боковую прочность. А это - дорогое удовольствие. Это при наличествующих материалах, очень небольшое массовое число. Ну 7 ну 8... Не более.

Но Маск пришёл всё к той же двойной нагрузке. Или с топливом не под завязку это не так смертельно?

Но будет отработана одна из технология, без которой выход, сумма технологий (метатехном) невозможен.

Знаете, глядя на нелепые ножки первой ступени, хочется посоветовать увеличить радиус ступени до радиуса ножек как минимум. Есть у меня подозрение, что многоразовость требует и толстых стенок бака и прочной камеры сгорания. По настоящему прочной. Золотая ракета получится, так что будет прямой смысл её беречь

[Mercury127]

Гравитация безжалостная… эта… самая.

m = 1 кг
P = mgh
K = (mv^2)/2

h        1 м           10 м        100 м        1000 м       10 км        100 км
P        10 Дж       100 Дж    1 кДж       10 кДж       100 кДж    1 МДж       

v        1 м/с        10 м/с      100 м/с     1 км/с        10 км/с     100 км/с
K        0,5 Дж      50 Дж      5 кДж       500 кДж     50 МДж     5 ГДж
dh       5 см         5 м           500 м       50 км         5 Мм         500 Мм     (при постоянном g)

ужасная гравитация, да...

[Ruslan_Sharipov]

Хах! Смотрите шире: раз - космический фонтан.

Смотрю шире, но хочу возразить. Одного фонтана или одной башни недостаточно. Надо не просто высунуть кончик конструкции за пределы атмосферы. Надо иметь на этой высоте объект, разогнанный в горизонтальном направлении до первой космической скорости. Отдельно стоящая башня или фонтан этого не обеспечат. Нужна разгонная эстакада длиной 1000 км минимум, опирающаяся а множество башен или фонтанов. Даже один фонтан сильно энергозатратен, а если их множество - то это кранты идее. Надувные башни, как опоры эстакады, статичны и энергии не потребляют.

[Ruslan_Sharipov]

Хах! Смотрите шире: два - пусковая петля

Пусковая петля - это вообще невозможная конструкция. Объекты длиной в сотни и тысячи километров не могут висеть за счёт продольных натяжений подобно тросам (таких натяжений не выдержит ни один конструктивный материал, кроме материалов космического лифта, использование которых сводит петлю к разновидности космического лифта). Такие конструкции должны быть уравновешены с силой тяжести на каждом своём участке без учёта сил продольного натяжения и не создавая таких продольных натяжений. Сила тяжести напрвлена к центру Земли. Противодействующая ей центробежная сила должна быть ей противоположна на каждом участке конструкции (иначе возникнут продольные натяжения). Это значит, что единственно возможной по геометрии конструкцией является петля Юницкого, опоясывающая всю Землю целиком.

[Ruslan_Sharipov]

Другой путь - все те же эстакады. Но чем плоха эстакада? Ну мало того что она громоздка (нужен были километры рельсов!), аппарат на ней испытвает боковые перегрузки.

Согласен, наклонная эстакада в пределах атмосферы для старта ракет бесполезна. Иное дело горизонтальная разгонная  эстакада, вынесенная за пределы атмосферы на высоту порядка 100 км и полностью заменяющая ракетный старт.

[Ruslan_Sharipov]

Первая попытка создать космический  ракетный ЖРД-корабль - ШАТТЛ. Крылатый корабль. Который взлетает как ракета, а садится как самолет.

По самолётному можно сажать не сам корабль, а опустевшие баки первых ступеней. Бак - это цилиндр. Если выполнить его напряжённым, то есть скрученным из плоской прямоугольной пластины, то он способен вновь распрямиться в пластину. Половинки этой пластины могут стать крыльями планера. Из части этой пластины можно сформировать хвостовое  оперение. Небольшая остаточная изогнутость пластины будет обеспечивать её крыловидную выпуклость и давать подъёмную силу. Получится планер. При подлёте планера к Земле этот планер может быть зацеплен винтомоторным самолётом и отбуксирован на аэродром.

[gans2]

То есть хотя веку авиации уже лет 15-20, но по-инерции считается что все же продвинутый аппарат просто ОБЯЗАН садится и взлетать вертикально.

"Когда спящий проснется" Уэллс. Аэропорты. Самолеты с рельс взлетают. Рассуждения про это. Строительные краны Компани ветровых двигателей. Год сказать?

[SpaceEngineer]

Маск пытается освоит последний, самый неестественный подход к возврату ракетного корабля на землю. Вертикальный спуск на "ракетнйо струе". Опять таки интуитивно это кажется самым дурацким приемом.
Мозг, рука, в общем ДУША тянется (и вижу не только у меня) к естественному и привычном.
Ну крыло, ну парашют...
Но не...

(Комментарий не для вас, Александр, а для остальных, просто цитата подходит) На Луне, Марсе, астероидах это все не будет работать. Там только реактивная посадка. Так зачем городить огород, таскать с собой на Марс/Луну крылья или парашюты, бесполезные там, только для того чтобы потом сесть на Землю "классически"? Если ТТХ двигателей корабля и так позволяют совершить реактивную посадку с почти пустыми баками. Решение очевидное и изящное.

По самолётному можно сажать не сам корабль, а опустевшие баки первых ступеней.

Зачем, если первая ступень Фалкона-9 и так прекрасно садится вертикально? Все уже отработано. Осталось отмасштабировать вверх и построить Суперхеви.

[Metatr0n]

Очевидно же, что если освоить возврат ступени и вертикальную посадку при земной гравитации (которая самая большая среди не газовых объектов солнечной системы), то с посадкой на другие планеты и спутники, которые к тому же в большинстве случаев без атмосферы, - проблем возникнуть уже практически не должно.

[PathFinder]

Как поссорились Борис Сергеевич с Дмитрием Конаныхиным. (По поводу ядерного буксира.)

Да начнётся холивар! (Надеюсь.)

Ну а прямо сейчас на канале у Бояршинова - очередной стрим на эту тему.

Начало. (Бояршинов.)
http://www.youtube.com/watch?v=Wq8Hl3TQAok#


Продолжение №1. (Конаныхин.)
https://youtu.be/XZoWTjEEvgI?t=1465

http://www.youtube.com/watch?v=AwgcmTdHmSM#&t=188s

Продолжение №2. (Бояршинов.)
http://www.youtube.com/watch?v=AwgcmTdHmSM#

[alex_semenov]

Как поссорились Борис Сергеевич с Дмитрием Конаныхиным. (По поводу ядерного буксира.)
Да начнётся холивар! (Надеюсь.)
Ну а прямо сейчас на канале у Бояршинова - очередной стрим на эту тему.
Начало. (Бояршинов.)
http://www.youtube.com/watch?v=Wq8Hl3TQAok#
Продолжение №1. (Конаныхин.)
https://youtu.be/XZoWTjEEvgI?t=1465
http://www.youtube.com/watch?v=AwgcmTdHmSM#&t=188s
Продолжение №2. (Бояршинов.)
http://www.youtube.com/watch?v=AwgcmTdHmSM#

Нужно было написать "как поссорились Борис Сергеевич с Дмитрием Санычем..." и сразу вспоминается такая большая лужа по середине славного уездного города Миргорода...

Еще пару лет назад я сам бы задал бы Конанихину такой вот каверзный вопрос. Но сейчас я уже знаю все ответы на них.
Да, Бояршинов задал правильный вопрос но все же сделал не очень честно. Что бы раздуть сенсацию, он несколько подтасовал данные чтобы объективно хреноватые разгонные параметры "Нуклона" выставить совсем уж в неприглядном свете. Он взял тягу одного двигателя, а не двух десятков, что то намудрил с массами топлива и полезной нагрузки. Взял уи 70 км/с (а можно было взять и 50 км/с). Да и как-то странно перед этим разделил мощность установки, подав на единственный двигатель очень небольшую часть всей вырабатываемой реактором электрической мощности. Ну и в конце концов он так и не посчитал сколько лет будет длится разгон. Я ожидал, что он все же выдаст КОНКРЕТНУЮ убойную цифру (и она у него вроде как получалась что-то 70 лет?). Но он как-то не закончил представление. Смазал. Испугался?
Не довел перформенс (задумка прекрасна!) до конца.
Минус ему. Раз уж крикушествуешь так кликушиствуй до конца!
То есть он взяв правильную базу (школьную физику Перышкина) и  сгустил краски чтобы всё выглядело абсурдным. Учитывая что все это постоянно теплится вокруг битвы "белых и красных", путинсрач, байденсрач... Замес получился таки.

Конанихин (после обмена личными любезностями, что особенно сильно веселит) бросился спорить  вокруг мелких манипуляций Бояршинова. Он тоже что-считал. Но еще более сумбурно чем Бояршинов. Бояршинов только в конце расплылся. Начал он как хороший преподаватель. Внушительно! Конанихин просто бросался цифрами, как обезьяна какашками и не выглядел убедительно. Хотя политсрач выполнен прекрасно. Да, он вскрыл мелкие манипуляции Бояршина. Но "тема сисек" не раскрыта. Совсем.
Сам Конанихин прекрасно понимает что буксир имеет ничтожную тягу. Там есть где-то же в этом стриме его замечание что лететь до Луны "Нуклон" будет 200 дней. 200 дней КАРЛ!!!! До ЛУНЫ!!!!
Таким образом спорщики даже не достигли предмета спора. Не заняли "боевые позиции". И по-сути он сводится к тому, Рогозин-лох? И кто и почему кто-то там скатился по траМпу?
Энерговооруженность "Нуклона" действительно невелика. Даже если пустой он 20 тонн и установка дает 450 кВт электрической мощности, то его "голая" (без топлива и полезной нагрузки) энерговооруженность  22.5 вт/кг. Или удельная масса 44.4 кг/кВт. С нагрузкой  обычно считают в 2 раза меньшей (и массу топлива обычно не стоит учитывать. Она обычно меньше массы корабля и разница в ускорениях на старте и в конце будет в полтора-два раза, не более).
Такая энерговооруженность не впечатляет.
Напомню, что на "мурзилках" которыми Роскосмос нас кормил энерговооруженность была в два раза выше.

Насколько это далеко от желаемого?
Ну что бы такие аппараты реально стали неким чудо-транспортом в космосе?
Мы тут давно уже все посчитали.
Вот:

А какая минимальная удельная мощность нужна электролету для того чтобы добраться с Земли до Марса за 100 дней?

110 Вт/кг (при УИ 25 км/с). При этом время достижения Марса будет 100 сут. Однако, тут нужно отметить, что относительно небольшим увеличением времени перелёта требование к мощности можно резко сократить. Скажем при мощности 65 Вт/кг (и УИ 21 км/с) время будет 118 суток. Т.е. требование по мощности сократилось в 1.7 раз, в время перелёта выросло всего в 1.18 раз (т.е. на 18 суток). При мощности 35 Вт/кг (и УИ 18 км/с) - 142 сут. При мощности 18 Вт/кг (и УИ 15 км/с) - 174 сут.

Представляется, что разумный компромисс тут между временем, мощностью и расходом рабочего тела - это что-то около 50 Вт/кг, УИ - 40 км/с (это существенно выше оптимума, но такой выбор позволяет существенно сократить расход рабочего тела). Тогда время перелёта получится 143 сут, отношение необходимой массы рабочего тела к сухой массе конструкции - 0.77. Это больше 100 суток, но какой-то принципиальной разницы между 100 сут и  143 сут не видно, а технических проблем при таком выборе будет существенно меньше.

Интересно было бы узнать какая минимальная удельная мощность нужна электролету чтобы добраться до Сатурна за 1 год?

570 Вт/кг (при УИ 120 км/с). Не то что совсем недостижимая цифра... за неё побороться в принципе можно. Однако если космическую ядерную энергетическую установку с удельной мощностью 7-8 кг/кВт (120 - 140 Вт/кг), что соответственно даст около 60 - 70 Вт/кг энерговооруженности космического корабля (условно половина сухой массы - энергетическая установка с двигателями, половина - всё остальное) - можно начинать строить чуть ли не завтра (тут я конечно несколько утрирую, естественно, и тут требуется довольно большая НИОКР, но такие параметры практически точно достижимы и при наличие потребности и достаточного финансирование такое лет за 10 - 15 можно довести до вполне реального изделия, приблизительно такие параметры, кстати, заложены в ТЭМ), то энерговооруженность корабля на уровне 570 Вт/кг (что потребует удельную мощность собственно энергетической установки на уровне ~1000 Вт/кг) - требует куда больших усилий и успех тут уже не выглядит столь гарантированным.

Если сделать космическую реакторную установку с удельной мощностью ~1000 Вт/кг - удалось бы (что позволяет создать космический корабль с удельной энерговооружённостью на уровне 500 - 600 Вт/кг) , то такое устройство сделало бы доступным по сути всё основную часть солнечной системы. С таким устройством можно достичь легко и без всяких ухищрений (вроде ISRU, сложных гравитационным манёвров и т.д.) любых тел с орбитами лежащими внутри орбиты Нептуна включительно. При энерговооружённости в 600 Вт/кг даже до Нептуна можно добраться всего за 2.3 года. По сути его можно было бы назвать философским камнем межпланетной космонавтики.

Получается, что минимальная удельная мощность (в расчёте на сухую), необходимая для того чтобы за два года можно было перейти с круговой околосолнечной орбиты радиусом 1 а.е. на круговую околосолнечную с радиусом равным радиусу большой полуоси Сатурна равна приблизительно 75 Вт/кг.

Вид зависимости времени перехода от удельного импульса показана на первом рисунке (см. приложенные файлы). Оптимум - около 60 км/с (при этом переход будет осуществляться за 1.97 лет). Нужно отметить, что между УИ = 30 км/с и УИ равном 140 км/с зависимость времени перелёта от УИ - достаточно слабая. При УИ = 30 км/с перелёт занял бы 2.32 года, при 140 км/с - 2,35 лет (только где-то на 15% медленнее, чем при оптимальном). С учётом того, что повышение УИ при заданной удельной мощности сокращает расход рабочего тела и упрощает двигательную установку - технически оптимальный УИ, видимо, будет несколько выше оптимального по времени перелёта. Вероятно около 120 км/с (при этом время перелёта будет 2.24 года, на 99 дней длиннее перелёта по оптимальной, зато расход рабочего тела при этом сократится в четыре раза, а его необходимый запас отнесённый к массе сухой конструкции с 2.59 до 0.73, что представляется существенным выигрышем).

Энерговооружённость на уровне 75 Вт/кг представляется технически достижимой. А значит использование ионного двигателя позволяет осуществить перелёт к Сатурну без необходимости использовать аэродинамическое торможение (на рассматриваемой траектории торможение осуществляется самим ионным двигателем), проходить через радиационные пояса Юпитера или Сатурна или привлечения ISRU (очень сомнительная в плане технической реализуемости и безопасности концепция, особенно для первого полёта, нормальная схема полёта хоть к Марсу, хоть к Сатурну никакого ISRU в качестве обязательного элемента включать не должна, как дополнительный - можно, но должен всегда существовать вариант возврата экипажа без  ISRU).

В общем минимальные параметры для нормального полёта к Сатурну можно задать как наличие двигательной установки с ядерным источником энергии и электрореактивным двигателем, обеспечивающей общую энерговооружённость конструкции >75 Вт/кг  и с УИ~120 км/с (при таком УИ, кстати, ионный двигатель выглядит как вполне разумный вариант выбора электрореактивного двигателя).

На графиках ниже показана траектория перелёта, зависимость полной скорости от времени, полной энергии отнесённой к массе от времени и значений косинуса и синуса управляющего параметра при оптимальном перелёте с энерговооружённостью 75 Вт/кг и УИ = 120 км/с.

P.S. Хорошо бы доработать алгоритм так, чтобы он также учитывал наклонения орбит, но в случае Сатурна это, думаю ничего качественно не поменяет. Изменение наклонения тут требует ХС порядка 1 км/с, а ХС требуемое для перелёта в одной плоскости достигает 66 км/с. Т.е. тут изменение наклонения будет лишь малой поправкой к решению в одной плоскости.

Обратите внимание. Оптимизация проводилась ПРИ УСЛОВИИ что мы можем выбарать ЛЮБУЮ скорость истечения рабочего тела из сопла ионного двигателя.  Да, до Марса можно добраться за 100 дней на удельной мощности 110 ватт/кг. (в 10 раз больше чем можно рассчитывать для нагруженного полезной нагрузкой "Нуклона") но при условии (ВНИМАНИЕ!) что скорость истечения у ионного двигалетя всего 25 км/с!
Если скорость истечения будет ниже или выше - вы не доберетесь до Марса так быстро.
Суть в том (возможна задача оптимизации) что для полета куда-то за сколько-то дней мы имеем МИНИМУМ энерговооруженности при определенной скорости исчтечение.
Это то, что надо бросить в упрек "криогенщику" Конанихину. Он там где-то восторженно говорит, что двигателисты работают над повышением УИ. Мол уже достигаются 100 или 200 км/с. Так вот. Это - бред дилетанта. Он не понимает сути вопроса. Это то, чем мог бы Бояршинов его накормить в следующем своем стриме с листочками и расчетами. Показать что чем выше у вас скорость истечение тем выше у вас энергозатраты на килограмм тяги, что повышая скорость истечения вы только усугубите проблему долгого разгона и низкая энерговооруженность вам окончательно выйдет боком. Поэтому 50 км/с скорость истечения у ионника куда лучше чем 70 км/с. А 25 км/с - совсем хорошо! Но проблема именно в том, что в ионнике получить 25 км/с КУДА СЛОЖНЕЙ чем 250 км/с.
Первые ионники в конце 50-х легко выдавали 200 км/с. И в принципе их раскачегарить до 10 000 км/с не так уж и сложно (дальше - уже проблемы с напряжением и материалами). Почему и используется такая хрень как ксенон или ртуть. Чтобы рабочее тело было ПОТЯЖЕЛЕЙ и разгонялось МЕДЛЕННЕЙ.
Возвращаясь к Марсу. Видно что за 100 дней при мощности 110 ватт/кг можно добраться лишь имея чудо-ионник со скоростью истечения в половину от той, что достижима в современных ионных двигателях.
Но конечно куда большая головная боль - энергоустановка. Ее энерговооруженность. Удельная мощность. Тут как мы видим, у нас пилить и пилить для того чтобы устройства типа "Нуклон" действительно представляли сколько-нибудь серьезный интерес как быстрое транспортное средство между планетами (при этом к Луне никакой ионник никогда не долетит быстрей чем химическая ракета. Слишком короткая дистанция. Ионники получают преимущества на длинных дистанциях. И чем длинней дистанция, тем легче получить преимущество).
Вот еще кусок.

Двигатели малой тяги не дают большого выигрыша по сравнению с химией при полетах до Марса.

На самом деле преимущество есть, причём преимущество очень большое.

На малой тяге к Марсу можно прилететь и вернуться обратно используя только запас рабочего тела взятого с Земли, без всякого ISRU. А на химии так не получается вообще никак.  Нужно или заранее отправлять на Марс запас топлива для возвращения (а это долго, дорого и ненадёжно). Или пресловутое ISRU, концепция которого глубоко оторвана от текущих технических реалий (на много дальше, чем даже космический реактор с удельной мощностью в 1 кВт/кг). И полёт с ISRU  заведомо не реализуем технически ни сегодня, ни через 10, ни через 20, ни через 30 лет. Попросту сейчас, пользуясь имеющимися техническими средствами, невозможно построить полностью дистанционно ГОК на другой планете. И ещё много десятилетий будет невозможно. Как выглядит геологическая работа в автоматическом режиме не в фантазиях, а на практике - см. работу InSight, убогое, надо сказать, зрелище.

А сделать (или собрать на LEO) корабль, который бы прилетел к Марсу и вернулся обратно, используя только заложенные на Земле ресурсы, на химии невозможно. А с использованием электрореактивных двигателей - уже более чем реально.

Это я нарыл у  Гильзина "Электрические межпланетные корабли" 1970 г.

Кстати сказать, продолжительность полета, хотя это и кажется на первый взгляд парадоксальным, в этом случае мало зависит от ускорения, создаваемого двигателем, и, следовательно, от его тяги. О причинах этого интересного явления будет подробнее сказано в гл. 10. Поэтому сила тяги может быть небольшой; она принята в этом примере равной 46.,8 кГ, что соответствует начальному ускорению 1,06•10-4 g для корабля со взлетной массой 435 т. Из этой массы полезный груз (предполагается наличие экипажа) составляет 150 т (34,5 % взлетной массы! Недосягаемая мечта для термохимической ракеты), масса силовой установки 93 т и рабочего вещества 192 т (это вещество будет расходоваться в количестве всего 3,83 г/сек). Энерговооруженность корабля составляет 0,3 квт/кГ, мощность силовой установки 27 900 квт. Скорость истечения избрана равной 120 км/сек (оптимальное значение), т.е. удельный импульс равен 12 200 сек. В подобном межпланетном полете, характеризуемом большой конечной скоростью корабля (72 км/сек), даже сравнительно небольшое отклонение от оптимальной величины удельного импульса недопустимо, так как приводит к существенному уменьшению полезно полезного груза. Корабль достигнет Марса через 300 дней, обратный полет к орбите Земли (при начальном ускорении  1,4•10-4 g займет 260 дней. Следовательно, в отношении продолжительности полете такая ракета будет немногим отличаться от термохимической, намного превосходя ее в отношении полезного груза. Если же пойти на некоторое уменьшение полезного груза, то можно значительно сократить длительность полета, как это можно видеть по рис. 151.

Обращает на себя внимание оптимизм той эпохи. 0.3 квт/кг мыслилось как вполне реалистичное значение энерговооруженности. Но уже в 1987-м в США была проделана работа по исследованию проекта TAU



И там сказано:

В процессе исследований стало ясно, что вряд ли можно добиться эффективности энергосистемы, лучшей чем 12,5 кг/кВт, что при требуемой мощности 1 МВт отвечает массе установки 12,5 т. Однако и это потребует качественных скачков в существующих технологиях.

12,5 кг/кВт это 0,08 кВт/кг или 80 Вт/кг.
Конечно это очень осторожная оценка. Мы то (в темах про звезды) смело мечтали о 1000 вт/кг и даже 4000 вт/кг...
И тем не менее... в процессе исследований стало ясно... настораживает.
 

Если перейти через барьер в 80 ватт/кг (удельная масса корабля 12,5 кт/кВт) не получится, то  ионно-ядерная тяга навсегда останется "боковой технологией". Хотя до Марса за 150 дней и Титана за 2 года на можно будет лететать (~75 кв/кг), но химия (с ухищрениями аэрозахвата и всякими гравманеврами и маневрами Оберта) дает примерно те же возможности.
Хотя у работ по "Нуклону" есть куда более серьезное применение. Космические ядерные реакторы. Без них даже чудо-прожект Маска - фуфло. И кто-то эту работу должен проделать. Да, "Нуклон" нужен не как тягач. Я думаю что как межорбитальный тягач он достаточно посредственнен, как межпланетный тягач - вообще фуфло. А вот как энергоустановка мегаваттного класса на орбите - вот это да. Это скачек вперед. У военных для этого масса применений.

[alex_semenov]

Вдогонку.
http://www.adastrarocket.com/Andrew-SPESIF-2011.pdf
Здесь авторы вообще попытались МАНЕВРИРОВАТЬ удельным импульсом по траеткории.
И их вердикт (перевод гугл) (красным я вставил пересчет в энерговооруженность, более "привычную" здесь):

РЕЗЮМЕ
Возможно, самые похвальные цели технологии VASIMR® заключаются в том, что она должна в конечном итоге сделать возможным полеты людей на Марс, которые будут намного быстрее и безопаснее, чем это может быть достигнуто с помощью химических ракет. Совершенно очевидно, что полеты к другим объектам, сближающимся с Землей, требуют аналогичных исследований. Обширное исследование, представленное в этой статье, демонстрирует, как увеличение доступной мощности влияет на уменьшение времени полета и увеличение удельной массы. Переменный удельный импульс может позволить сэкономить значительное количество топлива по сравнению с миссиями с постоянным удельным импульсом. Также было продемонстрировано, что миссии с использованием ядерной энергии сокращают время полета Земля-Марс на 10% по сравнению с миссиями на солнечной энергии. Использование мощности 12 МВт и общей удельной массы для всей силовой и двигательной установки сложных, но в настоящее время реализуемых 4 кг / кВт (250 Вт/кг) позволяет реализовать сценарий с экипажем, время полета в один конец составляет
примерно 3 месяца и время полета туда и обратно примерно 10 месяцев (включая 1 месяц пребывания на Марсе). При использовании передовых технологий, снижающих общую удельную массу до менее 2 кг / кВт (500 Вт/кг), время поездки менее 60 дней будет возможно при 200 МВт электрической мощности. Односторонние полеты на Марс продолжительностью менее 39 дней возможны даже с использованием мощности 200 МВт, если технологические достижения позволяют снизить удельную массу до 1 кг / кВт ( 1000 Вт/кг) или ниже. Миссии туда и обратно при том же уровне мощности и удельной массе могут длиться около 5 месяцев (включая 1 месяц пребывания на Марсе).

Как видим, и в 60-х годах и до сих пор, электроракета с ядерной энергоустановкой хорошо выглядит тогда, когда ее энерговооружонность заметно выше 100 Ватт/кг. Это с полезной нагрузкой, разумеется. То есть для пустого тягового модуля это что-то не меньше 200 ватт/кг.
Совсем все хорошо если 1000 ватт/кг.
Но как этого добиться?
Никто не знает. Есть подозрения что НИКАК.
Есть другой ход (см. коммент AlexAV выше про оптимальную траекторию к Марсу). Можно получить хорошие параметры и при достижимых (вроде как) энерговооруженностях в 30-70 ватт/кг. Но для этого надо иметь ЧУДО-ионники, которые отбрасывают рабочее тело со скоростями 25-15 км/с.
В 2 раза МЕНЬШЕЙ чем достигнуто для типичного современного ионника (50-70 км/с).
Как этого добиться? Это непросто.
Именно непросто СНИЗИТЬ скорость истечения ионника за 50 км/с при этом сохравив высокий электрический КПД (не ниже 75%)
В 60-х носились с коллоидными двигателями (где разгоняются не тяжелые ионы, а махонькие заряженные капельки вещества). В этом случае можно было бы добиться таких низких скоростей истечения как 15 км/с. Но увы! Опыты показали что кпд таких двигателей крайне низкий.  На зарядку капель (а это считается паразитными затратами) расходовалось энергии куда больше, чем на их разгон.
И действительно. Не вдаваясь в механизм ионизации, в целом чем ниже у вас скорость истечения, тем большей оказывается доля энергии, которую расходуют на ионизацию рабочего теле перед тем как его разогнать электрическими силами (не важно какими).
Поэтому у первых ионников в конце 50-х, которые выдавали по 200 км/с скорость истечения КПД  с ходу был 80-90%!

[crazy_terraformer]

50 Вт/кг, УИ - 40 км/с

Опечатка, а сколько на самом деле УИ?

[alex_semenov]

50 Вт/кг, УИ - 40 км/с

Опечатка, а сколько на самом деле УИ?

Это не опечатка. Это договоренность. Сленговая. Все знают что удельный импульс в ~10 раз (9.8 раз) меньше чем ЭФФЕКТИВНАЯ скорость истечения (в м/с). Так как в формулу Ц. нужно подставлять именно эффективную скорость истечения, то зачем же городить огород с "секундами"? (сколько секунд данный двигатель будет создавать фунт/килограмм тяги фунтом/килограммом отброшенного рабочего тела) и добавлять к рассово чистому удельному импульсу нуль (что бы получить м/с) или отбрасывать два (что бы получить км/с) если можно сразу выдать "удельный импульс" в нужных для воображения единицах скорости истечения?
Почему нужно вводить удельный импульс вообще? Потому что мало какой (по-сути никакой) двигатель не отбрасывает рабочую массу с одной и той же скоростью истечения. Дело даже не в максвелловском распределении скоростей. Так сжигая метан в кислороде, вы, на пример, получаете углекислый газ и воду (плюс огрызки-мономеры, угарный газ и ОН-куски, например). В случае термодинамического равновесия в камере сгорания, чем тяжелей молекула, тем меньшую скорость она имеет в сопле. То есть более тяжелые движутся куда медленней более легких. То есть выхлоп на самом деле истекает с разной скоростью. Для нее конечно можно высчитать УСРЕДНЕННУЮ (или "эффективную") скорость истечения для формулы Ц. Но ракетчики мерзавцы. Дабы всегда помнить, что реальность сложней красивой идеализации простой механики тела переменной массы они и ввели более расово-правильный параметр УИ. Удельный импульс.
Но мы не гордые же! Если мы понимаем смысл то делаем сразу переход к км/с или м/с, опуская условности (понимаю все как надо).
40 км/с это удельный импульс примерно 4000 с. Если вам так удобней.
Кстати. Ионные двигатели это тот редкий случай, когда реальная скорость истечения рабочего тела по-сути не отличается от эффективной скорости истечения ибо все частички рабочего тела одинаковы, да и система колимации созают практически идеально-параллельный выхлоп.

* * * * * * * * * *

К данной теме вообще.
Что интересно? По-сути намечается этакое соревнование ПРИНЦИПИАЛЬНО разных подходов.
Двух.
Пока двух.
Первый. Это ЖРД-ракета. И на нее ставит "все продвинутое человечество".  Это прожекты в духе Маска и Зубрина.



При этом проект Марс Директ Зубрина я даже поставил бы вперед. Кстати его же, Зубрина,  проект Moon Direct - тоже. Оба опираются на использование местных ресурсов для заправки домой. То что Алекс выше называет ISRU
При этом на Марсе это куда проще организовать, чем на Луне, привезя с собой водород (5% от  всей будущей рабочей массы) а углекислый газ взять из везде на Марсе существующей атмосферы. То есть, на Марс можно лететь сразу с опорой на ISRU. С Луной - сложней.
Но вообще говоря, если бы программа "Аполлон" не была так дурно организована, то и лунную воду на полюсах мы давно бы использовали для полетом между Землей и Луной.
Вот очень красочное кино (кто не в курсе) описывающее концепцию Зубрина:

http://www.youtube.com/watch?v=fyouzltT7wY#



Для полета по этой программе достаточно два сверхтяжелых пуска (150 т на околоземной орбите). То есть, если бы, скажем, изначально делался не "гоночный болид" "Сатурн-5" с его 120 тоннами и чудовищной стоимостью и сложность, а для высадки на Луну сделали более тяжелую ракету с прямым перелетом, скажем "морской дракон" в 550 тонн на НОО, то можно было бы в ходе еще исследования Луны сразу же колонизировать полюса Луны, разместить там заводы по добыче топлива  и тогда уже летать туда-сюда опираясь на местные ресурсы по схеме "Луна Директ" совсем уже на легких (относительно) многоразовых одноступенчатых ракетах. Мыслим вариант в духе макеевской "Короны".
Лунная "корона" стартует с Луны и выходит на околоземную орбиту (притормаживая аэрозахватом). Тут она встречается с "короной", взлетевшей с Земли. Пересаживает пассажиров на лунную (обмениваются пассажирами). И лунная летит и садится на Луну. Ну а земная возвращается с лунной сменой на базу.



Это моя модернизация "луна Директ" Зубрина для полной многоразовости и даже одноступенчатости. Топливо самое что нинаесть лунное. Кислород и водород. Это  первое что пришло в голову (а еще вспоминается капитан Коршун и "Кон-тики-2" ) при чтеннии про "Мунн директ".
Но возвращаясь к эпохе рывков и натисков.
Что с Марсом? К нему можно было лететь сразу же после "открытия" луны. Даже параллельно.
Если использовать два пуска "Морского дракона" для миссии к Марсу, то это вообще получается сверхжирный вариант экспедиции.
То есть. Мылси мы посмелее, на ЖРД мы без проблем могли освоить ближний космос (застолбить Луну и Марс научными базами) еще если не в 60-х то в 70-х точно. Нужна была только воля.



Но воля нашлась для обратного.
Убить космический оптимизм человечества научной контрреволюции...
(убийство Н-1 - ярчайшее событие в этом ряду)
Чисто технически что Марс что Луна были и остаются  на дистанции вытянутой руки для ЖРД-ракеты.
Обратите внимание. Жирная многоразовость Маска (с сомнительными для меня 7-ю заправками на околоземной орбите) - это уже "с жиру бесимся". Это уже, так сказать, доведение технологии до предела (как моя идея выше использовать две "Короны" для многоразовых полетов Земля-Луна-Земля). И далеко (как мне кажется) не самое оптимальное решение в итоге.
Я вижу в идеале иную (чуть иную) схему для многоразовой транспортной системы Земля-Марс-Земля.  Я считаю что сам многоразовый космолет можно было бы сделать даже поменьше (не нужно везти не то что 100 но даже 50 человек - много за раз. 15-20 - более чем достаточно!). Но заправлять его не такими же многоразовиками, а развитием идеи "морского дракона". Одним пуском  продвинутого "морского танкера" на 700-1000 тонн.
Такой я вижу завершение концепции ЖРД. Достижение предела для него. И 180 дневный перелет к Марсу вполне был мыслим (полет к Луне как был так и остается 3-х дневным). И даже используя все на пределе (все ухищрения), мы могли бы на ЖРД дотянуться и до Титана за 2.5 года. Хотя нужен был бы маневр у Юпитера, прохождение радиационных поясов и главное - чудовищно напряженный аэробрекинг, вернее аэрозахват у Сатурна (и там тоже прошить туда-сюда радиационный пояс).
То есть.
На самом деле ЖРД технология не такая уж и слабая, как можно было думать в начале. Доведенная до совершенства, В ПРИНЦИПЕ она позволяла бы человечеству создать систему космических баз вплоть до Титана. Хотя 2.5 года полет в один конец - это очень напряженно по радиационным нормам.

Но Конанихин вызывает все это на соревнование через "мирный атом".
Буксир "Нуклон", разумеется, всего лишь "первый шаг". Не первый, но все же шаг. Да, ясно что основная для него задача - военная. Энергоснабление неких хитро-мудрых военных спутников на орбите Земли. И даже буксировать им собирались не столько к Луне или Юпитеру (это просто красивые "расширения", для красного словца) сколько с НОО на ГСО (при этом месяцами работы!!!).
Однако так получается, что за всем этим стоит Россия, Роскосмос и Росатом. Как бы за всей концепцией. И тут в соревновение ЖРД - атом, встряет и вечный холивар "Запад-Восток".
Получается что атомная ионная тяга как бы становится "нашим ответом Чемберлену".




Тут не ставят на ухищрения с местными ресурсами. Как правильно отметил AlexAV, в силу хорошего массового числа (ухода из под проклятья формулы Ц.)  мы можем заправиться на полет туда и обратно. Насколько это критично в случае Марса? Я думаю что план Зубрина - надежней.
Летать на Луну на подобной тяге - тоже не фонтан. Хотя может и есть смысл. Но не людям.
По-настоящему подобная тяга могла бы показать себя... Либо на Марсе, если бы доставляла быстрей чем 180 дней людей. Но как мы видим из оценок выше, для этого нужен прорыв в удельной мощности энергоустановки или в коллоидных ионниках. Тогда тема для Марса становится интересной. Если же все остается на том же уровне (установка до 100 вт/кг) то возможности такого "мирного атома"  по-сути не отличаются от ЖРД-прожектов. "Рыбки себя не проявят"
Это Марс. Ближний космос.
А вот дальний космос... Тут да. Появляются шансы. Даже на 75 Вт/кг (это мыслимо! Хотя голый аппарат это 150 вт/кг, условно и это уже требует рывка от достигнутого) мы доберемся на такой тяге до Титана быстрей чем лучшая ЖРД со всеми ухищрениями. Два года вместо двух с половиной. При этом доберемся с меньшими рисками и проблемами. Мягко разгонимся, мягко затормозим, без жестких аэробрекингов, гравманевров и толчков по Оберту у облаков Юпитера....
То есть, тут "русское чудо" как раз и имеет шанс прорваться вперед именно там.

http://www.youtube.com/watch?v=JNvrDmFC1FM#


Мне это тем забавней наблюдать, что я то сторонник вообще третьего подхода.
Бомболетного.
Но он остается в глубочайшем запасе.
"Не в этой жизни" (с)
Вообще я брался все это обобщать (насколько сложно добраться до Титана за год?)  именно чтобы показать что ни ЖРД ни электроядерная тяга не "спасут отцов русской демократии" и мол без бомболетов добираться до Титана на эрзацах типа ЖРД или ЯЭУ плюс ионник - плохая идея.
Но объективный анализ показывает что НА ПРЕДЕЛЕ возможностей и риска это все же возможно даже для ЖРД.
То есть вот эта картинка - не верх безумия:



Если, конечно научатся людям до 5-и лет находится под ГКЛ с полным, 4пи() телесным углом облучения (или защищать людей от него).

Общее заключение меня веселит и бесит одновременно.
Ведь НА САМОМ ДЕЛЕ  у нас технологий для полетов по Солнечной системе существует С ИЗБЫТКОМ.
Хочешь так, хочешь эдак!!!
Оказывается природа коварна но не злонамерена!
Ладно бомболеты нам не нравятся (хотя это ультимативное решение проблемы колонизации космоса).
Грязные они... Нечистые...
Допустим (хотя я бы поспорил).
Но даже отказавшись от чудо-бомболетов, на уже обкатаных фон-Брауновских ЖРД можно было бы давно быть на Марсе и тем более на Луне.
Это - факт! 
И не просто быть. Но быть с комфортом.
Все планы 50-х и 60-х на космос были более чем реальны!
Проекты Брауна и Коралева были не оптимальны! Были еще лучшие проекты. Зубрина и Маска.
И на этой базе можно было в итоге даже замахнуться на Сатурн!!!
Ну а на сверхэклогичном мирном атоме (ЯЭУ с ионником) тоже можно до Титана добраться оказывается.
До 100 Вт/кг - мыслимо!!! Как у Кубрика...



Хотя тут есть границы и напряги.  Год не получается полета. Но два - вполне.
Это все не безумие. Это реально сделать!!!
Реально было сделать до 2001-го года - точно!!!
Но не сделали!
И вот это действительно удивительно!
Факт! Мы ЗАТОРМОЗИЛИ свой прогресс в космосе БЕЗ ВСЯКИХ ОБЪЕКТИВНЫХ инженерно-экономических причин.
Мы тупо запретили себе выход в космос.
Я на этом настаиваю!
Нам не просто "не хватило ума" идей и технологий.  Мы сами себе  запретили выходить в космос. Идейно запретили!
Мол, выйдем, но после дождичка в четверг. Когда порешаем все проблемы здесь на Земле!
Мы ждали у моря погоды. И дождались.  Великого глобального кризиса капитализма, который вот-вот разрозится и вполне теперь может оборвать не то что жалкие потуги пилотируемого космоса, но даже немощные полеты автоматов сорвать...
 
Кто выбирая между позором и войной, выбирает позор, в итоге получает и позор и войну.

[cryon]

Вообще для полета на марс сгодятся и солнечные батареи с ионником или vassimir.

[crazy_terraformer]

:

А какая минимальная удельная мощность нужна электролету для того чтобы добраться с Земли до Марса за 100 дней?

110 Вт/кг (при УИ 25 км/с). При этом время достижения Марса будет 100 сут. Однако, тут нужно отметить, что относительно небольшим увеличением времени перелёта требование к мощности можно резко сократить. Скажем при мощности 65 Вт/кг (и УИ 21 км/с) время будет 118 суток. Т.е. требование по мощности сократилось в 1.7 раз, в время перелёта выросло всего в 1.18 раз (т.е. на 18 суток). При мощности 35 Вт/кг (и УИ 18 км/с) - 142 сут. При мощности 18 Вт/кг (и УИ 15 км/с) - 174 сут.

Представляется, что разумный компромисс тут между временем, мощностью и расходом рабочего тела - это что-то около 50 Вт/кг, УИ - 40 км/с (это существенно выше оптимума, но такой выбор позволяет существенно сократить расход рабочего тела). Тогда время перелёта получится 143 сут, отношение необходимой массы рабочего тела к сухой массе конструкции - 0.77. Это больше 100 суток, но какой-то принципиальной разницы между 100 сут и  143 сут не видно, а технических проблем при таком выборе будет существенно меньше.

Уд. мощность       УИ          Время              Вт/кг                км/с       сут             110                     25           100               65                     21           118              50                     40           143              35                     18           142               18                     15           174

Всё-таки утверждаете, шо не опечатка?!

[crazy_terraformer]

Мылси мы посмелее, на ЖРД мы без проблем могли освоить ближний космос (застолбить Луну и Марс научными базами) еще если не в 60-х то в 70-х точно. Нужна была только воля.

А проблема лунной пыли? Туть без влажной системы очистки внешней поверхности скафандров, машин и любых предметов, заносимых в шлюз  с поверхности Луны никак. Шампунь+вода, возможно(возможно нет) попеременно опрыскивание разбавленными растворами щёлочи и кислоты(соляной или серной) для растворения частиц пыли, плюс буферный раствор для нейтрализации pH. Система регенерации реактивов..