Луна. Экономика и логистика.

[Maki]

Насчет пыли - мне непонятно чем она может помешать.

Боюсь, у нас получится ускоритель пыли, а не заряженных частиц.
Вот довольно интересно про пыль на Луне. https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/434299/Lunnaya_pyl

[РВС]

ионные двигатели с солнечной панелью + аккумулятор..
на коррекции хватит...

Совершенно не хватит. Каждый такой элемент магнитной системы будет лететь по собственной орбите и отдрейфовывать с требующейся относительно других позиции за время, на порядки меньшее, чем то, за какое ионные двигатели разумной мощности смогут его возвращать на место (за конкретными числами не ко мне, и вообще они, разумеется, зависят от конкретной ситуации - такой коллайдер на НОО совсем не то же самое, что коллайдер на околосолнечной трансплутонной орбите).

[snickers]

Каждый такой элемент магнитной системы будет лететь по собственной орбите

Что мешает их жестко зафиксировать в космосе? Что мешает прокинуть в космосе 50 км например титановый стержень и на него "навешать" кольца ускорителей?  Конечно на скручивание такая конструкция не очень но на растяжение/сжатие вполне ничего..

за время, на порядки меньшее, чем то, за какое ионные двигатели разумной мощности смогут его возвращать на место (за конкретными числами не ко мне,

А я вот говорю что могут...)) и кто прав? Я думаю что я...

коллайдер на околосолнечной трансплутонной орбите

Расшифруйте понятие - околосолнечной трансплутонной орбите??  Околосолнечная это понятно это то что ОКОЛО Солнца... но как она сопрягается с  понятием -> трансплутонной? что значит - транс? траспорт... трансвестит..??

[РВС]

под арочным каменным сводом на поверхности сделать самый большой коллайдер и линейный ускоритель

Мне кажется, все же дешевле раз в десяток лет на участке в несколько десятков километров латать дырку в жести на живую нитку, чем городить некое капитальное сооружение длиной в тысячи километров. Хотя конечно лунная поверхность все равно не идеально ровная, где-то придется копать выемки, где-то возводить эстакады, а где-то и пробивать туннели. Но интерес рассматриваемой идеи ведь в том и заключается, чтобы в целом объект вышел дешевле, чем аналогичный на Земле?

Что мешает прокинуть в космосе 50 км например титановый стержень и на него "навешать" кольца ускорителей?

50-км жесткий стержень? Для начала, как его изготовить-то? Ну а кроме того, 50 км маловато будет, в космос лезть лишь ради того, чтобы в единицы раз превзойти уже достигнутое на Земле, явно неоправданно. Речь тут шла о по крайней мере сотнях километров, а то и ускорителе по большому кругу на Луне.

А я вот говорю что могут...)) и кто прав? Я думаю что я...

Давайте посмотрим на глазок. Для гипотетических планируемых КА с отлетом от Земли на ионной тяге предполагалось ускорение в течении многих витков вокруг планеты с удалением по раскручивающейся спирали. Реальный Dawn описал почти три витка вокруг Солнца. Вокруг Весты и Цереры он также описывал десятки витков, пока тормозился или ускорялся двигателями. Таким образом, гравитационные ускорения во всех случаях в разы или на порядки превышают создаваемые двигателем, они многократно полностью разворачивают вектор скорости за время, в течение которого двигатель лишь несколько меняет его величину, это видно без всяких численных прикидок. Правда, в нашем случае важны будут не собственно гравитационные силы, а приливные, т.е. различия в гравитационных ускорениях разных элементов ускорителя, создаваемые их различным пространственным положением. И все будет определяться конкретной ситуацией, размерами нашего ускорителя и тем, где именно он находится. Ну поищите здесь специалиста по небесной механике.

Расшифруйте понятие - околосолнечной трансплутонной орбите??  Околосолнечная это понятно это то что ОКОЛО Солнца... но как она сопрягается с  понятием -> трансплутонной? что значит - транс? траспорт... трансвестит..??

Околосолнечная - вокруг Солнца. Например, МКС, геостационарные спутники и Луна находятся на околоземных орбитах (соответственно низкой, геостационарных и довольно высокой, но все равно глубоко внутри сферы Хилла). Меркурий, Земля и Плутон находятся на околосолнечных орбитах, а Харон - на околоплутонной. Трансплутонная - за пределами орбиты Плутона (с тех пор, как Плутон перестал считаться планетой, обычно однако говорят о транснептуновых).

[crazy_terraformer]

С криосистемой так жестью не отделаться, если конечно не появятся комнатотемпературные сверхпроводники.

[РВС]

С криосистемой так жестью не отделаться, если конечно не появятся комнатотемпературные сверхпроводники.

Магниты, детекторы и вообще все высокотехнологичное оборудование конечно надо будет монтировать в более продвинутых "контейнерах", как минимум обеспечивающих подходящий тепловой режим в условиях суточных температурных перепадов на Луне. Но вот трассу пробега частиц между ними требуется лишь элементарными средствами защитить от пыли, и все. По сравнению с тем, что для такого нужно на Земле, действительно может оказаться дешево.

[cybertron]

в условиях суточных температурных перепадов на Луне.

https://www.newscientist.com/article/dn17810-moon-is-coldest-known-place-in-the-solar-system/

Луна - самое холодное известное место в Солнечной системе.
Темные кратеры возле южного полюса Луны вырвали этот титул у Плутона.
Возвышающиеся края кратеров не позволяют солнцу достигать своих центров, как длинные тени, отбрасываемые высокими зданиями в сумерках. В этой постоянной темноте они находятся при постоянной температуре -240 ° C - более чем на 30 ° C выше абсолютного нуля и на 10 ° C холоднее, чем дневная температура Плутона, которая была измерена при -230 ° C в 2006 году

[Maki]

Луна - самое холодное известное место в Солнечной системе.

Таким образом, нашлось и ещё одно хозяйственное применение для Луны!
На земле есть практика создания хранилищ "судного дня" - семян растений, микробных культур и т.п. А тут готовое хранилище генетических образцов с температурой ниже жидкого азота.

[crazy_terraformer]

Одна проблема:холод полярных теней — ресурс ограниченный.

[Maki]

Одна проблема:холод полярных теней — ресурс ограниченный.

А чем он ограничен?
Мне кажется, любое тело в таком месте остывает просто за счёт теплового излучения. Если для взлётов-посадок выделить отдельное место, а биоматериал размещать подальше от него - особых проблем не возникнет.

[николай теллалов]

А чем он ограничен?

тупо размером

а расширение, потом размещение там оборудования для складов, функционирование сего оборудования - выделение тепла

[Maki]

тупо размером

А для указанных целей, тупо размеры и не нужны.

[crazy_terraformer]

cybertron, может я ошибаюсь, имел ввиду применение этого холода для охлаждения магнитной системы ускорителя...

[Maki]

Кстати, как написано вот здесь: https://nplus1.ru/blog/2017/05/19/ULO-in-LHC большое количество магнитов связано именно с малым диаметром вакуумной трубы, в которой гоняют частицы. Возможно, ГЛК (Гигантский Лунный Коллайдер) у которого вакуум халявный, сможет обойтись меньшим количеством магнитов.
Ещё статейка по магниты. https://elementy.ru/LHC/LHC/accelerator/magnets

P.S.
С охлаждением магнитов, сильно сэкономить, боюсь, не получится. Энергопотребление ускорителя огромное. Пассивное излучение тепла, без теплоносителя и радиаторов, тут совершенно не прокатит.
Может быть пойти по другому пути, и вместо того, чтобы городить ускоритель, поставить детектор для уже прекрасно ускоренных космических лучей?

P.P.S.
Энергия частицы Oh-My-God («О боже мой!») примерно в 40 миллионов раз превосходила максимальную энергию протонов, полученную на ускорителях заряженных частиц на момент открытия.
С момента фиксации легендарной Oh-My-God-частицы было обнаружено множество аналогичных событий, подтверждающих достоверность существования частиц ультравысоких энергий, по данным на 2014 год было зарегистрировано как минимум 72 частицы с энергией более 5,7⋅1019 эВ[6]
Подобные частицы с очень высокой энергией весьма редки, обычно энергия частиц космических лучей находится в диапазоне от 10 МэВ до 10 ГэВ. Более новые исследования с помощью Telescope Array project (англ.) позволили предположить, что источник этих частиц находится в 20-градусной зоне в направлении созвездия Большой Медведицы.
Так что ставим детектор в лавовой трубке недалеко от северного полюса - и ловим уже разогнанные частицы!

[crazy_terraformer]

С охлаждением магнитов, сильно сэкономить, боюсь, не получится. Энергопотребление ускорителя огромное. Пассивное излучение тепла, без теплоносителя и радиаторов, тут совершенно не прокатит.

Роем на дне тёмного полярного кратера бассейн, можно вроде олимпийского по площади, на дне размещаем трубы радиатора последнего контура из цветмета или спецнержавейки, покрытые, скажем, ванадием, а после карбидом кремния. Заливаем бассейн ртутью.
Температура плавления    234,32 K (-38,83 °C)
Температура кипения    629,88 K (356,73 °C)
Накрываем плитой из графита высокой плотности , оставляем отверстия, заткнутые пробками из аэрографита, для выхода ртутного пара,  периодически закачиваем жидкую ртуть под графит взамен испарившейся

[Maki]

Роем на дне тёмного полярного кратера бассейн, можно вроде олимпийского по площади, на дне размещаем трубы из цветмета или спецнержавейки, покрытые, скажем, ванадием, а после карбидом кремния. Заливаем бассейн ртутью.
Температура плавления    234,32 K (-38,83 °C)
Температура кипения    629,88 K (356,73 °C)

Ничего противоестественного в проекте пока не видно.
Как треки частиц будем считывать, и их траекторию отклонять? Для второго магнитов надобно.

[AndrejM]

А не слишком ли маленький масштаб?
Только один кратер?
Как по мне проектировать, так сразу транс лунный ускоритель.
Холод в кратере в принципе равен глубокой тени значит искусственно достижимых в любой точке Луны.
Даже на экваторе.

[Dem]

Если условный лунный экскаватор будет весить 100 тонн - то доставка его на Луну обойдётся в полмиллиарда. Разработка... ну пусть ещё полмиллиарда.
Сколько тонн нужного нам он будет в состоянии накопать? Ну пусть даже миллион. Тогда каждая тонна должна стоить не менее 1000, чтобы всё окупить.
Железо - 500 за тонну, маловато. Никель - 12500, уже вкусно. Но его в среднем 10%. Т.е. цена тонны 1500. Т.е. если наш экскаватор будет ездить и собирать железоникелевые метеориты и кидать их на Землю - вполне реально выйти в плюс.
Плюс ещё всякого-разного в качестве чистого бонуса

[crazy_terraformer]

Обнаружил, что страницы под спойлером не загрузились, а отредактировать этот старый пост невозможно.

http://articles.adsabs.harvard.edu/full/1988LPI....19..831N

Title: "K-Frac + REEP-Frac": A New Understanding of KREEP in Terms of Granite and Phosphate Petrogenesis
Authors: Neal, C. R. & Taylor, L. A.
Journal: Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference, volume 19, page 831, (1988)
Bibliographic Code: 1988LPI....19..831N

(кликните для показа/скрытия)

(кликните для показа/скрытия)

Гафния кларка в KREEP-породах оказалось 35-40 ppm против 3 ppm в земной коре. 35-40 г/тонну мелочь, а приятно. Будет из чего рельсотроны делать и катоды для ЭРД.
Бария очень много 1000-1500 ppm=1-1,5 кг/тонну, считай руда бария. Кларк в земной коре Ba 425-600 согласно википедии.
По массе К2О-1%, Р2О5-1%, т.е. по 10кг каждого на тонну. Тория 19-20 ppm, против 9,6-13 ppm в земной коре, но всё равно маловато, хотя его концентрация должна быть выше в фосфатных зёрнах. Так что реголит или размолотая KREEP-порода подаётся обогащению в центрифуге....
Витлокиты Луны содержат 7500 ppm лантана и 220 ppm лютеция против 30ppm La и 0,5 ppm Lu в земной коре.

Система СтарТрам (электромагнитная катапульта на орбиту) - расчеты показывают возможность снизить стоимость доставки груза на орбиту - от 20 до 50 долларов за киллограм.

Если построить такую же систему на Луне - то можно просто запускать спусковые капсулы с грузами на Землю.

С одной стороны строительство данной системы будет дороже на Луне - но с другой стороне - она потребуется меньше - и не надо будет делать вакуумные туннели - т.е можно приблизительно
принять такие же оценки для доставки грузов с Луны.

Вот вам нижняя планка доставки грузов с Луны:  20 долларов за килограмм.

Подозреваю, что эта цена за просто запуливание этих килограммов на орбиту, а на Землю (или на землю - на поверхность?) чтобы их вернуть нужен спускаемый аппарат - такая толстостенная штука, которая не сгорает в плотных слоях атмосферы и которая стоит не принципиально дешевле того же КК "Союз" в том числе и с его запуском на орбиту. А где же тут нижняя планка? И даже если запихивать эти запуливаемые килограммы в какие-то свои капсулы, которые будут играть роль спускаемых аппаратов, то уже вот это запихивание сразу сделает цену вполне себе похожую на то, что я выше прикинул, а не вот эту нижнюю планку. Скорее всего как-то так. Одно дело пульнуть с Луны и совсем другое посадить это на Землю.

Грузовые одноразовые капсулы, которые не содержат ценной аппаратуры и живых существ, выпускаемые большими сериями. Запуск и подготовка запуска автоматизированы. Погодных условий на Луне нет.
Температура конструкции при торможении в атмосфере не должна достигать пределов прочности, внутренность может прожариваться при условии пассивного спуска в атмосфере ( аблирующий тормозной экран, крылья, парашюты). Аблирующим веществом могут быть какие-то соли, металлы или сплавы.

А насчёт стоимости лунного килограмма, у него есть какие-то прогнозы?

Маск вроде бы ничего не говорил по этому поводу, и никаких планов лунных полетов не озвучивал - кроме самой заявки что они это сделают в 22-м году.
Люди прикидывали - получается что надо будет до 20-ти заправок на орбите провести - чтобы долететь до Луны, (доставив туда груз)  - и забрать 100 тонн оттуда.. Значит умножайте на 20 раз.
Но если будет доступна заправка на Луне - то стоимость увеличится только в 2-4 раза.

Грузы можно возить на окололунную орбиту с помощью буксира на ионниках, а Старшип грузовой ужо от него там отстыкуется и спустится на Луну...Поначалу садиться будет с запасом горючего на взлёт, да и потом какое-то время скорее всего, но этот метан уже будет выступать в роли сырья углерода для местной рудиментарной промышленной базы. А взлетать к орбитальному буксиру тадысь условный Старшип будет на лунной ступени с парой силан-кислород.

[Maki]

Гафния кларка в KREEP-породах оказалось 35-40 ppm против 3 ppm в земной коре. 35-40 г/тонну мелочь, а приятно. Будет из чего рельсотроны делать и катоды для ЭРД.
Бария очень много 1000-1500 ppm=1-1,5 кг/тонну, считай руда бария. Кларк в земной коре Ba 425-600 согласно википедии.
По массе К2О-1%, Р2О5-1%, т.е. по 10кг каждого на тонну. Тория 19-20 ppm, против 9,6-13 ppm в земной коре, но всё равно маловато, хотя его концентрация должна быть выше в фосфатных зёрнах. Так что реголит или размолотая KREEP-порода подаётся обогащению в центрифуге....
Витлокиты Луны содержат 7500 ppm лантана и 220 ppm лютеция против 30ppm La и 0,5 ppm Lu в земной коре.

За морем телушка полушка, да рубль перевоз... Да и добыча и обогащение будет тот ещё геморрой.
А главное - всё это на Земле есть, и добывается дорого, но в достаточных количествах.
Вот ежели бы элемент, на Земле практически недоступный, но жизненно важный для экономики валялся на Луне в чистом виде под ногами - шанс на лунную дОбычу был бы ненулевым...