НАСА планирует запустить космический «парусник»

И прочий транспорт будущего
MaxSt
Уже с Приветом
Posts: 21835
Joined: 11 Apr 1999 09:01
Location: RU

Post by MaxSt »

KP580BE51 wrote:
MaxSt wrote:Потому что цели разные. Аннигиляционный двигатель для фейерверков не применим.

Не более чем порох не применим порох для запуска ракет в космос.


Именно. Опять оказалось что я прав.

KP580BE51 wrote:Это задача физиков, как электричество передать.


Итак, опять оказалось, что вы рассуждете с умным видом о вещах, в которых совершенно не разбираетесь.
War does not determine who is right - only who is left.
zeaman
Новичок
Posts: 69
Joined: 02 May 2006 05:09
Location: Syberia->...>WA

Post by zeaman »

KP580BE51 wrote:Этих 100 ватт, или сколько там. Вполне должно хватить, на активный участок работы, причем не сейчас а через более чем 10 лет, когда он ко всему прочему солидно "подсядет". А сейчас эти 100 ватт, просто повышают энтропию вселенной и все. А могли бы разгонять его потихоньку.


У New Horizon главное требование - минимальная поддержка с Земли во время круиза, чтобы снизить операционные расходы. Он все время в гибернации и даже с выключенной системой угловой стабилизации. Ионный двигатель же очень нежная штука, его регулярно пробивает по высокому напряжению, от космических частиц и т п. То есть присмотр постоянный нужен - а это сейчас дорого.

Вот если бы он мог затормозиться около Плутона, и выйти на орбитy, смысл поставить двигатель мог бы быть огромный, но 100Шатт ионный двигатель для торможения не потянет.

Напоминаю, что США уже не способны производить радиоизотопные генераторы, и New Horizon использовал последний запасной из программы КАССИНИ.
Zeaman 51
MaxSt
Уже с Приветом
Posts: 21835
Joined: 11 Apr 1999 09:01
Location: RU

Post by MaxSt »

zeaman wrote:Напоминаю, что США уже не способны производить радиоизотопные генераторы


А что случилось? Плутоний кончился?
War does not determine who is right - only who is left.
zeaman
Новичок
Posts: 69
Joined: 02 May 2006 05:09
Location: Syberia->...>WA

Post by zeaman »

MaxSt wrote:
zeaman wrote:Напоминаю, что США уже не способны производить радиоизотопные генераторы


А что случилось? Плутоний кончился?


Да (там Pu-238 нужен, это редкий (в чистом виде), очень дорогой в получении изотоп , кроме как для РТГ(радиоизотопные термо генераторы) он никому не нужен и не производится). Реально его можно использовать для "денатурации оружейного прутония" - При добавке нескольких процентов Pu-238 из смеси никакую боибу сделать не получится - а очичтить значительно тяжелее чем наработать новый плутоний.
Так вот он во-первых очень дорогой, а во вторых опасен в обращении. При производстве РТГ для Voyager/Ulysses/Galileo/Cassini они сильно засорили лабы в Лос Аламосе, теперь это читается бОльшим консерном чем 30 лет назад. Кстати вроде значительную часть Pu238 для этих проектов вроде в СССР купили.
Zeaman 51
MaxSt
Уже с Приветом
Posts: 21835
Joined: 11 Apr 1999 09:01
Location: RU

Post by MaxSt »

Так ведь очередной ровер на Марс в следующем году стартует. Неужели не наскребут на него?
War does not determine who is right - only who is left.
User avatar
KP580BE51
Уже с Приветом
Posts: 15007
Joined: 14 Jun 2005 11:50
Location: Ukraine

Post by KP580BE51 »

MaxSt wrote:Именно. Опять оказалось что я прав.

Осталось понять в чем.

KP580BE51 wrote:Это задача физиков, как электричество передать.

Итак, опять оказалось, что вы рассуждете с умным видом о вещах, в которых совершенно не разбираетесь.

А вы конкретизируйте. Вообще-то вы правы. Я совершенно не знаю как сделать двигатель с тягой как у химического и импульсом как у ионного. А вы знаете?
User avatar
KP580BE51
Уже с Приветом
Posts: 15007
Joined: 14 Jun 2005 11:50
Location: Ukraine

Post by KP580BE51 »

zeaman wrote:У New Horizon главное требование - минимальная поддержка с Земли во время круиза, чтобы снизить операционные расходы. Он все время в гибернации и даже с выключенной системой угловой стабилизации.

Как один из вариантов снизить операционные расходы - сделать так чтобы быстрее долетел.

Ионный двигатель же очень нежная штука, его регулярно пробивает по высокому напряжению, от космических частиц и т п. То есть присмотр постоянный нужен - а это сейчас дорого.

Я думаю что вы сами понимаете, что засечь провал напряжения, потом "выключить и включить" задача более чем простая, с которой справится самый дохлый бортовой компютер.
Вот если бы он мог затормозиться около Плутона, и выйти на орбитy, смысл поставить двигатель мог бы быть огромный, но 100Шатт ионный двигатель для торможения не потянет.

Времени не хватит?
User avatar
KP580BE51
Уже с Приветом
Posts: 15007
Joined: 14 Jun 2005 11:50
Location: Ukraine

Post by KP580BE51 »

zeaman wrote:Да (там Pu-238 нужен, это редкий (в чистом виде), очень дорогой в получении изотоп , кроме как для РТГ(радиоизотопные термо генераторы) он никому не нужен и не производится).

Если я правильно понимаю, то он получается сам по себе, из оружейного плутония при хранении. В США нет ядерного оружия?

Так вот он во-первых очень дорогой, а во вторых опасен в обращении. При производстве РТГ для Voyager/Ulysses/Galileo/Cassini они сильно засорили лабы в Лос Аламосе, теперь это читается бОльшим консерном чем 30 лет назад. Кстати вроде значительную часть Pu238 для этих проектов вроде в СССР купили.

А не плутоний? Других изотопов нет?
zeaman
Новичок
Posts: 69
Joined: 02 May 2006 05:09
Location: Syberia->...>WA

Post by zeaman »

Отвечаем КР580ВГ75:
KP580BE51 wrote:
zeaman wrote:Да (там Pu-238 нужен, это редкий (в чистом виде), очень дорогой в получении изотоп , кроме как для РТГ(радиоизотопные термо генераторы) он никому не нужен и не производится).

Если я правильно понимаю, то он получается сам по себе, из оружейного плутония при хранении. В США нет ядерного оружия?


Изотоп должен иметь чистый альфа или бета распад. Никаких нейтронов или гамма. (могу обьяснить подробнее почему) Поэтому из оружейного плунония получить чистый 238 затруднительно (потому что 239-238=1)
KP580BE51 wrote:
Так вот он во-первых очень дорогой, а во вторых опасен в обращении. При производстве РТГ для Voyager/Ulysses/Galileo/Cassini они сильно засорили лабы в Лос Аламосе, теперь это читается бОльшим консерном чем 30 лет назад. Кстати вроде значительную часть Pu238 для этих проектов вроде в СССР купили.

А не плутоний? Других изотопов нет?



Есть по-моему пять с подходящим энерговыделением и чистые альфа/бета но pu238 по моему самый дешевый. Был проект по использованию бета-активных газов с прямым преобразованием в электричество (без термоэлементов) но он провалился.

KP580BE51 wrote:
zeaman wrote:zeaman писал(а):

У New Horizon главное требование - минимальная поддержка с Земли во время круиза, чтобы снизить операционные расходы. Он все время в гибернации и даже с выключенной системой угловой стабилизации.


Как один из вариантов снизить операционные расходы - сделать так чтобы быстрее долетел.


О нет. Даже если сократить полет в 2 раза (что очень вряд ли)- то разница в стоимости не идет ни в какое сравнение с полугодовыми чекапами по несколько недель, проводимые университетами. И время пролета Плутона уменьшится, что нежелательно.


KP580BE51 wrote:
zeaman wrote:Цитата:

Ионный двигатель же очень нежная штука, его регулярно пробивает по высокому напряжению, от космических частиц и т п. То есть присмотр постоянный нужен - а это сейчас дорого.



Я думаю что вы сами понимаете, что засечь провал напряжения, потом "выключить и включить" задача более чем простая, с которой справится самый дохлый бортовой компютер.



Увы, нет. Почитайте про первые включения ионного двигателя DS1. В двух словах - в глубоком вакууме материалы аппарата и двигатели маневрирования выделяют газы и пары - которые приводят к пробоям. в миссии DS1 после пробоя делали паузу во много часов.

Насчет дохлого компьютера - тоже не так. Спонтанные включения и выключения двигателя требуют более сложной работы навигационной системы и накладывают новые требование на систему ориентациию То есть добавляется 4 инерционных колеса и/или куча маленьких движков, короче, значительное усложнение..
KP580BE51 wrote:
zeaman wrote:

Вот если бы он мог затормозиться около Плутона, и выйти на орбитy, смысл поставить двигатель мог бы быть огромный, но 100Wатт ионный двигатель для торможения не потянет.


Времени не хватит?


_Сильно_ затянет путь. Так как тяга очень мала, подлетная траектория будет близка к Хоффмановской, следовательно этап торможения будет сопоставим с частью Плутонианского года. (250 лет)


Все данные - из интернета, блогов НАСАовских инженеров (Bruce Moomaw), сайтов текущих и планируемых миссий НАСА. Газообразные RTG обсуждались при планировании JIMO.
Zeaman 51
User avatar
KP580BE51
Уже с Приветом
Posts: 15007
Joined: 14 Jun 2005 11:50
Location: Ukraine

Post by KP580BE51 »

zeaman wrote:Изотоп должен иметь чистый альфа или бета распад. Никаких нейтронов или гамма. (могу обьяснить подробнее почему)

Почему? В космосе и так радиации навалом, для электроники переждать какое-то время даже возле сильно фонящего излучателя не должно быть сильно критично, а в космосе можно его подальше отодвинуть.


Есть по-моему пять с подходящим энерговыделением и чистые альфа/бета но pu238 по моему самый дешевый. Был проект по использованию бета-активных газов с прямым преобразованием в электричество (без термоэлементов) но он провалился.

Если я правильно понимаю, можно и просто использовать готовый оружейный плутоний. Даже преимущество есть: чем дальше, тем больше он будет греться.

О нет. Даже если сократить полет в 2 раза (что очень вряд ли)- то разница в стоимости не идет ни в какое сравнение с полугодовыми чекапами по несколько недель, проводимые университетами. И время пролета Плутона уменьшится, что нежелательно.

Так ведь с ионным двигателем можно было бы и на круговую орбиту выйти.

Увы, нет. Почитайте про первые включения ионного двигателя DS1. В двух словах - в глубоком вакууме материалы аппарата и двигатели маневрирования выделяют газы и пары - которые приводят к пробоям. в миссии DS1 после пробоя делали паузу во много часов.

Странно. В не высоком вакууме, (10E-6 torr) хватало и долей секунды чтобы покасить разряд в не правильном месте, и снова подать высокое. Даже без выключения подачи газа.

Насчет дохлого компьютера - тоже не так. Спонтанные включения и выключения двигателя требуют более сложной работы навигационной системы и накладывают новые требование на систему ориентациию То есть добавляется 4 инерционных колеса и/или куча маленьких движков, короче, значительное усложнение..

Зачем? Есть скорость расхода газа. Есть напряжение и ток на двигателе. Остальное можно посчитать.

В общем вы меня убедили что все плохо.
KIRK_247
Уже с Приветом
Posts: 1488
Joined: 10 Aug 2007 05:06

Post by KIRK_247 »

zeaman wrote:Спонтанные включения и выключения двигателя требуют более сложной работы навигационной системы и накладывают новые требование на систему ориентациию То есть добавляется 4 инерционных колеса и/или куча маленьких движков, короче, значительное усложнение..


А вот с этого места, пожелуйста, поподробнее. В плане delta V даже многочасовые выключения такого двигателя незаметны в силу очень маленькой тяги. А интегральное время работы исчисляется годами. В плане ориентации в пространстве тоже непонятно, потому как он на поворотной платформе ставится, чтобы вектор силы всегда рпоходил через центр массы, положение которого меняется по мере расходования топлива. Так в чем проблема-то?

Как мне это дело видится, 100W ионный двигатель просто напросто не является оптимальным решение чисто по массе. Потому как масса как двигателя, так и преобразователя, зависит не только от мошности, но и от напряжения, потому высоковольтная система малой мошности неэффективна.
User avatar
KP580BE51
Уже с Приветом
Posts: 15007
Joined: 14 Jun 2005 11:50
Location: Ukraine

Post by KP580BE51 »

KIRK_247 wrote:А вот с этого места, пожелуйста, поподробнее. В плане delta V даже многочасовые выключения такого двигателя незаметны в силу очень маленькой тяги. А интегральное время работы исчисляется годами. В плане ориентации в пространстве тоже непонятно, потому как он на поворотной платформе ставится, чтобы вектор силы всегда рпоходил через центр массы, положение которого меняется по мере расходования топлива. Так в чем проблема-то?

Кроме того, оно вращается. Так что двигатель может и не на центре масс стоять.

Как мне это дело видится, 100W ионный двигатель просто напросто не является оптимальным решение чисто по массе. Потому как масса как двигателя, так и преобразователя, зависит не только от мошности, но и от напряжения, потому высоковольтная система малой мошности неэффективна.

Эффективна. Лампа подсветки в мониторе ЖКИ работает примерно при тех напряжениях и токах. Диоды поставить и можно двигатель подключать.
zeaman
Новичок
Posts: 69
Joined: 02 May 2006 05:09
Location: Syberia->...>WA

Post by zeaman »

Пытаюсь терпеливо обьяснить:
1) Радиотермогенератор работает из-за высокой температуры создаваемой радиоактивным распадом. Радиоизотопов обладающих высокой удельной енергоемкостью мало: реально это Pu238 и Co60 (до просмотра Википедии я думал что есть еще 5 кандидатов). Оружейный плутоний любой степени выдержки не подходит. По сравнению с Pu238 удельным тепловыделением оружейного плутония (даже хорошо выдержанного с коньяком) можно пренебречь

2) Если на Плутон надо закинуть только мемориальную табличку с картинкой Земли и приветствием инопланетянам - то можно использовать в РТГ изотопы излучающие гамма и нейтроны. А так как мы везем измерительную аппаратуру и камеры - ее экранирование дороже выйдет (см. Википедию ) Также термопары разрушаются от нейтронов/ В википедии много написано про РТГ

3) Чтобы выйти на ионном двигателе на круговую орбиту вокруг Плутона придется тормозить примерно 15 лет (по грубой, но вполне понятной оценке, половина переходной орбиты-см Википедия) Это больше чем время всего полета по нынешней траектории с пролетом Плутона!

4) в миссии DS1 ионный двигатель потреблял 2300Watt и давал тягу 92mN (Электроэнергию получал от солнечных батарей с концентраторами - линзами). Это далеко за гранью возможного для РТГ. Cassini имеет 3 РТГ и всего 700Watt производимой электоэнергии (при весе аппарата 6 тонн)
Zeaman 51
User avatar
KP580BE51
Уже с Приветом
Posts: 15007
Joined: 14 Jun 2005 11:50
Location: Ukraine

Post by KP580BE51 »

zeaman wrote:Пытаюсь терпеливо обьяснить:
1) Радиотермогенератор работает из-за высокой температуры создаваемой радиоактивным распадом. Радиоизотопов обладающих высокой удельной енергоемкостью мало: реально это Pu238 и Co60 (до просмотра Википедии я думал что есть еще 5 кандидатов). Оружейный плутоний любой степени выдержки не подходит. По сравнению с Pu238 удельным тепловыделением оружейного плутония (даже хорошо выдержанного с коньяком) можно пренебречь

Радиоактивного материала, относительно веса всего агрегата, очень не много. Так что можно поставить его по-больше. Ну и добавить туда стержни замедлители итд. В общем сделать не какой-то изотопный генератор, а нормальный контролируемый реактор.

2) Если на Плутон надо закинуть только мемориальную табличку с картинкой Земли и приветствием инопланетянам - то можно использовать в РТГ изотопы излучающие гамма и нейтроны. А так как мы везем измерительную аппаратуру и камеры - ее экранирование дороже выйдет (см. Википедию )

В таком случае, почему избрали траекторию вблизи Юпитера? Насколько я понмаю, это одно из самых радиоактивных мест в солнечной системе? И в космосе вообще полно радиации.

Если приборы так боятся радиации, то можно приборы отвести на очень значительное расстояние. К примеру сделать ионный буксир, а приборный отсек, на "веревке" в несколько километров.

Также термопары разрушаются от нейтронов/ В википедии много написано про РТГ

В Википедии еще много интересного написано про двигатели Стирленга, которые питаются от радиоизотопного генератора.

3) Чтобы выйти на ионном двигателе на круговую орбиту вокруг Плутона придется тормозить примерно 15 лет (по грубой, но вполне понятной оценке, половина переходной орбиты-см Википедия) Это больше чем время всего полета по нынешней траектории с пролетом Плутона!

(92E-3/2000)*60*60*24*365 = 1450.7m/s
Если тяга всего 92 мН, и вес всей конструкции 2 тонны, то полтора километра в секунду будет изменение скорости всего за один год. Так что за несколько лет можно будет выйти на орбиту, и даже снизится, и достаточного вольно маневрировать.


4) в миссии DS1 ионный двигатель потреблял 2300Watt и давал тягу 92mN (Электроэнергию получал от солнечных батарей с концентраторами - линзами). Это далеко за гранью возможного для РТГ. Cassini имеет 3 РТГ и всего 700Watt производимой электоэнергии (при весе аппарата 6 тонн)

А вот это?

http://www.grc.nasa.gov/WWW/tmsb/stirli ... lrgfp.html
KIRK_247
Уже с Приветом
Posts: 1488
Joined: 10 Aug 2007 05:06

Post by KIRK_247 »

zeaman wrote: Cassini имеет 3 РТГ и всего 700Watt производимой электоэнергии (при весе аппарата 6 тонн)


Там стоят RTG - темроэлектричекие преобразователи с кпд около 10%, сейчас разработаны новые - SRG - на двигателе Стирлинга. КПД около 30%.

Return to “Авиация, космонавтика, мореплавание”