Один из первых прототипов плазменного двигателя в Исследовательском центре НАСА им. Льюиса в Кливленде, 1961 г
Научно-технический совет НПО «Энергомаш» совместно с НИЦ «Курчатовский институт» решили подать заявку в Фонд перспективных исследований на реализацию проекта безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД). Уже определены состав работ по созданию лабораторного образца.
Плазменный двигатель — электрический ракетный двигатель (ЭРД), рабочее тело которого приобретает ускорение, находясь в состоянии плазмы. Идею двигателей такого типа предложил российский физик Алексей Иванович Морозов в 60-е годы. Сейчас они используются, преимущественно, для поддержания точек стояния геостанционарных спутников связи.
Плазменный двигатель от «Энергомаша» мощностью более 100 кВт подойдёт не только для геостационарных спутников, но и для дальних межзвёздных перелётов.
В последние годы разработки различных видов плазменных двигателей нового поколения начались в разных странах, в том числе совместный проект геликонного плазменного двигателя в Европейском космическом агентстве, Иранском космическом агентстве и Австралийском национальном университете. Американская Ad Astra Rocket Company с канадской Nautel испытывают 200-киловаттный плазменный двигатель VASIMR.
VASIMR
«Многочисленные варианты уже существующих ЭРД доказали свои положительные качества: высокий импульс (скорость истечения рабочего вещества) и малый массовый расход рабочего тела, что позволяет космическим аппаратам совершать полёты на большие расстояния, — сказано в сообщении «Роскосмоса». — Однако имеющиеся недостатки ЭРД — малая тяга — накладывают определённые ограничения использования подобных двигательных установок — полёты на большие расстояния длятся очень долго. Сегодня ЭРД используются в качестве двигателей для корректировки орбит и ориентации небольших космических аппаратов. Обычно мощность таких двигателей не превышает нескольких десятков киловатт, обеспечиваемых на околоземных орбитах солнечными батареями».
Российский двигатель будет во многих отношениях уникальным.
Рассматриваемый в настоящее время вариант безэлектродного плазменного ракетного двигателя является новым поколением ЭРД. Он обладает высокой энергетической эффективностью, возможностью использовать в качестве рабочего тела практически любое вещество, способен изменять величину удельного импульса, а максимальная мощность двигателя ограничивается практически только мощностью питания высокочастотного генератора. Также двигатель такого типа потенциально может иметь большой ресурс работы, поскольку снимаются все ограничения, связанные с воздействием энергонасыщенного рабочего вещества с элементами конструкции.
Реализация идей, заложенных в предлагаемую разработку, стала возможной благодаря прогрессу в исследовании плазменных процессов термоядерного синтеза, в развитии технологии высокотемпературных сверхпроводников и современной элементной базы высокочастотных генераторов. При создании такого двигателя разработчикам придется решить вопросы оптимизации плазменных процессов, разработки высокочастотного генератора, криогенных магнитных систем, а также систем питания и управления БПРД. Обеспечение решения этих задач потребует создания экспериментальной и испытательной стендовой базы.
Курчатовский институт ведёт разработку плазменных двигателей несколько десятилетий. В свою очередь, АО «Конструкторское бюро химавтоматики» начало заниматься ЭРД с 2010 года и уже изготовило демонстрационный образец магнитоплазмодинамического двигателя мощностью до 10 кВт, а также высокочастотный ионный двигатель мощностью 300 Вт.
Комментарии (132)
a_batyr
26.05.2016 16:50+7В России сделают не имеющий аналогов плазменный двигатель для освоения дальнего космоса
А в статье уже имеющий рабочие аналоги:
Сейчас они [плазменные двигатели] используются, преимущественно, для поддержания точек стояния геостанционарных спутников связи.
И дажеПлазменный двигатель от «Энергомаша» мощностью более 100 кВт подойдёт не только для геостационарных спутников, но и для дальних межзвёздных перелётов.
Но далее по тексту будет сделан ещё более мощный:
В последние годы разработки различных видов плазменных двигателей нового поколения начались в разных странах, в том числе совместный проект геликонного плазменного двигателя в Европейском космическом агентстве, Иранском космическом агентстве и Австралийском национальном университете. Американская Ad Astra Rocket Company с канадской Nautel испытывают 200-киловаттный плазменный двигатель VASIMR.
Ализар, ну за что же ты так?
ikratkoe
26.05.2016 16:57+14Это он после моего комментария поменял, а изначально было «уникальный». Вообще в гуглопоиске фраза «в россии разработан не имеющий аналогов» встречается 692 раза, а «в США разработан не имеющий аналогов» ни разу. Не умеют они не имеющего аналогов разрабатывать.
a_batyr
26.05.2016 17:08+13Стоит отдать должное за абзац:
Научно-технический совет НПО «Энергомаш» совместно с НИЦ «Курчатовский институт» решили подать заявку в Фонд перспективных исследований на реализацию проекта безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД). Уже определены состав работ по созданию лабораторного образца.
Теперь громкий заголовок превращается в скромненькое "Определён состав работ по созданию лабораторного образца плазменного двигателя".
Прошу прощения что превратил карету в тыкву.
ivan01
26.05.2016 17:17+13Это все наше академическое наследство. Начиная с магистратуры всем вдалбливают, что если ты делаешь что-то с недостаточной научной новизной то ты лох, не защитишься и фообще вместо к.ф.м.н. будешь к.т.н. (что тоже ужасный бред, т.к. четкой грани нет). Вот это и балаболится скороговоркой про всё, не имеет аналогов, научная новизна… бла бла бла.
menraen
26.05.2016 17:33+4Начиная с магистратуры всем вдалбливают, что если ты делаешь что-то с недостаточной научной новизной то ты лох, не защитишься и фообще вместо к.ф.м.н. будешь к.т.н.
Не имеющая аналогов в мире глупость!
ikratkoe
26.05.2016 17:41Допустим, но почему же в российских источниках не встречается фраза «не имеющий аналогов» про зарубежные разработки? Ведь какая разница? Что-то подсказывает, что озвученная вами причина неверна.
ivan01
26.05.2016 17:48+1Потому что про российские разработки рассказывают российские разработчики, в большинстве своем учившиеся в СССР/России, а про американские разработки американцы, учившиеся в США.
ikratkoe
26.05.2016 18:02Нет, погуглил фразу «в сша разработан», вполне отечественные люди пишут, посмотрел о чем, в основном не про велосипеды, в основном какие-то новинки. Но вот фразы про аналоги нет.
ivan01
26.05.2016 18:07+2По той же причине, что вы не найдете в американских сми «В России разработан революционный...», хотя я уверен, что единичные фразы встречаются и там и там.
ikratkoe
26.05.2016 18:27Может, за отсутствием реального повода такие фразы не встречаются? Я что-то не припомню в последнее время чего-либо, внёсшего заметный вклад в НТР.
vasimv
26.05.2016 22:13На первой странице гуглопоиска — https://www.washingtonpost.com/news/to-your-health/wp/2015/01/06/revolutionary-invention-or-russian-scam-the-gobe-wristband-continues-to-raise-eyebrows/
Vjatcheslav3345
27.05.2016 08:37А в чем эта фишка для академиков — «и фообще вместо к.ф.м.н. будешь к.т.н.» — не понимаю…
ivan01
26.05.2016 18:00+4Возможно вам просто не бросаются в глаза вычурные похвалы в американской прессе по причине того, что английский язык неродной.
Вот статья про тот же VASIMR: Discover Magazine article by Steve Nadis, «The Revolutionary Rocket That Could Shuttle Humans to Mars»
http://discovermagazine.com/2014/may/12-rocketman
«Революционный», даже более громко, чем «не имеющий аналогов», на мой вкус.
Желтизна, она везде! Просто культурные и языковые барьеры не дают ее хорошо увидеть на западе.ikratkoe
26.05.2016 18:16-1А что плохого в определении «революционный»? Это просто противопоставление эволюционному. У них же не было Великой Октябрьской Социалистической Революции, термин не идеологизирован. Кстати, на Лурке этот советский мэм про «не имеющий аналогов» уже разобран http://lurkmore.to/Не_имеющий_аналогов_в_мире
cyberly
26.05.2016 19:57+4Один мужик, работавший некоторое время в США, рассказывал, что у них, в целом, ощущение себя «гражданином великой страны» практически идентично российскому.
Ну и вообще, ИМХО, образ мышления должен ± совпадать, судя по тому, что восприятие идей, скажем в кино/литературе, не вызывает каких-то особых проблем (в отличие от ощущения «что это было вообще??!» от чего-нибудь азиатского). Так что, «Наши XXX — самые YYY XXX в мире» и подобное, скорее всего, встречается еще много где, разве что шаблон фразы может быть чуть другой.ikratkoe
26.05.2016 23:43У них не ты следствие великой страны, а великая страна следствие тебя. И, как результат, не любой чих, что ты произвел, не имеет аналогов, надо лишь поискать, в чем, а если ты что-то изобрел, что повернуло Мир, то вот, молодец, все стремятся сделать так же. Гагарин в Космос полетел — молодец, ты сможешь на Луну. На Марс. Ты сможешь. Но не диды воевали, смогли, и я бы смог, если бы пить и воровать бросил. А теперь насыпьте мне минусов и кармы -100500. Это я не вам, бродят тут ватные.
ivan01
27.05.2016 11:47+2Зачем вы сравниваете разработчика плазменного двигателя с кем-то кто пьет и ворует? Давайте сравнивать алкоголиков с алкоголиками, а ученых и инженеров с учеными и инженерами. Или что в америке все ученые, а у нас воры и алкоголики? И кто такие ватные?
RomanArzumanyan
26.05.2016 18:26Так и не понял, почему людей стращают к. т. н. вместо к. ф.-м.н. Сам учусь в аспирантуре на к. т. н.
Yane
26.05.2016 20:11к.т.н. больше про применение матана, а к.ф.-м.н. больше про изобретение нового матана. Второе в РФ, вроде как, ценится выше, потому что в среднем требует более глубоких знаний.
geher
26.05.2016 21:03+1> Вообще в гуглопоиске фраза «в россии разработан не имеющий аналогов» встречается 692 раза, а «в США разработан не имеющий аналогов» ни разу. Не умеют они не имеющего аналогов разрабатывать.
Это гуглопоиск виноват. Попробовал искать «в США разработан не имеющий аналогов», так он, засранец, выдал все про «в России ...».
Яндекс же выдал на первой странице по крайней мере одну ссылку, содержащую
«NLOS Cannon (США). Российских аналогов нет».
и еще «Архитектор из Великобритании разработал не имеющую аналогов супер-яхту»
Такой вот странный результат сравнения результатов работы буржйского и отечественного поисковика.
А если хотите в гугле почитать самопохваления с той стороны границы, то следует искать, вводя фразу на англицком и используя при ее построении, например, слово «unique». Хотя, справедливости ради. следует заметить, что у них такого устойчивого клише для самопохваления не сформировалось, и народ использует достаточно разнообразные формы для этого занятия.Al_Azif
27.05.2016 21:17>>NLOS Cannon (США). Российских аналогов нет
Вот только написано это носителями великого и могучего. Это национальное. Без шуток.
z9923NN
27.05.2016 14:06А так где пишут «На МКС в прямом эфире разворачивают первый в истории станции надувной модуль »?
xerxes
27.05.2016 07:33Я так понимаю, «не имеющий аналогов» в плане использования любого топлива.
Alexsandr_SE
27.05.2016 10:07А есть разница любому двигателю плазменному из чего плазму получили?
rPman
27.05.2016 13:28даже твердое?, ведь порошок/проволоку транспортировать не в пример удобнее, не говоря уже о 'подзаправке' на ближайшем астероиде
Alexsandr_SE
27.05.2016 13:30Даже твердое, неподготовленное тоже ничего не возьмет :) В любом случае будет для твердого измельчение и испарение, а это еще нагрузка на силовую станцию, а её нет.
paul_155
26.05.2016 17:19+4если нужно больше тяги, ничто не мешает поставить 30 СПД.
в том, что БПРД эффективнее, я сомневаюсь.
да и где взять в космосе 100кВт вопрос поинтереснее будет.
fuCtor
26.05.2016 17:30+1Не так давно уже были статьи, Росатом разрабатывает мегаваттную энергетическую установку.
paul_155
26.05.2016 17:33я общался с разработчиками, пока ничего интересного.
палка о двух концах: пока нет двигателя 100кВт больше некуда девать, пока нет 100кВт двигатель не поставить
paul_155
26.05.2016 17:37+1и опять-таки как я уже писал, 100кВт для путешествий на электроракетном двигателе это слёзы. Мегаватт ещё куда ни шло.
rpy3uH
26.05.2016 18:48+1Проблем со 100 кВт нет, вот только проблема поднять реактор такой мощности на орбиту.
bertmsk
26.05.2016 19:25+1А в чем проблема? Глаза закрыл и нажал кнопку «старт»
rpy3uH
27.05.2016 10:34В том, что это скорее всего будет ядерный реактор с соответствующим весом
oldbie
27.05.2016 17:05Предположу с дивана, что вывсети нагрузку на орбиту можно за несколько запусков. И снова позвоолю себе предположить что реактор можно здорово облегчить избавив его от «пароноидальных» (в хорошем смысле) систем безопасности и защиты от утечек.
yatagarasu
26.05.2016 18:01+2Что там с Васимиром? Уже лет 10 как обещают.
ivan01
26.05.2016 18:09+1Почитайте статью, ссылку на которую я выложил выше. Там очень много информации от создателя Васимира. Он говорит, что Васимир ждет создания космических ядерных энергетических установок. Много электричества видимо надо.
Danov
26.05.2016 18:14+1> использовать в качестве рабочего тела практически любое вещество
Это же на ходу можно заправляться! Притормозить у астероида/Фобоса/Деймоса, набраться материи и далее, к следующему астероиду.
Или как вариант, подзаряжаться в разреженных атмосферах спутников Юпитера/Титана.
firexel
26.05.2016 18:33+2Чтобы заправляться в верхних слоях атмосфер газовых гигантов или прости, господи, фотосферах звезд, достаточно заточить двигатель под водород-гелиевую смесь. А двигаясь на скоростях порядка сотых световой, можно собирать достаточное количество водорода прямо из межзвездного пространства.
cyberly
26.05.2016 19:39+2Хм, тогда киношные двигатели космических кораблей, похожие на воздушно-реактивные, обретут некоторую достоверность)
mark_blau
26.05.2016 18:49+1Вода же.
Летишь быстренько до Койпера, там дозаправка и вперёд, к просторам!
Alexsandr_SE
27.05.2016 10:13Боюсь 100 киловатт не хватит что бы взлететь/уйти с орбиты планеты. Ставить дополнительные манипуляторы, тоже накладно. Получается возможность не востребованная. Ну и проблема, где взять мощность? Запускать ядерные реакторы в невесомость с перегрузками?
Danov
27.05.2016 10:19С астероида/кометы легко «взлететь». Ускорение свободного падения мм/с2 и меньше.
Дозаправка в разреженной атмосфере теоретически возможна при пролете, с небольшой потерей скорости. Как выше было замечено, водород можно набрать даже в межзвездном пространстве.
Мощность уже делается https://geektimes.ru/post/253368/
egigd
27.05.2016 19:19Чтобы уйти с орбиты мощность не нужна. Любой, сколь угодно слабый, двигатель это обеспечит. Просто времени может уйти годы…
Alexsandr_SE
27.05.2016 20:30уйти с малой мощностью при заправке из разреженной атмосферы Юпитера? Может не хватить мощности. А годами набирать скорость на орбите не лучший вариант.
egigd
27.05.2016 20:43При чём тут атмосфера Юпитера, когда разговор про орбиту?..
И чем же не лучший вариант годами набирать скорость на орбите, если это позволяет сделать перелёт с куда меньшими затратами рабочего тела, а значит и денег налогоплательщиков?Alexsandr_SE
27.05.2016 22:48притом, что заправка на ходу существенный плюс двигателя на любом топливе. Но для этого мало тяги. Заправиться с атмосферы планеты как мне кажется куда проще чем долбить астероид.
За года растет риск выходы из строя устройства в целом.
Mad__Max
28.05.2016 00:12Если это плазменный двигатель наподобие VASIMR то хватит. У него можно при необходимости в разы (или даже на порядок) на время повышать тягу в ущерб удельному импульсу.
При одной и той же мощности, увеличивая подачу рабочего тела увеличиваем тягу.
Т.е. если нужно выполнить какой-то активный маневр — увеличиваем тягу, теряя в экономичности. После этого переходим обратно в наиболее эффективный режим работы с малым расходом рабочего тела/большим удельными импульсом.
Oleg_Sh
26.05.2016 19:16+5Я возмущен, опять в интернете кто-то неправ! Точнее не то, чтобы неправ, а просто самого главного недоговаривает. В космосе задача «долететь из точки А в точку Б» сводится к «получить нужное приращение скорости». Двигатель дает кораблю импульс, который пересчитывается в скорость, если разделить на массу корабля. Короче, чтобы долететь из точки А в точку Б, надо получить определенное количество импульса.
Сила тяги определяется формулой F=m*I – она пропорциональна расходу рабочего тела m и скорости истечения I. А мощность, необходимая для выброса рабочего тела, задается формулой P=m*I^2/2 – тот же расход, только умноженный на квадрат скорости истечения (и поделенный на два, но это не сильно спасает). Предположим, у нас есть химический двигатель, обладающий скоростью истечения 3 километра в секунду и расходом 1 килограмм в секунду. Тяга при таких параметрах получится 3 тысячи ньютонов (примерно 300 килограмм-силы), а мощность – 4.5 мегаватта. Энергия берется из сгорания компонентов топлива.
Теперь представим, что мы перешли на электрическую тягу, и скорость истечения увеличилась в 10 раз, достигнув 30 км/сек. Но мы хотим сохранить тягу на том же уровне. Для этого надо уменьшить расход также в 10 раз – не 1 килограмм, а 100 грамм в секунду. Отлично, значит нам надо в десять раз меньше горючего. Сколько же мощности требуется при этих параметрах? Целых сорок пять мегаватт! И мегаватты эти должны не просто воспламениться в камере сгорания, они должны быть честно преобразованы в электроэнергию, чтобы быть поданными на клеммы электрореактивного двигателя. А что будет, если мы увеличим скорость истечения еще в 10 раз – до 300 км/с? Чтобы сохранить тягу на том же уровне, нам потребуется всего 10 грамм испускаемого рабочего тела в секунду, и аж 450 мегаватт мощности. В общем, для быстрых и экономичных полетов нужна энергия, много энергии!
В статье недоговаривают, что чтобы воспользоваться данным чудо-движком, надо сначала получить эту самую энергию. Как раз для этого в РФ проектируют космический ядерный реактор мегаваттного класса. Про него не много новостей, но работа, вроде, идет. Есть шанс застать данный агрегат на орбите еще при нашей жизни:)
Что реально интересного в новости — что двигатель может использовать любое вещество в качестве рабочего тела. Так и представляется:
— Астронавт Джонсон за свой проступок был осужден советом экипажа и превращен в рабочее тело для главного двигателя.
или
— Продаются спутники Б/У для переработки на рабочее тело 2-й категории. Самовывоз с геостационарной орбиты.
или
— Комета Галлея объявляется заповедным космическим объектом исторического значения, переработка ее вещества на луц находится вне закона. Пожалуйста, приобретайте лицензии на другие кометы в планетарном реестре. Стоимость лицензий:
* долгопериодические кометы — 5000 чатлов/тонна луца
* короткопериодические кометы — 10000 чатлов/тонна луца
P.S. 2 абзаца про мощность скопировал из своей статьи про космический реактор: http://argr.livejournal.com/10643.htmlvlad72
27.05.2016 07:28+1По-моему, Вы что-то напутали с формулой силы тяги и мощности.
Oleg_Sh
27.05.2016 14:36Не могли бы вы уточнить?
vlad72
27.05.2016 21:19> Сила тяги определяется формулой F=m*I – она пропорциональна расходу рабочего тела m и скорости истечения I
Это больше похоже на импульс, по крайней мере, по размерности.
> А мощность, необходимая для выброса рабочего тела, задается формулой P=m*I^2/2
А это не кинетическая энергия?
Или в ракетостроении своя терминология?Mad__Max
28.05.2016 00:30ПРосто нужно еще было дописать в секунду. Каждую секунду (с) выбрасывается рабочее тело массой m (кг) со скоростью l (м/с), получаем кг*м/с/с или кг*м/с2, т.е. силу в ньютонах.
Дальше тоже просто не дописано что это в расчете на 1 секунду. Количество энергии расходуемое за 1с = мощность.
JDima
28.05.2016 18:27ЕМНИП, у существующих электрореактивных двигателей тяга низкая не потому что реакторов мощных нет, а потому что при повышении мощности выше определенного уровня резко падает эффективность, стремясь к нулю. А вы обрисовываете так, что скорость истечения рабочего тела пропорциональна мощности.
Mad__Max
29.05.2016 01:19Это можно легко решить просто поставив несколько отдельных двигателей. Скорость истечения приходится ограничивать из-за ограничений по мощности источника питания. Точнее искать оптимальный баланс между:
увеличиваем скорость ==> нужно меньший по массе запас рабочего тела, но нужен более мощный (и потому тяжелый) источник энергии
уменьшаем скорость ==> нужно больше рабочего тела, но зато менее мощный (и легкий) источник энергии.Oleg_Sh
29.05.2016 07:15Причем это следует из формул школьной физики. Тут показательна история двигателя VASIMR. Его, вроде как, сделали (или почти сделали), но применить нигде не могут. Ему нужна мощность что-то порядка всей выработки МКС.
Кстати, на первый взгляд обсуждаемый российский двигатель очень похож на VASIMR.Mad__Max
30.05.2016 16:39Не понятно почему как раз на МКС так до сих пор и не испробовали. Были же такие планы, но все-время отменялись/переносились.
Там энергии как раз хватает:
У VASIMR испытывали версии двигателя от 50 кВт до 200 кВт.
А у МКС когда она на солнечной стороне выработка около 200 кВт (+ от аккумуляторов можно на время взять). Постоянной работы ему не нужно, так что на когда станции в тени, просто не включать его.
Орбиту ей в любом случае нужно постоянно поднимать, на это куча топлива регулярно сжигается, на подъем которого на орбиту тратятся большие деньги — порядка нескольких десятков миллионов $ в год. Поднять на орбиту такой двигатель + дополнительную солнечную батарею было бы элементарно выгоднее чем подвозить тонны топлива ежегодно, не говоря уже о сборе полезных научных данных в реальных условиях эксплуатации.
Да, этот движок "не имеющий аналогов" (с) это фактически прямой аналог VASIMR :)
Oleg_Sh
30.05.2016 19:02Согласен, запустить VASIMR или аналогичный двигатель на МКС было бы круто. Но есть нюансы.
Поднять на орбиту такой двигатель + дополнительную солнечную батарею было бы элементарно выгоднее чем подвозить тонны топлива ежегодно
Солнечные батареи МКС — это уникальные конструкции, которые выводились еще Шаттлом. Думаю, сейчас сделать «еще одну такую же» выйдет в миллиарды, если не десятки миллиардов долларов.
Отключить все оборудование МКС на 10 минут ради VASIMR — хм… думаю, космонавты в этом не признаются, но есть достаточно существенный шанс, что после такого обратно включится НЕ ВСЁ.Mad__Max
31.05.2016 00:24Зачем именно "такую же"? С тех пор и эффективность батарей выросла и их научились делать гибкими и складными (уже опробовано неоднократно на спутниках и автоматических аппаратах). Так что можно вывести на обычном грузовике типа нашего "Прогресса" или американского "Дракона".
Собственно по-моему последний из установленных комплектов батарей уже был складным/раздвижным.
Отключать ничего не нужно. Когда станция на солнечной стороне батареи до 200 кВт вырабатывать могут + есть аккумуляторы которые в одиночку точно могут все текущее потребление энергии станции покрывать. Так что просто переключить всех остальных потребителей на питание от аккумуляторов — что и так каждые 1.5 часа и сейчас происходит и до 200 кВт от солнечных батарей во время нахождения на солнечной стороне можно пускать на эпизодически включающийся VASIMR.
Так что проблем с мощностью нет. Главное чтобы общий за весь виток баланс выработки и потребления энергии сходился. Для этого и нужно одно дополнительное "крыло" с панелями навесить. Скажем если движок будет включаться по 10 минут каждый 2й цикл на полной мощности 200 кВт, то это эквивалент среднего потребления в 11 кВт. Модуль батарей где-то на 25-30 кВт это потребление энергии с запасом перекроет(немного и на другие цели останется). Это как раз мощность одного "крыла" типа тех, что на американском сегменте сейчас установлены.
Хотя по-моему каждые 2 витка это уже даже с запасом. Для 200 кВт модели заявлялось 5 Н тяги. Значит станцию в 420 тонн двигатель делая по 8 импульсов в сутки разгонит на +1.75 м/с за месяц. Если тут данные правильные: https://geektimes.ru/post/246106/ то потеря скорости около 0.05 м/с ежедневно или 1.5 м/с за месяц. Т.е. 10 минутного цикла работы каждые 2 витка уже с запасом хватает чтобы компенсировать снижение/торможение об остатки атмосферы если даже химические двигатели вообще не использовать.
Oleg_Sh
31.05.2016 19:50Интересно. А вы не прикидывали, сколько рабочего тела будет истрачено? И сколько топлива уходит сейчас.
Mad__Max
31.05.2016 22:51Расход около 0.1 г/с для тяги в 5 Н для работы в оптимальном режиме.
Т.е. по 60г за одно включение на 10 мин и 175 кг за год при 8 включениях в сутки.
Не знаю какой удельный импульс у двигателей использующихся сейчас для коррекции орбиты. Если для прикидки взять 300с как у хороших керосин-кислородных двигателей, то расход топлива за год должен быть около 2900 кг.
Правда вроде в интернете попадались данные что тратится еще намного больше — в районе 7 тонн ракетного топлива в год. Но возможно это не только на подъем для компенсации трения об остаточную атмосферу, но и на другие маневры, включая смену ориентации (вращение вокруг оси) и незапланированные смены орбиты типа уклонения от космического мусора.
WeSKeRuS
26.05.2016 19:19Однако имеющиеся недостатки ЭРД — малая тяга… стоит добавить, что еще и малый К.П.Д… Это вроде ясно. Но, что с плазменным двигателем? «Грубо говоря цифры в студию»!!!
На мое мнение такой двигатель должен как минимум в сотню раз превосходить электро-ракетный двигатель, и то только для спутников большого размера, но никак не для тяжеловесных модулей с людьми на борту. Иначе полет до марса будет пусть и дешевым, но оооочень долгим. Если взять ЭРД и посчитать время полета до марса… минимальное расстояние до марса 225млн.км., максимальная скорость ЭРД 60км/сек… не хитрыми расчетами получается более 7 лет. Ждем тех. данных только по ним можно будет уже судить о «не имеющим аналогов» или просто «более экономная замена ЭРД»Mad__Max
26.05.2016 23:04+2У ЭРД, в частности используемых ионных двигателей очень приличный КПД — от 50% и выше. Многие земные движки позавидовать могут.
А уж ракетные и подавно — по сравнению с ЭРД, ракетный двигатель это просто почти пустое вышвыривание энергии в космос. Единственное большое преимущество — удобство хранения этой энергии в виде топлива одновременно служащего и рабочим телом. К сожалению электричество необходимое для ЭРД так удобно накапливать/хранить пока не умеем. Поэтому его нужно вырабатывать прямо на КА во время полета — это и ограничивает масштабы применения ЭРД.
P.S.
В расчетах в 60 раз ошиблись. На скорости 60 км/с полет по кратчайшей траектории до Марса займет всего 44 дня, а не 7 лет. Даже на современном уровне развития ЭРД средней дальности полеты с должны быть быстрее чем на химических реактивных двигателях. Дальние (пояс астероидов и дальше) — тем более.WeSKeRuS
26.05.2016 23:34Все верно. Прошу прощения за предыдущий расчет. Видимо я совсем забыл базовые знания физики(((
Полагаю, что плазменный двигатель как раз и рассчитан на преодоление проблемы накапливания/хранения рабочего вещества.
Большое спасибо. Благодаря Вашему комментарию я понял перспективу использования подобного устройства.
SHVV
27.05.2016 08:29Про КПД вы что-то путаете. Как раз наоборот — чем выше удельный импульс, тем ниже КПД (выше уже подробно расписали).
Самый высокий удельный импульс у фотонного двигателя, для него достаточно светить фонариком в пустоту. Но чтобы получить приемлимое приращение скорости придётся затратить такое количество энергии, которые мы пока не в состоянии получить.
А вот у химических двигателей, как раз наоборот — скорость низкая, но бОльшая часть энергии расходуется на разгон самого корабля, а не выбрасывается в пустую.Oleg_Sh
27.05.2016 14:43А как вы определяете КПД? Я бы определил так: «отношение минимально возможного количества энергии к реально затраченному». Возможно, у кого-то будет другое определение… Ракетный двигатель затрачивает не только энергию, но и массу рабочего тела. Если мы хотим тратить меньше рабочего тела, то должны тратить больше энергии, КПД тут не при чем, просто размен одного на другое.
КПД в моем понимании, это если при данной скорости реактивной струи и данном расходе тратится больше энергии, чем могло бы. Например, греются каскады преобразования тока, и это тепло рассеивается в пространство, а не идет на создание тяги.egigd
27.05.2016 19:32А как вы определяете КПД? Я бы определил так: «отношение минимально возможного количества энергии к реально затраченному».
o_O
КПД — это отношение полезной работы (в случае конкретно ракетного двигателя — работы по разгону рабочего тела) к затраченной энергии.
egigd
27.05.2016 19:30+1Про КПД вы что-то путаете. Как раз наоборот — чем выше удельный импульс, тем ниже КПД
С точностью до наоборот!
Чем выше удельный импульс — тем меньше непродуктивные расходы энергии на испарение рабочего тела и его ионизацию, и выше полезная работа по разгону рабочего тела.
Mad__Max
28.05.2016 01:53+1Все наоборот — максимальные КПД у высокоимпульсных двигателей.
А то что по ссылке написано хотя и в общем и правильно, но совсем не про КПД, точнее не про КПД двигателя, а про некоторую эффективность корабля и полета в целом, которая еще много от чего помимо двигателя зависит. Например нужно не забывать учитывать бесполезный разгон дополнительных объемов топлива/рабочего тела, который тем выше чем меньше удельный импульс. И то что такой КПД будет зависеть от выбранной системы отсчета.
КПД это по определению: отношение совершенной полезной работы к общей затраченной энергии.
В случае реактивного двигателя это кинетическая энергия выбрасываемой реактивной струи деленная на затраченную энергию подведенную к двигателю (электрическую для ЭРД или полученную от сгорания топлива для обычного хим. двигателя).
Для ЭРД эти показатели высоки: от 50% до 80% потраченной электрической энергии превращаются в кинетическую энергию.
Для химического двигателя они хуже. Например возьмем один из лучших сейчас серийных химических движков последнего поколения Merlin 1D+. Удельный импульс в вакууме около 340с. Если упростить, значит топливо после сгорания разгоняется до скорости порядка 3400 м/с.
Т.е. сожгли 1 кг топлива и разогнали этот самый 1 кг до скорости 3400 м/с, т.к. тут у нас и топливо и рабочее тело это одно и тоже.
Кинетическая энергия: 1*3400^2/2 = 5,78 МДж. Потрачено при этом (от сгорания топлива) около 10 МДж (сгорание 1 кг смеси керосина + жидкого кислорода на котором работает этот двигатель + давление наддува в баках). Имеем 57% на одном из лучших/эффективных движков. Химические уже отстают от ионных/плазменных по эффективности.
Но это для «условного двигателя в вакууме» (не космическом, а тот который со сферическими конями) — это мы не учитывали откуда рабочее тело/топливо в этих двигателях берется, как если бы оно телепортировалось прямо в двигатель из внешнего бесконечного источника. Тут то основная неэффективность химических двигателей и сидит — они большую часть времени (кроме самого конца полета) занимаются не разгоном непосредственно КА, а большую часть энергии тратят на разгон дополнительных запасов топлива для самих себя же, которое в разы (а при старте с земли — на порядки) превышает полезную массу самого КА. И с точки зрения полета этот расход энергии тоже не является полезным (не входит в числитель КПД) — нам нужно разгонять КА, а не топливо.
Тогда как ионники/плазменные в основном разгоняют сам аппарат, т.к. запас рабочего тела им нужен где-то в 10 раз меньше чем химическому реактивному двигателю. И чем выше будет импульс, тем лучше будет это соотношение.
Правда одновременно с наращиваем удельного импульса будет расти и размер/масса генератора энергии, включенного в КА. Так что наращивать удельный импульс целесообразно только до какого-то определенного уровня, зависящего от эффективности конкретного источника энергии, дальности и продолжительности полета. Чем эффективнее источники и дальше полет, тем выше оптимальный уровень удельного импульса.
egigd
27.05.2016 19:26стоит добавить, что еще и малый К.П.Д
Нормальный КПД там, 50-70%.
На мое мнение такой двигатель должен как минимум в сотню раз превосходить электро-ракетный двигатель
Это и есть электроракетный двигатель!
То, что вы сейчас написали, это как «дизельный двигатель в сотню раз должен превосходить двигатель внутреннего сгорания».
минимальное расстояние до марса 225млн.км
Это максимальное, а не минимальное… Минимальное — 56.
максимальная скорость ЭРД 60км/сек
Вообще-то у ракетных двигателей любых типов есть только одно принципиальное ограничение по скорости — скорость света.
hombre
26.05.2016 19:39Споткнулся о фразу «межзвёздных перелётов», круче неё было бы только «межгалактических перелетов», к сожалению даже самые оптимистичные мечты о 1000 км/с (лет так через 50 развития этой технологии современными темпами), не сильно нас приблизят к «межзвездным перелётам», т.к. по прежнему каждый световой год нужно умножать на 300, чтобы получить число лет, за которое мы сможем световой год пролететь на такой скорость.
ShabanovYT
26.05.2016 20:13уже писал: энергия потребная для перемещения из точки А в точку Б обратно пропорциональна квадрату времени перемещения. могу ошибаться со степенью, с этой точки зрения этот вопрос почему-то никто не рассматривает и пришлось самому писать формулы. это искусство сейчас почти утеряно, формул полно в википипедии.
вдумайтесь — мы можем летать по солнечной системе с минимальными затратами. но очень долго, а если появляется желание летать быстро, нужны источники энергии. кроме ядерных реакторов ничего не приходит в голову, но с ними пока неясно все — до сих пор не решена проблема отвода тепла.
кстати небольшие реакторы ( на натрии. кажется. но не уверен) с генератором в одном флаконе стояли на вооружении уже в конце 50-х. по внешнему виду точная копия воздушного компрессора на колесах, которые раньше тарахтели на дорогах. защиты от радиации можно сказать не было.WeSKeRuS
26.05.2016 22:21кроме ядерных реакторов ничего не приходит в голову, но с ними пока неясно все — до сих пор не решена проблема отвода тепла.
Я не думаю, что в космосе основная проблема это отвод тепла, скрываясь от солнца за какими либо объектами должно решить проблему.
Основная проблема как мне кажется состоит в ограничениях использования данной технологии введенных в ООН… Слишком дорого встанет не удавшийся эксперимент. И я не говорю про штрафы санкции и так далее… Слишком большой вред будет нанесен в случаи если такая «штуковина» взорвется на земле или еще хуже на орбите. Вообщем пока не научимся управляемому ядерному синтезу, то можно забыть о перелетах на тяжелых металлах.
vasimv
26.05.2016 22:23С небольшими реакторами еще проблема в том, что у них масса маленькая, тепловая инерция небольшая и время/точность реакции управляющей системы становятся очень критическими. Чуть что — расплав ядра или даже маленькая бомбочка на орбите.
egigd
27.05.2016 19:39Тепловая инерция не имеет никакого значения. Активная зона реактора нашего института вообще с тумбочку (топлива — 3,5 кг всего) — никаких проблем. А если пошёл разгон на мгновенных нейтронах, то и огромный реактор разнесёт на куски (что и произошло на ЧАЭС).
vasimv
27.05.2016 21:22С маленькими активными зонами дофига было происшествий, начиная от «на миллиметр левее сдвинул и оно засветилось, а через неделю я помер» и заканчивая крушениями подводных лодок и даже спутников с такими реакторами (повезло что в густой лес, а не на городскую территорию упало). С большими — не в пример меньше, все-таки хорошо, когда есть запас по времени на прогрев. Первый реактор вообще деревянный был с полностью ручной регулировкой в виде палок. Ваш так можно регулировать? Вы-то эту тумбочку, если что — просто зальете бетоном и закопаете потом целиком, а со спутником так не выйдет.
egigd
27.05.2016 22:30Давайте вы не будете говорить о том, в чём вообще не разбираетесь…
«на миллиметр левее сдвинул и оно засветилось, а через неделю я помер» — это когда собрали настольный ядерный реактор вообще без систем безопасности и защиты от радиации. Причём вы заявляли «Чуть что — расплав ядра или даже маленькая бомбочка на орбите», а ничего подобного там не было. Реактор остался полностью цел. При том что, повторюсь, был собран вообще на столе без каких-либо систем безопасности.
Аналогично и со всеми остальными вашими рассуждениями.vasimv
28.05.2016 12:32Я про другой случай говорил (их много было, да) — Саров-1997. http://www.aes.pp.ua/NuclFuel/P12_04.htm — как минимум, в нескольких случаях были механические разрушения и частичные расплавления. Разумеется, _последствия_ для маленьких активных зон — меньше, чем для больших реакторов, так как масса участвующих веществ на порядки меньше. Но _вероятность_ происшествия, пусть даже и со срабатыванием аварийной защиты — гораздо больше.
Для исследовательского реактора это не так страшно — разбираем и/или заливаем бетоном и вывозим. На подводной лодке немного сложнее, но там куча охладителя вокруг, плюс можно затопить все целиком, если что (как и пришлось поступить как минимум в одном из случаев). Для спутника же — это большой кирдык, в лучшем случае — многотонная радиоактивная хрень на орбите (а пусть потомки разбираются...), в худшем (как космос-954) — падение на землю и заражение местности.egigd
29.05.2016 09:16И в чём отличие сучая в Сарове от того, что сказал я?..
Собран настольный (диаметр 258 мм, примерно с баскетбольный мяч) реактор фактически из «подручного хлама», никакой защиты от радиации в нём предусмотрено не было. Несмотря на это реактор проработал (без каких-либо систем регулировки!) почти неделю на стабильной мощности всего 500 Вт. Ничего в нём не расплавилось.
Вообще-то «многотонная радиоактивная хрень на орбите» — это гарантированный результат штатной работы космических АЭС. Именно так всё в них и запланировано: после выработки ресурса активная зона с кучей отработанного ядерного топлива навсегда остаётся на орбите.
Авария Космоса-954 не имеет никакого отношения к реактору. Реактор работал в штатном режиме. Там произошёл сбой корректирующего двигателя.
Так что опять вы мимо со своими «наездами» на компактные активные зоны.
vlad72
28.05.2016 13:46А что, ракеты при старте уже не падают?
Mad__Max
29.05.2016 01:24А при старте реактор будет не в рабочем состоянии, а в законсервированном походном/транспортном. И только на орбите первый раз запускаться или даже собираться из нескольких частей.
Все-равно тяги ЭРД и близко не хватает, чтобы на них с поверхности взлетать, поэтому влет в любом случае на обычных реактивных двигателях и энергия от реактора на этом этапе не нужна.
Ну а реактор который еще ни разу не запускался в работу особой рад. опасности не представляет, даже если упадет вместе с ракетой — все самые вредные и опасные элементы в нем начинают образовываться только после продолжительной работы.vlad72
29.05.2016 01:35Т.е. радиоактивное топливо — это уже не «вредные и опасные элементы»?
Mad__Max
29.05.2016 01:54Не особо опасные. С ним работают буквально "голыми руками". Ну не совсем голыми — в резиновых перчатках и маске (чтобы пылью не надышаться). Когда в тонкой оболочке (твэла) даже перчатки не обязательны.
Топливо до того как оно начало "работать" это слаборадиоактивный материал.vlad72
29.05.2016 14:03А когда они рассыпятся на какой-то территории, тоже безопасны?
Mad__Max
30.05.2016 16:51А чего ему распыляться-то? Если это не аварийный сход с орбиты на космической скорости, а авария при взлете про которую говорили, то шлепнется назад на землю сломанным, но целым куском. У реактора достаточно прочный корпус чтобы взрыв ракетного топлива выдержать не разлетаясь на отдельные части.
На месте падения поработает команда в защите, чтобы собрать все части что могли отлететь при ударе о землю и увезут на утилизацию на спец. предприятие, где уже будут аккуратно топливо из поврежденного корпуса и элементов (защитных трубок, в которые топливо внутри реактора упаковано) извлекать обратно.
egigd
27.05.2016 19:36Не морочьте себе голову. Классификация электрических ракетных двигателей весьма условна и во многом определяется историей.
Например, «стационарный плазменный двигатель» явно ионный, т.к. выбрасывает заряженные ионы и электроны раздельно, а не единую нейтральную плазму.
Mad__Max
26.05.2016 23:11+1Кто-нибудь вообще может внятно объяснить — в чем принципиальное отличии ионных двигателей и плазменных двигателей, что их в отдельные классы относят?
МОжет наши коты подскажут? Zelenyikot lozga
И там и там какое-то инертное тело (газ), которые ионизируют (а ионизированный газ это собственно = плазма), разгоняют до очень высоких скоростей с использование электрического источника энергии и выбрасывают создавая реактивную тягу.
Из отличий тут вижу только, что ускорение за счет радиочастотного нагрева до очень высоких температур (похоже на обычный ракетный двигатель, где нагрев от сгорающего рабочего тела), а в ионных разгон плазмы обычно электрическим полем между 2х электродов.
Только на основе этого на классы делят?
lozga
26.05.2016 23:36Плазма электрически квазинейтральна, а у ионов есть заряд.
A plasma propulsion engine is a type of electric propulsion that generates thrust from a quasi-neutral plasma. This is in contrast to ion thruster engines, which generates thrust through extracting an ion current from plasma source, which is then accelerated to high velocities using grids/anodes.
Mad__Max
27.05.2016 00:59Ну в ионном суммарный заряд тоже в общем нулю равен. Разве что насколько помню ионы и отделенные от них электроны выбрасываются из двигателя отдельно 2мя независимыми пучками — чтобы можно было электростатическим полем их разгонять.
Т.е. принципиальная граница разделяющая 2 подтипа ЭРД это разделяются заряженные частицы после ионизации рабочего тела (=ионный двигатель) и выбрасываются раздельно или так скопом без разделения используются (= плазменный двигатель)?
egigd
27.05.2016 19:40Не морочьте себе голову. Классификация электрических ракетных двигателей весьма условна и во многом определяется историей.
Например, «стационарный плазменный двигатель» явно ионный, т.к. выбрасывает заряженные ионы и электроны раздельно, а не единую нейтральную плазму.
WeSKeRuS
27.05.2016 00:05Только представьте!..
Весь космос наполнен тем или иным веществом. Если построить «ловушку» для захвата всех частиц молекул и всех всех соединений… Такому двигателю никогда не придеться заправляться. Или я как то не так понял принцип двигателя?Sleepwalker_ua
27.05.2016 07:59+1Выше уже были подобные идеи с отсылками к книгам.
Главное в подобной «дозаправке» — иметь достаточно большую скорость, т.к. при маленькой скорости площадь ловушки должна быть большой, что увеличивает шансы схлопотать в нее увесистый камушек вместо межзвездного и межпланетного газа.
Alexsandr_SE
27.05.2016 10:19Были где-то расчеты. Не насобирать столько газа, что бы двигателю хватило непрерывно работать.
DrZlodberg
27.05.2016 10:33Вроде как ещё проблема торможения об это топливо.
WeSKeRuS
27.05.2016 10:55Разумеется, что при скорости в 60км/сек назревает вопрос, как же плин эту махину остановить))) Но «космические тормоза» изобрел еще Ньютон. Используя гравитацию газовых гигантов можно не только затормозить, но и пополнить баки топливом.
DrZlodberg
27.05.2016 11:06Да нет, тут скорее речь о том, что прежде чем разгоняться за счёт топлива — захватываемое топливо нужно разогнать до полётной скорости, на что уходит часть энергии. Ну и в межзвёздном пространстве (изначально, как я понимаю, речь шла про дозаправку там) с подходящими газовыми гигантами напряженка.
Кстати любопытно, какая должна быть минимальная плотность вещества, чтобы на 60 км/с у корабля начались серьёзные проблемы с этим веществом?WeSKeRuS
27.05.2016 14:40Я представляю себе это все намного проще. Это корабль на носу которого огромная «спутниковая тарелка» т.е. тазик космических масштабов, а в центре такого тазика и реализован захват частиц. Ну и разумеется чем выше скорость тем больше частиц такой агрегат собирает. Ну и в межзвездном пространстве топливо есть… углерод водород это уж точно есть. А плотность вещества который может захватить агрегат будет напрямую зависеть от материала данного «тазика»… но я не физик и все это мое восполненное воображение фантаста =)
DrZlodberg
27.05.2016 15:10Не считая того, что «тазик» предполагалось в оригинальной идее делать электромагнитный(если не ошибаюсь), так и думали.
Речь о том, что этот тазик корабль будет тормозить. Примерно как на парусник поставить турбореактивный двигатель с рабочим телом собираемым парусом.
А с плотностью не так всё просто. Чем выше плотность, тем сильнее нагрев. А с теплоотводом в космосе проблемы.
ShabanovYT
27.05.2016 05:32как-то сидел, наносил вред здоровью и внезапно в голову пришла мысль:
нужно сделать что-то типа топливного элемента на водороде и кислороде. но ионы не рекомбинировать в электролите ( как это сделать — самое непонятное в проекте), а ускорять в ионном двигателе за счет энергии из того же топливного элемента.
с помощью электростатического поля можно сделать так, чтобы ионы не соприкасались со стенками ускорителей — ресурс. будет большим. плюс можно с помощью дополнительных источников электроэнергии увеличить импульс.
если удастся создать ядерный реактор для работы в космосе, то в качестве рабочего тела двигателя можно использовать воду. — разлагаем на водород и кислород, ионизируем в топливном элементе, ускоряем.
очень удобно в плане того, что у воды большая плотность, ее можно найти на луне, на марсе и т.д.
MIFo_0
27.05.2016 07:29Но в целом статья не может не рабовать. А если ещё и взлетит, то и подавно. А если ещё и будет работать в атмосфере… но это уже фантастика )
alexkalmuk
27.05.2016 12:29А при чем тут дальний космос? Вроде как удельный импульс плазменного двигателя всего раз в 50-100 больше ЖРД. То есть до Альфы Центавра мы точно на нем не долетим :)
WeSKeRuS
27.05.2016 15:02Для этого просто стоит понять концепцию движения искусственных тел в космосе. Все они двигаются инерционно получая ускорение от двигателя или гравитационных явлений более тяжелых объектов в космосе.
Вот от сюда и выгода подобного двигателя. Это в 50 раз экономия топлива и если реализовать дозаправку (любым образом), то такой агрегат сможет продолжать свое ускорение и в конце концов добраться до скорости близкой к скорости света. А с такой перспективой Альфа центавра уже не кажется такой далекой.
Mad__Max
28.05.2016 02:09Сейчас (на данном этапе развития) под «дальним космосом» подразумевают не Альфу и прочие межзвездные полеты, а все что дальше высоких орбит вокруг Земли, куда полеты более-менее уже налажены. Т.е. полеты по Солнечной системе с покиданием орбиты Земли.
Марс и пояс астероидов — уже дальний космос. Юпитер или Плутон — тем более.
Ну а Альфа — это не дальний космос, а пока просто фантастика/мечты.
EcoSpace
27.05.2016 16:42Все спорят о тяге, но при это забыли о потребляемой мощности в 100 кВт!!! Это огромное количество энергии, если это обеспечивать солнечными батареями, то они должны быть размером в 100 этажный дом. И то, если космический аппарат с этим двигателем будет находиться на орбите земли и если КПД этих солнечных панелей будет 17-19%. А, как известно, по мере удаления от земли КПД солнечных панелей падает просто неумолимо. И вы уже не получите 100 кВт мощности. То есть единственный выход — это установка радиоизотопого термоэлектрического генератора и не одного, которые используют плутоний 238. Грамм плутония стоит около миллиона долларов. Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 кВт его потребуется килограммы. Исходя из этого просто посчитайте себестоимость этого двигателя. Мне кажется, что затраты на него будут колебаться в районе сотен миллионов. Не думаю, что оно того стоит, и на данном этапе развития технологий кому-то это будет интересно. Как технически, так и финансово. Я конечно могу ошибаться, но мне почему — то это все представляется именно так.
Sleepwalker_ua
27.05.2016 19:42+1>>Это огромное количество энергии, если это обеспечивать солнечными батареями, то они должны быть размером в 100 этажный дом
Обожаю сравнения в журналистском стиле. Да будет известно, что МКС, например, питается всего лишь от 1640 квадратов солнечных панелей при потребляемой мощности в ~110кВт. В наличии там, кстати, 4 сегмента, каждый из которых способен выдавать до 32кВт, значит максимальная суммарная мощность где-то в районе 160-170кВт — т.е. подобное не только УЖЕ собрали и оно УЖЕ работает не первый год, но еще и площадью значительно меньше. Кстати, размером в 100-этажный дом это как — по фасаду, по жилплощади, по площади крыши? 1640квадратов это всего-то пятак 40х41 метр, т.е. навскидку — фасад типовой двенадцатиэтажки на три-четыре подъезда (смотря какие квартиры конечно).
>> КПД этих солнечных панелей будет 17-19%
>> по мере удаления от земли КПД солнечных панелей падает просто неумолимо
Садитесь, два.
КПД панелей от орбиты и удаления от солнца не зависит. Вот количество падающей на них энергии — зависит, но КПД останется неизменным. Кстати, уже и 30% выжали, и даже вроде бы под 40 получилось.
>>То есть единственный выход — это установка радиоизотопого термоэлектрического генератора и не одного, которые используют плутоний 238. Грамм плутония стоит около миллиона долларов. Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 кВт его потребуется килограммы
Это пожалуй единственный разумный тезис. Плутония действительно понадобится очень много. Нереально много — Новые горизонты несет на себе 11 килограмм плутония и его ритэг имеет электрическую мощность всего лишь порядка 200-250Вт. Чтобы выжать хотя бы десяток-два киловатт, одного плутония без учета термопар надо около полутонны тянуть, что очень невыгодно в плане массы, с учетом низкой тяги двигателя. Однако цена его — не миллионы за грамм, это вы с калифорнием перепутали. Плутоний вполне себе торгуется по ценам около 200-500 тысяч у.е. за КИЛОграмм, что относительно доступно. Но сгенерировать его хотя бы килограмм 200 на данный момент задача очень сложная, т.к. просто нет инфраструктуры, и вот в нее уже надо вбухать миллионы, если не миллиарды.
Но, как я уже сказал, это невыгодно, легче полноценный ядерный реактор на подобии тех, что в АПЛ стоят, например, запульнуть, там и мощности можно поболе выжать, чем 100кВт. Да вот беды две — в космосе его тяжело заставить работать. ибо охлаждать надо, ну и масса такая, недетская — со всем комплектом тонн наверное под 150-200 выйдет, хотя частью защитных оболочек однозначно можно пожертвовать в случае беспилотного зонда. а они там основную массу и составляют.
>> Не думаю, что оно того стоит, и на данном этапе развития технологий кому-то это будет интересно. Как технически, так и финансово.
Когда-то точно так же говорили про самолеты, автомобили, дирижабли, поезда, пушки, корабли, экспедиции к далеким землям и прочие радости НТП.EcoSpace
28.05.2016 10:49Что вы так сразу набросились?:) Я имел ввиду, что по мере удаления от орбиты земли нужна будет большая площадь солнечных панелей. С плутонием — действительно напутал, на данный момент цена около 5200 долларов за грамм. Но вы правильно заметили, что нужна инфраструктура под производство.
А насчет того, что когда-то так думали про автомобили… не знаю правильное ли это сравнение, так как вы не спроектируете плазменный двигатель у себя в гараже, как это делали в конце позапрошлого века с автомобилями. Все-таки космическая отрасль требует сотни миллионов для реализации подобных проектов. И на собственном «гении» вы далеко не уедете.
egigd
27.05.2016 19:44+1если это обеспечивать солнечными батареями, то они должны быть размером в 100 этажный дом
Мощность энергосистемы МКС 110 кВт. Это непрерывно. Так-то на солнечной стороне батареи дают в два с лишним раза больше, но энергия идёт в аккумуляторы, чтобы на ночной стороне продолжать питать системы станции.
Причём батареи МКС морально устарели: КПД лишь 14%, то время как сейчас на спутники ставят батареи с КПД 28%.
МКС похожа на 100 этажный дом?..
ikratkoe
Я правильно понял, что уникальный — это в одном экземпляре? Или тут как обычно надо читать «не имеющий аналогов»?
Robotex
«Не имеющий аналогов» это слова-маркер распила. В итоге, как обычно, окажется, что аналоги не только есть, но и превосходят эту поделку.
MAXH0
Ага… А слово «распил» маркер креативного критика, который вне зависимости от реалий считает, что пилят…
Robotex
Т.е. ты считаешь, что не пилят?
ikratkoe
Он считает? Как?
DrWBishop
Мы живём в глобальном мире, если сделана какая-то хрень, которой нет ни у кого, значит эта хрень — «неуловимый Джо».
Смотрел тут на днях выступление Германа Грефа, так, среди прочих интересных вещей, он говорил — «Информация распространяется так быстро, что если мы утром что-то придумали, то к обеду китайцы это уже реализовали.»
www.youtube.com/watch?v=Mg76y7N8Xn0