Электроракетный путь развития космонавтики

[странник]

На идею такой темы меня натолкнул источник http://alfven.prince...s/sciam2009.pdf

A team of academic and NASA researchers has recently completed the design of a state-of-theart lithium-fed MPDT called а2, which could potentially drive a nuclear-powered vessel hauling heavy cargo and people to the moon and Mars as well as robotic missions to the outer planets.

А теперь собственно развилка: предположим, что электрические ракеты (точнее самые мощные из них МПД) стали развиваться раньше жидкостных и превратились в основные для космонавтики. Возможна ли такая развилка и если да, то привела бы она к более быстрому освоению Солнечной системы? Насколько я понял из источника электрические ракеты дают большую скорость при меньшем расходе

топлива.

http://go2starss.narod.ru/pub/E025_ID.html

Изменено 9 Apr 2014 пользователем странник

[Нкоро_]

А теперь собственно развилка: предположим, что электрические ракеты (точнее самые мощные из них МПД) стали развиваться раньше жидкостных и превратились в основные для космонавтики.

Насколько я понял из источника электрические ракеты дают большую скорость при меньшем расходе топлива.

Это физически невозможно - они дают ничтожную тягу, и большая скорость при меньшем расходе топлива у них получается если разгоняешься месяцами и годами. При запуске такого двигателя на земле аппарат даже не шелохнется.

[странник]

А теперь собственно развилка: предположим, что электрические ракеты (точнее самые мощные из них МПД) стали развиваться раньше жидкостных и превратились в основные для космонавтики.

Насколько я понял из источника электрические ракеты дают большую скорость при меньшем расходе топлива.

Это физически невозможно - они дают ничтожную тягу, и большая скорость при меньшем расходе топлива у них получается если разгоняешься месяцами и годами. При запуске такого двигателя на земле аппарат даже не шелохнется.

А если с Земли выходить на жидкостных ракетах, а пилотируемые полеты по Солнечной системе вести на электрических?

[Нкоро_]

А если с Земли выходить на жидкостных ракетах, а пилотируемые полеты по Солнечной системе вести на электрических?

Как только в этом появилась реальная потребность, так сразу

[sanitareugen]

Закон сохранения энергии неумолим. Откуда-то надо её брать, для разгона рабочего тела. И если из химической реакции - то проще всего в качестве рабочего тела использовать продукт реакции, что порождает обычный химический двигатель (ну, то есть теоретически можно придумать нечто с топливными элементами, но чтобы разгонять чисто электрически - нужно легкоионизируемое РТ, а если нагревом - в чём выигрыш?). Солнечные батареи энергию дают, но плотность потока не столь велика, и движок маломощный. Для манёвра хватит (тот же облёт астероидов), для полноценного полёта - нет.

При нормальной работе ионные двигатели «Доун» обеспечивают прирост в скорости на 97 км/ч (60 миль/ч) за каждые 4 дня.

[странник]

Солнечные батареи энергию дают, но плотность потока не столь велика, и движок маломощный.

Я разрешаю использовать АЭС.

И если из химической реакции - то проще всего в качестве рабочего тела использовать продукт реакции, что порождает обычный химический двигатель (ну, то есть теоретически можно придумать нечто с топливными элементами, но чтобы разгонять чисто электрически - нужно легкоионизируемое РТ, а если нагревом - в чём выигрыш?).

Т.е. вы утверждаете, что химическая ракета - это самый эффективный двигатель?

[sanitareugen]

Ну, или как двигатели коррекции. Вот, скажем, серийное (с 1995 года, к настоящему времени 352 аппарата) изделие.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C

Энергия от солнечных батарей, основная задача - коррекция орбиты (в частности, для геостационаров)

Вообще же опыты ещё Годдард в 1916 проводил, реальное испытание в космосе с 1964 ("Зонд-2" и SEPT-1), серьёзное употребление с начала 70-х. Но именно нишевое, поскольку тяга крайне мала.

[sanitareugen]

Солнечные батареи энергию дают, но плотность потока не столь велика, и движок маломощный.

Я разрешаю использовать АЭС.

И если из химической реакции - то проще всего в качестве рабочего тела использовать продукт реакции, что порождает обычный химический двигатель (ну, то есть теоретически можно придумать нечто с топливными элементами, но чтобы разгонять чисто электрически - нужно легкоионизируемое РТ, а если нагревом - в чём выигрыш?).

Т.е. вы утверждаете, что химическая ракета - это самый эффективный двигатель?

1. Что, прямо таки АЭС? Белоярской хватит, или Чернобыльскую поставим? Или всё таки реактор? Или РИТЭГ? Давайте конструкцию, мощность, систему охлаждения, радиационную защиту оговаривать.

2. При настоящем уровне развития (и, разумеется, на уровне развития прошедших полувека или века) самый эффективный для основных задач двигатель - химический. Остальные либо имеют узконишевое применение, либо вообще технофантазии.

[Че Бурашка]

Это физически невозможно - они дают ничтожную тягу

Они дают тягу сколько мощности подашь - в Гильзине была фотка американского плазменного агрегахтунга на тонну тяги. Вот только формула:

Мощность(Вт)*КПД=Тяга(Н)*Скорость_Истечения(м/с)/2

Говорит что при скорости истечения характерной для ЭРД потребуется батарейка от светового меча в качестве источника энергии. Вот если бы был ЭРД:

1) С гибко настраиваемой скоростью истечения от 1000 м/с до хотяб 20 000 м/с.

2) Работающий на атмосферном воздухе хотя бы в низшем диапазоне скоростей.

3) Имеющий высокий (за 70 %) КПД на том же диапазоне скоростей.

Можно было бы собрать электрический воздушно-космический самолет.

[Нкоро_]

потребуется батарейка от светового меча в качестве источника энергии

Будет батарейка - заходите, а пока тяга ниже плинтуса :)

[sanitareugen]

А можно ссылку на агрегат на "тонну тяги"? Какой там секундный расход РТ, какая скорость истечения?

[странник]

http://go2starss.narod.ru/pub/E013_IZRL.html - а так?

[chameleon]

Вот если бы был ЭРД

http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CC0QFjAB&url=http%3A%2F%2Firbis-nbuv.gov.ua%2Fcgi-bin%2Firbis_nbuv%2Fcgiirbis_64.exe%3FC21COM%3D2%26I21DBN%3DUJRN%26P21DBN%3DUJRN%26Z21ID%3D%26IMAGE_FILE_DOWNLOAD%3D1%26Image_file_name%3DPDF%2Faktit_2012_8_42.pdf&ei=CS5FU46iK6K24ATgpYGQBA&usg=AFQjCNG08wIeo7PoBotucFtaOqiZ6IPqvw&sig2=CGKq_KQsyGw0yoGvipW14w

[Че Бурашка]

А можно ссылку на агрегат на "тонну тяги"?

Повторяю, Гильзин, "Электрические межпланетные корабли", стр 198-199. Там ссылка на журналы Missiles and Rockets 2.X.1961 и Flight 6.VI.1963. Кстати, даже 4 тонны. В импульсном режиме.

[чукча]

Закон сохранения энергии неумолим

Есть еще и формула Циолковского. Она тоже неумолима, и для космических полетов (после выхода на орбиту) ее неумолимость может и поважнее.

Или всё таки реактор? Или РИТЭГ? Давайте конструкцию, мощность, систему охлаждения, радиационную защиту оговаривать.

http://en.wikipedia.org/wiki/Jupiter_Icy_Moons_Orbiter

[sanitareugen]

А можно ссылку на агрегат на "тонну тяги"?

Повторяю, Гильзин, "Электрические межпланетные корабли", стр 198-199. Там ссылка на журналы Missiles and Rockets 2.X.1961 и Flight 6.VI.1963. Кстати, даже 4 тонны. В импульсном режиме.

А, ну так там "4000 кГ за время меньше микросекунды", то есть средняя тяга 4 Г-силы. И даже при "может повторяться много раз в секунду" достигается 0.8 кГ-силы. При том, что это система. не летавшая. Реально используемые в космосе - тяга в граммы. Проекты были. конечно, там же (с. 200) проект 13.5 кГ-с при 150 камерах и питающем реакторе 150 тонн массой.

[Че Бурашка]

Если уж впадать в буквоедство то ЭРД с непрерывной тягой 3,59 тонн был создан в железе, хотя и не летал на орбиту. Это экспериментальная версия РД-0410 с электрическим нагревом ТВЭЛов. Потребляемая мощность там всего 196 МВт - можно попробовать извратиться с пленочными СБ и аккумуляторами высокой емкости.

Значит так. Вариант "с Земли на ЭРД" не возможен при имеющихся источниках энергии. После выхода на орбиту на ЭРД можно летать сколько влезет, но для большинства миссий есть конкурент в виде ЖРД высокого УИ (КВРБ и предельные керосин-кислородные блоки). Миссии где у одноразового ЭРД будет выигрыш по массе случаются пока не так уж часто - это полеты к Гигантам и Меркурию, где сейчас превозмогают эффектом пращи. Что-бы ЭРД был выгоден на околоземных орбитах он должен быть многоразовым и тут все упирается в отношение тяги к ресурсу. Тут можно посмотреть на эти показатели у изделий Факела.

В АИ ЭРД могут заинтересоваться раньше если по каким-то причинам во время ВМВ успеют продвинуться в области твердых топлив и одновременным завалом по жидким. Взлететь на околоземную орбиту на твердом топливе в принципе можно, но вот с геостационаром уже сложнее. Да и стабилизироваться и маневрировать на чем-то надо. Можно конечно разработать ЖРД с нуля, но ЭРД выглядит перспективней.

[komo]

Ну как вариант, рабочее тело и энергию получать на стартовом столе, стоя на тормозе, а затем, тормоза отпускают, шлангикабеля отсоединяют, и отрывается ракета со страшной перегрузкой как у артснаряда.

[Че Бурашка]

Ну как вариант, рабочее тело и энергию получать на стартовом столе, стоя на тормозе, а затем, тормоза отпускают, шлангикабеля отсоединяют, и отрывается ракета со страшной перегрузкой как у артснаряда.

Это называется масс-драйвер или по русски электромагнитная катапульта.

[prostak_1982]

В принципе, для запуска с Земли можно попробовать использовать стационарные лазерные установки, которые фокусируются на камере подогрева, в которую подается рабочее тело.

[странник]

А как быть с космонавтами при электромагнитной катапульте?

[Че Бурашка]

А как быть с космонавтами при электромагнитной катапульте?

v=корень(2*a*S). Итого при перегрузке 1 же и длине катапульты 50 км получим 1 км/с скорости. Больше смысла все равно нет делать ибо основную скорость при выходе на орбиту надо набирать на высоте и по горизонтали.

[странник]

Ну электроракета наберет скорость при выходе на орбиту из атмосферы?

[sanitareugen]

Ну как вариант, рабочее тело и энергию получать на стартовом столе, стоя на тормозе, а затем, тормоза отпускают, шлангикабеля отсоединяют, и отрывается ракета со страшной перегрузкой как у артснаряда.

Рабочее тело получить можно. А что будет его разгонять, если энергия уже не подаётся? Нет, была у меня в детстве игрушка - пластмассовая ракета, в неё наливалась вода и накачивался воздух. Взлетала. А тут как? Бак с электрокипятильником, пар из которого толкает ракету?

[prostak_1982]

Ну как вариант, рабочее тело и энергию получать на стартовом столе, стоя на тормозе, а затем, тормоза отпускают, шлангикабеля отсоединяют, и отрывается ракета со страшной перегрузкой как у артснаряда.

Рабочее тело получить можно. А что будет его разгонять, если энергия уже не подаётся? Нет, была у меня в детстве игрушка - пластмассовая ракета, в неё наливалась вода и накачивался воздух. Взлетала. А тут как? Бак с электрокипятильником, пар из которого толкает ракету?

А чем плох лазерный нагрев?