Eksperci Boeinga, wraz z naukowcami z Jet Propulsion Laboratory, Glenn Research Center oraz innych organizacji opracują technologie, które w przyszłości umożliwią wyposażenie sond w napęd nuklearny. Dzięki temu rozwiązaniu eksperci chcą uzyskać stukrotne zwiększenie mocy silników przy trzydziestokrotnym zmniejszeniu zużycia paliwa. Podróż do odległego celu badań potrwa dużo krócej, a misja będzie mogła dostarczać dane naukowe przez znacznie dłuższy czas.
Grupa Boeinga skoncentruje się na rozwijaniu systemu Brayton Power Conversion System (BPCS). Technologia ta została już sprawdzona w naziemnych elektrowniach i systemie napędu odrzutowego. Pewne testy przeszła również w ramach innych programów NASA. Naukowcy mają więc nadzieję, że uda im się opracować kompletny zaawansowany system napędowy minimalnymi kosztami i przy zmniejszonym ryzyku.
Glenn Research Center wniesie do programu doświadczenie w pracy z technologią BPCS, JPL doświadczenie w projektowaniu odległych misji, Boeing z kolei od pięćdziesięciu lat bada napędy rakietowe i projektuje reaktory kosmiczne. Związana z firmą grupa Rocketdyne Propulsion and Power zaprojektowała praktycznie każdy silnik użyty w misjach NASA, projektuje również reaktor SNAP-10A, który zostanie umieszczony na obicie i będzie dostarczać energii do ISS.
Podpisany niedawno kontrakt obejmuje opracowanie koncepcji napędu i planu rozwoju tej technologii. Potem może zostać rozszerzony.
Rafał Szulc
SF staje się rzeczywistością – c.d. — Ponieważ wątek o silnikach jonowych („Sci-fi staje się rzeczywistością” – http://forum.astronet.pl/index.cgi?205 ) dosyć się już rozrósł, pomyślałem, że zbliżoną dyskusję można by kontynuować w nowym wątku. Kto nie czytał powyższego – radzę zajrzeć tam, aby mieć pełny przegląd.
Ad rem:
Pewnego rodzaju zaletą rakietowych silników chemicznych jest to, że źródło siły nośnej jest równocześnie źródłem energii. Natomiast w przypadku zasilania nuklearnego, połączenie tych dwóch funkcji, w jednej maszynie (oszczędność masy!) – napotyka na duże trudności. Zaś, co tu dużo mówić, dla pojazdów kosmicznych masa – jest rzeczą krytyczną!
Stąd też, zresztą, wynika mój znaczny sceptycyzm, co do wypraw załogowych : wymagania statku osobowego, zapotrzebowanie na masę – rosną przecież wielokrotnie!! Zaś zdolności „badawcze” – tylko trochę…
Ale to duży temat, no i – wciąż się o to ścieramy, więc, póki co – nie drążę.
Idźmy dalej:
Reaktor atomowy lekki nie jest. Z samej jego natury wynika, że potrzeba tam sporo ciężkich osłon, grubej stali, materiałów pochłaniających promieniowanie, chłodzących cieczy, etc. – i nie bardzo da się go „odchudzić”.
Najbliższa konstrukcyjnie będzie chyba maszyneria z atomowego okrętu podwodnego. Eksploatacja takich jednostek ma już parę latek, zebrano nieco doświadczeń, co ma znaczenie niebagatelne. A i linie produkcyjne jakieś-tam istnieją. Lecz zapotrzebowanie submariny na energię jest mniejsze, zaś występujące limity masy – wyższe. Przynajmniej jeśli chodzi o kosmiczny statek załogowy. To ciągle jeszcze nie ta kategoria! W przypadku statków kosmicznych potrzebne są reaktory znacznie lżejsze, natomiast moc – powinny mieć dużo, dużo większą. No, chyba że zadowolimy się niezbyt dużą prędkością podróżną…
Można powiedzieć, że ogólną koncepcję już mamy, oraz umiemy wytworzyć część niezbędnych elementów, składników technologicznych. Lecz to trochę tak, jakbyśmy mieli traktor, mikser i zegarek. I teraz musimy jedynie upchnąć w zegarkowej kopercie silnik od miksera, podnosząc jego moc do poziomu, jaki mamy w traktorze. Ach tak, należy jeszcze zwiększyć „obroty” takiego silnika, aby furkotał wielokroć szybciej od najlepszej centryfugi…
Trywialne zadanie, prawda? 🙂
Oprócz źródła zasilania – potrzebujemy czegoś, co wytworzy ciąg. Czyli odpowiednika samochodowych kół, tudzież okrętowej śruby. A to oznacza kolejną, ciężką maszynerię – no cóż, brak tarcia w próżni ma swoje zalety, ale i wady – też.
Wyrzucanie przez statek strumienia materii, oznacza zapotrzebowanie na kolejną masę : z czegoś te strugi karmić trzeba, próżnia nie jest wodą, nie da się jej wymłócić w turbinie. Chyba że szarlatani od ciemnej materii coś tam jednak wycudują, ale… raczej w to wątpię.
Aby zminimalizować konieczny wydatek masy, warto rzeczoną materię (nie – ciemną! Tu mam na myśli plazmę) spożytkować z maksymalną wydajnością, co oznacza nadanie jej prędkości jak największej. Lecz jeśli chcemy mieć przy tym spory impuls, wiąże się to ze wzrostem masy układu generującego ciąg, i to – bardzo znacznym.
Wszystko to trochę jak kwadratura koła, lub też układ zbyt wielu równań, w dodatku – sprzeczny…
Zakładaną (lecz jeszcze nie w pełni osiągniętą) zaletą silnika jonowego, abstrahując od jego konkretnej wersji, ma być, przede wszystkim, oszczędne gospodarowanie odrzucaną masą. Jak się wydaje – osiągane prędkości wystrzeliwanych jonów są ciągle za małe, zbyt niska jest też sprawność energetyczna (ciąg / wydatek energii), natomiast masa samego generatora ciągu (układu napędowego) – zbyt wysoka.
Nie sądzę natomiast, aby dążono do drastycznej poprawy siły impulsu (ciągu), jaki mógłby osiągać ów silnik. A w zasadzie nie „silnik”, gdyż nie generuje to-to mocy, a ją jedynie zużywa, czerpiąc np. ze stosu atomowego czyli źródła energii. Czyli nie „silnik” a raczej „system napędowy”.
Jego „siła impulsu” będzie – niejako nierozerwalnie wynika to z przyjętych założeń – dość ograniczona, głównie ze względu na masę owego „systemu napędu” przypadającą na jednostkę mocy. Lecz, wbrew pozorom, z ową wadą – da się żyć. Jeśli chcemy wyhamować sondę, gdy dociera do celu, to zamiast generować 600 kN przez 100 sekund, możemy też użyć ciągu 600 N, przez 0,1 mega-sekundy, prawda? Choć, oczywiście, byłoby znacznie „wygodniej” wcisnąć głębiej pedał gazu, tudzież hamulca…
Przyjemnie jest „dać po garach” zrywną bryką, zatrzymując się z piskiem opon, lub ruszając spod świateł jak burza, zostawiając w tyle innych, aby wąchali zapach palonych gum, lecz jest to styl dosyć… kosztowny! Jazda „ekonomiczna” wygląda znacznie mniej efektownie, ale w kosmosie – trzeba oszczędzać paliwo, bo zatankować – nie ma gdzie. I dopóki nie będzie Aralu, lub BP, czy nawet Orlenu, co jakiś głupi milion kilometrów – to trzeba się wlec bez zrywów, czy ułańskiej fantazji. Choćby nawet nie było żadnego radaru.
Swoją drogą, odkąd chłopcy-radarowcy zainstalowali się w Arecibo, to wreszcie przestały śmigać, w te i wefte, owe cholerne, zielone paskudy, ET, rozwijający niedozwolone prędkości na swoich latających spodkach…
Szkoda tylko, że nie zahaltowano jakiegoś, i nie zarekwirowano mu bryki, można by zerknąć pod maskę, żeby zobaczyć ile ma garów, i co takiego, u czorta, leje do baku!?
Być może uda się opracować jakiś napęd, łączący znaczną siłę impulsu, z wysokim tegoż współczynnikiem w stosunku do masy, lecz jeśli nie – wówczas niska masa samej jednostki napędowej będzie miała priorytet, to pewne!
Ważną cechą są też „rygory pracy” – silniki niskiej mocy mają większą szansę na niezawodność. Choć może się wydawać, że układ pracujący całymi tygodniami może być dosyć podatny na zużycie, to trzeba dostrzec, iż będzie on wolny od szoków termicznych – w przeciwieństwie do silnika, który pracuje sporadycznie. I którego przyspieszone zużycie pochodzi, w przeważającej mierze, z przeciążeń podczas rozruchu, i wygaszania – co wywołuje skutek gorszy, niż wiele, wiele godzin pracy.
Jest to rzecz istotna, a nawet – bardzo istotna! Systemy pracujące sporadycznie mają b. silną skłonność do awarii „0” – podczas rozruchu! Awaria taka jest tym bardziej prawdopodobna, im silniej różnią się warunki jego pracy (głównie temperatura) od stanu spoczynku. Zaś w przypadku kosmosu – te różnice są b. duże!
Dlatego proszę mi nie zarzucać „nieznajomości kosmicznych zasad ruchu”, jak to było w którymś poście. Bo ważna jest nie tylko nawigacja!! Oprócz tego, jak zaplanujemy sobie marszrutę, warto też zadbać, by mieć możliwość, a dokładniej: pewność, że uda się ją zrealizować. Przecież gdy silnik nie odpali w zadanym momencie, to… adieu Fruziu, żegnaj Ziemio! Zaś wiele urządzeń miewa kaprysy, szczególnie po długim okresie bezczynności, a już zwłaszcza – gdy ich bezczynność oznacza spadek temperatury, do jakichś kilkudziesięciu stopni powyżej zera, bezwzględnego lorda Kelvina! Najlepszy nawet stop metali – robi się wówczas kruchy i bezradny wobec najmniejszego nawet przeciążenia, że o udarach nie wspomnę… Wtedy trzaska jak kryształ wyrżnięty młotkiem!
Podsumowując to wszystko : o ile nie pojawi się jakiś przełom technologiczny, całkiem nowa koncepcja napędu, oparta na nieznanych dziś zasadach, oraz nowe źródła energii – to kosmiczne podróże mają najlepsze perspektywy w oparciu o silniki jonowe. Pomimo ich słabego impulsu.
Jak wspominałem kiedyś : jestem przekonany, że statki transplanetarne, mające utrzymywać regularne, długodystansowe połączenia – będą montowane na orbicie, np. wokół ISS. I stamtąd -rozpoczynać swą podróż. Bez ryku płomieni, gwałtownych zrywów, spektakularnego przyspieszania, lecz spokojnie, może nawet powolnie. Niemal jak… furmanka!
Kapitan takiego statku, gdy już wróci na Ziemię, i siądzie za kierownicą samochodu – stwierdzi, że „wokół wszyscy pędzą jak wariaci!!”. Bo on po ścianach studni wlecze się jak żółw…
Oczywiście jego szybkości podróżne będą imponujące, ale by je osiągnąć, potrzebny będzie dłuuuugi rozpęd. Ze względu właśnie na ten czynnik : parametry określające masę własną układu napędowego, oraz masę własną źródła zasilania. Oraz ich proporcje do siły ciągu.
Myślę, że powinno się patrzeć na silniki jonowe nieco cieplej, bez irytacji, że są „bardzo wąskiego zastosowania” – choć i ja się nie cieszę, że brak im nieco mocy. Lecz – po prostu takie są realia!
torcik
Bardzo ciekawy post – a co sądzisz o silnikach z programu :”NERVA”? — Przecież w latach 60-70 był ciekawy program budowy i testowania na ziemi silników jądrowych,które miały być użyte w pojazdach kosmicznych – z tego co wiem efekty jak i masa były całkiem obiecujące ( a było to z 30 latek ziemskich wstecz) to obecnie to chyba bardziej kwestia polityczna niż techniczna jeśłi chodzi o te cacka ( moim zdaniem z masą nie byłoby aż tak źle) co ty na to?;)
pozdrowienia : torcik
Rafał Szulc
Krótkimi seriami – spudłowałem! — … robiąc błąd przy „adresowaniu” posta. Jego treść (omyłkowo) umieściłem pod http://forum.astronet.pl/index.cgi?205#n004001000000001
Czesiek
Nudzi się Tobie ? — Zamiast elaboratów wklep parę źródeł z których można sobie poczytać o tym co to jest silnik jonowy , a nawet znaleźć tabelki współczynników masa – ciąg, masa – suma pędu czy innych. Poczytamy se dokładniej. Nie lepiej tak zabrać się za panienkę ? 🙂
Marcin
Niech zagrzmią silniki nuklearne.
> Zaś, co tu dużo mówić, dla pojazdów kosmicznych masa –
> jest rzeczą krytyczną!
Zgadzam się. Szczególnie w statkach załogowych masa jest jednym z czynników krytycznych i… właśnie dlatego trzeba przerzucić się na technologie napędu nuklearnego. Korzyści, nie tylko na masie, będą olbrzymie, ale o tym niżej.
> Stąd też, zresztą, wynika mój znaczny sceptycyzm, co do wypraw
> załogowych : wymagania statku osobowego, zapotrzebowanie na masę
> – rosną przecież wielokrotnie!! Zaś zdolności „badawcze” – tylko
> trochę…
Zdolności „badawcze” również rosną wielokrotnie, a przecież to tylko wierzchołek góry lodowej jeśli chodzi o korzyści wynikające z wypraw załogowych.
> Idźmy dalej:
> Reaktor atomowy lekki nie jest. Z samej jego natury wynika,
> że potrzeba tam sporo ciężkich osłon, grubej stali, materiałów
> pochłaniających promieniowanie, chłodzących cieczy, etc. – i nie
> bardzo da się go „odchudzić”.
Można go znacznie odchudzić. Reaktory atomowe używane na Ziemi rzeczywiście lekkie nie są, ale to raczej wynika z ich zastosowań. Na potrzeby nuklearnych napędów kosmicznych można skorzystać z zupełnie innych, o wiele lżejszych rozwiązań. Piszesz o ciężkich osłonach i słusznie – musimy chronić środowisko, ale w przestrzeni kosmicznej? Przecież cały kosmos jest radioaktywny! To był oczywiście żart 😉 Musimy chronić astronautów. W tym celu wystarczy zaprojektować statek tak, by pomiędzy silnikiem nuklearnym, a pomieszczeniami załogi znalazł się jakiś zbiornik (z paliwem lub wodą). Wszystkie projekty statków korzystających z energii reaktora atomowego przewidują właśnie takie rozwiązanie. Znacznie większe niebezpieczeństwo dla załogi stanowi promieniowanie kosmiczne. Jednym ze sposobów zminimalizowania negatywnych skutków tego promieniowania będzie skrócenie czasu podróży, a to można osiągnąć… stosując napęd nuklearny 🙂
Wracając do masy. Przytoczę kilka faktów. Pod koniec lat osiemdziesiątych w ramach programu SNTP (Space Nuclear Thermal Propulsion) prowadzono prace nad zbudowaniem małego i lekkiego silnika nuklearnego na potrzeby wojska. Podstawowym elementem projektu był superlekki reaktor, w którym paliwo jądrowe miało postać zwojów perforowanych arkuszy metalowych. Funkcję moderatora (spowalniacza) neutronów w reakcji rozszczepienia jąder atomowych miała spełniać otulina z wodorku litu 7. Zbudowano kilka działających, niewielkich prototypów, które udowodniły poprawność zastosowanych rozwiązań. Zasada działania tego silnika była dokładnie taka sama jak w przypadku silników testowanych w programie NERVA – zamiast spalać przy pomocy utleniacza paliwo (tak jak w tradycyjnym silniku chemicznym), podgrzewano je do temperatury ok. 2700 stopni C. Dzięki temu można uzyskać dwukrotnie większy pęd z kilograma paliwa niż w silniku chemicznym. Odpada również problem z zabieraniem w podróż utleniacza, gdyż w pewnym sensie zastępuje go reaktor. W przypadku załogowej wyprawy na Marsa są to oszczędności na masie rzędu kilkudziesięciu ton. Termiczny silnik nuklearny mógłby być również zastosowany w misjach automatycznych. Sonda uzbrojona w taki silnik mogłaby np. wykonać bezpośredni lot do Saturna w ciągu trzech lat, bez żadnej zabawy w okna startowe i katapulty grawitacyjne tak jak ma to miejsce obecnie. Stosowanie silnika nuklearnego ma oczywiście sens tylko w misjach międzyplanetarnych. Wynoszenie ładunków na orbitę pozostanie domeną silników chemicznych (ochrona środowiska). Mam nadzieję, że nie skomplikowałem zanadto tematu 😉 W każdym razie – dla mnie sprawa jest jasna jak słońce. Pamiętam, że gdy pierwszy raz zapoznałem się z założeniami technologii NTR, pomyślałem sobie: „genialne!, to jest to!, dlaczego do cholery zarzucono badania!?”. Gdy zaś zapoznałem się z argumentami przeciwników wykorzystania reaktorów jądrowych w kosmosie to… jeszcze bardziej utwierdziłem się w swoim przekonaniu.
Zupełnie nowe podejście w wykorzystaniu energii jądrowej do napędów kosmicznych reprezentują ludzie odpowiedzialni za projekt VASIMR. Tam korzyści mogą być jeszcze większe. Jeśli ludzie z NASA nie zamordują tego pomysłu (a pewnie zamordują 🙂 to będziemy mieli prawdziwą rewolucję w budowie napędów kosmicznych. Technologia VASIMR będzie też pierwszym krokiem na drodze do zbudowania napędu
termojądrowego z prawdziwego zdarzenia. NASA wstępnie zgodziła się na przeprowadzenie w kosmosie testu małego prototypu takiego silnika pod warunkiem jednak, że jako źródło „mocy” posłużą… baterie słoneczne.
> Aby zminimalizować konieczny wydatek masy, warto rzeczoną materię
> (nie – ciemną! Tu mam na myśli plazmę) spożytkować z maksymalną
> wydajnością, co oznacza nadanie jej prędkości jak największej. Lecz
> jeśli chcemy mieć przy tym spory impuls, wiąże się to ze wzrostem
> masy układu generującego ciąg, i to – bardzo znacznym.
> Wszystko to trochę jak kwadratura koła, lub też układ zbyt wielu
> równań, w dodatku – sprzeczny…
Równania się zgadzają. Są konkretni ludzie, którzy mają konkretne pomysły, konkretne projekty, a czasami nawet konkretne, działające prototypy. Trzeba tylko podjąć decyzję. To już nawet nie jest kwestia kosztów, to raczej kwestia priorytetów i tego, co chcemy osiągnąć w przyszłości. Jeśli przez kolejne trzydzieści lat chcemy kręcić się w kółko to inwestowanie w nowe technologie rzeczywiście nie ma sensu. Rozumując w ten sposób można jednak bardzo szybko zakwestionować sens takich przedsięwzięć jak ISS, albo w ogóle loty załogowe, no bo po co nam to? Przecież to jest cholernie nieekonomiczne. Całą robotę mogą odwalić automaty (czy na pewno?) Lwią część budżetu NASA pochłania program lotów załogowych (budżet NASA – ok. 15 miliardów dolców, jedna misja wahadłowca – ok. 400 milionów dolców o ile dobrze pamiętam) Za taką kasę można co dwa lat wysyłać na Marsa kilkadziesiąt robotów! Wtedy prawdopodobieństwo, że któryś doleci zwiększa się radykalnie 😉 No tak, tylko po co wtedy wysyłać w ogóle te roboty? Żeby zaspokoić ciekawość garstki naukowców?
> Zakładaną (lecz jeszcze nie w pełni osiągniętą) zaletą silnika
> jonowego, abstrahując od jego konkretnej wersji, ma być, przede
> wszystkim, oszczędne gospodarowanie odrzucaną masą. Jak się wydaje –
> osiągane prędkości wystrzeliwanych jonów są ciągle za małe, zbyt
> niska jest też sprawność energetyczna (ciąg / wydatek energii),
> natomiast masa samego generatora ciągu (układu napędowego) –
> zbyt wysoka.
Połączeniem zalet napędu jonowego i napędu chemicznego jest w pewnym stopniu technologia VASIMR. Myślę, że będzie jeszcze okazja, by napisać o tym nieco szerzej.
> Przyjemnie jest „dać po garach” zrywną bryką, zatrzymując się z
> piskiem opon, lub ruszając spod świateł jak burza, zostawiając w
> tyle innych, aby wąchali zapach palonych gum, lecz jest to styl
> dosyć… kosztowny! Jazda „ekonomiczna” wygląda znacznie mniej
> efektownie, ale w kosmosie – trzeba oszczędzać paliwo, bo zatankować
> – nie ma gdzie.
Ekonomia w kosmosie to pojęcie bardzo względne. Wszystko zależy od tego jakie sobie stawiamy cele. Poza tym wszystkie inwestycje w technologie kosmiczne są baaaardzo długoterminowe. Czasami niektórym politykom i ludziom z agencji kosmicznych brakuje trochę wyobraźni, by dostrzec te długoterminowe zyski.
> Ważną cechą są też „rygory pracy” – silniki niskiej mocy mają
> większą szansę na niezawodność. Choć może się wydawać, że układ
> pracujący całymi tygodniami może być dosyć podatny na zużycie,
> to trzeba dostrzec, iż będzie on wolny od szoków termicznych – w
> przeciwieństwie do silnika, który pracuje sporadycznie. I którego
> przyspieszone zużycie pochodzi, w przeważającej mierze, z przeciążeń
> podczas rozruchu, i wygaszania – co wywołuje skutek gorszy, niż
> wiele, wiele godzin pracy.
> Jest to rzecz istotna, a nawet – bardzo istotna! Systemy pracujące
> sporadycznie mają b. silną skłonność do awarii „0” – podczas
> rozruchu! Awaria taka jest tym bardziej prawdopodobna, im silniej
> różnią się warunki jego pracy (głównie temperatura) od stanu
> spoczynku. Zaś w przypadku kosmosu – te różnice są b. duże!
Myślę, że to nie jest tak. Inżynierowie od kilkudziesięciu lat konstruują silniki kosmiczne i po tylu latach doświadczeń jest możliwe skonstruowanie solidnego silnika, który będzie służył w kosmosie przez wiele lat. Praktyka pokazuje, że „tradycyjne” silniki mogą być niezawodne. Przykład? Sonda Mars Global Surveyor krąży wokół Marsa już 5 lat i za każdym razem w czasie korygowania orbity jej silniczki pracują bezbłędnie. Niestety – niewiele jej już zostało paliwa :’-( Inny przykład? Sonda Galileo i jej kilkuletnie manewry w układzie Jowisza. Przykłady można mnożyć.
Prawdopodobieństwo awarii solidnego silnika chemicznego w warunkach przestrzeni kosmicznej jest tak samo wysokie jak prawdopodobieństwo awarii każdego innego silnika. Wg mnie awaryjność zależy tu bardziej od stopnia skomplikowania układu niż od wytrzymałości materiałów na wahania temperatury, bo z tym ostatnim problemem inżynierowie potrafią już sobie radzić. Zresztą silnik to w gruncie rzeczy bardzo prosta konstrukcja. Znacznie bardziej podatne na awarie w przestrzeni kosmicznej są układy elektroniczne sondy. Historia pokazuje, że to właśnie awarie „systemów sterujących” są najczęstszą przyczyną katastrof, same silniki – bardzo rzadko.
Poza tym pamiętaj o najważniejszym atucie wyprawy załogowej – o ludziach. Gdy automatyczna sonda frunie gdzieś sobie w odległości setek milionów kilometrów od Ziemi przyczyny awarii mogą być zupełnie prozaiczne. Najgorsze jest to, że drobna, absurdalna wręcz awaria może pogrzebać całą misję. A w wyprawie załogowej – na miejscu są doskonale wyszkoleni mechanicy, którzy na bieżąco kontrolują sprzęt i w razie jakichś problemów mogą natychmiast interweniować (oczywiście w pewnych granicach, astronauci z Apollo 13 mieli dość wąskie pole manewru ;-).
> Przecież gdy silnik nie odpali w zadanym momencie,
> to… adieu Fruziu, żegnaj Ziemio!
Dokładnie ten sam problem może spotkać np. silnik jonowy. W tym momencie przypomina mi się historia sondy Deep Space. Pierwsza awaria jej jonowego silniczka polegała na tym, że nie chciał się uruchomić. Przyczyną był najprawdopodobniej… paproch, który dostał się gdzieś tam w wymyślne układy tego silnika (zapewne jeszcze na Ziemi). Nie przypomnę sobie w tej chwili o jaki układ dokładnie chodziło. Goście z kontroli lotu mieli nie lada orzech do zgryzienia. By rozwiązać problem wpadli na genialny pomysł: „Zróbmy potężne zwarcie i paproch się sfajczy” 😉 Trochę to było ryzykowne, bo oprócz paprocha mógł się również sfajczyć cały silnik. Na szczęście cały zabieg zakończył się pomyślnie i silnik w końcu odpalił. Zresztą w czasie trwania misji tej sondy było więcej takich tragikomicznych sytuacji.
Jeśli chodzi o silniki jonowe, to swojego zdania nie zmieniłem i raczej w najbliższym czasie nie zmienię. Dla misji załogowych przydatność tych silników jest zerowa. Dla misji automatycznych – w ograniczonym zakresie mogą być użyteczne. Zobaczymy co pokaże przyszłość. ESA coś planuje na przyszły rok i myślę, że wtedy będzie okazja, by powrócić do tematu.
ciąg dalszy być może nastąpi
Pozdrawiam, Marcin
torcik
czy ktoś z tego tematu orientuję sie o koszty takiego silnika jadrowego? — Trzy taki silnik opłacałoby sie „produkować seryjnie”?
czy raczej to za drogi klejnot
Np: Gdyby ISS miała mały moduł z napędem jądrowym ( moze brzmi to komicznie) to progresy nie musiałyby przez najbliższe 5 lat paliwa nosić i jeszcze jeden super moduł z roślinkami i ISS bylaby cholernie tania w eksploatacji hihi.
W wyprawie na Marsa takie silniki mogłyby albo zostawać na orbicie i być wykorzystane na „Come back” lub wykorzystane na powierzchni Marsa co jest również bardzo na miejscu
z pozdrowieniami : Torcik
Marcin
Pewnie, że opłacałoby się. — Wszystko zależy od tego, do czego taki silnik miałby służyć. Dla skromnych potrzeb dzisiejszych misji załogowych stosowanie silników NTR nie ma większego sensu – silniki chemiczne są tu wystarczające. Jeśli jednak chcemy poważnie myśleć o wysyłaniu ludzi dalej niż na orbitę wokółziemską, to dla silników nuklearnych (NTR lub elektrycznych) nie ma żadnych poważnych alternatyw.
Koszt zbudowania i przetestowania pełnowymiarowego silnika NTR fachowcy od tej technologii oceniają na 600 do 800 milionów dolarów. Byłaby to kwota rozłożona na kilka lat. Dla porównania przypomnę, że jeden start wahadłowca to wydatek ponad 400 mln dol. Jedna rakieta Tytan 4 również kosztuje ok. 400 mln dol.
Jeśli chodzi o późniejsze koszty produkcji, to wszystko zależy od tego jakie byłoby zapotrzebowanie na takie silniki. Im więcej zamówień, tym mniejsze koszty jednostkowe. Jedno jest pewne – przy zastosowaniu silników NTR (zamiast chemicznych) w trakcie trzech wypraw załogowych na Marsa oszczędności byłyby znacznie większe niż owe 700 milionów wydanych na zbudowanie pierwszego silnika.
Nawiązując do ISS. Silnik NTR do podniesienia orbity? Hmm. To by było trochę ryzykowne 😉 Są jednak inne możliwości – NASA planuje wykorzystać w przyszłości niewielki silnik VASIMR właśnie do skompensowania hamowania atmosferycznego stacji. Silnik ten będzie zapewne korzystał z energii dostarczanej przez baterie słoneczne. Osobnym przedsięwzięciem planowanym przez NASA jest umieszczenie na ISS niewielkiego, eksperymentalnego reaktora jądrowego (to prawda 🙂 który będzie wytwarzał energię elektryczną na potrzeby stacji. ISS będzie więc ważną platformą testową dla nowych technologii, które kiedyś zostaną wykorzystane w wyprawie załogowej na Marsa.
Pozdrawiam, Marcin
groskon
To jest to — Kiedy po przeczytaniu w AstroNews, wiadomości o wynalazku dr Franklina Chang Diaz’a,przestudiowałem dostępne strony {NASA]i inne, zdałem sobie sprawę,że w końcu zaświtała nadzieja prawdziwych lotów kosmicznych.Rewelacyjny napęd VASIMR,już teraz jest w stanie utrzymać na orbicie ISS.Zbudowany w tym celu silnik VF-200,ma masę zaledwie 300kg przy mocy 200kW a jego sprawność przekracza 70 procent.Rocznie wystarczy 300kg wodoru {odpad na ISS} zmienionego w silniku na plazmę o temperaturze 10 000 000 st.K i wyrzucanego w próżnię z szybkością do 300 km/sek. Taki jest stan na dzisiaj,a co będzie powiedzmy za 50 lat? Miałem już 16 lat,kiedy 4 10 1957r wystartował <<Sputnik>>.Minęło już 53 lata.Czytałem z wielkim zapałem ,,Młodego Technika” i dobrze się uczyłem.Od tamtego czasu,a szczególie od zrealizowania programu APOLLO, obserwuję lawinowy postęp techniczny i cywilizacyny.To właśnie lotom kosmicznym zawdzięczamy:komputery,telewizję o wielkiej rozdzielczości,telefonię komórkową i szalony postęp nauki.Od lądowania Amstronga i Aldrina na Księżycu minęło już ponad 40 lat. Śp Werner von Braun chciał wysłać ludzi na Marsa już w 1986r.Niestety zmarł.Postęp trwa nadal i przyśpiesza. Sądze,że loty kosmiczne będą realizowane przy pomocy VASIMR.Silnik VF-200 da prawdopodobnie 10 N ciągu ale to dopiero pierwzszy etap,co będzie dalej? To zależy od was,o 2 pokolenia młodszych.Do lotu na Marsa i dostarczenia tam ładunku użytecznego o masie 20t w ciągu 936 godz.trzeba zbudować statek z napędem VASIMR o mocy 200 MW.I tu już jest potrzebna elektrownia nuklearna.Chciałbym państwu zwrócić uwagę,że do skutecznego odizolowania reaktora wystarczy stosunkowo lekka osłona z berylu który odbija neutrony.Napęd VASIMR będzie szybko się rozwijał,jego sprawność wzrośnie do prawie 100 procent,będzie lawinowo rosła szybkość wyrzucanej plazmy i w związku z tym ciąg!Mogę sobie wyobrazić plazmę o temperaturze miliardów st.K.To może umożliwić ludziom podrórze do gwiazd!Czego szczerze życzę całej ludzkości.
Alcarcalimo
A przeciążenia? — Witam,
Wiem że to sciens fiction, ale skoro już się rozpędzamy tak w przewidywaniu możliwości napędu VASMIR. Jako sposób na zdobycie gwiazd.
To pytaniem dość istotnym wydaje się co zrobić z przeciążeniami.
Gdy jeszcze 1G było by pożądane i rozwiązywało problem sztucznej grawitacji to już większe a co za tym idzie większa szybkość nie.
Poprawcie jeśli się pomyliłem. przy przyśpieszeniu 1 G do Marsa w czasie jego opozycji dolecielibyśmy w trochę ponad 31 h. Oczywiście przy założeniu ciągłego przyśpieszania. Nie uwzględniłem tu hamowania.
To jest obecnie nie wyobrażalna prędkość ale w odległościach między gwiezdnych to żółwie tempo.
Musimy przyspieszać szybciej.
groskon
Prawa Mechaniki Newton’a — Napęd VASIMR nie zapewni obecnie przyspieszeń o wartośći 1g,Jeszcze nie teraz.Muszę mojemu młodszemu koledze wyjaśnić,że ten napęd działa tylko w próżni i może być wykorzystany dopiero na orbicie dookołaziemskiej.Wymaga to naturalnie nadanie obiektowi szybkości 7,8km/sek równolegle do powierzchni Ziemi,na wysokości 300 km.Po spełnieniu tych warunków możemy uruchomić napęd.Teraz przypomnę II prawo mechaniki: Jeżeli na ciało działa siła,to ciało to porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem wprost proporcjnalnym do działającej siły,a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała. Można to zapisać wzorem: a=F/m , gdzie a=przyspieszenie, F=siła, m=masa.Posługując się tym wzorem można wyliczyc przyspieszenie każdego obiektu silnikiem VASIMR VF-200 który da 10N ciągu.Muszę dodać,że siła 1N nadaje masie 1kg- przyspieszenie 1m/sek do kwadratu. Przyjmimy masę całego statku na 10t co równa się 10 000kg. a=10N/10 000kg=0,001m/sek2. Przyspieszenie ziemskie wynosi 9,81m/sek2. Tyle o przyspieszeniu. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna[ISS]ma masę kilkuset ton a ten jeden silnik utrzyma ją na orbicie.Proszę wyliczyc jaką szybkość osiągnie nasz pojazd po upływie miesiąca czasu co=2 592 000sek, posługując się wzorem;v=at kwadrat co da wynik 6 718 464 m/sek to jest 6 718,464km/sek.!Przy okazji może pan obliczy wielkość ciągu potrzebnego do uyskania przyspieszenia 9.81 m/sek2 aoznaczanego symbolem ,,g”.
groskon
Prawa Mechaniki Newton’a — Napęd VASIMR nie zapewni obecnie przyspieszeń o wartośći 1g,Jeszcze nie teraz.Muszę mojemu młodszemu koledze wyjaśnić,że ten napęd działa tylko w próżni i może być wykorzystany dopiero na orbicie dookołaziemskiej.Wymaga to naturalnie nadanie obiektowi szybkości 7,8km/sek równolegle do powierzchni Ziemi,na wysokości 300 km.Po spełnieniu tych warunków możemy uruchomić napęd.Teraz przypomnę II prawo mechaniki: Jeżeli na ciało działa siła,to ciało to porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem wprost proporcjnalnym do działającej siły,a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała. Można to zapisać wzorem: a F/m , gdzie a przyspieszenie, F siła, m masa.Posługując się tym wzorem można wyliczyc przyspieszenie każdego obiektu silnikiem VASIMR VF-200 który da 10N ciągu.Muszę dodać,że siła 1N nadaje masie 1kg- przyspieszenie 1m/sek do kwadratu. Przyjmimy masę całego statku na 10t co równa się 10 000kg. a 10N/10 000kg 0,001m/sek2. Przyspieszenie ziemskie wynosi 9,81m/sek2. Tyle o przyspieszeniu. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna[ISS]ma masę kilkuset ton a ten jeden silnik utrzyma ją na orbicie.Proszę wyliczyc jaką szybkość osiągnie nasz pojazd po upływie miesiąca czasu co 2 592 000sek, posługując się wzorem;v at kwadrat co da wynik 6 718 464 m/sek to jest 6 718,464km/sek.!Przy okazji może pan obliczy wielkość ciągu potrzebnego do uyskania przyspieszenia 9.81 m/sek2 a oznaczanego symbolem ,,g”.