Osvajanje svemira

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

stug ::@raketaš: pitanje o metanu sam postavio jer sam želio pročitati suvisle zaključke od tebe. Hvala na odgovoru.

Ako skaliramo izjavu 700W, 17kwh na dan za 1 kg goriva (O2 i CH4) , onda je 1t i 17mwh =0,7mw iliti 700kw priključak. ako računamo da je pola dana mrak onda duplo plus baterije. Nekih 10 takvih postrojenja bi potrebnu količinu goriva po tome moglo proizvesti za ~50 dana ako računamo gubitke skladištenja. Koliko je to realno bez atomskog reaktora? Ne zvuči ni malo lako.

Čisto radi izbjegavanja grešaka: pisao si da za polijetanje sa marsa na zemlju treba 400t. Čega? Samo metana ili goriva općenito? Jer u gornjem textu se spominje gorivo O2 + CH4 ka krajnji proizvod ako sam ga dobro pročitao.

Još to sve tabirim i pokušavam shvatiti zamisao povratka na zemlju. Zvezdolet može primiti ukupno 1200 tona tekućeg kisika i metana . Podaci do kojih dolazim su različiti ali ne budemo puno pogriješili ako kažemo da je od toga 260 tona metana i 940 tona kisika. ( mješaina 1/ 3,6 )

Pretpostavljam da od onih 100 tona korisnog tereta sa kojim kreču ka Marsu ne budu vračali sve na zemlju. Sigurno da bi svu kakicu ostavili tamo, sve prljave salvete i slično , da budu svu opremu ostavili tamo za drugu misiju , znači vračaju minimalno i posada živi 250 dana u povratku vrlo asketski.

Po nekoj mojoj računici mogli bi se vratiti sa 200 tona metana i 720 tona kisika u tankovima. Kako po planu 2024 idu na Mars dva putnička i 4 teretna broda , smatrao sam da bi se vračala dva broda , a to je onda 400 tona metana. A taman toliko metana stane u ona 4 teretna broda.

Polazim od činjenice da je kod prve misije proizvodnja kisika elektrolizom vode daleko jednostavnija nego još i sinteza metana na bazi dobivenog vodika i ugljičnog dioksida iz atmosfere.

U Zagrebu su do raspada države bile dvije tvornice vodika ( elektrolizeri firme Crebs Cosmo ) jedna je bila u UNIS -SINTAL tornici tvrdog metala - Vidija koju smo mi koristili za penentratore u podkalibarnoj municij za tenk M84, tako da sam upoznat sa tom proizvodnjom i imam čak kompletnu dokumantaciju tog postrojenja pa ču neke dijelove skenirati i postaviti ovdje.

Ono što me trenutno zaokuplja je ta nuklearka na Marsu, kao student sam imao neki ispit iz nuklearne energetike , nisam se dalje time bavio , ali je problem parne turbine u NE Krško ili parne turbine koja vrti pumpu na RD 107 isti, tako da sam tu doma i sad kopam po tome.

Problem svih elektrana je kondenzacija , hlađenje vodene pare nakon što para odradi svoj ciklus u turbini i zavrti generatore struje. To hlađenje se vrši sa vodom iz rijeka NE Krško iz Save TE Obrenovac iz Save , Te Kostolac iz Dunava Kosovske elektrane ( Obilić ) se hlade sa vodotornjem

Idealno , samo u mašti , od uložene topline u proizvodnju pare može se dobiti jedna trečina na osovini turbine , zatim se to množi sa stupnjem djelovanja generatora i transformatora ispravljaća itd , a sve to opet prelazi u toplinu , tako da od tih 750 kiloWata na utičnici treba računati sa 1650 kilowata topline koju treba odvesti nekuda, po noći na Marsu bi se ta toplina mogla odvoditi u svemir zračenjem sa IC panelima koji su ogromni , nekoliko kvadratnih kilometara .

Osim energije potrebne za sintezu metana potrebna je i energija za kompresiju metana odnosno pretvaranje u tečnu fazu , i za kompresore koji održavaju taj tečni metan u tankovima, u ona prva dva zvezdoleta koji polaze na Mars 2020 godine. U konačnici sva ta elektroenergija prelazi u toplinu , koju ja ne znam kako bih odveo.

Imao sam takvih zadataka koje sam radio profesionalno sa svom odgovornošću , i doživio sam velike šokove i iznenađenja sa problemima hlađenj elektronike , i elektromotora i sličnog na visini od 20 km , a Marsovska atmosfera je slična zemaljskoj na visini od 30 ili više kilometara

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Ima li nekog smisla uvesti litijum u priču o prenosu i predaji toplote ?

• 1Ovo se svidja korisniku: ILGromovnik
  
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

raketaš ::...
Na Marsu očekujem nuklearni reaktor veličine neke nuklearne podmornice ili nosača aviona , samo mi nje jasno kako to misle hladiti , atmosferom koje nema ili vodom koje nema .

Povratak na hladjenje Li ili NaK ili olovo-bizmut legurom... Ne zna se sta je je gore, prva dva se zapale kada ih pogledas, treci se "zaledi" u sistemu ako temperatura opadne 10 stepeni od radne, a onda reaktor adio...

• 4Ovo se svidja korisnicima: voja64, bojank, ILGromovnik, Gargantua
  
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Vidimo da na ISS postoje dva različita sustava hlađenja , oba baziraju na panelima koji emitiraju energiju u hladni svemir zračenjem topline . Energija koja se prenosi zračenjem je definirana Štefan Bolcmanovim zakonom , razlikom četvrtih potencija apsolutnih temperatura , s tim da možemo uzeti da je svemir na 5O stupnjeva Kelvina , a radijator panel na ISS ima oko 300 Kelvina( 27 C ) .

Kod IC samovođenih raketa baratamo sa temperaturama ispušnih plinova mlaznog motora od oko 1000 Kelvina i temperaturom senzora od cca 300 Kelvina , ( kod novijih raketa sa hlađenjem glave imamo temperaturu od oko 150 K ( odnosno minus 100-120 C)

Da ne tupim puno ovdje ima dobar uradak https://www.youtube.com/watch?v=WLih7I8Ms44&li.....mp;index=1

možemo usporediti termalni panel sa ISS i moju hipotetsku IC raketu i dobiti u oba slučaja da je to 6 na 4 potenciju = 1296 nečega.

Kad bi na neki način podigli temperaturu panela na ISS za 50 C odnosno kad bi ona iznosila 350 K ( 77 C ) dobijamo da je energija prenešena zračenjem 7 na 4 potenciju= 2401, skoro za dva put više .

Tu vidimo put rješenja , ovo što navodi Bojan upotrebom litija ili olovo bizmut legura ili tečnog natrija, znaći dizanjem temperature u odnosu na hladni svemir može se zračenjem prenijeti več znatna energija , ada paneli ne budu kilometarski.

Vrlo je zanimljiva upotreba Žive umjesto vode u tim generatorima pare i turbinama. Živa isparava na temperaturi od 357 C i turbina se vozi na živinu paru , a nakon ekspanzije para se hladi i kondenzira u kapljevinu na temperaturi od 357 C odnosno 630 K što bi dalo prijenos energije zračenjem od 25000.

Vidimo da smo u 5 minuta proširili temu ,tako da boli glava od ekologije i opasnosti po život posade. Na tim se pitanjima intenzivno radi po sveučilištima na zapadu i istoku , zanimljivo i kod nas se studentima daju već takvi suludi zadaci za diplomske ili magistarske radove.

Rekao bih da zemljanima predstoji trnovit i naporan put do marsa , i da olako obečana brzina sa ukupno 6 zvezdoleta na Marsu u 2025 samo mašta.

• 1Ovo se svidja korisniku: voja64
  
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Problem sa zivom je sto pojede sve egzoticne metale iz legura.

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Litijum bi možda mogao da se "udene" u konstrukciju "teretnjaka" ...

• 2Ovo se svidja korisnicima: bojank, Gargantua
  
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Naravno da bi se problem energane na Marsu moga rješavati i solarnim panelima , ali marsovske pješčane oluje bi obrijale svaki panel, a možda i odpuhale svaku konstrukciju.

U svojoj mašti sam uvijek taj brod za let na Mars zamišljao kao "leteći tanjur" , koji bi svojim trbuhom , termalnim štitom, ušao u atmosferu marsa, nakon toga bi okrenuo taj štit prema gore i na površinu sletio sa raketnim motorima , nakon slijetanja na površinu sve bi se spustilo na nivo tla gdi bi termalni štit služio kao štit od vjetra i abrazije . Moram potražiti taj projekat iz nekog časopisa od prije 50 godina

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Da li bi ovakav nuklearni reaktor mogao da posluži :

https://usnc.com/mmr-energy-system/

modularni mikro reaktor snage 15 Mwt / 5Mwe
koncept uključuje toplotnu bateriju sa rastopljenom solju
njegovi promoteri su optimistični oko skorog puštanja u rad prvog primerka

• 1Ovo se svidja korisniku: Gargantua
  
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

raketaš ::Napisano: 23 Avg 2020 6:53

Ma ništa ni od mjeseca , bar ne u režiji E Musca , nikada ne budemo vidjeli ovakvu fotku sa mjeseca

Ovo me je prilično zaintrigiralo jer mi do sada uopšte nije palo na pamet kakvi su zahtevi pred brodom koji bi trebao da stigne,sleti na Mesec i da se vrati nazad ali prvo bi bilo dobro malo izanalizirati kakav je tačno račun za poterbno gorivo da se stigne do niske orbite i vrati nazad na Zemlju u slučaju Starship-a.
Obzirom na napredak u vezi motora Raptor koji je sada stigao do potiska od 2.2MN na testu mislim da naša davna računica za BFR i dalje pije vodu (Mask sada planira manje motora ali ukupni potisak ostaje isti a ja sam pretpostavio izuzetno malu masu BFR pa je to tu negde valjda):
https://www.mycity-military.com/Ostalo-3/Osvajanje-svemira_132.html

Prema proračunu tj graficima koji je uradio Drug Pukovnik deluje da bi BFR mogao da dobaci do 80 km visine i brzine od 2500m/sec kada Starship treba da preuzme. Mislim da ovo ne ostavlja goriva za povratak na zemlju ali da zanemarimo to sada.
Ja ću uzeti da je masa Starshipa 120t prazan i 1400t napunjenog gorivom link. Raptor neka ima ISP ~380sec tj 3750m/s.
Za orbitu od 160km (Apollo) potrebno je dodati još 5300m/sec i nešto potencijalne energije. Grubo ako pretpostavimo masu broda na orbiti od 300t podizanjem orbite sa 80km na 160km potencijalna energija raste za 0.24TJ (Ep=mgh) medjutim treba imati u vidu da Starship startuje sa mnogo većom masom pa je prava vrednost blizu 2x ove recimo. Kinetička energija pri 1 kosmičkoj je oko 9.13TJ. Dakle trebalo bi dodati malo brzine koju bi trampili za visinu. To traži grubo oko 5% veću kinetičku energiju. Tako dobijamo potrebnih 8000m/s ili delta V od 5500m/s na brzinu dobijenu od BFR. prema jednačini Ciolkovskog imamo delta V = ISP*ln(Ms/Mf)
Ms - Startna masa (1400t)
Mf - Finalna masa koju tražimo
delta V - 5500 m/s
ISP - 3750m/s

Ms/Mf = e^(delta V/ISP), Mf=Ms/e^(deltaV/ISP) Mf=323t

E sad postavlja se pitanje koliko goriva treba za povratak Starship-a na Zemlju.
Možda je ovde najbolje krenuti unatraške i videti prvo koliko goriva treba za vertikalno sletanje pa zatim koliko je potrebno za povratak sa orbite.

Glavna ideja kod povratka Starshipa jeste da posle početnog kočenja u atmosferi on pada pljoštimice čime se znatno smanjuje brzina spuštanja što se vidi na ovom videu.
https://www.youtube.com/watch?v=94TUSNxX01c
Ako je ova simulacija SpaceX ekipe verodostojna ta brzina je samo 68m/sec do momenta kada ga je potrebno uspraviti za prizemljenje. Na videu se ne vidi baš jasno ali deluje da u tom momentu brzina poraste na 100m/sec. Uopšte neću da ulazim u probleme aerodinamike i upravljanja letelicom u ovom kovit režimu leta nego ću podrazumevati da to radi.
Malo sam prepravio moj programčić za proračun potrebne količine goriva da raketa dostigne 100m/sec tako što sada radi unatraške pretpostavljajući da raketa pada vertikalno brzinom od 100m/sec.
https://www.onlinegdb.com/Hy-UqN47w
Ono što me je iznenadilo je da uopšte nije potrebna neka velika količina goriva da se raketa spusti. Ja sam pretpostavio masu od 150t (30t goriva) i ispadne da se potroši samo 13t. Verovatno ode još 5t na manevrisanje ali možemo da računamo da je 145t (25t goriva) recimo dovoljno.
Za povratak sa orbite Sojuz koristi delta V od oko 120m/sec pa sam pretpostavio da je to dovoljno i za Starship.
Kada se to opet ubaci u jednačinu Ciolkovskog samo što ovaj put imamo Mf=145t a tražimo M0 dok je delta V 120m/sec dobijamo M0 od 150t.
Dakle Starship tanker može odneti do 173t goriva na orbitu. Ovo je nešto više od 150t koje deklariše SpaceX mada verovatno na višoj orbiti.
Naravno ovo je trenutno sve spisak lepih želja i najoptimističnija varijanta.
Put na Mesec ću obradti u sledećem postu da ne bih previše razvukao ovaj.

• 1Ovo se svidja korisniku: Gargantua
  
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Futurama ..Sve 5 za početak . Ali si zaboravio ubaciti, napisati, korisni teret od cca 100 tona. tako da je računica

120 tona prazna kanta ( iako je to za sada oko 200 tona )
100 tona korisni teret
1200 tona goriva

Ti barataš sa 1400 tona, a ja sa 1450 kao perspektivnom tonažom , a trenutno je to oko 1500 tona . Nije beg cicija pa možemo napraviti kontrolni proračun za sve tri varijante.

Jako dobro si skontao ono da treba krenuti u natrag i onda malo od naprijed , tako se to radi , prva iteracija , da se vidi gdi smo , a onda se to danima, godinama delje i šilji.

U ovom slučaju mi ne znamo da li se zvezdolet sa Mjeseca vrača pun ili prazan , i opet moramo napraviti tri iteracije , da li se vrača sa 100 tona korisnog tereta , sa 60 tona ili sa 20 , kad je Musc u pitanju onda je sigurno prešutio da na zemlju ne može vratiti 100 tona , jer je to pešutio i kod Dragona , koji ostavi na podorbitalnoj putanji servisni modul sa kakicom i ostalim otpadom koji izgori. Tako da se od polaznih 12 tona na zemlju vrati samo 6 tona .

Kad sam vidio brzinu planiranja od 68 m /s samo sam se nasmijao , pa to je manje od brzine planiranja nekog Jumbio jeta koji ima isto tako debeli trup i dužinu i ima ona krila velika ko nogometni stadion .

Tu moramo naći neku analogiju, jer Jumbo ima sigurno bolju finesu od zvezdoleta .. ja bih se sasvim zadovoljio sa 200- 250 m/ s brzine planiranja.

Za silazak sa orbite je dovoljno taj impuls od 120 m/s

E sad malo o tom Ciolkovskom , vidimo u njegovom zakonu da nigdje ne figurira potisak motora već impuls brzine , a brzina je ubrzanje puta vrijeme , a ubrzanje je sila kroz masa .

Ciolkovski je samo jedan specijalni slučaj Njutnovih zakona mehanike, jer je Ciolkovski uveo promjenu mase što Njutn nije. Ali s druge strane Njutn ima vrijeme , a Ciolkovski nema , što dovodi do malih zabuna i grešaka kad smo u jakom gravitacijskom polju zemlje.

Kad se radi proračun putanje rakete u blizini zemlje mora se računati sa negativnim impulsom brzine od 10 m/ s i ako raketni motor bustera radi 100 sekundi onda se ono što daje Ciolkovski mora smanjiti za 1000m/s .

Večina normalnih( potrošnih ) raketa kao Sojuz ili Atlas već nakon par sekundi vertikalnog leta počinju savijati putanju i koriste aerodinamički uzgon da savladaju silu gravitacije , a Musc da bi se mogao vratiti sa busterom natrag na lanser ne smije savijati putanju , tako da ga gravitacija prči dva puta, i kod polijetanja bustera i kod slijetanja sa Raptorima na zemlju , a tek na Mjesecu ili Mars .

Da se donekle razabrati situacija u kojoj su se našli sa Raptorom i ovo grozničavo dizanje tlaka odnosno potiska Naime u želji da unificira motore , što je razumljivo , Musc se našao u dreku, trebao bi još podići potisak pojedinog motora ili smanjiti masu zvezdoleta .

Pođimo od toga da zvezdolet sliječe na zemlju, jašući na mlazu, ima na raspolaganju tri atmosferska Raptora i cca 600 tona potiska , ali u trenutku dodira sa pistom potisak mora biti 120 ili 150 ili 200 tona , i to vrlo fino reguliran . Uzmimo da je zvezdolet težak 150 tona to je 25 % od potiska , a toliko se Raptori ne mogu spustiti sa potiskom. Ima sad tu puno mogućih varijanti, na primjer pali sva tri da uspori , a onda ostaje na jednom motoru i sa dobrom regulacijom koju ima slijeće na pistu.

Vidjeli smo neki dan da jaši na jednom motoru i da je Inox lonac jako nagnut , što je normalno jer mu motor nije u centralnoj osi.

Kod slijetanja na mjesec i jahanja na mlazu je težina zvezdoleta manja i dovoljan je samo jedan Raptor sa dubokom regulacijom potiska , slično i na Marsu , ali tamo slijeće na neravan teren i sad još ako je sam po sebi nagnut , nije dobro.

Bilo bi idealno da je u centru samo jedan Raptor ali večeg potiska , ili da je zvezdolet lakši , a ovako kanta 200 tona plus 100 tona korisni teret + koja tona goriva i kod slijetanja se zabije u crnu zemlju.

Iz ovog mog čarobiranja sa brojevima ispada da kanta mora biti olakšana barem do 150 tona , da korisni teret koji se vrača na zemlju ne može biti iznad 50 tona i koja kap goriva .

Na Marsu bi u trenutku dodira sa tlom Raptor mogao imati dovoljno mal potisak da meko spusti kantu , a na mjesec se ne može spustiti sa Raptorom.