Архив рубрики: Двигательные установки

2117. неужели удалось разбудить?

В России испытан макет-демонстратор двигателя для перспективных орбитальных самолетов

14 апреля4,6 тыс. прочитали1 мин.

В Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) Ростеха закончили первый этап испытаний демонстратора прямоточного пульсирующего детонационного двигателя. Это технология нацелена на дальнейшее применение в различных ракетно-космических системах.

Я уже делал пару статей о планах возродить Буран. Ссылка будет внизу. Уже во всю ведётся работа над новым орбитальным самолётом на базе советского Бурана. Как известно, самая сложная часть, это двигатель.

В результате испытаний получились следующие результаты: силовая установка и некоторые режимы работы показали увеличение удельной тяги на 50% больше, чем двигатели обычных систем.

Макет прямоточного пульсирующего детонационного двигателя. Фото с сайта https://rostec.ru

Макет прямоточного пульсирующего детонационного двигателя. Фото с сайта https://rostec.ru

Что такое пульсирующий детонационный двигатель? Это абсолютно новый вид силовой установки, термодинамические процессы, который происходят внутри неё гораздо более экономичны. В ОКБ им. А. Люльки будут отдельно заниматься разработками в этом направлении.

Пока что, это был только первый этап испытаний и он признан успешным. Предполагается, что такой двигатель сумеет в 1.5 раза увеличить дальность полёта и массу полезной нагрузки. Речь идёт об обычных самолётах, ракетах и разрабатывающимся орбитальном самолёте.

Проект пульсирующего детонационного двигателя был утверждён в 2016 г. В 2017 г на военно-техническом форуме «Армия-2017» был представлен его макет.

https://zen.yandex.ru/media/id/5d2d5e97c49f2900aef42bb3/v-rossii-ispytan-maketdemonstrator-dvigatelia-dlia-perspektivnyh-orbitalnyh-samoletov-6076abbc1ed0510413d80666?&utm_campaign=dbr

2086. многоразовый космический корабль и ракетный Двигатель создаются в США

Предисловие изобретателя СССР:

«Дорогу одолеет идущий» и в этом смысле Илон Маск молодец, хотя он много чудит, чтобы никто не повторял его и не обошел на повороте.

Мой проект космического ковчега на базе ракеты «Корона», сшитой в один моноблок с транспортно-энергетическим модулем на базе ядерного энергоблока мегаваттного класса, способный летать не только на трехкомпонентном топливе, но и на воде, которая есть на всех соседних планетах, не поддерживается ни Александром Медведевым, ни Алексеем Варочко, ни Дмитрием Рогозиным, ни чиновниками Сергея Шойгу, ни советниками Владимира Путина, ни министерством науки и образования. Эксперт Федерального института промышленной собственности отказал мне в выдаче патента России по моей заявке, считая моё изобретение нереализуемым.

Истреблены и втоптаны в грязь советские люди, закаленные войнами, блокадами, шарашками, остались только жадные посредники и трусы, боящиеся принимать ответственные решения на себя и не дающие делать это другим. И «однополярный» мир катится к самоуничтожению. Миллион квадратных километров Сибирской тайги ежегодно выжигают, вместо того, чтобы дать работу полумиллиарду безработных землян и прорубить просеки и прорыть защитные рвы по параллелям и меридианам. В древности все населенные пункты были окопаны защитными рвами, заполненными водой и получается, что современные люди стали глупее и ленивее древних.

Но Илон Маск не боится трудностей и строит корабль немножко попроще моего и проводит испытания демонстраторов экспедиционного комплекса. Он не боится 32 двигателей на стартовой ступени, как было в Королевской Н-1, а смело идет вперед, создавая для Марса одновременно и электромобили, и роботов, и искусственный интеллект, и Интернет и криптовалюту для расчетов на Марсе. Уверен, что Маск переселит часть американцев на Марс, чтобы они могли вернуться на Землю, когда придурки или космическая катастрофа сделают ее необитаемой. А моему проекту, видимо, наши «слуги народа» не дадут сбыться и русские могут исчезнуть с Земли навсегда. Ведь недаром придурки на МКС просверлили дырку в русском сортире, чтобы выпустить «русский дух» со станции в космос.

Господа! Скоро выборы, но у Вас еще есть время обдумать, кого вы выберете в свои «слуги народа», чтобы не бояться ходить в школу без охраны, а высвободить ее для созидательного труда и производства реальных богатств, как было в СССР.

Разумные! Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели на моем сайте mirah.ru Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями и получать актуальную свежую информацию.

А тем временем в высмеиваемых российскими СМИ американских штатах ведутся полномасштабные работы по аналогам моего проекта:

Илону Маску удалось впервые благополучно посадить Starship. Что это вообще за корабль?

Starship SN15 выполняет взлет
Starship SN15 выполняет взлет

5 мая компания SpaceX сумела вертикально посадить прототип космического корабля Starship по итогам летных испытаний. Не просто посадить (на самом деле она его уже сажала и до этого), а посадить благополучно.

Каждое испытание Starship демонстрирует прогресс. В начале ракета взрывалась прямо на старте, не оторвавшись от площадки. Потом ракета взрывалась в воздухе во время взлёта, потом ракета взрывалась при посадке, потом ракету удавалось посадить и она.. взрывалась несколькими минутами позже. Т.е. определённая закономерность наблюдалась. И вот, наконец, Starship взлетел на 10 км. и благополучно сел. На всё про всё 6 минут. Сел и… и всё. Никаких взрывов. Впервые испытания — закончились полностью успешно, на всех этапах, и всё к этому планомерно шло, по шажку.

Starship и взрывы в интернете уже стали чем то вроде братьев-близнецов, люди постоянно шутят «опять взорвалась». Обыватель не совсем понимает, что это за ракета, что и зачем Маск делает и почему она постоянно взрывалась (до недавнего времени).

Starship — сверхтяжёлая ракета нового поколения. Самая тяжёлая проектируемая ракета на Земле. Она должна будет выводить до 150 тонн на орбиту. Чтоб вы понимали, российский Протон выводит 23.7 тонны. Фэлкон 9 выводит 15.6 тонн если сохранять первую ступень, и 22.8 тонны если не сохранять (но так дороже, ибо с стоимостью первой ступени ничто не сравнится). А Starship должен будет выводить до 150 тонн груза. И не просто выводить (хотя такая грузоподъёмность сама по себе рекордная), а сажать — обе ступени. Обе!

Сопоставимыми в истории были американская ракета Сатурн-5 (141 тонна), 13 запусков, все запуски успешные. Советские проекты сверхтяжей Н-1 (90-105 тонн) и Энергия (до 105 тонн) закрыты на стадии лётных испытаний. И естественно ни одна из этих ракет, ни американская, ни советская, небыли многоразовыми.

Особенно гогот в рунете вызывает недоумение «гы-гы опять взорвалась, ну тупой, ничё не умеют», «у маска опять ракета взорвалась». Люди смутно себе представляют насколько это сложно. У России и Китая испытания новейших сверхтяжей, ракет сопоставимого типа, начнутся — ни ранее 2028 года! Чаньчжэнь 9 и Енисей. И то это всё на уровне планов. Прожектов. «Через 7 лет начать». А Маск уже с этим колупается. Причём проектная мощность Старшип, сразу обгоняет и Енисей (от 88 до 115 тонн) и Чэнчжэнь (до 140 тонн), но этих ракет в отличие от Старшип сегодня не существует даже в виде лётных прототипов. Маск единственный кто — на практике — над чем-то по настоящему прорывным работает, а не обещает на послезавтра. Гоготать легко. Причём ни Енисей, ни Чэньчжэнь ни планируются как многоразовые, об этом даже речи не идёт.

Старшип — это второй уровень концепции Маска о многоразовости кораблей. Первый уровень — это Falcon 9 (первая возвращаемая ступень, частично многоразовая ракета-носитель), на которую сегодня приходится уже треть мировой пусковой программы. Когда Маск начинал с Фальконом, кто над ним только не гоготал, Рогозин со своими остротами про «батуты», и первые ступени постоянно взрывались и промахивались мимо посадочных платформ в океане. Но с каждым разом было всё лучше и лучше. Сегодня Фалькон работает как часики, это основной мировой орбитальный тягач и доставщик, доставляет и спутники, и грузы, и людей. Больше никто не гогочет (сегодня это уже признак идиотизма, когда Фалькон стал основным мировым ракета-носителем). Старшип это углубление концепции. Обе ступени будут возвращаемыми и многоразовыми (что например отличает Старшип от программы «шаттл»), собственно космический корабль слит со второй ступенью. При этом — значительно повышается объём и грузоподъёмность. По сути, это должен быть первый космический корабль человечества в том смысле в каком его представляют научные фантасты. Не просто отстреливаемая «прыгалка» на орбиту, но машина которая может взлетать и садиться, а потом опять взлетать и снова садиться, и все части будут сохраняемыми (например первые ступени от Фалькона уже летали по 9 раз, у Маска таких сразу несколько).

В перспективе — Старшип должен будет заменить и Фалькон, и Фалькон-Хеви, и пилотируемый Крю-Драгон (это официальная цель Маска, т.е. это корабль следующего поколения) потому что Старшип — объединяет в себе и ракету-носитель и космический корабль.

Вторая ступень, слитая с космическим кораблем — которая сейчас и испытывается, имеет высоту 50 метров. Это 17-ти этажный дом. Этот дом сначала нужно поднять в воздух, а затем — аккуратно посадить. С первой ступенью полная высота будет 122 метра, небоскрёб. Для сравнения, полная высота Протона 58 метров.

Старшип сразу куется, изначально, как ракета для Луны и Марса (хотя есть и конкурирующие проекты от других американских же компаний). Собственно — именно инопланетные амбиции и являются основанием и главным мотивом разработки этого корабля.

Последние испытания, прототип Starship — SN8 взлетел на 12 километров, но не смог затормозить и разбился при посадке. Более удачными были испытания SN10: ракета села, но через несколько минут, уже после завершения официальной видеотрансляции, взорвалась. И вот, пятого мая Starship SN15 полностью удачно прошел летные испытания. Ракета взлетела на 10 километров, выключила двигатели (для экономии топлива), спустилась вниз с помощью аэродинамических рулей, перезапустила двигатели, развернулась двигателями к площадке и мягко опустилась на нее. После этого под ракетой был виден небольшой огонь от остатков топлива, но он не привел ко взрыву и был потушен специальной автоматизированной системой.

Илону Маску удалось впервые благополучно посадить Starship. Что это вообще за корабль?

За месяцы испытаний в Старшип были внесены — сотни инженерных правок, доработок и усовершенствований. Так нарабатывается опыт.

— Я не помню, чтоб новая техника испытывались с таким высоким темпом, — заявил Андрей Ионин (член-корреспондент российской академии космонавтики) по итогам последнего испытания Starship прототипа SN15. — Такое было только в 50-60-х годах при нашем Сергее Павловиче Королеве. В прошлом году Илон Маск провел 9 испытаний Starship, в этом году уже четыре. Принципиально новым качеством кроме многоразовости этого транспортного средства я бы выделил его метановый двигатель. Он более простой в использовании, допускающий многократные включения-выключения. Вы представляете, Маск впервые показал, что может обращаться с ракетным двигателем, как с двигателем автомашины! И Starship выполняет благодаря этому необходимые маневры. Раньше не было даже разговоров о том, чтобы посадить тяжелую ракету. Теперь нам это продемонстрировано.

Еще один факт, который заставляет нас восхищаться детищем Маска, это удивительная оперативность. В случае выявленной неполадки он может поменять двигатель в своей ракете чуть ли не на стартовом столе в течение одного-двух дней. У нас же в такой ситуации запуск будет отменен на месяцы, двигатель вместе с ракетой  будет возвращен на завод, где и будет произведена его замена. Понятно, что это еще не «Тысячелетний сокол» из «Звездных войн», который маневрирует в межпланетном пространстве, летая во все стороны. Но мы видим стремление к такому техническому совершенству. Темп, с которым работает Маск, поражает.

Напомним, на днях The West дало статистику по орбитальным запускам государств за 2021 год по состоянию на 5 мая (всего уже 38 запусков). Треть мировой пусковой программы осуществляется силами ракет Илона Маска Falcon 9. А также очень подробно рассказало о состоянии проекта Starlink, орбитального глобального интернета. Почитайте если интересуетесь:

Чуть раньше, 27 апреля, The West рассказало о отказе США от российских двигателей РД-180. Подробно рассказало о ситуации и американских двигателях. В том числе там есть и о новейшем американском двигателе Raptor, которые как раз установлены на Starship, который на четверть более мощный чем рд-180.

2083. отказываясь от создания «короны» в версии денисова, коррупционеры россии отбрасывают ее назад в прошлое

Предисловие изобретателя СССР:

Чиновники Роскосмоса и Министерства обороны, не докладывая мои обращения и проекты своим руководителям, отказываются от разработки многоцелевых монокораблей Денисова.

Администрация Президента, не показывая мои обращения и проекты Президенту, врет, что никаких проектов я не приложил к обращению, хотя они приложены в двух экземплярах.

Министерство науки и образования не организовывает подготовку кадров для спасения Земли и требует, чтобы госбюджетный нищий пенсионер искал себе инвесторов, для реализации триллионного проекта спасения планеты Земля за свой счет.

Федеральный институт промышленной собственности отказывает в выдаче мне патента на корабль, называя его промышленно нереализуемым, хотя Илон Маск уже доказал на практике, что это возможно и ведет полномасштабные работы по созданию аналогов.

Прокуратура направляет мои жалобы ответчикам (виновникам), не желая организовывать проверки, хотя находится зачастую в одном здании со следственным комитетом. Прокуроры заявляют, что не желают подменять компетентные организации.

Развращенные дебильной потребительской рекламой буржуинов, рекламой халявы и подачек труженики Руси все больше мечтают о посредничестве и ростовщичестве, не желая сами заниматься созидательным трудом и другим не дают. Все больше мечтающих стать рантье или заиметь рабов. Это добром не закончится.

Подробности на моем сайте, на котором Вы находитесь.

Разумные! Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели на моем сайте mirah.ru Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями и получать актуальную свежую информацию.

А те временем:

Илон Маск назвал сроки полёта корабля Starship на Марс

Илон Маск назвал сроки полёта корабля Starship на Марс

SpaceX Starship27.03.21Дмитрий Пугачев118

Илон Маск снова заговорил о своих планах по покорению Марса. На этот раз в беседе с пользователями в Twitter миллиардер объявил сроки, когда его гигантский космический корабль Starship отправится на Красную планету. По его словам, случится это уже скоро.

Starship

Эпопея с тестированием различных частей сверхтяжёлой ракеты Starship продолжается. В ходе последнего запуска снова взорвался двигатель Raptor, а значит, нужны дополнительные эксперименты, поскольку корабль явно не готов к полёту. Похоже, всё это не волнует Илона Маска, который неожиданно заявил, что посадка на Красную планету состоится гораздо раньше, чем ранее считалось. По его словам, корабль Starship приземлится на Марс задолго до наступления 2030 года. 

Starship

Возможно, новые сообщения Илона Маска были продиктованы враждебными заявлениями Европейского космического агентства (ESA). Дело в том, что европейские лидеры обеспокоены резким снижением цены запуска спутника, инициированным SpaceX. При этом в 2022 году состоится выход нескольких ракет, которые могут оказаться неспособными конкурировать с компанией Илона Маска.

«Они целятся слишком низко. Только ракеты, которые можно полностью и быстро использовать повторно, будут конкурентоспособными. Всё остальное будет похоже на тканевый биплан в эпоху самолётов», — уверяет Илон Маск.

Ранее Маск показал фото прототипа огромного ускорителя Super Heavy для корабля Starship. Глава SpaceX уверен, что уже в этом году Starship достигнет земной орбиты, а в 2023-м он совершит полёт вокруг Луны. 

https://4pda.ru/2021/03/27/383467/ilon_mask_nazval_sroki_polyota_korablya_starship_na_mars/?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com&utm_campaign=dbr

2019. ПРОБЛЕМЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ МЕЖПЛАНЕТНЫХ ЭКСПЕДИЦИЙ (НА КОСМИЧЕСКОМ КОРАБЛЕ С КОМБИНИРОВАННОЙ ЯДЕРНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ)

Разумные Люди! Начните создание и серийное производство моих многоцелевых космических ковчегов, и расселяйтесь по всей солнечной системе, пока не поздно.Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели и состоянии развития цивилизации на моем сайте mirah.ru . Никакие другие существа Земли, кроме Вас не спасут ни Вас ни Землю от гибели.
С 1972 года я опубликовал сотню научных работ, в том числе 50 авторских свидетельств СССР и четыре патента России. В 1991 гду успешно защитил диссертацию. С 2004 года выступаю на международных научных конференциях. Пятый год борюсь на своем собственном сайте, как космический воин, над проблемой поворота сознания людей от самоликвидации к защите Земли и человечества.
Подскажите, почему мое слово не материализуется на моей Родине — родине Циолковского, Королева и Гагарина — в России?
А тем временем, на Земле все больше достойных технологий для реализации в моем проекте. Многие уже представлены на сайте. Давайте соберем их вместе.
Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями, получать актуальную свежую информацию и выражать свою точку зрения по этой проблеме.

А вот и один из опубликованных докладов (смотрите авторские рубрики сайта)

Страница от 1 июля 2016 года «ПРОБЛЕМЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ МЕЖПЛАНЕТНЫХ ЭКСПЕДИЦИЙ (НА КОСМИЧЕСКОМ КОРАБЛЕ С КОМБИНИРОВАННОЙ ЯДЕРНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ)» продублирована на ленте в качестве номерной записи
Денисов Владимир Дмитриевич, denisov-vd@mail.ru
Ошкин Алексей Евгеньевич, kerava312@mail.ru

С.П. Королев сумел использовать боевую ракету для прорыва в космос и сделал нашу страну первой космической державой на Земле. Однако необходимая для колонизации Луны и Марса стартовая масса космических ракет, поражает своими масштабами, несмотря на то,  что более пятидесяти лет известны и другие технологии и концепции реализации задач освоения дальнего космоса, недоступные химическим ракетам.

Джонатан Свифт в своих художественных произведениях описал летающие в магнитосфере острова. Эту идею выдвигал и прорабатывал Цандер и другие пионеры космонавтики (см. А. Казанцев. «Донкихоты вселенной»). Денисов В.Д. тоже в молодости увлекался этим направлением и получил авторское свидетельство на «Летательный аппарат на электромагните», выступал на научно-технической конференции ЦКБМ(ф). Известны варианты комбинированных кораблей построенных на принципах электромагнита и инерциоида (см. Серл, Рощин и Годин [17]). Однако неизвестны не только факты завершения этих работ, но и не достигнуто полное описание и понимание действующих здесь физических принципов.

При описании проектов экспедиций на Марс обычно описывают лишь экспедиционный комплекс, масса которого к настоящему времени сократилась до 500 тонн. А началось с Вернера фон Брауна [12,7], который в послевоенные годы похвалялся за 100 миллионов долларов отправить экспедицию на Марс. При этом масса его экспедиционного комплекса на высококипящем топливе по его проекту составляла 9000 тонн, что потребовало бы стартовать с Земли миллиону тонн ракет-носителей. Заметим, что МКС, собираемая на орбите более 15 лет весит около 500 тонн. Это говорит о бредовости и экологической опасности амбиционного проекта Брауна. Пора строить совершенные космические корабли, не требующие ракет.

В восьмидесятых годах прошлого века в Филях рассматривался проект суборбитального самолета В. Мясищева МГ-19, рис. 1. КБ «Салют», защитил проект пятью авторскими свидетельствами на корабль и его составные части. Казалось бы, в отличие от магнитолетов и энерциоидов, этот корабль строился на всем готовом и реализация его близка, однако десятилетия запросов средств на его создание по министерским кабинетам не увенчались до сих пор не только реализацией, но и стартом проекта, несмотря на его эффективность.

1_МАКК на основе суборбитального самолета МГ-19

Рис.1. МАКК на основе суборбитального самолета МГ-19.

Варианты этого проекта описаны в работах [1, 2, 3, 4, 5 ,6, 7]. Конечно это не единственный вариант, есть и другие. Необходимо лишь встать на этот путь развития и путем постоянной модернизации комплекса, шаг за шагом повышать совершенство проекта, аналогично компьютерам, которые были размером с небоскреб, а теперь умещаются на ладони. «Дорогу одолеет идущий». Можно многократно десятками лет критиковать проект и загонять человечество из одного тупика в другой, так и не решив проблему. А всем известно, что без освоения ядерной энергетики в космосе, люди дальше Луны не улетят и от астероидов не защитятся.

В КБ «Салют» составные части этого проекта разрабатывались около пятидесяти лет в рамках тем М-19, М-30, М-60, МГ-19, Метеорит, Полюс, Байкал, Бумеранг, МРКС, ТЭМ. Здесь созданы ракеты всех классов, включая крылатые, созданы космические разгонные блоки, в том числе на криогенных компонентах топлива, созданы модули пилотируемых космических станций, разработаны многоразовые ракеты-носители и созданы космические аппараты нескольких типов. Накоплены знания и создан коллектив специалистов способный творить чудеса, сложились уникальные условия для реализации суперинновационных проектов…

Острой проблемой в данном проекте, не решенной нашей цивилизацией, является проблема радиационной безопасности. Эта проблема относится и к эксплуатации ядерных электростанций и атомных ледоколов и атомных подводных лодок, постоянно бороздящих просторы земных океанов. Дело в том, что во всех перечисленных объектах, поработавшие (комбинированные) ядерные двигатели и энергоустановки, продолжают «светиться» более 500 лет и после выключения. Это обусловило отказ от дальнейшей разработки ядерного экспедиционного космического комплекса до решения вопросов радиационной безопасности экипажа, послеполетной дезактивации. Эта проблема злободневна для всех действующих ядерных объектов. К тому же из-за дороговизны многоразовой комбинированной ядерной двигательной установки, многоразовый корабль данного класса проигрывает одноразовым ракетам в решении транспортных задач обслуживания низких околоземных орбит.

На современном уровне техники решение проблемы радиационной безопасности экспедиции может быть найдено на двух направлениях:

— увеличение радиационной защиты или уменьшение потребной мощности ядерных бортовых систем до приемлемого уровня,

— создание безлюдных производств для утилизации ядерных объектов до наночастиц, с последующей их массоспектрометрической сортировкой и целевым использованием полученного сырья.

Полученные в 80-х годах результаты НИР легли в основу разработки Моноблочного экспедиционного атмосферно-космического комплекса нового поколения, называемого в работах [1, 2, 3, 4, 5] как МЭКК или МАКК. Эти работы выявляют новое направление в развитии космонавтики – моноблочные атмосферно-космические комплексы (МАКК). По мнению авторов, к ним можно отнести, наряду с суборбитальным самолетом Мясищева М-19 и ЛКА МГ-19, Ту-2000 (Россия), проекты «Х-33» и «Аспен» (США), «Хотол» и «Скайлон» (Великобритания). Дело в том, что совсем не обязательно отделять полезный груз этих кораблей на опорной орбите. Можно разместить груз, например на этажерке-транформере, размещенной под створками грузового отсека. Развернув целевое оборудование на орбите, можно проводить необходимые исследования непосредственно с борта корабля, не спуская его с орбиты до выполнения задачи, аналогично Х-37В (США). При таком использовании моноблочный космический комплекс становится намного эффективнее [4].

Заметим, что к настоящему времени предложен безъядерный вариант многоразового космического комплекса «Скайлон» для выхода на низкую околоземную орбиту, использующий запасаемые в полете попутные ресурсы. Для межпланетного перелета на нем могут быть установлены создаваемые в настоящее время в рамках проекта транспортно-энергетического модуля (ТЭМ) ядерные электроракетные двигатели мегаваттного класса и осуществлена дозаправка комплекса на орбите необходимыми в экспедиции рабочими телами, рис. 2.

Скайлон
и его двигатель

Рис. 2. Скайлон и его двигатель

Структура радиационного воздействия на экипаж в экспедиции.

При разгоне на отлётную траекторию к Луне  и обратно, космический корабль пролетит дважды радиационные пояса Земли и пересечёт область орбит захоронения спутников. Также, в условиях глубокого космоса присутствует  радиация от ГКИ. При полётах КА на различные орбиты были зарегистрированы годовые дозы от облучения без защитных экранов (см. табл. 1).

Таблица 1. Значения поверхностной годовой поглощенной дозы,  [Гр-год] для стандартных орбит КА

Орбита КА и  высота орбитыЭлектроныПротоныСумма
Околоземная круговая орбита станции «Мир», 350 км6,4·102156,55·102
Околоземная круговая орбита МКС, 426 км1,17·103481,22·103
Геостационарная круговая, 35790 км5,36·1058,3·1068,8·106
ГЛОНАСС/GPS, круговая, 19 100 км3,80·1051,97·1062,35·106
Высокоэллиптическая, 500-39660 км2,57·1073,12·1075,69·107
Стандартная полярная орбита, круговая, 600 км2,45·1032·1022,65·103
Переходная орбита  «Земля-Луна» 400-384400 км.1,09·10111,09·10112,00·1011

Рассмотрим одну из схем марсианской экспедиции на российском корабле типа МГ-19. Сравнительные данные по радиационному воздействию от ядерной энергоустановки корабля на расстоянии 70 метров при включенном и выключенном состоянии и реликтового фона (солнечного ветра) в межпланетном полете к орбите Марса на экипаж в традиционном гермоотсеке типа ФГБ МКС с энергоблоком и теневой защитой ЯР, аналогичной ТЭМ, приведены в таблице 2. Эти данные получены с учетом закономерности ослабления свечения конструкции энергоблока после выключения, показанной на рисунке 3.

Закономерность ослабления свечения конструкции энергоблока после выключения

Рис.3. Закономерность ослабления свечения конструкции энергоблока после выключения

Таблица 2. Сравнительные данные по радиационному воздействию в типовой кабине экипажа экспедиционного корабля.

Этапы полета
12345678910
время полета, сут.Взлет 7ГВт, 30 минПосадка 4ГВт, 1часПерелет 2МВтОстановленный реактор 7ГВтМежпланетный перелет, СКЛ и ГКЛСолнечная вспышка, 6 часовПерелет через РПЗ, 12 часовПерелет через РПЗ с малой тягойСуммарная доза в Экспедиции, рад
Доза от реактора, радЕстественная радиация, рад
Полет к Марсу
500651417810500160030020300020229
128820(беспилотник)308
30Пребывание на Марсе756756
Возвращение с Марса к Земле
20 мин455455
5004000700016006010350016170
7Пересадка на СА(беспилотник)
Структура облучения
Тип потокаНейтроны, гамма-фотонынейтр + гамманейтр + гаммагаммасолнечные протоны  и гамма излучение галактическоесолнечные протоныпротоны, электроны ЕРПЗ, СКЛ, ГКЛпротоны, электроны ЕРПЗ, СКЛ, ГКЛ

В таблице 2 представлены результаты расчетов воздействия реактора, без дополнительной теневой защиты реактора, существенной снижающие суммарную поглощенную дозу.

Анализ результатов расчетов, приведенный в таблицах, показывает, что наибольшую радиационную опасность вносит работающий ядерный реактор, помимо этого сильный вклад в длительном пассивном полете вносит радиация от остановленного реактора маршевой установки, а так же радиация от солнечных космических лучей и галактических космических лучей. Особую опасность представляет собой солнечная активность, в период солнечной вспышки радиация может достигнуть 1000рад за время вспышки. При выведении на межпланетную траекторию с помощью двигателей малой тягой значительную опасность представляют собой естественные радиационные пояса Земли (ЕРПЗ). Это говорит о необходимости дополнительной радиационной защиты обитаемого отсека и аппаратуры от солнечных вспышек и от солнечных космических лучей и галактических космических лучей или использования на этом участке роботов.

В настоящее время приняты общие максимальные дозы облучения человека в рекомендациях МКРЗ от 1958г. и в нормах НАСА от 1991г [22,23].

На основании практики защиты от радиации в атомной промышленности приняты безопасные дозы облучения в течении для персонала атомных станций-0,05бэр., определена доза острого однократного облучения-25 бэр (бэр- безопасный эквивалент радиации). То есть, при превышении этой дозы возникают необратимые последствия, ведущие к первым признакам лучевой болезни. По этой оценке безопасной дозой облучения считается превышение нормируемой дозы в 10%. Поэтому ввели понятие «Эффективной дозы облучения» — Dэф.

Блэр [21] первым выдвинул рабочую гипотезу для эмпирического описания лучевого поражения на основе формулы:

Dэф. =D0[f+(1-f)*eßt] ,

 где D0-физически измеренная общая доза; f-величина необратимого поражения; ß-константа восстановления организма;  t-время после облучения (сутки).

Эта формула не учитывает динамику восстановления организма, поэтому безопасные дозы облучения рассчитывают с помощью более сложных формул. Кроме того, в реальном полёте на космонавта будут действовать все факторы космического пространства, следовательно, необходимо учитывать адаптацию организма, приведенную в таблице 3.

Таблица 3. Степень воздействия гамма-облучения на космонавта.

Доза, бэрДействие на человека
0-25Отсутствие явных повреждений
20-50Возможно изменение состава крови
50-100Изменение состава крови. Повреждения
100-200Повреждения. Возможна потеря трудоспособности
200-400Нетрудоспособность. Возможная смерть
400Смертность 50%
600Смертельная доза

Таблица 4 Значения дозовых лимитов облучения космонавтов при полетах различной продолжительности

Критический орган, глубина в тканиПродолжительность экспозицииДозовый лимит, эквивалентная доза, Зв
1Все телоПрофессиональный, за карьеру1,0 эффективная доза
2Кроветворные органы, (красный костный мозг), 5 смОднократное острое0,15
330 дней0,25
4Один год0,5
5Хрусталик глаза, 0,3 см30 дней0,5
6Один год1,0
7За карьеру2,0
8Кожа, 0,01 см30 дней1,5
9Один год3,0
10За карьеру6,0

Рассчитаны [23] предельно допустимые дозы облучения специально для космического полёта  и вероятности переоблучения. Для полёта в течении года предельно допустимая доза составляет 150 бэр. Для более продолжительных экспедиций предельно допустимая доза 275 бэр.

В этой оценке учитывался индивидуальный отбор космонавтов по сопротивляемости организма радиации и современные медицинские средства компенсации после  воздействия радиации на организм. Для защиты экипажа пилотируемых космических кораблей и аппаратуры  при полётах на Луну необходимо корпус кабины МЭКК оснащать радиационной защитой.

Конструкция радиационной защиты долговременных орбитальных средств

Рисунок 4 – Конструктивная схема ФГБ

Рисунок 4 – Конструктивная схема ФГБ

Для долговременных орбитальных станций особенность конструкции состоит в том, что между корпусом и зоной пребывания экипажа (ЗПЭ) располагаются все приборы, так как они увеличивают толщину защиты.

Защита от излучения реакторной установки

При наличии атомной двигательной  или энергетической установки  (ЯРД)  противорадиационная защита должна составлять не менее 50 г/см2. В таблице 3 представлены характеристики некоторых материалов ослабляющие воздействия гамма-излучения.

Таблица 5 Толщины слоев половинного ослабления гамма-излучения некоторых материалов

Материал защитыСлой половинного ослабления, смПлотность, г/см³Масса 1 см² слоя половинного ослабления
свинец1,811,320
бетон6,13,3320
сталь2,57,8620
слежавшийся грунт9,11,9918
вода18118
древесина290,5616
обедненный уран0,219,13,9
воздух150000,001218

Наиболее эффективно ослабляет гамма-излучение обедненный уран, чтобы снизить суммарную дозу от гамма-излучения на в 1000 раз необходимо обеспечить 2см толщины защиты, что соответствует 191 г/см2 массовой толщине защиты. Эту защиту необходимо расположить в непосредственной близости возле реактора (теневая защита РУ), так как размер защиты возрастает пропорционально квадрату расстояния удаления от реактора. В непосредственной близости к реактору масса такой защиты будет составлять 1,2 тонны.

В дополнение к теневой защите реактора могут служить и емкости с рабочим телом и другие пассивные конструкции корабля. Это облегчает решение весового уравнения комплекса на приемлемом уровне стартовых масс, тем более, что отдельные конструктивные элементы могут быть доставлены в догоняющих пусках заправщиков и спасателей.

Для защиты от нейтронного излучения могут служить емкости с запасами воды, так как она является хорошим материалом для экранирования. Вода может как отклонить потоки нейтронного излучения, так и существенно снизить .

Конструкция радиационной защиты МАКК

Для полётов к Луне в связи  с продолжительностью полёта не более недели можно ограничиться более лёгкой по исполнению пассивной защитой. Пассивную радиационную защиту в пилотируемых МАКК необходимо выполнить из слоя водной оболочки или подобрать из комбинации материалов. Исходя из материалов, которые исследовались в качестве радиационной защиты можно применить совмещённую с микрометеороидной  защитой (ММЗ) конструкцию в следующей комплектации:

  • — металлический пористый экран;
  • — экранновакуумная теплоизоляция (ЭВТИ);
  • — слой из полимерно-композиционных материалов;
  • — слой из стекла с глубинной зарядкой электронами;
  • — углепластиковый гермокорпус.

В качестве специальных мер защиты при работающем ядерном двигателе необходимо предусмотреть дополнительную теневую защиту (экран). Облегчает задачу зашиты комплексный подход в проектировании корабля. Компоновочные решения на 3D модели рисунка 5, показывают возможность использования для радиационной защиты экипажа смежных систем, в качестве которых могут служить и емкости с жидким водородом, длиной более 10 метров и другие пассивные конструкции корабля: перегородки, полезные грузы в грузовом отсеке: грейд-марсоход, горнодобывающий комбайн, роботы, запасы воды [4].

Рис. 5. 3D модель демонстратора МАКК типа МГ-19

Рис. 5. 3D модель демонстратора МАКК типа МГ-19.

Общая приведенная толщина перечисленных элементов на пути от энергоблока к отсеку экипажа может достигать 100-150 мм. Это облегчает решение весового уравнения комплекса на приемлемом уровне стартовых масс, около 500 тонн, тем более, что отдельные конструктивные элементы и запасы могут быть доставлены в догоняющих пусках заправщиков и спасателей.

Радиационная защита подразделяется на пассивную и активную. Активная радиационная защита в пилотируемых МАКК находится в теоретической и экспериментальной разработке. И при решении проблемы экранирования экипажа и бортовой аппаратуры МАКК от электромагнитных возмущений, активная радиационная защита на основе сверхпроводниковых электромагнитов может быть использована для защиты от радиации СВ и РПЗ.

Накоплен большой опыт по использованию пассивной радиационной защиты на атомных предприятиях, атомных подлодках и ледоколах.

Корпус из металла  при прохождении Галактического космического излучения, порождает вторичное излучение, опасное для здоровья космонавтов. Поэтому для полётов к Луне и Марсу потребуется дополнительная противорадиационная защита. Используя опытные данные по пассивной радиационной защите целесообразно использовать воду в качестве противорадиационного щита, совмещая с использованием  в системе СОТР и запасами воды в других системах, обеспечивающих жизнедеятельность экипажа.

Корпус из ПКМ из-за малого атомного числа Z=6 не порождает вторичного излучения, следовательно, при исполнении гермокорпуса из материалов  ПКМ  противорадиационная защита будет меньше по массе.

Обсуждается [13] использование противорадиационного убежища (РУ), как гарантированной защиты от СВ и РПЗ при толщине противорадиационной защиты не менее 30 г/см2. Для первой стадии полётов на орбиту Луны такой подход оправдан, поскольку, космонавты могут не покидать  РУ, так как полёт проходит в автоматическом режиме и продолжительность его невелика. Но при планировании в течение полёта ручных операций или выходов в открытый космос велик риск превышения допустимой дозы. Допустимая доза для экипажа КЛА при выполнении кратковременных полётов (до 30 сут.) составляет-15 бэр.

Расчёт допустимой дозы облучения  сделан  исходя из существующих нормативов для персонала атомных электростанций.  Для осуществления туристических полётов на орбиту Луны потребуется противорадиационная защита большей толщины. Вероятность переоблучения возникает не только во время СВ но и в течение выполнения работ на поверхности Луны или вне корабля на орбите. Поэтому, в таких экстремальных случаях в качестве дополнительной защиты применяют местную радиационную защиту более чувствительных органов, таких как, мозг и половые органы.

Исходя из информации в источнике:[8, 11], масса противорадиационного убежища должна составлять 100 тонн на объём — 10м3, при противорадиационной защите не менее 100 г/см2, следовательно, масса противорадиационного убежища  для экипажа численностью 6 человек при норме распределения объёма — 2м3 на каждого человека, может составлять 120 тонн, что неприемлемо для рассматриваемой концепции комплекса.

Эта оценка получена из расчёта 50% ослабления ГКИ. Расчёт сделан для длительных межпланетных полётов продолжительностью до 1000 суток.

Если мы хотим защититься от более проникающего состава ГКИ (высокоэнергетичных протонов и электронов), требуется противорадиационная защита до 500 г/см2. При наличии атомной двигательной  или энергетической установки  (ЯРД) противорадиационная защита должна составлять не менее 50 г/см2. Этот расчёт сделан при вероятности превышения допустимой дозы в 10 %.

Если же, снизить процент превышения допустимой дозы до 1%, то следует увеличить радиационную защиту ещё на 25 г/см2. Итого,  противорадиационная защита при превышении допустимой дозы в 1% должна составлять не менее 75 г/см2, что при площади поверхности радиационного убежища 20 кв. м потребует затрат 15 тонн массы. Возможность комплексирования этой массы с запасами воды, массой периферийного оборудования, микрометеороидной защиты и прочими смежными системами, свидетельствует о приемлемости таких затрат на МАКК.

Таблица 6. Суммарные характеристики излучений с учетом всех принятых мер защиты (дополнительный экран из урана, и защита из воды)

Этапы полета
12345678910
время полета, сут.Взлет 7ГВт, 30 минПосадка 4ГВт, 1часПерелет 2МВтОстановленный реактор 7ГВтМежпланетный перелет, СКЛ и ГКЛСолнечная вспышка, 6 часовПерелет через РПЗ, 12 часовПерелет через РПЗ с малой тягойСуммарная доза в Экспедиции, рад
Доза от реактора, радЕстественная радиация, рад
Полет к Марсу
5000,6514,17810,550302300395,329
10,2882(беспилотник)2,288
30Пребывание на Марсе0,7560,756
Возвращение с Марса к Земле
20 мин0,4550,455
500475061350418
7Пересадка на СА(беспилотник)
Структура облучения
Тип потокаНейтроны, гамма-фотонынейтр + гамманейтр + гаммагаммасолнечные протоны  и гамма излучение галактическоесолнечные протоныпротоны, электроны ЕРПЗ, СКЛ, ГКЛпротоны, электроны ЕРПЗ, СКЛ, ГКЛ

Выводы

Учитывая вышеизложенное, предлагается на последующих этапах моделирования моноблочного экспедиционного космического комплекса (МЭКК) рассмотреть следующие варианты повышения радиационной безопасности экспедиции:

  • Использование на участке выхода из гравитационного колодца планеты безядерного варианта комплекса типа «Скайлон»,
  • На участке межпланентного полета использование электроядерной энергодвигательной установки малой тяги,
  • Рассмотреть в качестве способа защиты частичное хранение кислорода и водорода на борту корабля в форме воды, размещаемой в баке, расположенном на оси кабина-реактор. На обратном пути с исследуемой планеты, водород также может быть частично запасен в форме воды. При этом после выхода из «гравитационного колодца» вода, по мере надобности, будет переводиться в кислород и водород, например путем электролиза с использованием имеющейся бортовой электростанции.

Снижение мощности энергоблока облегчает решение весового уравнения экспедиционного ядерного комплекса на приемлемом уровне стартовых масс, около 500 тонн.

Литература

1) В.Д. Денисов, На Марс на одноступенчатом корабле. Доклад на Академических чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2012.

2) В.Д. Денисов, Дело Мясищева В.М. живет. Материалы для музея Мясищева В.М. в г. Ефремов.

3) В.Д. Денисов, Дело Мясищева В.М. живет. Доклад на Академических чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2013 г.

4) В.Д. Денисов, Экспедиционный космический комплекс нового поколения. Доклад на Академических (Королевских) чтениях, Москва, 2013 г.

5) А. Ильин, И. Афанасьев. Королевские чтения 2013, ж. Новости космонавтики №.3, 2013, Москва.

6) В.Д. Денисов, Особенности космической баллистики экспедиционного космического комплекса нового поколения. Доклад на Академических (Королевских) чтениях, Москва, 2014 г.

7) В.Д.Денисов. Через тернии к звездам. Доклад на общественно-научных чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2014.

8) Перепелицкий Г.Н. Проекты самолетов «60», «30» и «60М» , Научно-технические разработки ОКБ-23 – КБ «Салют», Выпуск 1, под ред. Ю.О.Бахвалова, М, «Воздушный транспорт, 2006.

9)»Мировая пилотируемая космонавтика: история, техника, люди», коллектив авторов под ред. Ю.М.Батурина, М.:РТСофт, 2005 — 752 с.:ил.

10) А.А. Брук, К.Г. Удалов, Иллюстрированная энциклопедия самолетов ЭМЗ им. В.М. Мясищева (т. 8, 9), АвикоПресс, 2005.

11) Бурдаков В.П. и Данилов Ю.И., Физические проблемы космической тяговой энергетики, М, Атомиздат, 1969.

12) Пилотируемая экспедиция на Марс. Под ред. А.С. Коротеева. Российская академия космонавтики им. К.Э Циолковского, 2006.

13) В.Лапота. Начать строительство базы около Луны мы могли бы уже сегодня. Интервью Комсомольской правды А.Милкуса. 12.04.2014. и на сайте www.kp.ru

14) Коридор с Земли на Марс открывается. Газета. Вечерняя Москва 10-17 апреля 2014. М.Гладкова, А. Коц.

15) М.Набатникова. Где записаться на Марс. Газета Аргументы и факты. № 15.2014 и на сайте www.aif.ru

16) Модель космоса в 2-х томах, под редакцией проф. М.И. Панасюка и проф. Л.С. Новикова, Москва 2007г.

17) Интернет-ресурсы. Установка Рощина-Година. Машина Джона Серла. Экспериментальные исследования нелинейных эффектов в динамической магнитной системе, 2002.

18) Рекомендации МРКЗ от 1958 г.

19) Нормы НАСА от 1991 г., используемые на МКС.

20) Ю.Г. Григорьев. Радиационная безопасность космических полетов. М. Атомиздат. 1975 г.

21)Ушаков ИБ Результаты НИР Магистраль в 2013году и предложения на 2014 год, ИМБП, 2013.

22) Григорьев Ю.Г., Шафиркин А.В. НКРЗ. ГНЦ РФ-ИМБП РАН. Актуальные вопросы радиационной безопасности длительных космических полетов,  25-26 апреля 2011 Г., Дубна

23) Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991—96 гг. Интернет-ресурс. Wikipedia, http://www.golkom.ru/kme/02/1-169-4-1.html

24) Первая медицинская помощь. — М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г.

25) Энциклопедический словарь медицинских терминов. — М.: Советская энциклопедия. — 1982—1984 гг.

2018. ИСКУССТВЕННАЯ ГРАВИТАЦИЯ НА МНОГОРАЗОВОМ АТМОСФЕРНО-КОСМИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ В МЕЖПЛАНЕТНОЙ ЭКСПЕДИЦИИ

Разумные Люди! Начните создание и серийное производство моих многоцелевых космических ковчегов, и расселяйтесь по всей солнечной системе, пока не поздно. Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели и состоянии технологического и умственного развития цивилизации на моем сайте mirah.ru . Никакие другие существа Земли, кроме Вас не спасут ни Вас ни Землю от гибели.
С 1972 года я опубликовал сотню научных работ, в том числе 50 авторских свидетельств СССР и четыре патента России. В 1991 году успешно защитил диссертацию. С 2004 года выступаю на международных научных конференциях. Пятый год борюсь на своем собственном волонтерском сайте, как космический воин, над проблемой поворота сознания людей от самоликвидации к защите Человечества и планеты Земля.
Подскажите, почему мое слово не материализуется на моей Родине — родине Циолковского, Королева и Гагарина… — в России? Кто виноват и что делать?
А тем временем, на Земле все больше достойных технологий для реализации в моем проекте. Многие уже представлены на сайте. Давайте соберем их вместе.
Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями, получать актуальную свежую информацию и выражать свою точку зрения по этой проблеме.

А вот и один из докладов на международной конференции

Страница от 6 июля 2016 года «ИСКУССТВЕННАЯ ГРАВИТАЦИЯ НА МНОГОРАЗОВОМ АТМОСФЕРНО-КОСМИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ В МЕЖПЛАНЕТНОЙ ЭКСПЕДИЦИИ» продублирована в номерной записи на ленте

Денисов Владимир Дмитриевич, denisov-vd@mail.ru

Ошкин Алексей Евгеньевич, kerava312@mail.ru

На современном уровне техники, полет на Марс, облет Венеры и Марса по продолжительности превышают три года. В истории космонавтики такая продолжительность пассивных полетов человека в космосе еще не достигнута и жизнеспособность человека в такой экспедиции подвержена высокому риску.

Одной из проблем межпланетного полета человека является обеспечение минимально достаточных физических нагрузок на пассивном участке космического полета, обеспечивающих сохранение и поддержание биологических функций космонавта, в частности мышечного каркаса, вестибулярного аппарата и рефлекторно двигательных функций.

Известно несколько технологий, специального снаряжения и тренажеров, обеспечивающих минимально необходимые физические нагрузки на космонавта, поддерживающие его жизнеспособность в длительном полете в условиях невесомости, однако они не предотвращают у космонавта, вернувшегося на Землю, состояние инвалидности, требующей длительной реабилитации.

Радикальным способом предотвращения физической инвалидности космонавта в длительном полете является создание искусственной гравитации на борту пилотируемого космического корабля (ПКК). Простейшим способом обеспечения искусственной гравитации на ПКК является использование центробежных сил на вращающейся связке модулей [11-15].

Важными проблемами такой технологии являются обеспечение:

— безрасходных, по бортовой массе, способов раскрутки/остановки связки модулей,

— обеспечение параметров вращения, минимально достаточных для поддержания приемлемого уровня физического состояния космонавта в экспедиции.

В докладе рассмотрены варианты конструкции и весовые характеристики системы искусственной гравитации на многоразовом атмосферно-космическом комплексе в экспедиции на Марс или экспедиции облета Марса и Венеры.

История вопроса.

Более 50 лет победного шествия космонавтика поставила на повестку дня множество злободневных вопросов, связанных с освоением космоса, в том числе вопросы создания искусственной гравитации. Авторы ряда решений даже купили патенты на свои разработки [1-9]. Заглянув на форум [15] в Интернете мы увидим: «В космосе силы тяжести нет. Зато возможно создание центробежной силы. И чтобы создать на космическом корабле искусственную гравитацию, нужно часть космического корабля выполнить, например, в виде кольца движущегося вокруг своей оси. В этом случае на объекты, находящиеся внутри этого кольца (люди, стулья, столы) будет действовать центробежная сила, которая будет прижимать объекты к «полу». Объекты будут крутиться с кольцом относительно всей остальной вселенной. Внутри кольца космонавты замечать этого не будут, и не будут находиться в невесомости», несмотря на свободный полет корабля. В кольце космонавты будут ходить, как по Земле».

Слайд1

Рис. 1. Экспериментальный модуль МКС с искусственной гравитацией

В США предложена космическая станция со спальным отсеком тороидальной формы, вращающимся вокруг своей оси для обеспечения восстановления физического состояния космонавтов в длительном полете. [11].

У А. Казанцева в «Донкихотах вселенной» [10] описан межзвездный корабль в виде многокилометровой тросовой сцепки двигательного модуля и жилого модуля.

Проблема невесомости: Невесомость негативно влияет на организм человека. [11,12]. Так, одним из последствий ее воздействия является быстрое атрофирование мышц и последующее снижение всех физических показателей организма. На МКС для решения этой проблемы установлены специальные тренажеры и специальные костюмы (пингвин), регулирующие кровообращение, на которых космонавты занимаются по несколько часов в день. Но тренажеры — это же скучно, гораздо интереснее было бы создать искусственную гравитацию, не выматывающую космонавтов изнуряющими тренировками.

Одним из способов создания искусственной гравитации, который то и дело описывается в общеизвестных работах фантастов и ученых, является создание космический станции, которая бы вращалась вокруг своей оси («Звезда КЭЦ», «Солярис»). Такое вращение привело бы к тому, что на космонавтов или жителей станции постоянно оказывала бы влияние центробежная сила, которую они бы ощущали как гравитационную силу. Подобных проектов очень много, чтобы быстро получить представление о том, что же это за станции, можно почитать несколько небольших статей из Википедии: по искусственной гравитации – где ее предлагается создать за счет вращения [1-11].

Почему же эти решения, например, «Вращающаяся станция изнутри». Источник [13], не применяются на практике? Попробуем разобраться.

Идея искусственной гравитации за счет вращения основывается на принципе эквивалентности силы гравитации и силы инерции; который гласит: если инертная масса и гравитационная масса равны, то невозможно отличить, какая сила действует на тело — гравитационная или сила инерции. Простыми словами: если создать космический корабль, вращающийся вокруг своей оси, возникающая при этом центробежная сила будет «выталкивать» космонавта в сторону от центра вращения, и он сможет стоять на «полу». Чем быстрее будет вращаться корабль, и чем дальше от центра будет находится космонавт, тем сильнее будет искусственная гравитация. Сила «притяжения» F будет равна:

F = m*v2/r , где m — масса космонавта, v — линейная скорость космонавта, r — расстояние от центра вращения (радиус).

Линейная же скорость равна v = 2π*R/T, где Т — период одного оборота.

Соотношение между искусственной силой притяжения и скоростью вращения представляет собой ω2∙r = g, где ω – угловая скорость вращения, r — расстояние от центра вращения (радиус), g – перегрузка.

Посмотрим, с какими же проблемами могут столкнуться разработчики вращающейся станции.

Как видно, искусственная сила притяжения прямо зависит от расстояния от центра вращения и получается, что для небольших r сила гравитации будет значительно отличаться для головы и ног космонавта, что может сильно затруднить передвижение. Но к этому можно будет приспособиться.

Гораздо сложнее приспособиться к воздействию силы Кориолиса, которая будет возникать каждый раз, когда наш космонавт будет двигаться относительно направления вращения (Сила Кориолиса, Wikipedia). В условиях действия этой силы космонавта будет постоянно укачивать, а это не так уж и весело. Чтобы избавиться от этого эффекта, частота вращения станции должна быть менее двух оборотов в минуту и тут возникает еще одна проблема — при частоте вращения в два оборота в минуту для получения искусственной гравитации в 1g (как на Земле) радиус вращения должен быть равен 224 метрам. Представьте себе космическую станцию в виде цилиндра с диаметром равным почти полкилометра! Построить конечно можно, но будет очень сложно и очень-очень дорого.

Однако работы в этом направлении уже ведутся. Так в 2011 году НАСА предложило проект космической станции, один из модулей которой будет вращаться, обеспечивая искусственную гравитацию в 0,11-0,69g. Проект получил название «Наутилус-Х». Диаметр вращающегося модуля будет равен 9,1 либо 12 метров, а сам модуль будет служить спальным местом для 6 космонавтов.

Слайд2

Рис. 2. Орбитальная станция «Наутилус-Х»

Станцию планируется использовать как промежуточную базу для дальних космических перелетов. Одним из этапов осуществления проекта является тестирование вращающейся части на МКС, что обойдется НАСА в 150 миллионов долларов и три года работы. На постройку целой станции по проекту «Наутилус-Х» уйдет около 4 миллиардов долларов. [11]

В Интернете широко распространены различные связки модулей космических станций. Для снижения затрат топлива на раскрутку связок и даже на поддержание высоты орбит предлагается использовать поля различного рода, то есть опорное пространство космических полей. Например, в статье [14] предлагается способ снижения расхода бортовых ресурсов МКС. Указывается, что на современном уровне техники каждый космический корабль несет с собой все источники энергии: химическое ракетное топливо, батареи фотоэлементов или ядерные реакторы. Пополнение запасов энергии, путем доставки ее источников с Земли, весьма дорого. Например, для поддержания Международной космической станции (МКС) на орбите заданной высоты (360 км) в течение 10 лет требуется 77 тонн топлива. Если доставка на орбиту обходится минимум в $7 тыс. примерно за каждые 0,5 кг, то для поддержания орбитальных параметров МКС требуется $1,2 млрд. Если бы станция включала в себя электродинамическую связку (ЭДС), потребляющую 10% вырабатываемой на станции энергии, то для поддержания высоты орбиты потребовалось бы всего 17 тонн топлива [14]. А изменение угла наклона орбиты — операция, требующая большого расхода химического топлива, — стало бы менее энергоемким.

Связка представляет собой систему, в которой две массы соединены гибким тросом. Если трос-кабель проводит электрический ток, то конструкция становится электродинамической. В отличие от обычных систем, где с помощью химических или электрических тяговых двигателей осуществляется обмен импульсами между космическим кораблем и ракетным топливом, в ЭДС он происходит между космическим аппаратом и вращающейся планетой за счет магнитного поля. Связки давно интересовали энтузиастов космоса. Константин Циолковский и Артур Кларк рассматривали их как космические лифты, способные доставлять людей с поверхности Земли на орбиту. В середине 1960-х гг. прошли испытания 30-метровых связок, которые должны были создать силу притяжения для астронавтов. Позднее был проведен еще ряд экспериментов. Исследователи столкнулись с проблемой, связанной с высоким напряжением, воздействующим на ЭДС в условиях космоса. Пока не решена задача устойчивости связок и не найден метод гашения тех типов колебаний, к которым склонны ЭДС». В Японии правильно планируют применение связок-колесниц на орбите Луны, где нет атмосферы, а силы притяжения (нагрузки) в 6 раз меньше околоземных. (У луны нет магнитнго поля)

Слайд3

Рис. 3. Принцип действия ЭДС связки орбитальных модулей

Искусственная гравитация в межпланетной экспедиции.

Опираясь на известные разработки [1-23], можно предложить связать пару экспедиционных кораблей, направляющихся на Марс или для облета Марса и Венеры сцепкой в виде соленоида. Наличие ядерной электростанции на борту позволяет подавать знакопеременный ток в соленоид связки, превращая его в ротор относительно статора, в качестве которого используется Солнце (гелиомагнитное поле и порожденное им геомагнитное поле). Варианты устройства приведены на рисунках 3-7.

Слайд 4

Рис. 4. Электромагнитная связка модулей орбитальной станции

Слайд5

Рис. 5. Тороидальная модель орбитальной станции на электромагнитах

Слайд12

Рис. 6. Электромагнитная связка двух МАКК экспедиционного комплекса

Слайд7

Рис. 7. Электромагнитная рамка на моноблочном МАКК

При скорости вращения 2 оборота в минуту, длина связки, обеспечивающей приближенную к марсианской искусственную гравитацию 0,4 g, должна составлять около 180 метров, что вполне приемлемо. Масса связки-соленоида в форме гармони может составить при этом 900 кг.

Слайд8

Рис. 8. Варианты выполнения электромагнитной связки в форме мехов «гармони».

Использование высокотемпературных сверхпроводников позволяет создать в компактных устройствах достаточно сильное магнитное поле для раскрутки и остановки экспедиционного комплекса. В научно-технической литературе известны также предложения по созданию на экспедиционном комплексе аналога геомагнитного поля для создания радиационных поясов вокруг комплекса и защиты экипажа от солнечного и галактического радиационного воздействия.

Наличие на корабле предлагаемого устройства искусственной гравитации позволяет экспериментально проверить также и электромагнитную систему радиационной защиты. Использование мощных электромагнитных бортовых систем на базе сверхпроводников позволит провести моделирование: различных конфигураций бортового магнитного поля и натурные испытания движителей на новых физических принципах, системы накопления рабочих тел из разбегающейся массы извергаемой непрерывным термоядерным взрывом Солнца, а также создание собственного защитного радиационного пояса космического комплекса.

Выводы

1.      Проведенные информационные и расчетно-теоретические исследования и математическое моделирование, показывают возможность реализации безрасходной системы искусственной гравитации на борту межпланетного космического комплекса.

2.      На межпланетном комплексе возможно создание искусственной гравитации, соответствующей марсианским условиям, что позволяет обеспечить работоспособность членов экспедиции на Марсе без дополнительных изнуряющих спортивных мероприятий.

Список литературы

1)         Космическая станция, патент РФ № 2116942

2)         Космический комплекс с наружным гравитационным приводом, патент РФ № 2115596

3)         Космический комплекс с внутренним гравитационным приводом, патент РФ № 2115595

4)         Ремонтно-строительный космический комплекс, патент РФ № 2128605

5)         Устройство для освоения Луны, патент РФ № 2129077

6)         Способ монтажа цилиндрического космического комплекса (варианты) , патент РФ № 2130877

7)         Система подачи топлива двигательной установки патент РФ № 2131385

8)         Космодром в космосе, патент РФ № 2131830

9)         Поселение в космосе, патент РФ № 2223204

10)     А. Казанцев, «Донкихоты вселенной»

11)     Интернет ресурс. Как создать в космосе искусственную гравитацию — Новости партнеров — sdnnet_ru.htm, http://www.astronomynow.com.

12)     Интернет ресурс Астрономия по-русски.mht.

13)     Интернет ресурс. Wikipedia Commons

14)     Интернет ресурс. Электродинамические связки ЭДС, искусственная гравитация и получение энергии в космосе.htm

15)     Интернет-сервис «Вопросы и ответы».

16)     Денисов В.Д. Устройство искусственной гравитации. Авторское свидетельство с приоритетом от 1975 года

17)     Денисов В.Д. Летательный аппарат на электромагните. Авторское свидетельство с приоритетом от 1975 года

18) Денисов В.Д. На Марс на одноступенчатом корабле. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2012 г.

19) Денисов В.Д. Дело Мясищева В.М. живет. Материалы для экспозиции Мясищева В.М. в краеведческом музее г. Ефремов, 2013г.

20) Денисов В.Д. Дело Мясищева В.М. живет. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2013 г.

21) Денисов В.Д. Экспедиционный космический комплекс нового поколения, Доклад на Королевских чтениях, 2013 г.

22) Денисов В.Д. Особенности космической баллистики экспедиционного космического комплекса нового поколения, Доклад на Королевских чтениях, 2014 г.

23) Денисов В.Д. Через тернии к звездам. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2014 г.

24) В.Д.Денисов. Экспедиционный космический комплекс нового поколения. Международный Российско-Американский научный журнал «Актуальные проблемы авиационных и аэрокосмических систем», Казань-Дайтона Бич, №1(38), т.19, 2014, 145-151.

25) D.Denisov. Expeditionary space complex of new generation. International Russian-American Scientific Journal «Actual   problems of aviation and aerospace systems», Kazan-Daytona Beach, №1 (38), v.19, 2014, 152-157.

26) Электронный вариант статьи: http://www.kcn.ru/tat_en/science/ans/journals/rasj.html http://kpfu.ru/science/journals/rasj/apaas )

27) Денисов В.Д., Ошкин А.Е. Проблемы радиационной безопасности экспедиций на космическом корабле с комбинированной ядерной двигательной установкой. Труды ХХХ1Х Академических чтений по космонавтике, г. Реутов, 2015, Секция 22 имени академика В.Н.Челомея.

2017. ОСОБЕННОСТИ КОСМИЧЕСКОЙ БАЛЛИСТИКИ ЭКСПЕДИЦИОННЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Разумные Люди! Начните создание и серийное производство моих многоцелевых космических ковчегов, и расселяйтесь по всей солнечной системе, пока не поздно. Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели и состоянии технологического и умственного развития цивилизации на моем сайте mirah.ru . Никакие другие существа Земли, кроме Вас не спасут ни Вас ни Землю от гибели.
С 1972 года я опубликовал сотню научных работ, в том числе 50 авторских свидетельств СССР и четыре патента России. В 1991 году успешно защитил диссертацию. С 2004 года выступаю на международных научных конференциях. Пятый год борюсь на своем собственном волонтерском сайте, как космический воин, над проблемой поворота сознания людей от самоликвидации к защите Человечества и планеты Земля.
Подскажите, почему мое слово не материализуется на моей Родине — родине Циолковского, Королева и Гагарина… — в России? Кто виноват и что делать?
А тем временем, на Земле все больше достойных технологий для реализации в моем проекте. Многие уже представлены на сайте. Давайте соберем их вместе.
Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями, получать актуальную свежую информацию и выражать свою точку зрения по этой проблеме.
А вот и один из опубликованных докладов (смотрите авторские рубрики сайта)

Страница от 19 июля 2016 года «ОСОБЕННОСТИ КОСМИЧЕСКОЙ БАЛЛИСТИКИ ЭКСПЕДИЦИОННЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ» продублирована в номерной записи на ленте

Знаменитый конструктор, Сергей Павлович Королев совершил революционный прорыв в космос с использованием ракет. Однако, освоение Луны и дальнего космоса с помощью ракет встречает проблемы глобального масштаба, в частности, из-за масштабных потребностей в ресурсах и загрязнения и бесконтрольного изменения оптических характеристик верхних слоев атмосферы Земли: озоносферы, стратосферы и ионосферы.
Космические исследования, проведенные нашей цивилизацией не обнаружили на Земле, в космическом пространстве и на ближайших планетах остатков космических разгонных ступеней и аналогичного техногенного мусора других цивилизаций, что позволяет предположить, что на ракетах в космосе никто кроме нас не летает.
В ряде работ [1, 2, 3, 4], посвященных разработке наследия известного авиаконструктора Владимира Михайловича Мясищева, вашему вниманию предложен разработанный 30 лет назад, в рамках альтернативы Спейс Шаттлу [5], экспедиционный космический комплекс нового поколения (ЭККНП), являющийся развитием темы «М-19» [6], позволяющий сократить количество запусков космических ракет.
Триллионный оборот капиталов в производстве и модернизации одноразовых космических ракет отвлекает финансовые средства от создания многоразовых космических комплексов нового поколения. А между тем уже сформировалось неосознанное новое направление полностью многоразовых моноблочных космических комплексов. По мнению автора, к ним можно отнести, наряду с суборбитальным самолетом Мясищева М-19 и ЛКА МГ-19, проекты «Х-33», «Аспен», «Хотол» и «Скайлон». Дело в том, что совсем не обязательно отделять полезный груз этих кораблей на опорной орбите. Можно разместить груз, например на этажерке-транформере, размещенной под створками грузового отсека. Развернув целевое оборудование на орбите можно проводить необходимые исследования непосредственно с борта корабля, не спуская его с орбиты до выполнения задачи. Мало того можно, как уже предлагалось в работах [1, 2, 3, 4], дозаправить корабль топливом на орбите до полных баков такими же кораблями-заправщиками и направиться для выполнения задач в дальний космос на электроракетных двигателях. Сравнение этих направлений в развитии космонавтики, названных «революционный прорыв и эволюционное развитие» показано на рисунке 1.

Слайд1

Рисунок 1. Эволюционный и революционный пути развития космонавтики. См. доклад

В связи с часто задаваемыми вопросами оппонентов, в очередной работе данного цикла вашему вниманию предлагаются особенности космической баллистики ЭККНП при реализации Лунной экспедиции, экспедициях облета Марса или Венеры, показывающие достижимые для ЭККНП области в солнечной системе.
Использованные в качестве исходных данных, оценки ряда авторов, исследовавших физические проблемы космической тяговой энергетики и баллистики, приведенные в работах [7, 8, 9,10], обобщены в таблицах 1, 2 и 3.
Минимальная характеристическая скорость для манёвров перелета в пространстве небесного тела может быть определена из следующих соотношений.

Слайд2

Минимальная характеристическая скорость для такого манёвра
определяется из соотношения:

ΔVспд = VkVo

Используем в качестве исходных данных общеизвестные траекторные и физические данные Земли и Марса, приведенные в таблице 2 [7, 8], рис. 2 и 3. Схема разгона с радиационно безопасной орбиты (РБО) на отлетную
траекторию с помощью ЯЭДУ приведена на рис. 4.
Полученные оценки характеристических скоростей маневров и
соответствующие массовые характеристики Мо и Мк по этапам полета, в зависимости от используемых на этих участках двигателей комбинированной энергодвигательной установки (Wо-скорость истечения, м/с), представлены в таблицах 3, 4, 5.

Слайд3
Слайд4
Слайд5+
Слайд6
Слайд7
Слайд8
Слайд9

Из таблиц 3-5 видно, что экспедиции на Луну, облета Марса и Венеры обеспечиваются при стартовой массе ЭККНП 500 тонн без дополнительной дозаправки у планет-целей.
Экспедиция на Марс, рис. 2 и 3, с посадкой возможна с использованием пары ЭККНП для обеспечения в полете искусственной гравитации. При этом при посадке на Марс обоих кораблей, потребуется добыча на Марсе 120 тонн топлива (водорода), а при посадке одного корабля, для возвращения к Земле могут быть использованы остатки топлива корабля, ожидающего на орбите Марса.

Автор выражает признательность специалистам Алексею Иванюхину и Дмитрию Шульгину за помощь в подготовке исходных данных к докладу.

Литература

1) Денисов В.Д. На Марс на одноступенчатом корабле. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2012 г.
2) Денисов В.Д. Дело Мясищева В.М. живет. Материалы для музея Мясищева В.М. в г. Ефремов, 2013 г.
3) Денисов В.Д. Дело Мясищева В.М. живет. Доклад на чтениях, посвященных памяти Гагарина Ю.А., г. Гагарин, 2013 г.
4) Денисов В.Д. Экспедиционный космический комплекс нового поколения, Доклад на Королевских чтениях, 2013 г.
5) История разработки многоразовой транспортно-космической системы (МТКС) «Спейс Шаттл», интернет ресурс по материалам книг: «SPACE SHUTTLE: The History of Developing the National Space Transportation System», Dennis R.Jenkins, 1996 и «Мировая пилотируемая космонавтика: история, техника, люди», коллектив авторов под ред. Ю.М.Батурина, М.:РТСофт, 2005 — 752 с.:ил.
6) А.А. Брук, К.Г. Удалов, Иллюстрированная энциклопедия самолетов ЭМЗ им. В.М. Мясищева (т. 8, 9), АвикоПресс, 2005.
7) Бурдаков В.П. и Данилов Ю.И., Физические проблемы космической тяговой энергетики, М, Атомиздат, 1969.
8) Бурдаков В.П. и Зигель Ф.Ю. Физические основы космонавтики. Учебное пособие для авиационных ВУЗов, М., Атомиздат, 1975.
9) Пилотируемая экспедиция на Марс. Под ред. А.С. Коротеева. Российская академия космонавтики им. К.Э Циолковского, 2006.
10) M. Konstantinov, V. Petukhov. The Analysis of Required Characteristics of Electric Power Plant and Electric Propulsion at Realization of One Mission of Manned Expedition onto Mars Space Propulsion 2010 1841662, San Sebastian, Spain, 2010.

Денисов Владимир Дмитриевич, denisov-vd@mail.ru

511. Презентация Маска и мнение «эксперта»

Разумные Люди! Начните создание и серийное производство моих многоцелевых космических ковчегов, и расселяйтесь по всей солнечной системе, пока не поздно. Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели и состоянии технологического и умственного развития цивилизации на моем сайте mirah.ru . Никакие другие существа Земли, кроме Вас не спасут ни Вас ни Землю от гибели.
С 1972 года я опубликовал сотню научных работ, в том числе 50 авторских свидетельств СССР и четыре патента России. В 1991 году успешно защитил диссертацию. С 2004 года выступаю на международных научных конференциях. Пятый год борюсь на своем собственном волонтерском сайте, как космический воин, над проблемой поворота сознания людей от самоликвидации к защите Человечества и планеты Земля.
Подскажите, почему мое слово не материализуется на моей Родине — родине Циолковского, Королева и Гагарина… — в России? Кто виноват и что делать?
А тем временем, на Земле все больше достойных технологий для реализации в моем проекте. Многие уже представлены на сайте. Давайте соберем их вместе.
Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями, получать актуальную свежую информацию и выражать свою точку зрения по этой проблеме.

Предисловие коммуниста СССР

Бытие определяет сознание и поэтому сколько людей столько и мнений. Каждый субъект разумной материи Земли просматривает в своей жизни ограниченный, доступный ему объем информации («нельзя объять необъятное»). Опираясь на накопленную к данному моменту квалификацию, эксперт судит о новой информации.

В тоже время разработчик новой информации, проводя расчеты и эксперименты, ежедневно продвигается вперед, осознавая свои ошибки. Он просто защищает свои достижения и приоритет публикациями и патентами и ему плевать, что об этом думают дилетанты и поверхностные мыслители. Люди уже посадили своих роботов и на Луну и на Марс и на Венеру…, однако находятся «эксперты», которые иронично говорят, что это невозможно, присваивают хулиганские кликухи изобретениям разумных… и т.д. и т.п.

Читайте полезную информацию и критически относитесь к ее критике, опираясь на собственную разумную материю.

Страница от 15 октября 2017 года «511. КОММЕНТАРИИ РЕКЛАМЫ ИЛОНА МАСКА» преобразована в запись в ленте патентных исследований

Презентация Маска: дизайнеры и пиарщики по-прежнему побеждают инженеров

Филипп Терехов@lozga

Тестировщик и популяризатор космонавтики

Год назад я прокомментировал презентацию Илона Маска на 67 Международном астронавтическом конгрессе. В этом году на конгрессе была представлена следующая презентация. За прошедшую неделю успели появиться не только комментарии, но и комментарии к комментариям, но мне все равно кажется небесполезным сравнить презентации и высказать пару своих мыслей.


Новый вариант BFR выводит спутник, рисунок SpaceX

Универсальный осетр

Моей главной претензией к предыдущей презентацией было то, что вместо детально проработанного технического проекта нам показали нечто среднее между дизайнерской концепцией и мечтой. Тот факт, что спустя год BFR серьезно уменьшилась (с 7000 тонн начальной массы до 4400, с 500 тонн грузоподъемности до 150) скорее свидетельствует в пользу того, что эта претензия была верной — хорошо проработанные проекты не меняются так сильно.


Прошлогодний вариант корабля, здесь и далее иллюстрации SpaceX


Вариант этого года

За прошедший год корабль (вторая ступень) уменьшился по массе со 150 тонн до 85, а общий диаметр системы упал с 12 метров (17 с выступами) до 9. Совершенно естественно возникает вопрос, будет ли BFR меняться дальше? На мой взгляд, да. Несмотря на большее правдоподобие (наконец появились поворачивающиеся солнечные панели), на концепте все еще видны совершенно нерационально огромные иллюминаторы, пусть и меньшие, чем в прошлом году. Космический иллюминатор тяжелее, чем обычный корпус, поэтому при настоящем проектировании их выкинут за исключением нескольких очень небольших по площади. Расчет количества пассажиров по количеству кают прямо показывает, что серьезного проектирования там еще не было — мощности системы жизнеобеспечения и потребное количество запасов определяют максимальное количество пассажиров, а не то, сколько кают и человек в каюту удастся поместить. В целом из презентации непонятно, на какие целевые численные параметры ориентируется SpaceX, проектируя свою систему, поэтому BFR может как вырасти, так и уменьшиться дальше. Будет забавно, если в итоге через несколько лет BFR похудеет до аналога New Glenn тонн на пятьдесят на низкую орбиту. Ну и наконец стоит отметить, что размер космической системы часто является определяющим фактором ее успеха или неудачи, а, поскольку мы не знаем будущего, его приходится угадывать. Семейству «Р-7» или Falcon 9 с размером повезло, а, вот, например, Ariane 5, увы, нет.

В презентации этого года у BFR появился новый потенциальный источник дохода — суборбитальные пассажирские перевозки. О подобном мечтали пионеры космонавтики, но мир очень сильно изменился, и сейчас эта мечта заметно поблекла. Прежде всего, с развитием телекоммуникаций и безлимитных тарифов на интернет можно мгновенно и без специальной доплаты связаться с абонентом на противоположной точке Земли, устроить телеконференцию, принимать и передавать видео. Что же касается перемещений в физическом теле, то здесь многолетнее развитие авиации показало, что люди предпочитают летать дешевле, пусть это и займет больше времени — сверхзвуковые «Конкорды» вымерли по экономическим причинам. Конкурировать с развитым рынком авиаперевозок с обширной наземной инфраструктурой будет очень сложно. Даже если обслуживание ракеты окажется очень дешевым, придется строить космопорты у городов, а это и время и деньги. Ну и, наконец, лозунг «В любую точку Земли меньше, чем за час» имеет мало отношения к реальности — если вы летали самолетами, то помните, что нужно доехать до аэропорта вылета, пройти регистрацию, сесть на самолет, после посадки переместиться из самолета в аэропорт прилета и доехать оттуда до цели, и эти операции нередко занимают больше времени, чем сам полет.

Крайне любопытной декларируемой характеристикой BFR-2017 является ее универсальность — один и тот же корабль предполагается сделать пригодным для суборбитальных пассажирских перевозок, вывода коммерческой полезной нагрузки, полетов на Луну и Марс. Здесь проблема в том, что посадка на разные небесные тела выдвигает противоречивые требования. Для безвоздушной среды Луны крылья и теплозащита будут мертвым грузом. На Марсе из-за меньшей тяжести и плотности атмосферы равновесная скорость (скорость, на которой сила сопротивления атмосферы равна силе тяжести, минимальная скорость, до которой можно затормозить за счет атмосферы) примерно в пять раз выше земной, то есть один и тот же корабль будет вынужден гасить в пять раз большую скорость при ракетной посадке на Марс, чем на Землю. Фразу про посадку «куда угодно в Солнечной системе» вынуждено приходится воспринимать как художественное преувеличение, потому что в противном случае конструкция получается совсем неправдоподобной.

Идея использования универсального разъема для дозаправки хороша, но достаточно странно смотрится концепция естественного перелива топлива под тягой двигателей — турбонасос даже «на пальцах» выглядит эффективней. Кстати, на схеме отсутствуют отдельные баллоны системы наддува баков, про нее либо забыли, либо предполагают использовать менее распространенные системы с газификацией компонентов или специальными газогенераторами. Там много интересных вопросов, и я бы не колеблясь променял пару красивых картинок про освоение Марса на рассказ о решении этого вопроса.

Презентация


Испытания двигателя Raptor

Хорошо, что работа по метановому двигателю Raptor идет успешно, и жаль, что по-прежнему в маркетинговых целях параметр «удельная тяга двигателя» подается как мера его эффективности (почему — подробнее тут). А вот достигнутые на испытаниях 200 атмосфер в камере сгорания — серьезный успех. Будет очень интересно посмотреть, смогут ли в итоге достичь обещанных 300 атмосфер.

Странно выглядит сохранившаяся с прошлого года идея сажать первую ступень обратно в стартовое сооружение. Прежде всего, обычные ракеты крепят к стартовому столу пироболтами, и просто так ракета на стол обратно не встанет — нужны будут специальные фиксирующие устройства даже при идеальной посадке. Далее, ошибка на финальном этапе посадки означает повреждение старта, которое может дорого стоить. Возврат к месту старта съедает заметную долю полезной нагрузки, и на Falcon 9 использовался только при выводе очень легких спутников. Ну и наконец, на презентации суборбитальных полетов у корабля посадочные ноги есть, а на барже нет стартовых сооружений, да они там и излишни.

Грустную улыбку вызывают рассуждения про экспоненциальный рост количества запусков, тысячи кораблей, десятки тысяч запусков для заправки и несколько запусков в день только для освоения Марса. Увы, у любой отдельной технологии есть предел, и вместо развития по экспоненте получается логистическая кривая. Запишем обещание 30 пусков в 2018 году и посмотрим, удастся ли его выполнить.

На таком фоне забавно смотрится следующий слайд, где Маск всячески расхваливает «ключевую» технологию автоматической стыковки. Да, для SpaceX это будет новым умением, но, право слово, СССР выполнил первую автоматическую стыковку еще в 1967 году, это уже космическая рутина.

А вот здесь без специальных комментариев названы интересные цифры — грузоподъемность Falcon Heavy в частично многоразовом варианте указана в 30 тонн. На фоне того, что у одноразового варианта декларируемая грузоподъемность выросла с 56 до чуть выше 60 тонн, это выглядит наглядной и печальной иллюстрацией цены многоразовости.

Очевидно, здесь считается стоимость килограмма, и ожидаемая большая грузоподъемность BFR делает ее более выгодной (см. концепцию «большой глупый носитель»), но декларируемое лидерство по стоимости выведения смотрится все равно впечатляюще. Жаль, что опять, уже который год, повторяется мантра «топливо дешевое, ракета дорогая, давайте делать многоразовые ракеты». Увы, на стоимость и билета на самолет, и килограмма на орбиту влияют множество других факторов (см. наиболее очевидные проблемы и историю неудачи Спейс Шаттла).

Очень привлекательно выглядит декларируемая возможность полета на Луну с возвращением на одном корабле (без отбрасывания отработанных ступеней) при условии дозаправки на высокой эллиптической орбите. Теоретически такое решение может сделать Луну значительно доступней.

В прошлом году я писал, что идея посадки на Марс в горизонтальном и вертикальном положении выглядит неправдоподобной. Хорошо, что в этом году показаны хотя бы примерные расчеты такой посадки — на первом этапе аппарат гасит скорость встречи с планетой и переходит в набор высоты, а на втором этапе тормозит двигателями и совершает посадку. Идея выглядит уникальной, я не могу вспомнить подобного в истории, и, очевидно, это будет сложно сделать, но математическая модель — первый шаг к реализации.

Крайне любопытно, что в корабле используется абляционная теплозащита (это несколько раз подчеркивалось в презентации). В отличие от плиток в стиле шаттла, она будет выгорать, и ее придется менять, что ставит дополнительные вопросы к стоимости и трудоемкости повторного использования.

А вот этот слайд необходимо показывать всем, кто всерьез мечтает о тысячах пусков в год и освоении Марса в 2020-х. Дело в том, что в планах SpaceX был исследовательский корабль Red Dragon — модификация Dragon v2 для посадки на Марс. Изначально его собирались запустить в 2018. Затем сроки съехали на 2020, а летом 2017 его отменили. Теперь нам показывают BFR гораздо большего размера и называют срок — 2022 год. На сегодня у Маска нет опыта посадки даже сравнительно небольших аппаратов на Марс, SpaceX известна регулярным переносом сроков, и нам обещают посадку корабля массой около сотни тонн (в сто раз тяжелее любого аппарата, садившегося на Марс!) всего через пять лет. Увы, это выглядит очень неправдоподобно, и красивые картинки марсианского поселения воспринимаются как чистая фантастика.

Заключение

В начале презентации Маск попытался объяснить, почему для человечества важно стать межпланетным видом. По его мнению, такое будущее выглядит гораздо более привлекательным, а люди хотят просыпаться утром вдохновленными, с ощущением, что будущее прекрасно. Но фактически у него получилось объяснение смысла презентации — нам опять показали красивую мечту. Да, кому-то будет гораздо приятнее просыпаться с верой в сверкающее будущее освоения космоса с BFR, но, на мой взгляд, ежегодно меняющиеся мечты — не очень хороший мотиватор, и хотелось бы, пусть и более скучных, но более реалистичных и подробно рассчитанных планов.

Метки:

Подробности у эксперта: https://geektimes.ru/post/294185/

91. КИТАЙЦЫ ИСПЫТАЛИ БЕСТОПЛИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ В КОСМОСЕ.

Обращение автора сайта. Разумные Люди! Начните создание и серийное производство моих многоцелевых космических ковчегов, и расселяйтесь по всей солнечной системе, пока не поздно. Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели и состоянии технологического и умственного развития цивилизации на моем сайте mirah.ru . Никакие другие существа Земли, кроме Вас не спасут ни Вас ни Землю от гибели.
С 1972 года я опубликовал сотню научных работ, в том числе 50 авторских свидетельств СССР и четыре патента России. В 1991 году успешно защитил диссертацию. С 2004 года выступаю на международных научных конференциях. Пятый год борюсь на своем собственном волонтерском сайте, как космический воин, над проблемой поворота сознания людей от самоликвидации к защите Человечества и планеты Земля.
Подскажите, почему мое слово не материализуется на моей Родине — родине Циолковского, Королева и Гагарина… — в России? Кто виноват и что делать?
А тем временем, на Земле все больше достойных технологий для реализации в моем проекте. Многие уже представлены на сайте. Давайте соберем их вместе.
Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями, получать актуальную свежую информацию и выражать свою точку зрения по этой проблеме.

Страница от 13 мая 2018 года «91. КИТАЙЦЫ ИСПЫТАЛИ БЕСТОПЛИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ В КОСМОСЕ.» преобразована в запись

91. Китайцы испытали бестопливный двигатель в космосе.

Двигатель EmDrive представляет собой устройство из магнетрона, генерирующего микроволны, и резонатора, накапливающего энергию их колебаний. Его конструкция позволяет, по словам инженеров, преобразовывать излучение в тягу. Силовая установка на основе EmDrive позволила бы достичь края Солнечной системы не за несколько десятилетий, а за несколько месяцев.

https://defence.ru/article/nevozmozhnii-dvigatel-uspeshno-zarabotal/

856. Запуск ракеты космического назначения «Союз-2-1в»

Обращение автора сайта. Разумные Люди! Начните создание и серийное производство моих многоцелевых космических ковчегов, и расселяйтесь по всей солнечной системе, пока не поздно. Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели и состоянии технологического и умственного развития цивилизации на моем сайте mirah.ru . Никакие другие существа Земли, кроме Вас не спасут ни Вас ни Землю от гибели.
С 1972 года я опубликовал сотню научных работ, в том числе 50 авторских свидетельств СССР и четыре патента России. В 1991 году успешно защитил диссертацию. С 2004 года выступаю на международных научных конференциях. Пятый год борюсь на своем собственном волонтерском сайте, как космический воин, над проблемой поворота сознания людей от самоликвидации к защите Человечества и планеты Земля.
Подскажите, почему мое слово не материализуется на моей Родине — родине Циолковского, Королева и Гагарина… — в России? Кто виноват и что делать?
А тем временем, на Земле все больше достойных технологий для реализации в моем проекте. Многие уже представлены на сайте. Давайте соберем их вместе.
Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями, получать актуальную свежую информацию и выражать свою точку зрения по проблемам рассматриваемым на сайте.

Страница от 17 марта 2018 года «856. ЗАПУСК РКН» преобразована в запись по рубрикам патентных исследований

Запуск ракеты космического назначения «Союз-2-1в»

Продолжаются работы по созданию и совершенствованию семейства РН «Союз-2»

Запуск ракеты космического назначения «Союз-2-1в»

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D1%8E%D0%B7-2_%28%… 28/12/2013 19:20

Блок выведения «Волга» успешно вывел на заданную орбиту полезную нагрузку. Являясь ведущим российским предприятием по созданию ракет-носителей среднего класса и осуществив успешный запуск легкой РКН «Союз-2-1в», самарский ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс» выходит на новый рынок пусковых услуг.

28 декабря 2013 года в 16 часов 30 минут по московскому времени с космодрома Плесецк был осуществлен успешный запуск ракеты-носителя «Союз-2-1в» с блоком выведения «Волга», малым космическим аппаратом «Аист» и калибровочными сферами.

Запуск РКН «Союз-2-1в» прошел в штатном режиме. БВ «Волга» успешно вывел на заданную орбиту полезную нагрузку.

Двухступенчатая ракета-носитель легкого класса «Союз-2-1в» разработки и производства самарского ракетно-космического центра «ЦСКБ-Прогресс» предназначена для выведения полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту, а с использованием разгонного блока «Волга» – на солнечно-синхронную орбиту.

Ракета-носитель «Союз-2-1в» была разработана с максимальным использованием элементов конструкции, бортовых систем, производственно-технологической базы и единых технического и стартового комплексов, имеющихся для РН типа «Союз-2». Это позволило существенно снизить затраты на разработку, эксплуатацию и запуск ракеты-носителя.

Запуск ракеты космического назначения «Союз-2-1в»

На блоке I ступени РН «Союз-2-1в» используются маршевый двигатель НК-33А (ОАО «Кузнецов») и рулевой двигатель РД0110Р (ОАО «КБХА» и Воронежский механический завод).

Для обеспечения энергетически оптимальной схемы выведения полезной нагрузки на средние круговые орбиты, а также на солнечно-синхронные орбиты в комплексе с РН «Союз-2-1в» используется блок выведения «Волга» разработки и производства ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс». В качестве двигательной установки на БВ «Волга» используется объединенная двигательная установка, разработанная для космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.
Запущенный с помощью РКН «Союз-2-1в» опытный образец МКА «Аист» – совместный проект ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» и Самарского государственного аэрокосмического университета.

Запуск ракеты-носителя легкого класса – ожидаемое событие для всей космической отрасли России, поскольку в настоящее время наблюдается тенденция к увеличению потребности вывода на орбиту малых космических аппаратов, а также снижению затрат на доставку КА по сравнению с существующими при использовании РН среднего и тяжелого класса.

Являясь ведущим российским предприятием по созданию ракет-носителей среднего класса и осуществив успешный запуск легкой РКН «Союз-2-1в», самарский ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс» выходит на новый рынок пусковых услуг.

Руководство «ЦСКБ-Прогресс» благодарит коллектив предприятия, смежные организации и войсковые части, участвовавшие в подготовке и запуске новой российской ракеты космического назначения «Союз-2-1в».

Сообщила пресс-служба ЦСКБ-Прогресс

О использованном на первой ступени данной ракеты-носителя двигателе НК-33:

Запуск ракеты космического назначения «Союз-2-1в»
Запуск ракеты космического назначения «Союз-2-1в»

Двигатель НК-33 обеспечил успешный старт ракеты «Союз-2-1в»

Сегодня, 28 декабря в 16.30 часов по московскому времени с военного космодрома Плесецк (Архангельская область) состоялся первый испытательный старт новейшей ракеты-носителя легкого класса «Союз-2-1в», оснащенной двигателем НК-33 производства самарского предприятия «Кузнецов» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию). Ракета доставит на орбиту калибровочные сферы и опытный образец малого космического аппарата «Аист».

Запуск ракеты космического назначения «Союз-2-1в»

Двигатель НК-33 во время работы на испытательном стенде СНТК им. Кузнецова

Двигатель НК-33, установленный в составе первой ступени новой ракеты, отработал без замечаний, обеспечив успешное выведение ракеты на заданную орбиту. Время его работы в полете составило 200 секунд.

Для коллектива «Кузнецова» старт ракеты «Союз-2-1в» – знаковое событие. Это первый запуск НК-33 в отечественном проекте после закрытия советской «лунной» программы, где планировалось его использование.

Запуск ракеты космического назначения «Союз-2-1в»

фото стартовых позиций РН Н-1 (11А52). Начало 70-х г.г.

Комплексная работа с двигателем НК-33 для дальнейшего запуска ракеты «Союз-2-1в» началась в 2010 году. В соответствие с техническим заданием и комплексным планом экспериментальной отработки партия двигателей НК-33 на протяжении нескольких лет подвергалась многочисленным проверкам с целью подтверждения качественных характеристик. НК-33 испытывался в условиях применения иной марки топлива, вброса инородных частиц, с трехкратным превышением необходимого ресурса использования.

Итоговым стало огневое испытание блока первой ступени РН «Союз-2-1в», прошедшее 3 июня 2013 года на базе Научно-испытательного центра ракетно-космической промышленности (г. Пересвет). В рамках испытаний НК-33 подтвердил высокую надежность.

В процессе работ по адаптации НК-33 для российского проекта в двигателе были заменены некоторые датчики и узлы, увеличен полетный ресурс, а также изменен профиль полета.

Важнейшей задачей ОДК является восстановление серийного производства двигателя НК-33. Значительная часть процессов его изготовления на предприятии «Кузнецов» уже освоена.

Справка: Двигатель НК-33 создавался конструктором Николаем Дмитриевичем Кузнецовым для первой ступени «лунной» ракеты Н1-Л3 в конце 60-х – начале 70-х годов. Главное преимущество НК-33 – минимальный вес относительно тяге. По экономии топлива двигатель соответствует сегодняшнему уровню требований к развитию техники. В 1974 году «лунная программа» была закрыта. Созданную партию НК-33 было приказано уничтожить. Но Кузнецову удалось их спасти. В 90-е годы двигатель НК-33 был представлен на одной из выставок в Москве, где вызвал колоссальный интерес отечественных и зарубежных партнеров.

Работы по возрождению двигателя НК-33 с того времени идут по двум направлениям. В рамках зарубежного контракта – по программе стартов ракеты-носителя среднего класса «Антарес», а также в рамках реализации отечественного проекта по запуску ракеты-носителя легкого класса «Союз-2-1в».

Фильм о НК-33 и РД-180 и перспективах их использования в международных космических программах от  «Нешнл географик»:

Не смотря на наличие многих мягко говоря технических неточностей (это на мой взгляд легко обьяснимо — тема сложная как истрически так и научно-технически) фильм наполнен большим количеством редких кадров документальных сьемок подготовки и осуществления испытаний Н-1 (до 1991г фильмы, снятые во время подготовки к эксплуатации этого ракетного комплекса — а их было несколько — были под грифом «совершенно секретно» как и все наработки по этой теме) — примечание автора темы.

2013 год стал ключевым с точки зрения реализации работы по НК-33. 22 апреля 2013 года в США два двигателя НК-33/AJ26 обеспечили первый успешный старт ракеты «Антарес», а второй ее запуск состоялся уже 18 сентября, в рамках которого на МКС был доставлен полезный груз для работы летного экипажа станции.

ОАО «Кузнецов» – одно из крупнейших предприятий авиационного и космического двигателестроения. Входит в состав «Объединенной двигателестроительной корпорации».

ОАО «Объединенная двигателестроительная корпорация» – дочерняя компания ОАО «ОПК «ОБОРОНПРОМ». В структуру ОДК интегрированы более 85% ведущих предприятий, специализирующихся на разработке, серийном производстве и сервисном обслуживании газотурбиной техники, а также ключевые предприятия – комплектаторы отрасли. Одним из приоритетных направлений деятельности ОДК является реализация комплексных программ развития предприятий отрасли с внедрением новых технологий, соответствующих международным стандартам.

ОАО «ОПК «ОБОРОНПРОМ» – многопрофильная машиностроительная группа, входит в Госкорпорацию Ростех. Основные направления деятельности: вертолетостроение (холдинг «Вертолеты России») и двигателестроение (холдинг «Объединенная двигателестроительная корпорация»).

Государственная корпорация «Ростехнологии» (Ростех) – российская корпорация, созданная в 2007 году для содействия разработке, производству и экспорту высокотехнологичной промышленной продукции гражданского и военного назначения. В ее состав входит 663 организации, из которых в настоящее время сформировано 8 холдинговых компаний в оборонно-промышленном комплексе и 5 – в гражданских отраслях промышленности. Организации Ростеха расположены на территории 60 субъектов РФ и поставляют продукцию на рынки более 70 стран. Выручка Ростеха в 2012 году составила 931 млрд рублей, чистая прибыль – 38,5 млрд рублей. Налоговые отчисления в бюджеты всех уровней превысили 109 млрд рублей.


Сообщила Янина Мельникова, пресс-служба ОАО “Кузнецов

https://aviator.guru/blog/43202438930/Zapusk-raketyi-kosmicheskogo-naznacheniya-%EF%BF%82%EF%BE%ABSoyuz-2-1v%EF%BF%82%EF%BE%BB

812. ИМПУЛЬСНЫЕ ЯРД

Обращение автора сайта. Разумные Люди! Начните создание и серийное производство моих многоцелевых космических ковчегов, и расселяйтесь по всей солнечной системе, пока не поздно. Информация по проекту спасения человечества от неминуемой гибели и состоянии технологического и умственного развития цивилизации на моем сайте mirah.ru . Никакие другие существа Земли, кроме Вас не спасут ни Вас ни Землю от гибели.
С 1972 года я опубликовал сотню научных работ, в том числе 50 авторских свидетельств СССР и четыре патента России. В 1991 году успешно защитил диссертацию. С 2004 года выступаю на международных научных конференциях. Пятый год борюсь на своем собственном волонтерском сайте, как космический воин, над проблемой поворота сознания людей от самоликвидации к защите Человечества и планеты Земля.
Подскажите, почему мое слово не материализуется на моей Родине — родине Циолковского, Королева и Гагарина… — в России? Кто виноват и что делать?
А тем временем, на Земле все больше достойных технологий для реализации в моем проекте. Многие уже представлены на сайте. Давайте соберем их вместе.
Регистрируйтесь, чтобы стать полноправными пользователями, получать актуальную свежую информацию и выражать свою точку зрения по проблемам рассматриваемым на сайте.

Страница от 5 марта 2018 года «812. ИМПУЛЬСНЫЕ ЯРД» преобразована в запись в ленте патентных исследований

Не лей мне соль в реактор или не-импульсные ядерные ракетные двигатели

Идея бросать за корму атомные бомбы в проекте «Орион» оказалась слишком брутальной, но объемы энергии, которые дает реакция ядерного расщепления, не говоря уже о синтезе, крайне привлекательны для космонавтики. Поэтому было создано множество не-импульсных систем, избавленных от проблем с хранением сотен ядерных бомб на борту и циклопических амортизаторов. О них сегодня мы и поговорим.

Ядерная физика на пальцах


Что такое ядерная реакция? Если объяснять очень просто, картина будет примерно следующая. Из школьной программы мы помним, что вещество состоит из молекул, молекулы из атомов, а атомы — из протонов, электронов и нейтронов (есть уровни ниже, но нам хватит и этого). Некоторые тяжелые атомы имеют интересное свойство — если в них попадает нейтрон, они распадаются на более легкие атомы и выпускают несколько нейтронов. Если эти выпущенные нейтроны попадут в находящиеся рядом другие тяжелые атомы, распад повторится, и мы получим цепную ядерную реакцию. Движение нейтронов с большой скоростью означает, что это движение превращается в тепло при замедлении нейтронов. Поэтому атомный реактор — это очень мощный нагреватель. Им можно кипятить воду, полученный пар направить на турбину, и получить атомную электростанцию. А можно нагревать водород и выбрасывать его наружу, получив ядерный реактивный двигатель. Из этой идеи родились первые двигатели — NERVA и РД-0410.

NERVA

История проекта

Формальное авторство (патент) на изобретение атомного ракетного двигателя принадлежит Ричарду Фейнману, согласно его же мемуарам «Вы, конечно же шутите, мистер Фейнман». Книга, кстати, всячески рекомендуется к прочтению. Лос-Аламосская лаборатория стала разрабатывать ядерные ракетные двигатели в 1952 году. В 1955 году Был начат проект Rover. На первом этапе проекта, KIWI, было построено 8 экспериментальных реакторов и с 1959 по 1964 год изучалась продувка рабочего тела сквозь активную зону реактора. Для временнОй привязки, проект «Орион» существовал с 1958 по 1965 год. У «Ровера» были второй и третий этапы, изучавшие реакторы большей мощности, но NERVA базировалась на Kiwi из-за планов первого испытательного пуска в космосе в 1964 году. Сроки постепенно съехали, и первый наземный пуск двигателя NERVA NRX/EST (EST — Engine System Test — тест двигательной системы) состоялся в 1966 году. Двигатель успешно проработал два часа, из которых 28 минут составила работа на полной тяге. Второй двигатель NERVA XE был запущен 28 раз и проработал в общей сложности 115 минут. Двигатель был признан пригодным для космической техники, а испытательный стед был готов к испытаниям новых собранных двигателей. Казалось, что NERVA ждет блестящее будущее — полёт на Марс в 1978, постоянная база на Луне в 1981, орбитальные буксиры. Но успех проекта вызвал панику в Конгрессе — лунная программа оказалась очень дорогой для США, марсианская программа оказалась бы ещё дороже. В 1969 и 1970 годах финансирование космоса серьезно сокращалось — были отменены «Аполлоны»-18,19 и 20, и огромные объемы денег на марсианскую программу никто бы не стал выделять. В итоге работа по проекту велась без серьезной подпитки деньгами и в итоге он был закрыт в 1972 году.

Конструкция

Водород из бака поступал в реактор, нагревался там, и выбрасывался наружу, создавая реактивную тягу. Водород был выбран как рабочее тело потому, что у него легкие атомы, и их проще разогнать до большой скорости. Чем больше скорость реактивного выхлопа — тем эффективнее ракетный двигатель.
Отражатель нейтронов использовался для того, чтобы нейтроны возвращались обратно в реактор для поддержания цепной ядерной реакции.
Управляющие стержни использовались для управления реактором. Каждый такой стержень состоял из двух половин — отражателя и поглотителя нейтронов. Когда стержень поворачивался отражателем нейтронов, их поток в реакторе увеличивался и реактор повышал теплоотдачу. Когда стержень поворачивался поглотителем нейтронов, их поток в реакторе уменьшался, и реактор понижал теплоотдачу.
Водород также использовался для охлаждения сопла, а теплый водород от системы охлаждения сопла вращал турбонасос для подачи новых порций водорода.


Двигатель в работе. Водород поджигался специально на выходе из сопла во избежание угрозы взрыва, в космосе горения бы не было.

Двигатель NERVA создавал тягу 34 тонны, примерно в полтора раза меньше двигателя J-2, стоявшего на второй и третьей ступенях ракеты «Сатурн-V». Удельный импульс составлял 800-900 секунд, что было в два раза больше лучших двигателей на топливной паре «кислород-водород», но меньше ЭРД или двигателя «Ориона».

Немного о безопасности

Только что собранный и не запущенный ядерный реактор с новыми, ещё не работавшими топливными сборками достаточно чист. Уран ядовит, поэтому необходимо работать в перчатках, но не более. Никаких дистанционных манипуляторов, свинцовых стен и прочего не нужно. Вся излучающая грязь появляется уже после запуска реактора из-за разлетающихся нейтронов, «портящих» атомы корпуса, теплоносителя и т.п. Поэтому, в случае аварии ракеты с таким двигателем радиационное заражение атмосферы и поверхности было бы небольшим, и конечно же, было бы сильно меньше штатного старта «Ориона». В случае же успешного старта заражение было бы минимальным или вообще отсутствовало, потому что двигатель должен был бы запускаться в верхних слоях атмосферы или уже в космосе.

РД-0410

Советский двигатель РД-0410 имеет похожую историю. Идея двигателя родилась в конце 40-х годов среди пионеров ракетной и ядерной техники. Как и в проекте Rover первоначальной идеей была атомный воздушно-реактивный двигатель для первой ступени баллистической ракеты, затем разработка перешла в космическую отрасль. РД-0410 разрабатывался медленнее, отечественные разработчики увлеклись идеей газофазного ЯРД (об этом будет ниже). Проект был начат в 1966 году и продолжался до середины 80-х годов. В качестве цели для двигателя называлась миссия «Марс-94» — пилотируемый полёт на Марс в 1994 году.
Схема РД-0410 аналогична NERVA — водород проходит через сопло и отражатели, охлаждая их, подается в активную зону реактора, нагревается там и выбрасывается.
По своим характеристикам РД-0410 был лучше NERVA — температура активной зоны реактора составляла 3000 К вместо 2000 К у NERVA, а удельный импульс превышал 900 с. РД-0410 был легче и компактней NERVA и развивал тягу в десять раз меньше.


Испытания двигателя. Боковой факел слева внизу поджигает водород во избежание взрыва.

Развитие твердофазных ЯРД

Мы помним, что чем выше температура в реакторе, тем больше скорость истечения рабочего тела и тем выше удельный импульс двигателя. Что мешает повысить температуру в NERVA или РД-0410? Дело в том, что в обоих двигателях тепловыделяющие элементы находятся в твердом состоянии. Если повысить температуру, они расплавятся и вылетят наружу вместе с водородом. Поэтому для бОльших температур необходимо придумать какой-то другой способ осуществления цепной ядерной реакции.

Двигатель на солях ядерного топлива

В ядерной физике есть такое понятие как критическая масса. Вспомните цепную ядерную реакцию в начале поста. Если делящиеся атомы находятся очень близко друг к другу (например, их обжали давлением от специального взрыва), то получится атомный взрыв — очень много тепла в очень небольшие сроки. Если атомы обжаты не так плотно, но поток новых нейтронов от деления растет, получится тепловой взрыв. Обычный реактор в таких условиях выйдет из строя. А теперь представим, что мы берем водный раствор делящегося материала (например, солей урана) и подаем их непрерывно в камеру сгорания, обеспечивая там массу больше критической. Получится непрерывно горящая ядерная «свечка», тепло от которой разгоняет прореагировавшее ядерное топливо и воду.

Идея была предложена в 1991 году Робертом Зубриным и, по различным подсчетам, обещает удельный импульс от 1300 до 6700 с при тяге, измеряющейся тоннами. К сожалению, подобная схема имеет и недостатки:

  • Сложность хранения топлива — необходимо избегать цепной реакции в баке, размещая топливо, например, в тонких трубках из поглотителя нейтронов, поэтому баки будут сложными, тяжелыми и дорогими.
  • Большой расход ядерного топлива — дело в том, что КПД реакции (количество распавшихся/количество потраченных атомов) будет очень низким. Даже в атомной бомбе делящийся материал «сгорает» не полностью, тут же бОльшая часть ценного ядерного топлива будет выбрасываться впустую.
  • Наземные тесты практически невозможны — выхлоп такого двигателя будет очень грязным, грязнее даже «Ориона».
  • Есть некоторые вопросы насчет контроля ядерной реакции — не факт, что простая в словесном описании схема будет легкой в технической реализации.

Газофазные ЯРД

Следующая идея — а что, если мы создадим вихрь рабочего тела, в центре которого будет идти ядерная реакция? В этом случае высокая температура активной зоны не будет доходить до стенок, поглощаясь рабочим телом, и её можно будет поднять до десятков тысяч градусов. Так родилась идея газофазного ЯРД открытого цикла:

Газофазный ЯРД обещает удельный импульс до 3000-5000 секунд. В СССР был начат проект газофазного ЯРД (РД-600), но он не дошёл даже до стадии макета.
«Открытый цикл» означает, что ядерное топливо будет выбрасываться наружу, что, конечно, снижает КПД. Поэтому была придумана следующая идея, диалектически вернувшаяся к твердофазным ЯРД — давайте окружим область ядерной реакции достаточно термостойким веществом, которое будет пропускать излучаемое тепло. В качестве такого вещества предложили кварц, потому что при десятках тысяч градусов тепло передается излучением и материал контейнера должен быть прозрачным. Получился газофазный ЯРД закрытого цикла, или же «ядерная лампочка»:

В этом случае ограничением для температуры активной зоны будет термическая прочность оболочки «лампочки». Температура плавления кварца 1700 градусов Цельсия, с активным охлаждением температуру можно повысить, но, в любом случае, удельный импульс будет ниже открытой схемы (1300-1500 с), но ядерное топливо будет расходоваться экономней, и выхлоп будет чище.

Альтернативные проекты

Кроме развития твердофазных ЯРД есть и оригинальные проекты.

Двигатель на делящихся фрагментах

Идея этого двигателя заключается в отсутствии рабочего тела — им служит выбрасываемое отработанное ядерное топливо. В первом случае из делящихся материалов делаются подкритические диски, которые не запускают цепную реакцию сами по себе. Но если диск поместить в реакторную зону с отражателями нейтронов, запустится цепная реакция. А вращение диска и отсутствие рабочего тела приведет к тому, что распавшиеся высокоэнергетические атомы улетят в сопло, генерируя тягу, а не распавшиеся атомы останутся на диске и получат шанс при следующем обороте диска:

Ещё более интересная идея состоит в создании пылевой плазмы (вспомним «плазменный кристалл» на МКС) из делящихся материалов, в которой продукты распада наночастиц ядерного топлива ионизируются электрическим полем и выбрасываются наружу, создавая тягу:

Обещают фантастический удельный импульс в 1 000 000 секунд. Энтузиазм охлаждает тот факт, что разработка находится на уровне теоретических изысканий.

Двигатели на ядерном синтезе

В ещё более отдаленной перспективе создание двигателей на ядерном синтезе. В отличие от реакций распада ядер, где атомные реакторы были созданы почти одновременно с бомбой, термоядерные реакторы до сих пор не передвинулись из «завтра» в «сегодня» и использовать реакции синтеза можно только в стиле «Ориона» — бросаясь термоядерными бомбами.

Ядерная фотонная ракета

Теоретически можно разогреть активную зону до такой степени, что тягу можно будет создавать, отражая фотоны. Несмотря на отсутствие технических ограничений, подобные двигатели на текущем уровне технологии невыгодны — тяга будет слишком маленькой.

Радиоизотопная ракета

Вполне рабочим будет ракета, нагревающая рабочее тело от РИТЭГа. Но РИТЭГ выделяет сравнительно мало тепла, поэтому такой двигатель будет очень малоэффективным, хотя и очень простым.

Заключение

На текущем уровне технологии можно собрать твердотельный ЯРД в стиле NERVA или РД-0410 — технологии освоены. Но такой двигатель будет проигрывать связке «атомный реактор+ЭРД» по удельному импульсу, выигрывая по тяге. А более продвинутые варианты есть пока только на бумаге. Поэтому лично мне более перспективной кажется связка «реактор+ЭРД».

Источники информации

Главный источник информации — английская Википедия и ресурсы, указанные в ней как ссылки. Как ни парадоксально, но любопытные статьи по ЯРД есть на Традиции — твердофазный 2ЯРД и газофазный ЯРД.

Статья про двигатели на делящихся фрагментах и пылевой плазме.

https://geektimes.ru/post/227973/