Приветствую Вас Гость | RSS
Космическая экспансия.
Главная | Каталог статей | Регистрация | Вход
 
Главная » Статьи » Мои статьи

Концепция "Порошковой топливной базы" на луне.

 


 

   Луна самая близка к земле планета в солнечной системе, она находится в непосредственной близости от земли и в пределах досягаемости орбитального транспорта текущего поколения.   

 

 Из за своего положения, луна самый подходящий кандидат для создания первой инопланетной базы. Принятые планы в отношении луны, предусматривают создание на ней научной базы, с постепенным переходом к коммерческому использованию. Из за высокой стоимости, проекты лунной базы постоянно откладываются. Но если первые базы на луне создавать сразу из расчета на коммерческое функционирование, это автоматически решит проблему финансирования, и привлечет к луне инвесторов.   

 

 Коммерческая лунная база, по сути стала бы первой инопланетной колонией, дав старт дальнейшей колонизации космоса. Но для того, чтобы создание базы было экономически целесообразным, база должна производить какой то полезный и востребованный продукт, выгода от которого превзошла бы затраты на ее создание и эксплуатацию. 

 Из известных на настоящее время вариантов коммерческого использования лунных ресурсов можно отметить следующие: 

 Производство на луне изделий из металла и керамики, для использования на орбите или экспорта на землю. Производство само по себе затратно и требует развитой инфраструктуры, в то же время оно не дает большой выгоды, и на данный момент не имеет широкого спроса. Вариант с производством изделий из лунного сырья может стать основным в перспективе, когда появится развитая космическая транспортная инфраструктура. В ближайшей перспективе он может выполнять вспомогательную функцию, но не может претендовать на роль основного. Слишком большие затраты, слишком низкая эффективность.  

 

 Добыча на луне дорогих, редких элементов, для экспорта на землю. В лунном грунте повышенное содержание некоторых дорогих элементов, таких как драгоценные металлы и радиоактивное сырье, в основном изотоп - "Геллий - 3". Преимущества этого направления в том, что решена проблема транспортных затрат, за счет вывоза дорогого сырья, который будет рентабельным даже при перевозке традиционными ракетами. Недостатки в необходимости создания на луне специальной инфраструктуры для добычи и обогащения редких элементов, что связано с чрезвычайно высокими вложениями. Кроме того, сейчас нет работоспособных термоядерных реакторов, а реакторов способных потреблять Геллий - 3 не будет еще как минимум несколько десятилетий. Коммерческая добыча на луне редких элементов возможна только в отдаленной перспективе. В ближайшем будущем для реализации этого сценария нет подходящих технологий и слишком велики затраты. 

 Производство на луне ракетного топлива. Вполне реалистичный сценарий, особенно если учитывать что топливо в космосе самый востребованный и самый потребляемый расходный материал. Наибольшая часть выводимой на орбиту полезной нагрузки приходится на топливо, но стоимость выведения с земли, 5, 10, тысяч долларов за килограмм, настолько велика, что производство топлива из лунного сырья может быть коммерчески выгодным. В отличие от земли на луне нет атмосферы и низкая гравитация, что сильно упрощает задачу выведения полезной нагрузки на орбиту с поверхности луны. При наличии источников химического топлива на луне, стоимость выведения с луны в десятки раз меньше чем с земли. А при использовании вместо реактивных двигателей какой либо мощной катапульты, что вполне позволяет низкая орбитальная скорость для луны, стоимость выведения может снизиться до бросовой. Производство топлива, так же не требует больших инфраструктурных затрат, в отличие от добычи редких элементов, для производства топлива не нужна переработка больших объемов грунта и низко производительных операций по обогащению.  

 

 Производство топлива на луне, определенно может быть выгодным решением, но для него нужно учитывать специфику лунной ресурсной базы. На луне широко распространены горные породы, но мало воды и вообще легких элементов. Поэтому самый простой из известных вариантов, это производство жидкого кислорода. Кислород может быть получен практически из любой лунной горной породы, методом раскисления при высокой температуре. Но к недостаткам кислорода следует отнести то что он может служить только окисляющим компонентом химического топлива, для того чтобы получить реакцию горения с кислородом нужно иметь еще и горючее.  

 При использовании кислорода главным образом, в качестве компонента химического топлива, проблему горючего можно решить поставляя с земли жидкий водород. Водород очень легкий газ, относительная масса водорода для горения в паре с кислородом около 12%. Легкость водорода позволяет выводить его с земли при относительно небольших затратах, так как большая часть топливной пары, будет приходится на недорогой лунный кислород. К недостаткам такого подхода, можно отнести необходимость в постоянном снабжении горючим с земли и плохие эксплуатационные характеристики водорода, он очень легкокипящий и быстро испаряется.  

 Последние исследования луны, дают надежду на то, что на луне может быть вода, в виде кометного льда, в достаточно больших количествах и концентрациях для промышленной добычи. Разлагая воду на водород и кислород можно получать химическую топливную пару на луне, что позволяет обеспечивать орбитальную группировку лунным топливом, независимо от снабжения с земли. Недостаток этого направления в том, что на луне может оказаться слишком мало месторождений льда, или его содержание в грунте окажется слишком низким. Сейчас нет достаточно подробных данных, чтобы утверждать что то определенное о количестве источников льда на луне и их пригодности к добычи.  

 Другой общий недостаток концепции производства химического топлива на луне, это его низкая эффективность. Большая часть производимого топлива, будет расходоваться на транспортировку этого топлива к местам потребления. И вообще эффективность химического топлива низкая, и значительно повысить ее невозможно. Что сильно ограничивает его возможности.  

 Из за низкого потенциала химических двигателей, по всей вероятности, они в следующих поколениях космической техники будут заменены на более экономичные "Электро реактивные" двигатели, использующие не энергию горения, а энергию электрического тока, получаемую от солнечных или атомных генераторов. Электро реактивные двигатели, на орбите станут доминирующими. Но химические двигатели останутся, в качестве двигателей управления и вспомогательных силовых установок. Наиболее вероятный тип электро реактивных двигателей будущего - "Плазменные двигатели", так как по совокупности характеристик они самые универсальные и удобные в эксплуатации.   

 

 При переходе орбитальной группировки на плазменные двигатели, спрос на топливо все равно останется. Плазменные двигатели более экономичные, но они так же нуждаются в расходуемом топливе. В отличие от химических двигателей, в плазменных, топливо не горит, а превращается в плазму за счет электрической энергии подводимой из вне. Поэтому топливо плазменных двигателей играет роль "Рабочего тела", не выполняя функции горючего. Топливо плазменных двигателей не должно гореть, поэтому они могут потреблять как традиционное горючее, так и другие вещества, в частности чистый кислород, который не горит, но может служить рабочим телом.   

 Преимущество многоразовых орбитальных буксиров с плазменными двигателями, для космонавтики, в том, что они многократно снижают стоимость орбитального транспорта, что делает космос более доступным. В том числе уменьшается и стоимость доставки грузов на луну, что облегчает задачу индустриализации луны.  

 

 Базы на луне могут обеспечивать дешевым топливом многоразовые транспортные корабли с плазменными двигателями, создание которых предполагается в перспективе. В этом качестве лунная топливная индустрия не нуждается в горючих компонентах, или нуждается в меньшей степени. Так как химические двигатели будут вспомогательными и суммарный расход горючего будет небольшим. Избавленная от необходимости производить горючие компоненты, топливная индустрия на луне может потреблять легко доступные источники сырья, лунные горные породы, пригодные для получения кислорода. 

 Производство кислорода на луне, для орбитальных буксиров с плазменными двигателями, самый оптимальный из известных на настоящее время сценариев развития коммерческой, деятельности на луне.  

 Исходя из возможностей плазменных двигателей и возможностей оптимизации производственно логистических взаимосвязей, я предлагаю принципиально новый подход к освоению лунных ресурсов. Сырьевую лунную базу, производящую мелкодисперсный порошок из лунного грунта.  

 Порошок из лунного грунта, может потребляться плазменными двигателями с модифицированной топливной системой. Он так же может служить сырьем для получения кислорода, керамики, металлов, и изделий из этих материалов, в космических производственных центрах на околоземной орбите.  

 В плазменных двигателях рабочее тело нагревается электрическим током, в виде электронного луча, высокочастотных колебаний или микроволнового излучения. Плазма изолированна от стенок двигателя магнитным полем и не соприкасается с внутренними деталями двигателя, поэтому не может вызывать коррозию или отложения тугоплавкого шлака. 

 Особенности плазменных двигателей делают их неприхотливыми в выборе рабочего тела, они могут потреблять любое вещество, органическое горючее, воду, чистый кислород, или другие окислители. Так же они неприхотливы к агрегатному состоянию топлива, рабочим телом может служить, газ, жидкость, или твердое топливо в виде мелкодисперсного порошка. Способность плазменных двигателей потреблять порошковое топливо, определяется только возможностями топливной системы. Создать систему подачи топлива рассчитанную на порошок, технически не сложная задача, поэтому есть возможность создания многотопливных двигателей, потребляющих как минеральный порошок, так и основные доступные на орбите виды топлива, такие как, жидкий кислород, органическое горючее. Орбитальные буксиры с такими двигателями смогут работать на любом доступном рабочем теле, но основным топливом для них должна быть "Минеральная пыль" из лунного грунта, так как она дешевле и доступна в больших количествах.  

 Минеральная пыль, должна поставляться с лунной топливной базы. К основным достоинствам "Пылевой топливной базы", можно отнести, ее низкую стоимость и повсеместное наличие легкодоступных ресурсов. Оборудование пылевой базы так же надежно в эксплуатации и практически не нуждается в обеспечении с земли. 

 Производство минеральной пыли, в отличие от жидкого топлива, не требует термической или химической переработки сырья. Требуется только добыча, механическое измельчение и выведение на орбиту, поэтому порошковая топливная база будет иметь относительно малый вес и высокую производительность. Соответственно такой проект будет относительно не дорогим и имеющим высокую экономическую эффективность.  

 Выведение минерального порошка на орбиту, согласно моему проекту, предполагается при помощи мощной механической катапульты - "Лунной пращи". Праща представляет собой ротор, с лентами из кевлара, шириной около метра и длинной несколько километров. По лентам должны перемещаться тележки - транспортеры, с контейнерами содержащими лунное сырье, контейнеры сбрасываются с концов лент в определенное время, выходя на окололунную орбиту за счет скорости на концах ленты 1800, 2000, метров в секунду.   

 После выведения на орбиту контейнеры собираются специальным подвижным перехватчиком и складируются на лунной орбитальной станции, до прихода очередного орбитального буксира.  

 Выведение на орбиту при помощи механической катапульты, совершенно не требует затрат топлива, и потому имеет низкую стоимость. Сама лунная праща, относительно простое и легкое устройство, по сравнению с возможными аналогами, такими как, электромагнитные пушки или орбитальные тросовые системы. Хотя нельзя исключать в перспективе переход на тросовый подъемник, аналог космического лифта, с базой расположенной в точке Лагранжа L - 1, где притяжение земли и луны компенсируют друг друга. 

 Контейнеры для лунной пыли, должны быть одноразовыми, изготовляемые из минерального волокна, производимого на месте из лунного грунта. После выведения на орбиту, материал контейнеров может так же измельчаться в мелкодисперсный  порошок, или использоваться для других целей, таки как производство различных конструкций или керамических изделий. 

 Лунная пыль, должна использоваться в основном как топливо для многоразовых орбитальных буксиров. Но она так же может быть использована в качестве сырья для производства керамики, металлов и жидкого кислорода. Вести глубокую переработку лунного сырья, термическую и химическую, более выгодно на околоземных орбитальных станциях, чем на луне. Размещать оборудование для глубокой переработки на околоземной орбите, более выгодно, из-за минимальных транспортных затрат, естественной защиты от космической радиации и наличия пилотируемых станций, служащих базой для размещения производственного оборудования.    

 

 Лунное сырье, будет значительно дешевле чем материалы доставляемые с земли, что делает его использование экономически обоснованным. Из минеральной пыли на орбите можно получать кислород, служащий окислителем для химических двигателей, керамические изделия, которые могут служить корпусами для обитаемых модулей и элементами несущих конструкций, из металлов могут быть изготовлены разнообразные детали и изделия, которые могут найти широкое применение. Возможность производить изделия из лунного сырья, уменьшит потребность в обеспечении с земли для орбитальной группировки. Что позволит экономить деньги на ее расширение и создаст основу для дальнейшего развития производственной деятельности в космосе. 

 Предлагаемая концепция порошковой лунной топливной базы не имеет аналогов по соотношению финансовых затрат и экономической эффективности. Кроме того она позволяет начать разнообразное использование лунного сырья для обеспечения орбитальной группировки. Создавая основу для экономически обоснованной производственной деятельности на основе инопланетных ресурсов, что отличает ее от других вариантов топливных баз на луне. 

 Концепция порошковой лунной топливной базы дает эффективное экономическое обоснование для колонизации луны и разнообразного использования лунных ресурсов, что позволяет сделать очередной прорыв в области освоения космоса, при ее практической реализации. Относительно низкие затраты и высокая экономическая эффективность делают ее привлекательной для инвесторов. Реализация концепции позволяет снизить затраты на орбитальный транспорт и открывает новые области для развития космонавтики, что позволяет рассчитывать на финансовую поддержку со стороны национальных космических агентств и научных бюджетов. 

 Минеральная пыль в качестве основного топлива для орбитальных двигателей имеет ряд преимуществ. Производства минеральной пыли возможно без больших затрат на любых астрономических объектах, на луне, на Фобосе, на Марсе, на астероидах, это самое доступное и дешевое топливо в галактике. Располагая флотом орбитальных буксиров потребляющих доступное инопланетное топливо,человечество может без больших затрат создавать поселения на ближайших планетах и осваивать минеральные ресурсы астероидов.   

 

 Создание топливной базы на луне и группировки многоразовых буксиров с плазменными двигателями на орбите, может дать основу для дальнейшей колонизации космического пространства. Ресурсная база на луне, это ключ к дальнейшей колонизации всей солнечной системы. В этом качестве, лунная база не просто новое направление в космонавтике, а большой шаг к экспансионистскому движению человечества в космос, переходу земной цивилизации на космический уровень.  

 

  Николай Агапов.  

 

  Личная страница:  http://barbados444.narod.ru/MunarBazeGlav11.html

 Тема на форуме:  http://culibinforum.3nx.ru/viewtopic.php?t=13

Категория: Мои статьи | Добавил: Ahuitsotl777 (15.03.2012)
Просмотров: 2888 | Комментарии: 2 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 2
2 InsstWal   [Материал]
Интернет магазин строительного инструмента и материалов необходимых для этого инструмента Stoyin ru - наивысшее качество по доступным ценам. В наличии отрезные круги, цепи пильные, патроны для дрелей, сверла, принадлежности к станкам, пильные полотна, отверточные насадки, диски, и еще многое другое. Дешевая, а при крупных заказах бесплатная доставка или самовывоз со склада (подробнее у оператора) филиалы в России, Украине, Беларуси, Казахстана. У нас исключительно фирменный и надежный строительный инструмент с гарантией, ждем от Вас звонков.
http://stroitelnyj-instrument-cs2750597.tiu.ru/ - Магазин строительного инструмента

1 Гарафутдинов Асхат   [Материал]
Прошу изучить моё предложение. NASA в программе освоения Луны намеревается использовать лунную пыль в качестве рабочего тела в электрическом ракетном двигателе (ЭРД), которое легко может быть добыто на Луне. У них есть патент на устройство по собиранию лунной пыли с поверхности Луны. ЭРД с использованием лунной пыли можно было бы использовать на межорбитальных буксирах для перемещения грузов, которые можно забирать с низкой околоземной орбиты и доставлять на Луну или Марс. Использование лунной пыли даёт практически неограниченные запасы дешёвого рабочего тела, т. к. с Луны забирать его дешевле чем доставлять в космос рабочее тело с Земли. А на Марсе эту пыль можно было бы выработать с помощью простой и компактной перемолочной машины из местной каменной структуры в любом количестве. В соответствии с изобретением NASA US 7773362 (B1) предлагается устройство (способ) ускорения лунной пыли в ЭРД. В изобретении описаны практически все возможные способы ионизации и ускорения пылеобразных частиц. Напрямую данный патент использовать, наверное, невозможно, потому что самым проблемным местом в американском изобретении является, то, как вводить эти частицы в ускоряющее пространство ЭРД, т.к. пыль – не газ или жидкость и её нельзя подавать из ёмкости с помощью насоса. К тому же лунная пыль очень абразивна и склонна к слипанию, что также затрудняет использование каких-либо шнеков, транспортёров для её подачи в ЭРД и тем более пневмоустройств в условиях вакуума.
В связи с этим мной выдвинута идея на устройство для подачи пылеобразного рабочего тела в ЭРД. Суть предлагаемого устройства заключается в том, что пылеобразное рабочее тело упаковывается в отдельные капсулы с быстросъёмной крышкой и диэлектрической обечайкой. Эти капсулы хранятся в магазине. Имеется механизм, который достаёт капсулы по одному из магазина и подаёт в ускоряющее пространство ЭРД. Перед вводом капсулы в ЭРД крышка отбрасывается. Капсулы можно использовать повторно. Тем самым достигается высокая технологичность в хранении, применении и регулируемой подаче пылеобразного рабочего тела в ЭРД. Могу сообщить более подробно о работе устройства.
P.S. Думаю, что использование пылеобразного рабочего тела - перспективное направление в космонавтике.
Контактные данные: инженер Гарафутдинов Асхат(e-mail: garaf@inbox.ru).

Имя *:
Email *:
Все смайлы
Код *:
[ Форма входа ]

[ Категории раздела ]
Мои статьи [28]

[ Поиск ]

[ Друзья сайта ]
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz

  • [ Статистика ]

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0

    Copyright MyCorp © 2021Сделать бесплатный сайт с uCoz