Полетим ли мы к звездам?
http://joyreactor.cc/post/1957776 - Тут я выложил конец.Спасибо "jacov" за то что подметил.Первый пост
Пост 2
Продолжаем лететь к звёздам
Пост 3 указан выше на ссылке
Подробнее
Можем ли мы сегодня покинуть солнечную систему? Созданы ли двигатели способные на это? И нужно ли это человечеству? Не правда ли, интересные вопросы. Все современные ракетные двигатели однотипны. В результате химической реакции создается реактивная тяга. Она и поднимает ракету в высь. Весьма простой способ. Думаю, что многие в детстве делали простые ракеты. Немного пороха и полетели. Вот принципиальная схема такого двигателя: Но данный тип двигателя имеет большой минус. А именно КПД. Нужно потратить колоссальное количество топлива, чтобы вывести тонну груза на орбиту. Мысли об этом не новы. Юрий Гагарин совершил только лишь первый полет, а в мире уже велись разработки ЯРД (ядерный ракетный двигатель) СССР и США начали его разработки с середины 50-х годов прошлого столетия. Первым и единственным Советским двигателем был РД-0410 (Индекс ГРАУ — 11Б91, известен также как «Иргит» и «ИР-100») Но к нему мы еще вернемся. А сейчас нужно вкратце объяснить принцип работы ЯРД. Принципиальная схема: ¿7/пеоддлл охлаждения о/пенон намерь/ Радоуео о/ела Управляющие отержни лОернь/а реан/оор Итак, что же такое Ядерный ракетный двигатель? ЯРД — разновидность ракетного двигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги. Бывают жидкостными (нагрев жидкого рабочего тела в нагревательной камере от ядерного реактора и вывод газа через сопло) и импульсно-взрывными (ядерные взрывы малой мощности при равном промежутке времени). Традиционный ЯРД в целом представляет собой конструкцию из нагревательной камеры с ядерным реактором, как источником тепла, системы подачи рабочего тела, и сопла. Рабочее тело (как правило — водород) — подаётся из бака в активную зону реактора, где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу. Существуют различные конструкции ЯРД — твёрдофазный, жидкофазный и газофазный, соответственно агрегатному состоянию ядерного топлива в активной зоне реактора — твёрдое, расплав или высокотемпературный газ (либо даже плазма) Велись исследования, и об упомянутом выше, ядерно импульсном двигателе. Принцип его работы прост. Атомные заряды мощностью примерно в килотонну на этапе взлёта должны были взрываться со скоростью один заряд в секунду. Ударная волна — расширяющееся плазменное облако — должна была приниматься «толкателем» — мощным металлическим диском с теплозащитным покрытием, и, потом, отразившись от него, создать реактивную тягу. Импульс, принятый плитой толкателя, через элементы конструкции передавался кораблю. Затем, когда высота и скорость вырастут, частоту взрывов можно было уменьшить. При взлёте корабль должен был лететь строго вертикально, чтобы минимизировать площадь радиоактивного загрязнения атмосферы. В США были проведены несколько испытаний модели летательного аппарата с импульсным приводом (для взрывов использовалась обычная химическая взрывчатка). Получены положительные результаты о принципиальной возможности управляемого полёта аппарата с импульсным двигателем. Реальных испытаний импульсного ЯРД с подрывом ядерных устройств не проводилось. Но вернемся к нашим разработкам. РД-0410 Повторюсь, первый и единственный ЯРД созданный в СССР/России. Годом начала его разработки принято считать 1947. Но прежде чем он появился на свет, прошло не мало лет. Рабочий двигатель был построен лишь в 1966 году. Пробный энергетический запуск (через реактор проходил и нагревался газ) состоялся на испытательном полигоне Байкал 2 в 1978 году. Основные ТТХ: Тяга в пустоте — 3,59 тс (35,2 кН) Тепловая мощность реактора — 196 МВт Удельный импульс тяги в пустоте — 910 кгс с/кг (8927 м/с) Число включений — 10 Ресурс работы — 1 час Компоненты топлива: рабочее тело — жидкий водород, вспомогательное вещество — гептан Масса с радиационной защитой — 2 тонны Габариты двигателя: высота 3.5 м, диаметр 1.6 м Двигатель был великолепен. Он на голову превосходил американский аналог ЫЕИХ/А. Температура активной зоны реактора составляла 3000 К и была на целую тысячу больше американского аналога. Из чего следовало, РД-0410 имел больший удельный импульс в 900 с. Также РД-0410 был легче и компактней МЕЯХ/А. К сожалению, хотя и были великолепные показатели КПД, проект закрыли. Виной тому были и соображения безопасности. И начавшиеся в стране экономические проблемы. Но изыскания, в этой области продолжаются и сейчас. Так все же. что нас понесет к звездам? А понесет новая разработка наших конструкторов. С 2010 года в России начались работы над проектом ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ) мегаваттного класса для космических транспортных систем. По словам директора и генерального конструктора ОАО «НИКИЭТ» Юрия Драгунова, чьё предприятие сконструировало реакторную установку, согласно плану ЯЭДУ должна быть готова в 2018 году. Что же представляет ЯЭДУ из себя? Ядерная электродвигательная установка (ЯЭДУ) — двигательная установка космического аппарата, включающая в себя комплекс бортовых систем космического аппарата , таких как: электрический ракетный двигатель, система электропитания, обеспечиваемого ядерным реактором, система хранения и подачи рабочего тела, система автоматического управления. И интересен нам именно электрический ракетный двигатель. Антенна радио- частотного "бустера" Сверхпроводящие магниты ^ Антенна Электрический ракетный двигатель (ЭРД) — ракетный двигатель, принцип работы которого основан на преобразовании электрической энергии в направленную кинетическую энергию частиц. Ядерный реактор в нем служит источником электро энергии и на прямую с рабочим телом не контактирует как в ЯРД. Эта идея не нова. В 30-х годах прошлого столетия в СССР под руководством В. П. Глушко был создан один из первых действующих ЭРД. Как выясняется раньше чем ЯРД. Принцип его работы прост. Частица разгоняется магнитным полем магнита/катушки. И передавая кинетическую энергию кораблю улетает в космос. Питание генератора плазмы ЭРД характеризуются малым массовым расходом РТ и высокой скоростью истечения ускоренного потока частиц. Нижняя граница скорости истечения примерно совпадает с верхней границей скорости истечения струи химического двигателя и составляет около 3 000 м/с. Верхняя граница теоретически неограничена (в пределах скорости света), однако для перспективных моделей двигателей рассматривается скорость, не превышающая 200 000 м/с. В настоящее время для двигателей различных типов оптимальной считается скорость истечения от 16 000 до 60 000 м/с. Сегодня данные двигатели имеют малое КПД. И практически не применимы для взлета с поверхности земли. Весь их потенциал раскрывается в космосе. ЭРД не имеют ограничения по времени работы. Плавно испускают рабочее тело. А следовательно могут без значительных перегрузок ускоряться бесконечно долго (в пределах световой скорости конечно) На сегодня это наиболее оптимальный вариант межпланетного двигателя.
Сегодня я хочу поговорить не о двигателях. Поговорим о других, не менее важных проблемах космических полетов. Допустим мы создали двигатель. С необходимой тягой. Достаточным запасом топлива. И довольно вместительный. Что же будет нашей первой целью? Может быть он? Думаю, что нет. К тому времени мы, скорее всего, уже там побываем. Даже современные двигатели могут нам это позволить. Пусть не так быстро, но все же. Так куда мы все же отправимся? Предположим невероятное. Мы имеем лунные базы. На её орбите строится современный корабль. Может даже такой: Первое, куда мы направимся, это Юпитер. Да вообще солнечную систему. Рановато нам её покидать. Попутно конечно исследуем Пояс Астероидов. Возможно высадим долгосрочную экспедицию на Марс. И тут мы сталкиваемся с первой проблемой. Ускорение и торможение. При чрезмерно быстром ускорение, экипаж может погибнуть. Это же касается и торможения. Инерция и перегрузки- наш враг! Инерция (от лат. inertia — бездеятельность, косность, синоним: инертность) — свойство тел оставаться в некоторых системах отсчёта в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения в отсутствие или при взаимной компенсации внешних воздействий. Это как в автомобиле. Если резко вдавить педаль газа, Вас просто вожмет в сидения. Просто вы не являетесь частью системы машины. И прежде чем она передаст вам достаточный импульс. Вы будете находиться в состояние покоя относительно её. Этот эффект вызывает перегрузки. Перегрузка — отношение абсолютной величины линейного ускорения, вызванного негравитационными силами, к ускорению свободного падения на поверхности Земли. Будучи отношением двух сил, перегрузка является безразмерной величиной, однако часто перегрузка выражается в единицах ускорения свободного падения д. Перегрузка в 1 единицу (то есть 1 д) численно равна весу тела, покоящемуся в поле тяжести Конечно, человек кратковременно может выдержать перегрузки до 20д. Но это всего 1-2 секунды. А наш полет будет длите, как минимум, год. Оптимальными перегрузками на земле, являются от -Зд (торможение) до +5д (при ускорение) Как с этим бороться? Пока что мы можем бороться только со следствием. Противоперегрузочный костюм: Есть проект ванны, наполненной баллистическим противоперегрузочным гелем. Использование специальных кресел пилотов. Поглощающих часть инерции тела. Но все это следствие. А можем ли мы бороться с причиной? Пока что нет! Технически невозможно включить человека в систему корабля, а точнее систему двигателя, полностью. Так чтобы импульс передавался равномерно и мгновенно каждому атому человеческого тела. При торможение, мы не можем мгновенно отобрать энергию линейного движения человека. Так что, пока придется мириться с перегрузками. И относительно медленно набирать межпланетную скорость. Еще один враг! Да,да именно метеориты. Даже сегодня, полет МКС корректируют таким образом, чтобы она не столкнулась даже к крохотным камушком. А она летит не с постоянным ускорением. Камень с булавочную головку может пробить скафандр навылет. Чуть большего размера-корпус МКС. Но мы ведь летим с ускорением. Чем быстрее летим, тем меньшего диаметра камешек нам опасен. Делать толстый бронекорпус? Но это лишние затраты топлива на ускорение. Чертова инерция и тут мешает нам. Есть несколько проблем решения этого. Например зонтик в лобовой проекции корабля (фото мало мальски похожее, не найти. Каюсь) Он будет служить щитом. Который не так то просто будет пробить. Сделать носовую проекцию необитаемой. И заполнить ее гелем или иным вязким веществом. Камень успешно пробивая корпус, гасит свою энергию в нем. Немного футуристические проекты: Использовать крупный астероид как корабль. Такой сложно будет пробить. Использовать мелкое пылевое облако вокруг корабля. Камешки друг друга сами найдут и уничтожат. Все же это слишком футуристично. Хотя лично мне идея с астероидом нравится. И тому много причин. Опять мало разрешимая проблема, пока что. Еще одна колоссальная проблема- связь. Это подтвердилось на примере Вояджеров. Пока что мы имеем только направленные антенны. При выходе из гелиосферы замечается значительное отклонение видимого солнца. А так как наиболее простой способ наведения сигнала это солнце. Мы видим реальную проблему в связи с кораблем. Хотя это пока и из области теории и крохотного числа полученных данных. Возможно Планетарная механика и механика полетов будущего дадут нам надежду. А может быть новые антенны или лазерные средства дальней космической связи.
Интересный космос,Всё самое интересное,интересное, познавательное,,разное,длинопост
Еще на тему
0.0
0.0
