Здравей Гост

0 Потребители и 1 Гост преглежда(т) тази тема.

Неактивен Toshko

*
  • *****
  • 6659
    • Профил
Съвсем скоро САЩ възобновиха способността си да извеждат хора в ниска околоземна орбита.
И САЩ и Русия, вероятно и Китай работят по нови лунни мисии.
Разгоряли са се едни полемики в стил САЩ срещу Русия и обратно. Има и доста коментари в стил "поскам салза за СССР".
Ето един добър обзор: https://www.cosmos.1.bg/portal/2014-10-24-20-54-26/3406-2020-will-russia-lose-race-musk?fbclid=IwAR0KsN5fQCJFA0yM9bVidp5dTot_VYozLNwu1uOcumI3v88c6uyJ8HIMfbA

Въпросът е имаме ли толкова много работа в ниска околоземна орбита и дори на Луната.

Преди да се разгори настоящата космическа надпревара отговорът беше кратък: Не.
В ниската околоземна орбита няма ресурси и суровини. Представлява научен интерес за разполагане на безспорно полезните космически телескопи, макар че най-новият руски с германска апаратура го изведоха на орбита в точка на Лагранж, научни експерименти и комуникации. Има ли смисъл от надпревара за овладяването на това пространство?
На луната до колкото е известно също няма суровини, още по-малко такива за които би било икономически целесъобразно да бъдат връщани за използване на земята.
Марс също е една ресурсна пустиня, въпреки, че не е проучен.

Проблемът е че плановете за навлизане в дълбокият космос не са обществено достояние. Всъщност не е обществено достояние дори факта има ли такива планове. Как би изглеждала пътната карта за създъването на превозно средство за достигане до Алфа Кентавър или съседната галактика? Това, което сме виждали са доста бедно наситени слайдове изпълнени с много въпросителни.
Например, нямаме двигател, който да позволява развиването на светлинна скорост. Дори да имахме, времето за ускорение и съответно спиране ще бъде една година, което прави пътуването минимум две години в посока.
Нямаме концепция за преодоляването на големи разстояния. Каквото и да означава това.

Бихме ли могли да разработим такава благодарение на засилено присъствие в ниска околоземна орбита, на луната и на Марс? Не. Въпросът е изцяло в полето на теоретичната физика. Бихме ли могли да разработим нови енергийни източници и ресурси на тези места? Не. Сферата на Дайсън трябва да бъде измислена, а не "открита" в мазето на Попов търкаляща се из слънчевата система. Няма как да се спънеш в нея.
Конвенционалните ракети от сегашния тип могат да помогнат при евентуално бягство от планетата ни когато слънцето започне да се превръща в червен гигант. Според предаването Космос, можем да избягаме първо на Марс, а после на луните на Юпитер. Не знам дали няма да е по-лесно да преместим цялата Земя обаче.
До тогава обаче има страшно много време, така че сегашните усилия са като да положиш основите на дървена къща, която ще ти трябва в 21-ви век по времето на Хеопс.
Понеже имаме страшно много време и днешните решения не са на утрешните нужди и проблеми, това, което можем да направим със средства аналогични на изразходваните при текущата космическа надпревара е да образоваме цялото човечество. Първо да вкараме абсолютно всички в училища и гимназии, а след едно поколение всички да влязат в университети. Междувременно още едно такова бюджетно перо трябва да бъде изразходвано за автоматизирани средства за производство и още едно за екология.

Междувременно в Русия...
Най-ключовият момент в историята на Спейс-Екс за мен е създаването на нов модел газогенератор за ракетните им двигатели.
Всички знаем историята: Елон Мъкс иска да стане член на клуба на марсианското общество в САЩ, защото има мечта да колонизира Марс. Не го приемат, прави голямо дарение, приемат го. Иска да купи руски ракети или двигатели, включително от балистични ракети, дават му среща само за да го изслушат и да му се подиграят, започва да си ги прави сам.
Тук идва най-важното. Мъск се свързва с Боинг и им подава заданието на газогенератора на двигателите, които желае да произведе за ракетите си. Боинг му връщат оферта за 100 милиона долара и 10 години срок за разработване на желания газогенератор. Мъск отива на пазар за млади мозъци по щатските топ университети, успешно събира нужният му екип и след година и 1 милион долара развойна дейност вече разполага с газогенератора, който му е необходим. Останалото е история.
В информационния поток, който следя скоро изтече информация, че руснаците, първо, тествали нова въжена система за спасяване на пътническата капсула в новият пътнически кораб, която били тествали и преди седем години и второ били толкова изостанали, че с новата им нова ракета, която не се пропуска да се предположи, че сигурно е със съветско ДНК, ощебили на етап избор на газогенератор...
Ако случайно сте сърфиращ любител на научната обща култура без голям обем знания по въпроса обяснявам, че космическата ракета има основна блок-схема на хункциите състояща се от следните неща:
1. корпус-резервоар - почти толкова просто, колкото звучи - дава основния облик на ракетите и обикновено е цилиндричен, зависи от материалознанието, металургията и евентуално композитните материали. - в общи линии банална технология, Мъск си направи най-големият композитен горивен резервоар за метан. Руснаците в авио индустрията пък имат нова композитна технология не изискваща автоклав, тоест позволяваща големи детайли. Най-важното качество на новите руски композити обаче, е че елемента на неизвестност на умората на материала, който задължително присъства във всички досегашни конвенционални композити е елиминиран. Досегашните композити имат инженерно правило да се проектират с 30% запас от якост, което е коефициент от 1.3, докато стандарта в космоса, аеронавтиката и Формула-1 е коефициент 1-ца. Новите композити позволяват проектиране с такъв коефициент, тоест те са значително по-леки. А и по-евтини.
Независимо от всичко, говорим за цилиндър от алуминий, неръждаема стомана или композит.
2. Двигател, състоящ се от:
а. Сопло - умозрим детайл подвластен, както на симулации и изчисления, така и на доработване "доводка" или т.н. R&D, което са емпирични методи за конструиране и развойна дейност; и
б. Газогенератор, това е всъщност източника на енергия за помпата захранваща горивната камера с гориво и окислител - нещо като турбо компаунд или турбо-компресор, който самоподдържа работата си, а от оста му се извлича енергия за задвижване на нещо друго, или пък турбина на реактивен двигател. В случая, "турбината" е спомагателен елемент през който не минават всички работни газове, както е при самолетните двигатели.
Този газогенератор е ключов за ефективността на цялата ракета, защото за да работи използва основният енергоносител и съответно изразходва част от него. Понеже турбините имат ефективност от порядъка на 50-70%, а компресорите 60-78% (данни от циливлине турбо-компресори), тук има голямо поле да оптимизация. Спейс-Екс Мърлин има външен газогенератор, който изхвърля газовете си независимо от основното сопло, докато Раптор има газогенератор чиито отработени газове се връщат в соплото. - работят при различни диференциални налягания и съответно са с различна конструкция.
в. горивна камера, значително по-проста, лесна за симулиране и R&D, защото за разлика  от газогенератора, който е цял двигател, горивната камера е аналогична на автомобилната или всяка друга горивна камера в момента около и след ГМТ в работния такт, процесите са умозрими и познаваеми за разлика от сложният металургичен, механичен, флуиден и всякакъв друг проблем, който газогенератора представлява.
3. Разбира се полезен товар - пътнически ила карго космически кораб.
4. Управление. В случай, че се чудите, да, ракетите нямат кормила и не, ракетите не се управляват с маневрените двигателчета на кораба по време на ускорителната фаза на излизането в орбита. това става като си мърдат соплата или по-скоро целите двигатели с механична система управлявана от много сериозна автоматика работеща по много сериозни алгоритми изпълнявани от много серозен компютър по много сериозна емпирична логика и разбира се инерциални и всякакви други датчици за ориентация.
В управлението руснаците са отделна школа, те първи изведоха и прибраха на земята автономен космически кораб - Буран. Сам излетя и сам кацна. Школата им в управлението на ракети може да се проследи назад до първите модели на ВПО ракетата Волхов (50-те години на 20-ти век), тя разчита на управление базирано на пространствена ориентация с жироскопи, постоянна грешка в курса и съответните постоянни корекции по курса, които накрая дават много добра апроксимация на правилната траектория.
Автоматично кацащите ракети на Мъск обаче са пионери в това. Разбира се, съветската наука е вървяла по началото на това разклонение на възможните варианти. Причината в Съветския съюз да имат и такава теоретична разработка е много проста, огномен научен потенциал, много научни институти, принцип на юмрука - концентрация на усилията на цялата държава в дадена сфера и факта, че идеята е умозрима. което не променя факта, че Мъск първи осъществи идеята, тоест ако в СССР са извървяли първия метър, Мъск е изминал целия километър - долу горе такава е разликата от хрумване, което е теоретично доказано и осъществяването му. Факта, че нещо е умозримо пък е първия милиметър. напредналите любители на популярна наука всеки ден правят изобретения, които друг е направил 20-30 години преди тях.
Алгоритмите на управление са един от основните и важни елементи на ракетите.

Нищо от това не променя факта, че целият спор е за съпоставката между Жигула с контактно запалване с чукче и наковалня и такава с електронно с датчик на хол или още по-лошо, теристорно комутирано от чукчето и наковалнята.

Неактивен Toshko

*
  • *****
  • 6659
    • Профил
Re: Ниска околоземна орбита или дълбокият космос
« Отговор #1 -: Юни 12, 2020, 07:32:18 07:32 »
Интригата около газовите генератори и няколкото вида топологии на ракетни двигатели е изключително голяма и си заслужава да се отрази и обясни в отделна тема.
Естествено, споровете СССР/Русия против САЩ са смешни, а причината за тях са както неуките хора, които ги водят, така и неуките журналисти, които пишат половинчати не достатъчно задълбочени репортажи и дописки. Ще видите защо.