नहीं, आपको 50 km / s डेल्टा ve की आवश्यकता नहीं है। आपको Additive Technologies की आवश्यकता है (भाग 1)

अंतरिक्ष उड़ान अभी भी महंगी है। यहां तक ​​कि अगर हम प्रतीत होता है कि बहुत आशावादी है, तो $ 7 मिलियन के लिए 100-150 टन का एक पूरी तरह से पुन: प्रयोज्य वाहक लॉन्च करने की क्षमता है - हमें $ 50 प्रति किलोग्राम पेलोड मिलता है। एक ही स्टारशिप का उपयोग करके चंद्रमा या मंगल ग्रह की उड़ान से कार्गो डिलीवरी की न्यूनतम लागत लगभग 6 गुना बढ़ जाएगी (5 ईंधन भरने वालों को जोड़ा जाएगा) ~ $ 300 प्रति किलोग्राम।

आमतौर पर, ऐसी गणनाओं से, यह निष्कर्ष निकाला जाता है कि ऊर्जा के मूलभूत रूप से नए स्रोतों या यहां तक ​​कि गैर-जेट गति के विकास के बिना या अंतरिक्ष में कुछ बहुत मूल्यवान खोजने के बिना औद्योगिक अंतरिक्ष अन्वेषण असंभव है। यह सिर्फ इतना है कि यह इस तथ्य को नजरअंदाज करता है कि सौर मंडल के अधिकांश खगोलीय पिंडों में पृथ्वी की तुलना में एक भगोड़ा गति बहुत कम है, जहां हम, सिद्धांत रूप में, खनन करने के लिए जा रहे थे, और पृथ्वी का एक वातावरण है जो प्रतिक्रियाशील द्रव्यमान खर्च किए बिना अंतरिक्ष यान और बैलिस्टिक कैप्सूल को धीमा कर देता है।

KAPV और लेखों की एक श्रृंखला का सारांश

पर्याप्त वेस्पेन गैस नहीं

यह विचार कि बहुत पहले मौके पर वापसी की उड़ान के लिए ईंधन प्राप्त करना अच्छा होगा। मैं यह सुझाव देने के लिए उद्यम करूंगा कि विज्ञान कथा में यह 1960 के दशक में नया नहीं था। लेकिन शायद मार्स डायरेक्ट प्रोजेक्ट में आर। ज़ुबरीन सबसे पहले एक होनहार मानवयुक्त मिशन के आधार पर इसे बढ़ावा देने का निर्णय ले रहे थे। फिर एलोन मस्क आए, जिन्होंने हाँ करने और इसे करने का प्रयास करने का फैसला किया (प्रगति में काम)।

यह उत्सुक है कि इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा या साबाटियर प्रतिक्रिया से स्थानीय संसाधनों से ईंधन के उत्पादन में, ठोस चरण एनआरई आर्थिक रूप से नुकसानदेह हो जाता है। हाँ, मीथेन एनआरई में मीथेन-ऑक्सीजन LRE के बारे में दो बार एक विशिष्ट आवेग है (पुस्तक "इलेक्ट्रिक इंटरप्लेनेटरी शिप्स" या खेल "डेड अर्थ के बच्चे) देखें। यह सिर्फ मिथेन के प्रत्येक किलोग्राम के लिए है, सबेटियर रिएक्टर 4 किलोग्राम ऑक्सीजन देता है। अतिरिक्त ईंधन आमतौर पर तरल प्रणोदक रॉकेट इंजन में उपयोग किया जाता है, लेकिन, उदाहरण के लिए, रैप्टर और ज़्वेज़्डोलेट के मामले में, 240 टन मिथेन का 860 टन ऑक्सीजन के लिए खाता है।



ग्राफ पर, नीले कॉलम 5 किमी / सेकेंड की चारित्रिक गति (उर्फ डेल्टा वे) के साथ चार रॉकेटों के लिए अंतिम द्रव्यमान के अनुरूप होते हैं और 1100 टन मीथेन-ऑक्सीजन के संश्लेषण के लिए ऊर्जा लागत के बराबर ईंधन भंडार होता है। पीले स्तंभों में पेलोड माइनस रॉकेट का द्रव्यमान होता है, बशर्ते कि प्रत्येक तकनीक में 0.1 टन प्रति टन ईंधन की संरचना हो। नारंगी - पेलोड ईंधन के घनत्व को ध्यान में रखते हुए (मीथेन-ऑक्सीजन - 20 टन प्रति टन रॉकेट, मीथेन - 15 टन, हाइड्रोजन-ऑक्सीजन - 10 टन, नाभिक - 5 टन)। 5 किमी / सेकंड का डेल्टा लिया गया क्योंकि यह मंगल का दूसरा अंतरिक्ष वेग है। चंद्रमा और उसके 2.5 किमी / सेकंड के मामले में, रासायनिक रॉकेटों का लाभ और भी स्पष्ट होगा।

जैसा कि ग्राफ से देखा जा सकता है, मीथेन-ऑक्सीजन बड़े प्रारंभिक द्रव्यमान के कारण विकल्पों के बिना बाकी प्रौद्योगिकियों को बेहतर बनाता है। एक मीथेन परमाणु प्रोपेलेंट इंजन हाइड्रोजन-ऑक्सीजन तरल प्रोपेलेंट रॉकेट इंजन के साथ बहस कर सकता है, केवल अगर मीथेन को संश्लेषित किया जा सकता है तो मीथेन तरल प्रोपेलेंट रॉकेट इंजन को फिर से ईंधन देने के लिए कुछ भी होगा। मिथेन और हाइड्रोजन एनआरई के लिए ईंधन संयंत्र के उत्पादों के केवल भाग के उपयोग की भरपाई करने में सक्षम होने के लिए, उन्हें क्रमशः 10 और 30 किमी / सेकंड के विशिष्ट आवेग की आवश्यकता होती है। निष्कर्ष: काम कर रहे तरल पदार्थ के अलौकिक स्रोतों का उपयोग करके अंतरिक्ष परिवहन के लिए, ठोस चरण एनआरई अप्रमाणित हैं। परमाणु आशावाद के सर्वोत्तम समय में भी केवल गैस-चरण इंजन कुछ रुचि के हो सकते हैं, कागजात जो आगे नहीं बढ़े हैं। मिथेन-ऑक्सीजन हाइड्रोजन-ऑक्सीजन की तुलना में अधिक बेहतर जोड़ी है, हालांकि, अगर आकाशीय शरीर पर कोई कार्बन जमा नहीं है, तो आपको वह उपयोग करना होगा जो कि है।

पर्याप्त खनिज नहीं

So. हम चंद्रमा पर एक संयंत्र बनाना चाहते हैं जो स्वीकार्य लागत पर पृथ्वी के लिए कुछ उपयोगी भेजेगा। शुरुआत में, आपको इसकी बहुत लागत की गणना करने की आवश्यकता है।



विधायी स्थान का रोड मैप। यहां से ले गए ।

योजना के अनुसार, एक कम निकट-पृथ्वी से पहली लैग्रेंज बिंदु तक उड़ान के लिए, हमें 3.7 किमी / सेकंड डेल्टा वी की आवश्यकता है। और लैंडिंग के लिए एक और 2.5 किमी / सेकंड। एक पूरी तरह से चार्ज स्टारशिप 130 टन ईंधन के साथ पेलोड के बिना चंद्रमा पर उतरेगी। जहाज में ~ 50 टन रेजोलिथ लोड करने के बाद, हमारे पास अभी भी पृथ्वी से उड़ान भरने के लिए डेल्टा का एक रिजर्व होगा। यह देखते हुए कि टैंकरों की लॉन्चिंग के साथ-साथ अभियान की लागत $ 50 मिलियन थी (मास्क ने खुद को "पुन: प्रयोज्यता के कारण फाल्कन -1 की तरह प्रतिज्ञा की", अर्थात प्रति उड़ान 5-7 मिलियन), हमें 1000 रुपये प्रतिलीटर रेजोलिथ मिलता है। इस तरह के मूल्य और वितरण की मात्रा में उत्सुकता क्या है, विश्वविद्यालयों के लिए स्मृति चिन्ह और शैक्षिक सामग्री के लिए रीगोलिथ के साथ व्यापार करना पहले से ही काफी यथार्थवादी है।

लेकिन पृथ्वी पर, कोई भी खनिजों को नहीं निकालता है, हेलीकॉप्टर द्वारा शुद्ध क्षेत्र में प्रवाहित किया जाता है, और इसमें खराब होने वाली हर चीज को छोड़ दिया जाता है। इसके बजाय, शुरुआत में परिवहन और खनन बुनियादी ढांचे का निर्माण किया जा रहा है। यदि हम एक ही स्टारशिप को परिवहन के बुनियादी ढांचे के रूप में मानते हैं, तो हमारे पास परिवहन के लिए +1000 $ / kg के रूप में एक अड़चन होगी। सिद्धांत रूप में, आप इसके साथ रह सकते हैं यदि आपको कुछ ऐसा मिलता है जिसे $ 2000 / kg से अधिक के लिए धकेला जा सकता है (गैर-परिवहन लागत और गैर-शून्य मार्जिन को ध्यान में रखते हुए)। और ऐसे पदार्थ मौजूद हैं - मूल्य सूची देखें [1]। यूआईएस अपनी सिसलून इकॉनमी में उपग्रहों और सौर ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण के लिए सामग्री को कम पृथ्वी की कक्षा में लाना चाहता था। लेकिन फिर भी अड़चन का विस्तार करने की कोशिश करें।

हम परिवहन को अनुकूलित करके अड़चन का विस्तार करेंगे। चंद्रमा के दृष्टिकोण से, स्टारशिप शटल शटल योजना इष्टतम नहीं है - एक पुन: प्रयोज्य जहाज लगातार बजरी में गोता लगाता है, जहां से इसे बाहर निकालना पड़ता है और साथ ही यह उसी गड्ढे में उड़ानों के लिए ईंधन लेता है। इसके अलावा, चंद्रमा पर, सबसे अधिक संभावना पानी है, बादलों की अनुपस्थिति में, सौर स्थिर मंगल पर दोगुना है। प्रभाव craters में, धातुओं को लोहे सहित पाया जा सकता है। उत्तरार्द्ध इस बात में सुविधाजनक है कि इसे एक चुंबकीय क्षेत्र में एक उपग्रह से स्कैन किया जा सकता है और इसका उपयोग करके रेजोलिथ से चुना जा सकता है।

आप निम्न तरीकों से चंद्रमा से पृथ्वी तक कार्गो लॉन्च कर सकते हैं:

1. स्थानीय संसाधनों से रॉकेट दागे गए।
2. विद्युत चुम्बकीय बंदूक।
3. किसी और तरह।

आइए पहले विकल्प पर ध्यान दें, यह देखते हुए कि पानी की कीमत पर नासा द्वारा गलत नहीं किया गया था। नवीनतम आंकड़ों के अनुसार, उत्तरी ध्रुव पर पानी कम से कम 600 मिलियन टन [2] है, ताकि निकट भविष्य में इस संसाधन की थकावट का खतरा न हो।

एक मिसाइल को या तो साइट पर बनाया जा सकता है या पृथ्वी से आयात किया जा सकता है। पहले अवतार में, एक बार उपयोग संभव है, दूसरे में केवल पुन: प्रयोज्य। दोनों ही मामलों में, स्थानीय संसाधनों से डिस्पोजेबल बैलिस्टिक कैप्सूल के उत्पादन में महारत हासिल करना आवश्यक है।

"आयात" रॉकेट के विकल्प पर विचार करें। 2 टन सूखा वजन, 14 अनुभवी। 20 टन हाइड्रोजन-ऑक्सीजन प्रति 2 टन शुष्क द्रव्यमान के साथ सेंटोरस से भी बदतर, लेकिन सेंटोरस के पास चंद्रमा पर उतरने के लिए कोई पैर नहीं है। पीएन के बिना, टग में 8.5 किमी / सेकंड का डेल्टा होगा, जो डीओई के साथ लॉन्च पर चंद्रमा पर उतरने के लिए पर्याप्त है। जिस पर नाव संबंधित पीएन के सभी "स्टारशिप" को फेंक देगी। वापस पृथ्वी पर, जहाज 10 टन वजन के एक बैलिस्टिक कैप्सूल को बाहर निकालने में सक्षम होगा और खाली वापस आएगा।

एक tugboat यात्रा की लागत tugboat के निर्माण और उपयोग की संख्या से विभाजित DOE में डालने की लागत के बराबर होगी। पूर्व के लिए, बहुत ही $ 50-60 मिलियन ऊपर से पूरी तरह से पर्याप्त अनुमान लगता है - यह राशि उसी क्रम पर है जो पूरे फाल्कन -9 को लॉन्च करने या ड्रैगन कैप्सूल बनाने की लागत पर है। [३] के अनुसार, १ ९ ६० के दशक में आरएल -१० इंजन ५० रीस्टार्ट के साथ २.५ घंटे तक चल सकता था, सुधार के बाद यह ११ घंटे से अधिक चल सकता था, दुर्भाग्य से, शुरू होने की संख्या के बारे में कोई जानकारी नहीं थी। लेकिन यह ज्ञात है कि J-2 के साथ 103 शुरू होता है और संचालन के 6.5 घंटे, और फिर इंजीनियर थक गए :) इसलिए इंजन पर 50 उड़ानों का संसाधन शानदार नहीं लगता है। टगबोट उड़ान के लिए कुल मिलाकर हमारे पास लगभग एक मिलियन डॉलर हैं। एक उड़ान में, टग पृथ्वी की ओर एक 10-टन कैप्सूल को मारता है, यह मानते हुए कि कैप्सूल में "केवल 50% का भरण कारक है, हमें 5 टन के लिए एक मिलियन या 200 डॉलर प्रति किलोग्राम मिलता है। स्टारशिप से पांच गुना कम। सबसे दिलचस्प बात यह है कि अगर स्टार्सशिप के बजाय, एक टगबोट को सामान्य फाल्कन -9 के साथ एक प्रयुक्त चरण और एक स्टेज रिटर्न के साथ लॉन्च किया जाता है, तो कीमत केवल $ 400 हजार प्रति टन तक बढ़ जाएगी।

लेकिन क्या गैस स्टेशन का पूरा निर्माण खराब नहीं होगा? हाँ, और बैलिस्टिक कैप्सूल के उत्पादन और दुर्लभ पृथ्वी के उत्पादन के साथ। इसके बारे में अगली कड़ी में, जो इस प्रकार है।

संदर्भ:

[१] http://www.infogeo.ru/metalls/price/?act=show&okp
[२] https://www.nasa.gov/mission_pages/Mini-RF/multimedia/feature_ice_like_deposits.html
[३] https://history.nasa.gov/SP-4221/ch6.htm