Насколько дорого копать Луну?

Спасибо, почитал . А для меньших объёмов добычи? Скажем, 0,5 тонны кислорода в сутки - т.е. вшестеро меньше предлагаемых там - какой завод на поверхности потребует?

Обеспечить нагрев ильменита до 1000С при давлении 10 атмосфер... Скажем, 20 тонн породы в сутки надо перерабатывать...

avmich, 27.01.2004 10:18:59:

Спасибо, почитал . А для меньших объёмов добычи? Скажем, 0,5 тонны кислорода в сутки - т.е. вшестеро меньше предлагаемых там - какой завод на поверхности потребует?

Обеспечить нагрев ильменита до 1000С при давлении 10 атмосфер... Скажем, 20 тонн породы в сутки надо перерабатывать...

 

Боюсь, что меньше вес не выйдет. Тк при проектировании это явно было приоритетом номер один. К тому же это макс производительность. Есть еще коэфициент использования (профилактика, ремонт и прочие простои). Так что кислорода будет значительно меньше. Может даже в те же 6 раз.

Хм. В статье не сказано, как именно установка работает... Да ещё расчёт при использовании РН Энергия... По-другому надо считать.

Итак, нужны: 1) солнечная печь (до 1000С всего - это можно обычную сталь взять, скажем, без охлаждения) 2) замкнутый объём, где держать 10 атм. Наддув, допустим, тем же кислородом. Цикл такой: печь открывается, загружается ильменит (...), печь закрывается, герметизируется, заряжается кислородом, подогревается, кислород откачивается, печь открывается, отработанная руда убирается.

Грубо, один Протон может доставить на поверхность Луны 4 тонны... ну, 3...

[quote|avmich, 27.01.2004 11:28:07:] Хм. В статье не сказано, как именно установка работает... Да ещё расчёт при использовании РН Энергия... По-другому надо считать.

[/QUOTE]
Это разрабатывала штатовская контора Карботек в 1992 году по заказу НАСА под их проект Лунар Аутпост (который был закрыт по причине выбора в пользу МКС). Там в качастве носителя задумывался дерайвед Сатурн с ПН 260т на ЛЕО.
По любому реактор нада целиком доставлять.

Ну да. Реактор - термоядерный - Солнце... солнечная печь - отражатели.

[quote|avmich, 27.01.2004 12:05:16:] Ну да. Реактор - термоядерный - Солнце... солнечная печь - отражатели.
[/QUOTE]
Вот нашел его


Действительно, там планировался Шаттл-С или Энергия (кост редьюсинг)

[quote|Agent, 27.01.2004 12:17:16:] [quote|avmich, 27.01.2004 12:05:16 :]Ну да. Реактор - термоядерный - Солнце... солнечная печь - отражатели.[/QUOTE]

Вот нашел его


Действительно, там планировался Шаттл-С или Энергия (кост редьюсинг)
[/QUOTE]
Хотя нет. Это нечто иное. и вес 60т.

И они при этом привозят реактор с собой?

Может, они более сложные задачи решают? Когда энергия нужна в более удобном виде...

avmich, 28.01.2004 07:21:58:

И они при этом привозят реактор с собой?

Может, они более сложные задачи решают? Когда энергия нужна в более удобном виде...

 

Мало того, они его за собой таскают на тележке
Движеться весь комплекс.
Альтернативой было бы СБ и стационарный завод. Но тогда нада возить к нему сырье...
Или маленькие автономные роботизированные заводики. Но их нада много.

Вообще-то это был мой пост в тему "Технология освоения Луны", но позвольте автоплагиат.
Да, тут кто-то размышлял о заброске грузов на околоземную по цене 500 $/кг. На сегодня - ненаучная фантастика. Перспективные системы ОБЕЩАЮТ цену около 5000 $/кг.


Дааа, такую тему убила гордость автора . А ведь задай автор вопрос: "Как дешевле обеспечить грузопоток примерно в 1000 тон грузов и 100 людей в год на Луну и с Луны на землю?" И заскользила бы ветка, как контейнер-лифтер с лунным металлом по электромагнитному ускорителю на старте .
Если автор хотел поставить вопрос так, то мое IMHO:
для рейсов Земля - низкая Земная орбита с людьми и нежными грузами ничего лучше челноков пока нет, и будет ли вскоре - ? Для отправки крупных грузов на Луну на сегодня лучше использовать одноразовые РН, для крупных ненежных грузов на Землю - ронять их орбитальными буксирами куд-нить в Сахару. Но Лунные металлы особо выгодны на Земной орбите ( их доставка с Луны на ОЗО будет намного дешевле вывода на ОЗО с Земли). Меня сильно удивило, что для полета с Луны на Землю надо набрать 11,2 км/с - 2 космическую Земли . Луна вроде полегче?
Для смены орбит ИСЗ и ИСЛ (в том числе и транспортных модулей-контейнеров) нужны орбитальные паромы (и как базы для них и перевалочные порты для их грузов, А ТАКЖЕ для всего остального - нужны орбитальные станции). Это, скорее всего, - потомки "Прогресса".
Для рейсов Высокая ОЗО - ОЛО нужен ионный транспортник, опять же ничего нового - для марсианской экспедиции есть проработка, ионные движки коррекции орбит также есть давно. Скорее всего - беспилотный, хотя черт его знает , как там роботехника подсуетиться и все остальные костяшки лягут, по крайней мере ясно, куда копать .
Рейсы ОЛО-Луна. Хотелось бы конечно поставить на Луне пару ЭМУскорителей и использовать их как для разгона взлетающих, так и для торможения садящихся лифтеров с хим ЖРД с небольшим запасом топлива, но расходы на их постройку :kill:

Но Лунные металлы особо выгодны на Земной орбите ( их доставка с Луны на ОЗО будет намного дешевле вывода на ОЗО с Земли). Меня сильно удивило, что для полета с Луны на Землю надо набрать 11,2 км/с - 2 космическую Земли . Луна вроде полегче?

 

Ага. Именно так. Вопрос: что будут кушать ракеты, доставляющие груз с Луны на ОЗО?
Видимо они будут кушать топливо, доставляемое туда с Земли?

Неправильный ответ. Их ВООБЩЕ не будет. Чтобы попасть с Луны на Землю надо примерно 2-2.5 км/с. Это находится в пределах допустимого даже для пушки на горячем газе, не говоря уже об электромагнитной катапульте. То есть грубо говоря надо забросить груз в Л-1, а там прицепить к нему корректирующий модуль, и дать импульс 100 м/с на падение в нужную точку. После чего модуль в принципе можно увести обратно на Лагранж, дав еще 100 м/с (со значительно меньшими затратами топлива, заметьте )

>для рейсов Земля - низкая Земная орбита с людьми и нежными грузами ничего лучше челноков пока нет, и будет ли вскоре - ?

Де факто лучше Союза ничего для людей нет и не будет. Челноки отдыхают в сторонке.

Зацикливаться на "Союзе" - это то же самое, что удовлетвориться навсегда сохой и подсечно-огневым земледелием.

Просто картинка "лунного комбайна"
Не смог прицепить картинку на форуме НК (в топик "НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ" :: Просмотр темы - Лунный гелий-3 или Все пути ведут на Луну, поэтому подвесил сюда.

[attachmentid=17105]

Даже если большую часть автоматизировать без технического персонала на месте не обойтись.

 

Кря-кря.

КРЯКРЯКРЯ.
шапку-ушанку и хлыст для погоняния нерадивых роботов прилагается. С Земли это делать религия не позволяет? А как генератолр удобрений ни космонавт ни Белка со Стрелкой не оптимальны.

Робот в отличие от человека тупым быть не может принципиально. К нему эта характеристика неприменима — её просто нет в спецификациях. Показывать после таких выступлений ничего вам не буду, но в следующий раз когда будете в лифте ехать, пообщайтесь с его экипажем.

Верить в ИИ - это личное дело каждого.
Станислав Лем придумал LEM. Хорошая штука, но это дистанционно управляемый костюм, а не робот, и с Земли управлять им окажется затруднительно.

Верить во что угодно оставим иезуитам и прочим религиозным деятелям. ИИ приходилось изучать в институте, но при чем он тут - непонятно. Видимо, чтобы были непонятные слова ругать роботов.

Для тех, кто не верит, а думает, есть примеры реально работающих роботов на Марсе и их управление с Земли. Так же как и примеры роботов на Земле. Разницы в управлении нет абсолютно.

Одно дело управлять дистанционно одним роботом, совсем другое - системой, состоящей из многих тысяч роботов. На определенном этапе выгодным окажется держать под рукой наладчика. Так не лучше ли готовиться к этому сразу? Второе, есть множество непредвиденных ситуаций, в которых многомиллиардная по стоимости система выйдет из строя, если рядом не окажется человека. Назову самую самую банальную - выход из строя связи с Землей. А ведь таких ситуаций в сложной системе будет возникать тысячи.
Я уверен, что ЛБ сегодня можно и нужно смонтировать без человека, с помощью роботов. Но запустить автономное производство нереально.
Имхо лет через сто это станет возможно. Но зачем тогда человек нужен будет вообще? Все для человека, все во имя человека!
А на языке лифта я общаюсь с ним запросто - жму на кнопку, и он меня понимает и едет.

Я вот тут нарисовал возможный(?) портрет комплекса для добычи лунного гелия-3 и сопутствующих материалов.
Вообще-то этот пост с "Новостей Космонавтики", но он такой большой , что я решил его тут продублировать, ну и поправил заодно кое-где.

В надежде на комментарии: насколько это возможно, нет ли глюков и т.п.

---

1.
*Главный энергодобыватель комплекса* представляет из себя надувное собирающее зеркало из тонкой посеребренной пленки. Площадь зеркала по порядку величины - 60х60 метров, масса зеркала (вместе с газом-наполнителем, опорными металлическими конструкциями и пр.) примерно 200 кг. Зеркало передвигается на трехколесной тележке (база - около 5м по одному измерению и 20 - по другому), питаемой СБ. Суммарная масса тележки - примерно 400 кг, мощность батарей - порядка 300-500Вт, аккумулятор-гиростабилизатор на маховике емкостью порядка 1 квт*ч.
Максимальная скорость хода - порядка единиц км/ч, разворота зеркала - единицы градусов/сек.
Кривизна зеркала варьируется изменением давления в опорной конструкции, точность исполнения позволяет иметь 80% потока на 10-20 кв.м при удалении в километр. Мощность светового потока в фокусе - от 2 до 5 МВт на квадрат, суммарная - до 50МВт.
Предусматривается быстрая замена зеркала.
Возражения по инженерной реализации есть?

2.
*Второй-третий (почему третий - см. ниже) элемент комплекса - харвестер.*
Представляет из себя сдвоенную тележку с раскладными зеркалами (металлическая фольга, охлаждение селективным покрытием с обратной стороны) площадью до 10 кв.м.
Вокруг зеркала расположены солнечные батареи, питающие агрегат.
Разработка грунта ведется скребком-шестеренкой, затем грунт разрыхляется и пыль с большой скоростью прокидывается по баллистической траектории в длинной плоской трубе (порядка - 6-10м) изогнутой в виде параболы. На участок трубы (на этом участке труба прозрачна) со всех сторон подается световая мощность, достаточная для разогрева пыли до 700-800С. Пыль падает в наклонный герметичный пылесборник, объем которого соединен с криогенными ловушками-насосами высокого вакуума. Отработанная пыль выгребается снизу "шестеренкой" при температуре около 300С.
Криогенные ловушки имеют разные температуры. Первая ловушка - жидкостная, она же струйный насос, жидкость - вода при температуре около 0-10С. Задача - высокопроизводительный насос, охлаждение газа для уменьшения затрат на криогенику и изоляция криогенного тракта.
Вторая ловушка - жидкостная, криогенная, она же струйный насос, азот при температуре около 60К. Эта ловушка сгребает остаточные пары воды, метан, кислород, углекислоту и угарный газ.
Далее - конденсор-уловитель при 40-50К. Вымораживает остаточные кислород и азот.
Далее - промежуточный объем-накопитель и двуступенчатый турбодетандер для сжижения водорода и, наконец, гелия.
Энергетика: сотни киловатт-мегаватты на разработку грунта и сотни киловатт-мегаватты на криогенику. Питание - солнечные батареи (у нас свет-концентрат) и ТЭГ на перепаде пылесборник-радиатор. Возможно, вместо ТЭГ турбина высокого давления на воде.
"Сухую" массу машины (без пыли в пылесборнике) я оцениваю в 5-7 тонн. Единовременно машина таскает на себе 20-50 тонн пыли.
Возражения по инженерной реализации есть?

3.
*Третий-второй компонент...*
Сжиженные газы поступают в отдельные дюары: кислород со снегом углекислоты во внешний экранирующий контур, азот, водород, гелий - в свои дюары. Вода - отдельно.
Емкости для газов находятся на отдельной тележке, которая имеет собственное питание, электромоторы и способна перемещаться самостоятельно. Как только емкости заполнены, машина отцепляется, переходит в автономный режим и ползет к базе. Непосредственно у комбайна ее встречает коллега, который ползет навстречу с дюаром, в котором плещется лишь свежий азот. Таким образом, при некотором "сверхкомплекте" машин-дюаров обеспечивается непрерывная работа комбайна.
Если кататься и отвозить продукт каждые 12 часов, то за рейс будет отвезено около тонны продукта, в том числе - 50 грамм искомого гелия-3 (при средней скорости обработки грунта комбайном где-то 100 килограмм в секунду). Массу самой тележки я оцениваю в полтонны, мощность электродвигателей - 5-15 киловатт, скорость - 20-60км/ч (60км/ч - по утрамбованым "дорогам"), питание - солнечные батареи и топливные элементы (маховики?), которые заряжаются на базе.
Возражения по инженерной реализации есть?

Итого, такой комбайн в идеале перелопатит за год 0.1*86400*365 = 3.15 млн. тонн грунта и за тот же год наработает:
-- где-то 31 кг гелия-3;
-- более 600 тонн попутного продукта, в том числе:
— 180 тонн водорода;
— 90 тонн воды;
— 60 тонн СО2;
— 60 тонн СО;
— 60 тонн метана;
— 15 тонн азота;
Оценки правильны с точностью до порядка, поэтому придираться к ним надо соответственно, кроме того, не обязательно это будут такие вещества, но элементы будут примерно в этом количестве.

4.
*Последний компонент комплекса - база-хранилище* , на которой в тени хранятся добытые газы и происходит конечная перегонка продукта с извлечением гелия-3. Потребные для этого мощности (сотни киловатт) обеспечивают солнечные батареи с "бустом" в виде тележек-зеркал. Кроме того, эти батареи работают на электролиз воды для налунного транспорта и космического транспорта. База имеет площадку для посадки-стыковки транспорта Луна-Земля и систему заправки транспорта водородом, кислородом и гелием. Сжиженные газы хранятся в большой тени под тентом, из-под тента в открытый космос цистерны смотрят своими селективно излучающими боками-радиаторами. Возможно, гелий и водород охлаждаются активно.
Вода закачивается в пакеты и складируется штабелями.
Оценочно - 10-20 тонн (без учета цистерн). Способна передвигаться со скоростью порядка километров в час, для разворачивания требует присутствие человека (иначе слишком много нужно автоматики).

Для полного обеспечения Земли энергией таких машин нам нужно на Луне тысяча-другая штук. Ессно, что Лунная База будет полностью и избыточно обеспечена при таких делах газами и водой, и горючее на рейс Луна-Земля с собой с Земли никто не тащит.

На 1 ГВт термоядерной мощности Земли приходится:

-- 4 харвестера;

-- 4-6 тележек-зеркал;

-- 5-20 тележек-транспортов жидкостей;

-- 0.01 баз-хранилищ (ясное дело, число округленно до ближайшей бОльшей целой величины);

Или 15-60 тонн массы на Луне.

Возможно, начиная с некоторой мощности системы потребуется ремонтные системы, тягачи, человеконесущий транспорт и т.д. Но это далекие фантазии.

Стоимость системы можно несколько снизить, если отказаться от выделения и накопления побочных продуктов. Но тогда теряется бонус затеи: полное обеспечение лунной базы/орбитальных станций всеми потребными для СЖО материалами, от азота и кислорода до углекислого газа и воды. И конечно, в "полном" варианте в избытке рабочее тело для двигателей не только для "местного транспорта", но и для дальнего космоса. Имея СТОЛЬКО добра в доступном виде на Луне, можно без проблем многажды летать и на Марс, и на Венеру, и на Уран, и на спутники Сатурна с Юпитером.

Примерно так.

Комментарии.

1) 60х60 метров - это 3600 м2, что при 1,2 кВт/м2 даст максимум 4,32 МВт. А не 50. Об этом на форуме НК говорили...

2) Оценка массы зеркала... Рассказывали тут про одного ракетолюбителя, который делает модели ракет из бумаги, но - с силовыми (из бумаги же) элементами. В результате всё равно легче получается. Это к чему - откуда 200 кг массы? Нет желания сделать макет такой системы (можно и в крупном масштабе, скажем, 1:4 ) из полиэтиленовых трубочек? Просто 200 кг - это как-то неощущаемая величина для конструкции 60х60 метров... много или мало?.. можно легко промахнуться сильно.

3) Почему харвестеры - довольно сложные агрегаты - ползают? Если мы копаем пыль на 0,2 м, то в круге радиусом 10 км будет 62е6 кубометров грунта. При плотности 2000 кг/м3 это примерно 120 миллионов тонн исходного сырья. Мне кажется, таскать сырьё за 10 км вполне разумно, в лунных условиях не так сложно. Зато мы может иметь завод стационарным - что, несомненно, его упростит. Исходных 120 миллионов тонн - это, в расчёте Татарина, работа 40 харвестерам на год. Или 10 ГВт на Земле в течение года. Вполне нормально, мне кажется. Потом завод можно передвинуть, если очень хочется.

Идея тут в том, чтобы выиграть на массе более простых аппаратов - бульдозеров - одновременно повысив надёжность системы.

4) Бонус терять, конечно, не хочется .