Полёт на Марс- простая оценка на коленке или разработка «карандашом»…

9:30 18/12/2017
👁 265

Марс

Ещё одно мнение о том почему люди не летают на Марс и другие планеты..

Это не идеальная разработка, это просто грубое исследование того, что возможно при очень реалистичных предположениях и ограничениях.

По-настоящему важный фактор успеха — это не технические вещи, а эффективные частные и государственные субъекты для выполнения такой работы, при нынешней ситуации.

Простая оценка на коленке говорит, что такое возможно

В ЧЁМ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ ЦЕЛЬ?

Это не «миссия со следами, флагами и сбором поверхностных образцов породы в карманы». По здешнему плану обеспечивается больше участков посадки с более длительным пребыванием, с реальной наукой на месте и сбором проб с глубины буровой установкой.

На рис. 1 представлен весь процесс от исследования до колонизации. Там перечислены цели, характеристики и набор параметров, различающиеся на каждом этапе.

Самая успешная модель исследования и колонизации на сегодняшний день

Рис. 1 Самая успешная модель исследования и колонизации на сегодняшний день

Цель исследования требует ответов на два важнейших вопроса, ответов требующихся для принятия какого-либо рационального решения относительно последующей деятельности. Эти два обманчиво простых критических вопроса (на рисунке 1) следующие:

«Что там вообще есть?»

«Где именно?»

Можно считать, что не было двух таких мест на Марсе, куда мы отправляли зонды, и в которых получались одинаковые результаты «типичной» картины на планете. То же самое было бы верно, если бы мы проводили похожие исследования в различных местах на Земле. Ни здесь, ни там, ни где-либо ещё нет двух одинаковых мест.

ДОСТУПНЫЕ ВАРИАНТЫ

Такие же варианты были доступны разработчикам «Аполлона». Рис. 2.

Рис.2 Выбор как организовать миссии программы «Апполон»

Рис.2 Выбор как организовать миссии программы «Апполон»

Прорыв произошел с понятием «стыковки на орбите Луны». В этой версии большая часть Аполлона оставалась на лунной орбите, и просто отправляла спускаемый аппарат. Только один Сатурн-5 требовался, чтобы отправить миссию на Луну в этом варианте. Это стало окончательной концепцией «Апполона», о которой мы так тепло вспоминаем.

Полёт в одну сторону на Марс не очень сложен, особенно для беспилотного зонда. Двусторонний перелёт гораздо более сложен: обратите внимание, что этого не было ни разу даже с беспилотными зондами. Полет с людьми и поддержание их жизни существенно сложнее, чем двусторонний беспилотный перелёт .

3

Рис.3 Использование сборки на НОО и спускаемых аппаратов, чтобы уменьшить размер ракет

Вот такое очертание принимает данное исследование: сборка транспорта на НОО, и использование спускаемых аппаратов на низкой орбите Марса (НМО). Ракеты класса «Saturn-5» не потребуются. Все может быть запущено ракетой «Falcon-9-Heavy» или «Falcon-9» .

Ограничения :
К ним относятся вопросы жизнеобеспечения, безопасности экипажа и самообеспечения, доступный выбор ракет-носителей, и нужно ещё уменьшить вес спускаемых аппаратов при максимальном количестве посадочных площадок.

Вопросы жизнеобеспечения

Вопросы жизнеобеспечения приведены на рисунке 4.

Рис. 4 Вопросы жизнеобеспечения в зависимости от времени

Рис. 4 Вопросы жизнеобеспечения в зависимости от времени

Радиация

Радиация бывает двух видов: разреженный поток высокоэнергетических частиц космического излучения, от которого практически невозможно защититься ни при каких известных обстоятельствах, и большие краткие вспышки солнечного излучения, с гораздо меньшими энергиями, таким образом легче экранируемые. Оба потока смертельно опасны за пределами поясов Ван Аллена.

Короткая длительность полёта ограничит дозу космического излучения. Соответствующая защита различной толщины из разных материалов может обеспечить прикрытие от солнечных излучений. В Аполлоне угроза космических лучей учитывалась очень коротким временем полёта. Угроза солнечных вспышек была проигнорирована. Случись вспышка во время миссии «Аполлон», экипаж умер бы страшной смертью в течение нескольких часов.

Для гораздо более длительного путешествия на Марс подход теперь ясен: сократить время миссии насколько возможно из-за воздействия космических лучей, и обеспечить эффективную защиту при солнечных вспышках.

Минимизация посадочного веса:

Нужны многоразовые спускаемые аппараты, для исследования разных участков планеты. Эти машины должны быть прочной конструкции, и содержать оборудование, которое обычно не ассоциируются с летательными аппаратами, например, ноги жёсткой посадки, какое-то устройство дозаправки и большой погрузочный кран.

Атмосфера Марса слишком тонкая, чтобы обеспечить большое аэродинамическое торможение для большого объекта.

Рис.6 Почему есть смысл использовать многоразовую ядерную ступень

Рис.6 Почему есть смысл использовать многоразовую ядерную ступень

Сценарий исследований типа «посадочные аппараты и базы» изображен на рисунке 7. Это лучший способ ответа на два фундаментальных вопроса исследований, с наименьшим спускаемым на Марс весом.

Рис.7 Схема рабочей площадки с одноступенчатым ядерным спускаемым аппаратом

Рис.7 Схема рабочей площадки с одноступенчатым ядерным спускаемым аппаратом

Посадочный аппарат

Рис.8 Структура и данные по многоразовому спускаемому аппарату

Рис.8 Структура и данные по многоразовому спускаемому аппарату

Расчетные показатели и требования изображены на рисунке 9.

Рис.9 Оценки и требования для многоразового спускаемого аппарата

Рис.9 Оценки и требования для многоразового спускаемого аппарата

Пилотируемый межпланетный корабль

Пилотируемый корабль включает в себя обитаемую зону, транспортные средства возвращения экипажа, топливные модули, а также двигатели горячей тяги. Все части в этом описании полагаются суммарной массой в 32 тонны, собираются стыковкой на НОО, как собиралась Международная космическая станция (МКС).

Жилые отсеки

Рис.10 Схема трёхмодульной обитаемой части

Рис.10 Схема трёхмодульной обитаемой части

Экстренное возвращение экипажа

Рис. 11 Модифицированные капсулы Dragon для обычного и экстренного возвращения экипажа

Рис. 11 Модифицированные капсулы Dragon для обычного и экстренного возвращения экипажа

Есть общая конструкция топливных модулей для пилотируемых и беспилотных аппаратов.

Рис.12 Черновой макет общего топливного модуля

Рис.12 Черновой макет общего топливного модуля

ПЛАН МИССИИ

Рис.14 Базовый план миссии

Рис.14 Базовый план миссии

Беспилотные аппараты

Рис. 15 Беспилотный аппарат миссии

Рис. 15 Беспилотный аппарат миссии

Рис.16 Характеристическая скорость орбитального манёвра у аппарата

Рис.16 Характеристическая скорость орбитального манёвра у аппарата

Рис.17 Устройство пилотируемого аппарата

Рис.17 Устройство пилотируемого аппарата

Рис.18 Зависимости для пилотируемого аппарата

ДРУГИЕ ВАЖНЫЕ ДЕТАЛИ, О КОТОРЫХ СТОИТ ПОБЕСПОКОИТЬСЯ

Необходимо приложить некоторые усилия, чтобы воссоздать старое оборудование и немного обновить его. Значительно больше усилий требуется, чтобы найти компетентных инженеров.

Еще одним пунктом, не упоминавшимся ранее является необходимость гибкого, прочного, простого, и легкого космического скафандра. Он будет необходим во время монтажных работ на НОО, во время заправочных операций на НМО и в исследованиях на поверхности Марса.

Плохая новость

НАСА, которое могло бы возглавить и управлять проектом, что представлен здесь – это определённо не то НАСА, что у нас есть. Мы имеем огромное государственное космическое агентство, пытающееся сделать великое множество вещей, среди которых каждый маленький проект является строчкой бюджета и проходит «политической футбол» в Конгрессе. Это Конгресс, который сейчас «проектирует» тяжелые грузоподъёмные ракеты (в которых даже не известно, будем или не будем мы нуждаться) в рамках популистской политики вместо инженерных реалий!

Это мнение автора о том, о том, как неправильно проводили работу государственного космического агентства около всё это время, что во многом объясняет, почему люди не летали ни на какие новые области всё это время.

Но это уже другая тема.

Это “исследование на коленке”, здесь нет никаких формальных цитат, на самом деле. Многое здесь было просто оценкой ракетных возможностей. Автор использовал две ссылки, чтобы разобраться с требованиями орбитальной механики и требованиям к изменению скорости:

Fundamentals of Celestial Mechanics, J.M.A. Danby, MacMillan, New York, 3rd printing, 1970 (старый учебник, там данные для небесных тел и уравнений механики орбиты).

AIAA Aerospace Design Engineers Guide, 3rd Edition, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Washington, DC, 1993 (раздел 10-18, параметры эллиптической орбиты)

Источник

Добавить комментарий