Kosmonautika (úvodní strana)
Kosmonautika@kosmo.cz
  Nepřihlášen (přihlásit)
  Hledat:   
Aktuality Základy Rakety Kosmodromy Tělesa Sondy Pilotované lety V Česku Zájmy Diskuse Odkazy

Obsah > Diskuse > XForum

Fórum
Nejste přihlášen

< Předchozí téma   Další téma >
Téma: JP Aerospace - Ascender, Balonem na orbit?
28.5.2004 - 10:28 - 
Co rikate tomuto:

http://www.jpaerospace.com/atohandout.pdf

Pokud se jim to povede, pak zacinam verit, ze se do kosmu nekdy podivam i ja (=nemajetny clovek). Nebo rekneme 'skoro do kosmu'.
 
28.5.2004 - 10:50 - 
Hezký nápad, ale není to ani sci-fi, je to blábol. Žádná reálná vzducholoď nedoletí do výšky 140 000 ft tedy 42 km. V této výšce funguje pouze raketový motor, scramjet (při Mach 4 a víc) a možná solární články s iontovým motorem, ty jsou ale rozměrné a zatraceně těžké. Stanice ve výšce 42 km ? Patrně myslí vodíkový balón, jenomže neexistuje materiál, který by rychle neztrácel obsah a který by byl dost lehký, navíc rozdíl mezi ohřevem ve dne a ochlazením v noci. Přetlakové prostory posádky a vlastně i řídící systém by byly tak těžké, že rozměry by opravdu musely být kolem 3 km. A z nuly zrychlit kombinací solárních článků a iontových motorů na orbitální rychlost, no to je prostě blábol, nehledě na to, že mikrometeority by tu vzducholoď pěkně proděracěly hned při prvním letu. Nedovedu si představit, že to někdo může myslet vážně a vynakládat na to peníze. 
28.5.2004 - 10:59 - 
Možná se to zdá za vlasy přitažené, ale nejvýše letící balon byl někde kolem 51km. Pak ta rezerva 10km ... Jinak co takováto kombinace ... Do 42 km balónový "výtah" a pak raketově urychlený člen s tím, že by využil odrazů ("žabičky") od atmosféry? Pak nemusíme ztrácet výšku a jediné, na co potřebujeme raketový pohon je na urychlení, takže výrazně zredukujeme gravitační a atmosférické ztráty ... ? Jen je otázka, kde začíná "žabičkový" efekt atmosféry. Ale i tak to bude hodně ohromné  
01.6.2004 - 15:58 - 
quote:
Možná se to zdá za vlasy přitažené, ale nejvýše letící balon byl někde kolem 51km. Pak ta rezerva 10km ...

Jde o to, jakou užitečnou zátěž měl dotyčný balón a jak byl velký. A čím výše půjdete, tím bude další stoupání obtížnější. V nějakém článku byla zmíněna délka balonu asi 1,5 km. No nevím, spíše by měli použít kulový tvar než válečky (kvůli hmotnosti povrchu) a když si ze stavové rovnice pro plyn vyjádříte objem, vyjde vám jeho hyperbolická závislost na okolním tlaku -> V=(n.R.T)/p

Pokud by jako náplň balónu byl vodík a okolní plyn bychom považovali za dusík, tak potom by jeden mol vodíku v balónu "unesl" 26 gramů zátěže, tzn. bylo by třeba cca 40 molů vodíku na 1kg zátěže. Nevím, jaký je tlak v 50 km, ale asi hodně malý budu předpokládat 1 Pa, teplotu zvolím třeba 0°C (dosazuje se v Kelvinech), tak potom na "výtlak" 1 kg při tlaku 1 Pa by bylo třeba objemu cca 90 000 m^3. Kulový balón, který by měl unést aspoň jednu tunu (včetně své hmotnosti) by musel mít průměr 278 metrů.

Zdá se to přijatelné, ale pozor; povrch takového balónu by byl cca 971 000 m^2, takže aby balón unesl sám sebe musela by plošná hustota materiálu, ze kterého by byl "ušit", být jen něco málo přes 1 g/m^2 což je nereálné. Hustota obyčejného papíru je 80 g/m^2.

Se zvětšujícím se objemem balónu povrch rostl pomaleji a tudíž by jeho hustota mohla být větší, ale na to aby se dostala do použitelných hodnot, by ten balón musel být skutečně megavelký. :-)

Takže máme smůlu, balónem se do vesmíru nedostaneme.

 

____________________
Martin - Weblog o vědě a technice - Techblog
 
01.6.2004 - 23:13 - 
Trochu jsem se unáhlil. Našel jsem si "ten pravý" vzorec pro výpočet tlaku v určité výšce a zjistil, že v 60 km by byl tlak 53 Pa a v 30 km dokonce 2322 Pa. Takový jednoduchý vzorec sice ve velkých výškách nebude přesně platit, ale lepší takové přiblížení, než můj odhad. :-)

Potom v 60 km by na 1 kg zátěže bylo třeba 1713 m^3 vodíku a na nosnost jedné tuny by byl nutný balón o poloměru (v minulém příspěvku je chybně průměr, jinak je vše správně) pouhých 74 m. Povrch by měl 69 000 m^2 a mezní hustota jeho povrchu by byla 14 g/m^2.

To mi stále připadá trochu málo, ale není to tak extrémní.

Vezmu-li v úvahu uvažovaný tvar Orbital Ascenderu, je vystoupání do 60 km s užitečnou zátěží i přesto nemožné.

 

____________________
Martin - Weblog o vědě a technice - Techblog
 
03.6.2004 - 23:43 - 
Takže jsem to všechno shrnul do článku:
Vyletí balón do 60-ti kilometrů?

V diskuzi pod ním uvítám vaše připomínky.

 

____________________
Martin - Weblog o vědě a technice - Techblog
 
25.4.2018 - 00:12 - 
Jsem si myslel, že to je dávno mrtvý projekt. A ono ne.

http://jpaerospace.com/blog/?p=7121
 
05.11.2018 - 00:03 - 
Teď o tom padla zmínka i ve vlákně o BFR.

Popravdě - za sebe to pokládám za daleko realističtější projekt, než kosmický výtah (pokud by se s tím ale chtěli hnout z velmi nízké dráhy, která není rychle čištěná od kosmického smetí, tak platí naprosto stejná výhrada, jako u toho výtahu: má to obrovský čelní průřez...)

Tenhle postřeh sleduju celou dobu, co existují, a je fakt fascinující:
[em]Lift is a function of drag. At any altitude where drag would prevent the upper stage from achieving orbital velocity for that altitude, the upper stage would continue to generate lift. This profile continues smoothly until the upper stage is close enough to orbital velocity that it no longer matters.[/em]

Je to do extrému dovedená myšlenka solárního pohonu letadel. Bylo by úžasné, pokud by to fakt bylo realizovatelné (což zatím asi není, ale pořád mi to přijde o několik řádů méně náročné na vlastnosti a objem použitých materiálů, než kosmických výtah)
 
05.11.2018 - 00:09 - 
Nějsou to žádný troškaři:

http://www.blimpinfo.com/airships/can-giant-airships-accelerate-to-orbit-jp-aerospaces-idea/
"He says that their 18 kilometer long model would take 20 tons to orbit "
:-))
 
05.11.2018 - 22:58 - 
quote:
Nějsou to žádný troškaři:

http://www.blimpinfo.com/airships/can-giant-airships-accelerate-to-orbit-jp-aerospaces-idea/
"He says that their 18 kilometer long model would take 20 tons to orbit "
:-))


asi pred desiatimi rokmi som pocital solarny clanok ako pohon vesmirneho lietadla startujuceho z atmosfery...

nesiel som cestou ako Air Society, chcel som tahat za sebou ultralahke kridlo, ci dokonca cely vlacik kridel.

Vychadzal som z myslienky, ze pomer L/D plati vo vsetkych vyskach a jedine, co sa meni je rychlost letu.

cely pruser spociva v celnom odpore.
1/ sposobuje ohrev
2/ Slnko mi dopraje len 1kW/m2
Ak by som mal "ultramaterial" s hustotou 20g/m2(to neratam motor a palivo), tak by som zrychloval idealne 640 sekund, co je fajn, lebo staci to na slnecnej strane obehu Zeme.
len ci aerodynamicky odpor neprevysuje vykon 1kW / 1m2 kridla?

pred 10 rokmi som riesenie nenasiel a aj 20g/m2 pri 1kWe bolo scifi...

Ak nevyriesim kridlo, tak ani o motore sa nie je potrebne bavit.
 
05.11.2018 - 23:02 - 
P.S.
v systeme postupnych krokov by bol prvy krok elektrolet tahajuci za sebou solarnu plachtu, resp. niekolko plachiet...
 
06.11.2018 - 00:27 - 
quote:
2/ Slnko mi dopraje len 1kW/m2


Ve skutečnosti - ve stratosféře, na rovníku... dost možná 1.3 až 1.5 kW, 1 kW je realistická insolace v našich zeměpisných šířkách a u země. Jenže fotovoltaika z toho vytáhne v nejlepším 20% (ale otázka, co ta tenká folie). Celý koncept je šílený, ale žádné přímo viditelné porušení fyzikálních zákonů to nepředstavuje - tedy až do dosažení Kármanovy linie, na což JP Aerospace odpovídají způsobem, který mě pravda už tak docela neuspokojuje (viz ty texty na které je odkazováno).

Skutečná frajeřina by byla zkonstruovat něco jako "solární ramjet", protože efektivita využití solární energie pro ohřev média může být až 100%. Pro zajímavost: o konceptu solárního pohonu letadel ve stratosféře se uvažovalo snad už ve 30tách letech 20.století (tehdy by to musel být solárně termální princip)... je to tedy strašně starý sen, ale 2. světová válka nakopla vývoj směrem ke strojům s většími "výkonovými hustotami" - tedy k proudovým a raketovým motorům.
 
06.11.2018 - 07:38 - 
- takze podla toho co hovoris realne budeme mat asi tak 300W/m2
co by stacilo asi tak skutocne na ramjet.
dalsia vec je vlnovy ohrev, a s ohrevom klesa ucinnost clankov...

Ak sa vratim k druhej svetovej, tak by to mohlo byt stale
zaujimave, lebo ak dokazem postavit hoci ultralahku konstrukciu, tak ta dokaze tahat "vetronove sane" s tankom, alebo s raketoplanom,...

- Karmanova hranica ma neskutocne vytaca, lebo je to vypocet technickych obmedzeni Karmana a nie fyziky. Takze ak po Karmanovi pokrok nezanikol, tak Karmanova hranica je nezmysel.

Slovenska wiki to vie od roku 2014...
https://sk.wikipedia.org/wiki/K%C3%A1rm%C3%A1nova_hranica
Asi doplnim aj odkaz na JP Aerospace...
 
06.11.2018 - 18:24 - 
Kármanova hranice není arbitrární číslo, ale její přesná hodnota je navržená jako výška, ve které je rychlost potřebná pro aerodynamický letu už vyšší, než orbitální rychlost.

Tedy: protože aerodynamika různých těles je různá, tak jde skutečně mluvit o tom, že pro různá tělesa existuje různá Kármanova hranice. Ovšem prakticky použitelná oběžná dráha, která okamžitě nedegraduje vlivem brždění o atmosféru, se rozhodně nachází výrazně výš.

Osobně si dovedu představit klidně nahrazení prvního stupně nosných raket nějakou "hypersonickou solární vzducholodí" - ale praktické hranice použitelnosti vidím pořád někde do výšky hodně pod 100 km (tak třeba 60? odhadem?) a rychlosti několik machů (i když třeba "sonický třesk" vzducholodi si fakt představit neumím - skoro se obávám, že to bude nejsložitější moment, a když se dostanou přes něj, tak už to ostatní bude legrace).

Taky mi přijde přebytečný koncept "Dark sky station" - protože Ascendery se budou pod hranicí cca 40 km vznášet aerostaticky a nad ní už s přispěním aerodynamicky, tak nejlogičtější je nechat se nepilotovaný Ascender flákat a dobíjet baterky, nebo třeba vyrábět stlačený vzduch, nebo něco, dopravit k němu ho klasickým aerostatickým způsobem horní stupeň - a pokud ta magie s aerodynamickým letem vzducholodi v ionosféře je reálně proveditelná, tak potom nechat Ascender pomocí solární energie stupeň urychlit (ale ne až na orbitální rychlost) a o něco zvednout (ale určitě ne až do celých 100 km).

Nicméně i tenhle kompromisní přístup by zřejmě umožnil ušetřit obrovské množství paliva a nahradit supersofistikovné raketové motory v podstatě kusem polyetylénové fólie... dokonce mi napadá podvratný přístup, že by rakety taková "nafukovací křídla" mohla mít jednorázově použitelné - a pořád spotřebovávat zanedbatelné množství materiálu proti tomu, kolik dnes pálí paliva.

Alternativní scénář: obří solárně-elektrické letadlo (nikoliv hůře manévrovatelná vzducholoď) dopraví raketu ze země do stratosféry - sice do značné výšky cca 25 km, ale se zanedbatelnou rychlostí vůči Zemi. Raketa bude sama o sobě mít první stupeň (či dokonce vlastní vrtulově-elektrický pohon!), který použije nárazově k překonání rychlosti zvuku.. poté začne rozbalovat "nafukovací křídla", podobná Ascenderu (nafukovat je bude zanedbatelný množstvím hélia či vodíku z tlakových nádrží.. pozor, bavíme se o nafukování na tlak, který bude zlomkem tlaku u hladiny moře) a díky tomu bude dále stoupat.

Je možný i mix obojího - kosmické těleso bude mít tvar solárního letadla (v kosmu solární panely stejně budou potřeba), ale v určité výšce, kde je vzduch na vrtule už příliš řídký, přejde na iontový atmosférický pohon (ionocraft). Stejně tak ve výšce, kde už vztlak křídel není dostatečný, těleso rozvine nějaký obří, extrémně řídký "ionosférický paraglide" (u kterého nebude požadavek, aby byl celý pokrytý solárími panely). Kritickým momentem je ale v tomto případě překonání rychlosti vzduchu ve stratosféře (solární letadlo s měnitelnou geometrií křídel, které se jednak změní v šípovitý sypersonický až hypersonický objekt - a navíc se v určité výšce přepne z vrtulí na iontový atmosférický pohon? ionocraft jsou známý princip, ale v hustých neionizovaných vrstvách atmosféry extrémně nepraktický - jak by se ale takový pohon choval v ionosféře, kde možná stačí dále urchlovat ionty které tak jako tak proudí skrz motor velkou počáteční rychlostí?)

Výhodou "mého" konceptu oproti ascenderu je, že to sice vůbec není vzducholoď, ale současně je to vize dosažení oběžné dráhy zcela bez paliva (i když těžko říct, zda dává smysl jako jednostupňová...). Pořád jsou tam určité háčky: např. i při startech se sluncem přímo nad hlavou - někde poblíž rovníku, rozhodně mezi obratníky, tam se ovšem dá zřejmě doletět vlastní silou - je nutné začít akcelerovat brzy ráno a dosáhnout alespoň sun-sychronní rychlosti. Při startech východu na západ máme sice k dispozici delší den, ale zase retrográdní dráha je poměrně nepraktická, takže let z východu na západ sun-synchronní rychlostí dává smysl spíš pro počáteční stoupání - zatímco následná akcelerace musí být poměrně prudká a musela by se odehrát během několika hodin kolem poledne (typicky moje zkušenost je, že tak během 6ti hodin nejdýl).

Při cca 6-7h trvajícím zrychlování by solárně poháněné letadlo kombinující aerodynamický vztlak s principem ionocraftu muselo akcelerovat se zrychlením kolem 0.3 m/s, což teda nezní úplně hrozně. Jenže jde o průměrnou akceleraci - takovéto letadlo na rozdíl od rakety (a asi i na rozdíl od ascenderu s konvenčním iontovým motorem) nespotřebovává palivo, takže při konstantním tahu tam bude ten problém, že kinetická energie roste se čtvercem rychlosti.

Zajímavostí je ta měnitelná geometrie křídel - v nějaký moment by se sice křídla musela sklopit do tvaru šipky, aby se při prorážení hranice rychlosti zvuku neulomila - ale během dalšího stoupání skrze stále řidší vrstvy ionosféry by se pak vrátila zpět do polohy, generující maximální vztlak...

Počáteční zrychlení by tedy muselo být daleko větší - a ke konci stoupání by bylo mizivé. Při takovémto nezvklém způsobu stoupání a stále pozvolnějšího zrychlování by tedy byl zvláštností pocit postupného poklesu hmotnosti pasažérů, který by vyvrcholil dosažením stavu beztíže na oběžné dráze! :-)

Výhodou "mého" stroje by dále byl velmi velký instalovaný elektrický výkon, který by v kosmu umožnil přímo přejít na iontový pohon (tentokrát už spotřebovávající nějakou reakční hmotu, samozřejmě... ale poháněný stále stejnými solárními panely)

Čistě jen pro kontrolu - kinetická energie 10 tun při 7800 m/s je lehce přes 30 GJ, tedy pokud dobře konvertuju jednotky, tak relativně představitelných 8.45 MWh (toto samo o sobě není nijak zvlášť dramatické číslo - např. z hlediska dnešních koncových cen elektřiny :-) Ale aerodynamický let samozřejmě není ani zdaleka 100% efektivní...

Křídla s plochou 1000 m2 by dokázaly za 6h na rovníku dodat dejme-tomu s odřenýma ušima 1.89 Mwh :-) Pokud bychom dokázali dosáhnout účinnosti aerodynamického letu a všech konverzí energií uvěřitelných cca 30%, tak by těleso schopné dosáhnout orbitální rychlosti pořád muselo při finální hmotnosti 10t mít plochu solárních panelů někde spíš kolem 10000 m2 (tedy např. čtverec 100x100m, nebo, poněkud pravděpodobněji: jako křídlo se štíhlostí 1:20, "hloubka" křídla průměrně 20m a rozpětí 500m - nebo 30m u kořene křídla, 10m na konci -což je sice docela šílené, ale oproti 18km rozpětí u Ascenderů přeci jen uvěřitelné :-)

(pořád je to ale slušně šílené - na 1m2 plochy křídla by pak muselo připadat průměrně jen 100g, a to nejen vlastní konstrukce, ale i užitečného zatížení... zkonstruovat by se to muselo z materiálů s vlastnostma daleko převyšujícima cokoliv, co známe dnes - ale pořád jsou nároky i potřebné množství takového "unobtainia" daleko nižší, než např. u kosmického výtahu)
 
06.11.2018 - 18:25 - 
quote:
e skutečnosti - ve stratosféře, na rovníku... dost možná 1.3 až 1.5 kW, 1 kW je realistická insolace v našich zeměpisných šířkách a u země.

Realita je taková, že solární konstanta je: Nejpřesněji změřená hodnota v době slunečního minima je 1 360,8 ± 0,5 W/m2.

Tedy to je maximum a navíc mimo atmosféru země.

https://cs.wikipedia.org/wiki/Slune%C4%8Dn%C3%AD_konstanta
 
07.11.2018 - 16:03 - 
No ok, otázka je, do jaké míry můžeme počítat ve stratosféře se stejnými čísly, jako zcela mimo atmosféru - já myslím, že ano.

Počítal jsem s několika ovečkinovými konstantami (21% účinnost panelů, 30% účinnost aerodynamického letu) a zanedbal jsem prostý nárůst gravitačních potenciálů mezi povrchem Země a oběžnou dráhou.

Atmosférický iontový motor se tuším už testuje pro udržení nízké oběžné dráhy bez nutnosti doplňovat palivo - takže v mém odhadu není žádný vyslovený fyzikální blud.

Mechanickýma vlastnostma se balónům nejvíc blíží parakřídla - z jakéhokoliv tenkého materiálu, ze kterého někdo udělá balón, se může pokusit udělat i parakřídlo, problémy s přenosem sil z povrchu toho balónu na bodové zatížení bude mít velmi zhruba podobné.

Za experta se nepokládám, ale rozměrné dvourozměrné struktury mi přeci jen přijdou konstručně zvládnutelnější, než jednorozměrné (narážím na kosmický výtah)
 
07.11.2018 - 20:23 - 
quote:
... - takže v mém odhadu není žádný vyslovený fyzikální blud.

Mechanickýma vlastnostma se balónům nejvíc blíží parakřídla - z jakéhokoliv tenkého materiálu, ze kterého někdo udělá balón, se může pokusit udělat i parakřídlo, problémy s přenosem sil z povrchu toho balónu na bodové zatížení bude mít velmi zhruba podobné...

tenkovrstvy solarny panel v hrubke mikrometrov vraj moze mat ucinnost az 13%. co vzhladom k hmotnosti moze byt celkom zaujimavy pomer takto potiahnuteho kridla v hmotnost/vykon
to by mohlo byt cca 500J/s/kg?
na orbitu potrebujem cca 40MJ, co je cca 80000s... takze na zrychlenie potrebujem cca 22hodin?

lenze ak chcem zrychlovat solarne, bolo by vhodne zrychlit na orbitu cca do 14minut.
 
08.11.2018 - 18:50 - 
Dle mých zkušeností je potřeba solární dopravní prostředky dimenzovat spíš tak na 6 hodin, po které se slunce nachází v relativně dobrém úhlu.

Při startu směrem na východ by se úhel panelu ke Slunci v odpoledních hodinách dal držet tak, že by se v mezosféře značně zvýšil úhel náběhu.

Přesto uznávám, že je to pořád technologie kategorie "baron Prášil" :-) atmosférický iontový motor je ale pořád jedna z ISRU variant, o které se celkem vážně mluví a má reálné důsledky (např. provoz družic v takové výšce, která je nejvýhodnější pro telekomunikace s nízkou latencí a současně v ní dochází k samočištění od kosmického smetí).

Jestli existuje možnost kontinuálně přejít z vrtulí na iontový pohon (ve stratosféře by musely mít obří průměr.. vlastně by celé takové letadlo měl být možná spíš obří "vrtulník", složený z dvou protiběžných vrtulí... wow, to je celkem dobrý koncept - solární folii v takovém případě stačí napínat pouze odstředivou silou

stratosférický ascender nám tak evolvuje do jakýchsi dvou Heliosů z tenké folie, spojených v těžišti a neletících dopředu, ale kolem dokola...

(a přitom tuším chybí v Kerbal Space programu :-) resp. tam iontové motory poněkud nepravděpodobně fungují i v atmosféře, ale spotřebovávají reakční hmotu)
 
 


Stránka byla vygenerována za 0.311958 vteřiny.