nie som inžinier takže sa v tom strácam..
na koľko je toto video realistické?
teda s ohľadom na možnosti súčasnej fotovoltaiky..
počítali pri návrhu toho konceptu zo súčastnými možnosťami, alebo rátali s nejakými budúcimi výkonnejšími článkami?
na stránkach ad astra som to nenašiel http://www.adastrarocket.com/aarc/LunarCargo
jediná zmienka je na tomto videu "pover 200 kw" pre lunárny ťahač
10.3.2010 - 21:42 - mrf
Dobrý den.Rád bych se zeptal zda někdo nemá
konkrétnější info a stavu příprav zkoušek
VASIMRu na orbitě(zřejmě na ISS),případně
nějaký výhled ohledně termínu.Také je jistě
zajímavá otázka jakým cargem VASIMR nahoru
dostanou po ukončení STS.Našel jsem pouze
obecné info ale mělo by asi jít o verzi
2 x 100 kW příkonu napájení ze solárních
zdrojů stanice + aku na překlenutí špičky
na plném výkonu..
(nenašel jsem vhodnější vlákno pro dotaz,
VASIMR samozřejmě jako takový je možno
napájet obecně z jaderného i nejaderného
zdroje elektrické energie ..)
dík.
citace:Dobrý den.Rád bych se zeptal zda někdo nemá
konkrétnější info a stavu příprav zkoušek
VASIMRu na orbitě(zřejmě na ISS),případně
nějaký výhled ohledně termínu.
Včera jsem do Souvislostí kosmonautika napsal překlad článku o VASIMIRu, který obsahoval větu:
Co se týče toho, jak dostat VASIMIR do vesmíru, Ad Astra projednává možnost volby vynesení s komerčními poskytovateli kosmických letů.
„Kdokoliv, kdo chce vyslat cokoliv na ISS po odstavení raketoplánu jedná se SpeceX a s Orbital Science,“ říká Glover.
citace:Each Solar Array Wing is the largest ever deployed in space, weighing over 2,400 pounds and using nearly 33,000 solar arrays, each measuring 8-cm square with 4,100 diodes.
Takže každé "krídlo" solárnych panelov váži viac ako 1088kg (zrejme bez stredového nosníku).
Ďalej už počítam s veľmi nepresnými číslami
- celková hmotnosť dvoch krídiel, príslušných nosníkov, pohonov, rozvodov a ďalších pomocných systémov je 15824kg
- Krídla sú dva - počítam teda spolu 2200-2300kg,
- Segmenty S5/P5 majú rozmer 3,37x4,55 metra a váhu 1864kg - nosník patriaci k solárnym panelom má dĺžku cca 10,7 metru, takže hmotnosť jeho konštrukcie by mohla byť okolo 4500-5000 kg
- stredový nosník "krídla" je zreteľne tenší ako centrálny nosník, ale zároveň značne dlhý - rozpätie je 73,2 metru - nech teda váži podobne ako centrálny nosník 4500-5000kg
- pohony a ostatné systémy -> 3500-4600kg
citace:Každý solární panel je 34 m dlouhý a 12 m široký a je schopen generovat skoro 32,8 kW elektrické energie
Takže zostava dvoch krídiel produkuje až 65kW a má hmotnosť okolo 18 ton - segmenty S5/P5 treba započítať do hmotnosti zostavy.
Pre požadovaných 200kW treba najmenej 4 takéto zostavy, skôr ale 5-6, takže pre napájanie 200kW VASIMIR treba počítať s hmotnosťou solárnych panelov a ich podporných subsystémov aspoň 75-110 ton.
Pri Isp 50000Ns/kg a hmotnosti celej konštrukcie ťahaču okolo 100 ton a 20 ton nákladu je potrebných asi 21-22 ton "paliva" na cestu k Mesiacu a späť.
[Upraveno 11.3.2010 Alchymista]
Vím že fyzika plasmatu je velmi velmi složitá a já nejsem fyzik
ale zajímalo by mne co znamená onen "wave driven thruster",
pokud tedy nabité částice neurychluje ani elektrický potenciál
a ani Lorentz. síly co je to tedy? Mohlo by urychlení být způsobeno
nehomogenitou pole při "rozkmitání" částic na dané frekvenci??
"Pri Isp 50000Ns/kg a hmotnosti celej konštrukcie ťahaču okolo 100 ton a 20 ton nákladu je potrebných asi 21-22 ton "paliva" na cestu k Mesiacu a späť."
takže tá animácia je len ideoví návrh (príliš zminiaturizované), a solárne paneli čo sú na nej sú mimo možnosti dnešnej technológie
reálnejší projekt by obsahoval montáž na LEO
mrf "zajímalo by mne co znamená onen "wave driven thruster"
nejak mi to pripomína "TOKAMAK", mohol by tento koncept viesť do budúcnosti (keby sa v prúde vodíkovej plazmy podarilo dosiahnuť fúziu) k funkčnému termonukleárnemu motoru?
citace:jediná zmienka je na tomto videu "pover 200 kw" pre lunárny ťahač
...
Pre požadovaných 200kW treba najmenej 4 takéto zostavy, skôr ale 5-6, takže pre napájanie 200kW VASIMIR treba počítať s hmotnosťou solárnych panelov a ich podporných subsystémov aspoň 75-110 ton.
Pri Isp 50000Ns/kg a hmotnosti celej konštrukcie ťahaču okolo 100 ton a 20 ton nákladu je potrebných asi 21-22 ton "paliva" na cestu k Mesiacu a späť.
...
tu je animácia 101 dňovej dráhy zem - mesiac.
Aby tahač stihnul za cca 100 dní dopravit náklad z LEO k Měsíci, musí mít stálé zrychlení cca 1 mm/s2 (0.001 m/s2). Na stránce http://en.wikipedia.org/wiki/Variable_Specific_Impulse_Magnetoplasma_Rocket je uvedeno, že 200 kW VASIMR má mít tah kolem 5 N (při Isp cca 50000 Ns/kg). Z těchto údajů plyne, že při 200 kW příkonu, by musel mít celý tahač i s nákladem hmotnost cca 5 tun (včetně fotovoltaických panelů). Však také na tom videu s animací dráhy je uvedeno IMLEO=4.0mT, což zřejmě znamená 4 tuny. Pro půlroční přelet by snad stačilo zrychlení cca 0.5 mm/s2, takže hmotnost tahače (i s nákladem) by mohla být až 10 tun pro příkon 200 kW. Jednotková hmotnost solárních panelů by přiom musela být menší než cca 10 kg/kW (to je sice náročné, ale mělo by to jít už dnes postavit [přepočty z ISS nejsou vhodné, protože tam je třeba s tím moc hýbat a v nosnících jsou navíc akumulátory pro pokrytí spotřeby ve stínu Země]).
Pro tahač o hmotnosti cca 100 tun by byl příkon 200 kW moc malý. S příkonem 200 kW a Isp cca 50000 Ns/kg se prostě nedá v rozumné době hmotnost 100 tun rozpohybovat na dostatečnou rychlost (byly by třeba roky zrychlování).
Myslím, že pro VASIMR (ale třeba i pro iontové motory) je hlavním problémem dostatečně silný a lehký zdroj elektrické energie (měl by mít jednotkovou hmotnost hodně pod 10 kg/kW [včetně chlazení pro odvod odpadního tepla z elektroniky a motoru]).
"Myslím, že pro VASIMR (ale třeba i pro iontové motory) je hlavním problémem dostatečně silný a lehký zdroj elektrické energie"
je to ako kvadratúra kruhu..
buďto zo sebou vliecť kvantum chemického paliva, alebo ťažký výkonný zdroj energie..
"trolejové vedenie".. bolo by riešením nevliecť zo sebou ten zdroj energie?
nejaký jej diaľkový transport.. stacionárna elektráreň čo by na dopravný prostriedok energiu posielala laserom alebo mikrovlnami
Jadrový reaktor je asi najlepšie a dokoncana vykúšané riešenie. Rusi v 80-tych rokoch testovali reaktor TOPAZ na dvoch družiciach KOSMOS . jeden pracoval asi rok. Samozrejme tie reaktory nemali výkon dostatočný pre VASIMR.Ale to bolo pred 20-timirokmi.
citace:"trolejové vedenie".. bolo by riešením nevliecť zo sebou ten zdroj energie?
nejaký jej diaľkový transport .. stacionárna elektráreň čo by na dopravný prostriedok energiu posielala laserom alebo mikrovlnami
Přesně o to se přece snaží solární články. Primárním zdrojem energie je v tomto případě Slunce (které nevlečeme sebou) a solární články jsou vlastně jen přijímačem/převodníkem té "dálkově dodávané energie". Obávám se, že lasery nebo mikrovlny ten "přijímač/převodník" moc nezmenší ani nezlehčí. Snad by mohl pomoci nějaký jiný způsob přeměny slunečního záření na elektřinu (např. lehká fóliová zrcadla a následná tepelná konverze v klasické turbíně/generátoru nebo něco podobného [možná to ale i tak nakonec vyjde moc těžké a neohrabané]).
Je zřejmé, že jaderné zdroje vypadají pro potřeby elektrických pohonů vhodněji, ale i ty mají pořád dost problémů a omezení (např. i Martinem výše zmiňovaný reaktor/generátor SAFE-400 dává 100 kW elektřiny při vlastní hmotnosti 1200 kg, takže pořád má jednotkovou hmotnost 12 kg/kW, což je na hranici použitelnosti [ale určitě to už použitelné je ... pro dlouhodobější lety, trvající desítky měsíců až několik roků]).
Všetky jadrové reaktory majú jeden spoločný problém - ako to rozumne uchladiť. Nikde som nenašiel, aký tepelný výkon dokážeme pri súčasnej technologii vyžiariť z 1m2 plochy chladičov.
Ľahko sa totiž môže stať, že potrebná plocha chladičov napokon výjde obdobná ako plocha slnečných panelov s rovnakým výkonom - a chladiace krídla budú najmenej 2 krát, ale skôr až 5 krát ťažšie, ako slnečné panely s rovnakou plochou.
citace:solární články jsou vlastně jen přijímačem/převodníkem té "dálkově dodávané energie"
Jde ovsem o konkretni parametry. Slunecni energie je docela "ridka", jen 1.3kW/m2 u Zeme coz znamena velke sberne plochy a tedy vaha clanku, podpurne konstrukce, tenzor setrvacnosti takoveho velkeho kramu, rusive momenty blizko planety apod.
Rizeny laserovy nebo mikrovlnny svazek muze dat (mozna) vetsi hustotu. Asi by k tomu bylo treba zarizeni rozmerove vetsi nez radar v Brdech (cca 1MW vykon, 63 dB zisk).
Nejsem si uplne jisty, ale myslim, ze prijem mikrovln muze mit podstatne vyssi ucinnost nez "prijem" v pasmu 500nm.
citace:Jaderné zdroje vypadají pro potřeby elektrických pohonů vhodněji, ale i ty mají pořád dost problémů a omezení (např. i Martinem výše zmiňovaný reaktor/generátor SAFE-400 dává 100 kW elektřiny při vlastní hmotnosti 1200 kg, takže pořád má jednotkovou hmotnost 12 kg/kW, což je na hranici použitelnosti [ale určitě to už použitelné je ... pro dlouhodobější lety, trvající desítky měsíců až několik roků]).
Problem takovych koncentrovanych zdroju je TEPLO, strasne kilowatty odpadniho tepla, ktere neni kam davat a vyzaduje rozmerne radiatory. U spionazni radarove druzice se to asi snese, ale tam, kde jde o vahu?
RTG ma malou ucinnost a topit reaktorem pod nejakym kotlem a vyuzivat tepelny cyklus znamena take nutnost co nejlepsiho chlazeni...
Vřele doporučuji. Hlavně kvůli fotkám z experimentů. Reaktor krásně žhne...
BTW, ještě že tu máme archív...
12.3.2010 - 10:35 - M:
"Dobry reaktor" by mohol vediet lietat.
Miesto spalovania ohrievat cramjet elektricky by mohlo dat jednostupnovy stroj. (samozrejme plus motor na rozbeh)
12.3.2010 - 10:45 - M:
citace:...Nikde som nenašiel, aký tepelný výkon dokážeme pri súčasnej technologii vyžiariť z 1m2 plochy chladičov. ...
Vo vakuu takmer ciernu plochu spocitas lahko a v tom okamihu uz zalezi len na zvolenom tepelnom spade na akom ma reaktor pracovat.
Efektivna plocha radioatora na pomer vykon/hmotnost bude zavisiet od pomoru stvrtej mocniny teplot a ln hmotnosti.
Nepochybujem, ze s tym nemas problem
A neznamou je prave vystupna Teplota z reaktora a konstrukcne cislo chladica. A tam stoji a pada otazka efektivneho chladica.
Chlazení reaktoru musí jít dvěma směry. Ten první je účinnost. Při účinnosti 20-25% je takový reaktor opravdu neefektivní. účinnost se nejlépe zvedá teplotou média a technologií přeměny. To že s takovou efektivitou nemají USA zkušenosti, neznamená, že je nemá nikdo. Francouzi, Kanaďané a hlavně Rusové mají rozsáhlé zkušenosti s chlazením pomocí tekutého kovu (vysoké teploty). Rusové mají dokonce rozsáhlé zkušenosti s plazmovými MHD jako pulzními zdroji energie (rakeotvý motor+MHD). Takže technologie zvyšování účinnosti jsou a vcelku bez vyšších nákladů by jsme se mohli dostat k 60%, s podstatně vyššími náklady i k 80% (přeměny Wt -> We).
Druhým směrem je teplota chladičů. To co potřebujeme je v podstatě plyn, který by umožňoval k horkému primárnímu okruhu (800-1200K) ještě zvýšit teplotu chladiče až k 2000K. Pak Vám na uchlazení 1MW postačí necelé 4 metry čtvereční wolframového radiátoru.
Zatím o jediný mně známý "plyn", který by byl použitelný je "studená" plazma. Ovšem lidé znalí by vám vysvětlili, proč zrovna plazma se jako chladič nehodí. A jiné plyny, např vodík (má docela solidní měrnou tepelnou kapacitu) - při těchle teplotách dělá psí kusy (je korozivní a málo hustý).
Předpokládám, že díky rozjezdu FBR reaktorů se během následujících 10ti let notně pokročí v efektivitě a chlazení vpřed. Ovšem to stále neřeší situaci. Jaderný reaktor vyniká spíše vytrvalostí než výkony. Pro špičkové výkony nutně potřebujeme vysoký výstupní výkon, takže bez pokroku v supravodičích a SMES se projekty jako VASIMR moc nehnou.
12.3.2010 - 12:30 - M:
nemal si v umysle chladit medium v chladici o vyssej teplote ako je vystupna teplota z primaru?
btw. vzhladom k velkosti chladicu som predpokladal nutnost obetovat TD ucinnost. Aj pri nizkej ucinnosti by bolo realne dostat sa pod 10kg/kWe
citace:
Předpokládám, že díky rozjezdu FBR reaktorů se během následujících 10ti let notně pokročí v efektivitě a chlazení vpřed. Ovšem to stále neřeší situaci. Jaderný reaktor vyniká spíše vytrvalostí než výkony. Pro špičkové výkony nutně potřebujeme vysoký výstupní výkon, takže bez pokroku v supravodičích a SMES se projekty jako VASIMR moc nehnou.
Ked uz spominame SMES, toto by mohla byt zaujimava technologia pre kozmonautiku, nakolko ta so superchladnymi palivami bezne pracuje. Ake su teoreticke obmedzenia SMES co sa tyma maximalnej kapacity uskladnenej energie?
citace:Ked uz spominame SMES, toto by mohla byt zaujimava technologia pre kozmonautiku, nakolko ta so superchladnymi palivami bezne pracuje. Ake su teoreticke obmedzenia SMES co sa tyma maximalnej kapacity uskladnenej energie?
citace:Ked uz spominame SMES, toto by mohla byt zaujimava technologia pre kozmonautiku, nakolko ta so superchladnymi palivami bezne pracuje. Ake su teoreticke obmedzenia SMES co sa tyma maximalnej kapacity uskladnenej energie?
Je to dáno především dvěma parametry, proudem(resp. hustotou proudu v supravodičích, což je obecný problém) a poloměrem zařízení. Jde to vidět i přímo ve vzorci:
Ano měl jsem a mám v úmyslu chladit vyšší teplotou, než je teplota primáru a než mě osočíš, že vymýšlím perpetum mobile 2 řádu, pak věz že, takový "obcházeč" termodynamické zákonosti máš na 99% doma, je to lednička :-)
SMES a supravodiče.
Nutná velikost SMES nesouvisí s hustotou proudu v něm. Supravodič dokáže pojmout až obskurní proudové hustoty. Problém je generované magnetické pole (které je na proudové hustotě nezávislé). Zhruba někde kolem pouhých 7-10 Tesla klasické supravodiče ztrácejí svou supravodivou schopnost. Reší se to právě nutnou velikostí, jinými typy supravodičů (zejména keramické jsou odolnější) a nebo geometrickým rozvrstvením polí tak, aby se pole superponovala do nulové magnetické intenzity v místě vedení supravodičů.
To poslední řešení je nejefektivnější, ale v pozemských podmínkách nejnáročnější. V podstatě každý materiál použitelný pro obalovou a nosnou (ta je ve vesmíru v podstatě zbytečná) část supravodičů v SMES ovlivňuje (zesiluje či zeslabuje) magnetické pole jak svým tvarem, tak svým složením. Aby se dala superpozice vůbec spočítat, je nutné vyžadovat nejen mimořádnou materiálovou a konstrukční přesnost u samotných supravodičů, ale bohužel i u nosné a obalové části, protože jen tak se dá snížít počet potřebných numerických výpočtů na spočitatelnou mez (analytické řešení takového pole neexistuje).
To je důvod, proč zatím váš elektromobil s dojezedm 10000 km na 10 minutové "natankování" ještě stále nestojí ve vaší garáži. To je důvod, proč nelze jet podmořským vlakem z Lisabonu do Newyorku za 3 hodiny. A to je důvod, proč supravodiče neovlivňují náš denodení život. To a ještě cena těch vzácných prvků, které vysokoteplotní supravodiče 3. řádu tvoři :-)
V každém případě, pro kosmické využití by se SMES dal vyrobit snáze, protože ultra nízké teploty (do 20 K) nejsou zas takový problém, obalová část a zejména nosná konstrukce v podstatě nemusí existovat. Ovšem vyžadovalo by to geometricky uspořádat danou "cívku" až na orbitě a taktéž ji tam nabít.
Jinak abych navnadil na hlavní parametr, tedy kapacitu takového zařízení. Při svém studiu na ZČU jsem se setkal s docela podrobným návrhem vyrovnávací "elektrárny" pro vyrovnávání výpadků a špiček v ČEPSu. Při rozměrech 20x15x3 metry a hmotnosti necelých 200 tun byla kapacita vyrovnávače něco málo přes 4000 MWh (=2 hodiny provozu Temelína). Samozřejmě nejdůležitější část oné práce, tj. potřebných výpočtů pro potřebné superpozice polí je nedodělaná a ještě pár let (možná desítek) zůstane, anýbrž tehdejší superpočítač na ZČU, Kerberos tuším, na to potřeboval hooodně moc miliónů let :-)
Martin Kostera:
1GWH na smyčku o délce 160 km je přesně ten problém s oním kritickým magnetickým polem. Samořejmě pro kosmické použití by se to paradoxně dalo řešit i takto rozměrnými smyčkami. Pokud budou tvořeny např. milimetrovým drátem (mělo by to stačit), pak hmotnost takové smyčky by byla řádově v tunách.
Mimochodem, SMES s geometricky orientovým polem by se dal použít zároveň jako pohon. Pakliže si pro zjednodušení představíte cívku, jejíž celkové geometrické uspořádání bude válcové, tak aby podlé rotační osy daného válce bylo pole netlumené a směrem k jednotlivým smyčkám cívky by se vzájemnou superpozicí tlumilo, pak by v ose nyblo nic jiného než silná elektromagnetická tryska. Stačilo by pak do tohoto prostotu nahnat např. ionizovaný plyn, plazmu či jinou feromagnetickou látku (např, tekuté lithium, sodík apod), fungoval by tento smes zároveň jako motor.
Nabíjení takového motoru by pak bylo možné pomocí jaderných reaktorů, či slunečních elektráren přímo na orbitě. A nebyla by tedy nutnost tahat s sebou jaderný reaktor či fotovoltaické články. A pakliže by se taková "elektrárna" umístila i na orbitu cílové planety (Marsu), mohla by se rychlost už tak rychlé lodi ještě zvednout o cca 40%. Doba nabíjení by přitom zejména u Země nebyla na překážku.
Ale bude tam niekoľko "ale"
- smyčka milimetrového drôtu o priemere 160km (je to len 0,4m3!) by sa asi dala vyrobiť a možno aj stabilizovať (rotáciou? - čo na to odstredivá sila a pnutie?) - lenže supravodiče je treba nejak chladiť (aspoň nateraz), takže hmotnosť systému celkom významne vystrelí hore
- čo bude s takouto smyčkou robiť zemské a medziplanetárne/slnečné magnetické pole?
