Хитрая защитная атмосфера

[Bobinwl]

Магнитный щит самый оптимальный. Можно использовать сверхпроводники как для создания защитного поля вокруг жилого модуля так и для его защиты от проникновения магнитного поля внутрь.
Кстати, чтобы вывести на орбиту защитную массу (от гамма излучения), можно пойти на хитрость. Щит сделать из атмосферных газов под давлением, но не выводить их на орбиту а насобирать там. Летать на низкой орбите где есть кислород (и например, водород - если делать воду) на планеро-подобном корабле, который будет засасывать разреженный газ, сжимать его или, например, получать воду, сжигая водород. Планер может летать на солнечных батареях (они же несущие "крылья"), поддерживая скорость (компенсация трения) с помощью ионного двигателя. Компрессоры также будут работать от солнечных батарей.

profrotter:
Отделено от Полёт на Марс

[Dmitriy40]

Bobinwl
А сможете оценить время собирания 1т воды (или хотя бы кислорода) на высоте, где достаточно тяги ионного двигателя для компенсации сопротивления атмосферы? Я сильно подозреваю что на таких высотах, а они большие из-за малости тяги двигателя, концентрация кислорода и вообще всех тяжелых газов слишком мала для вменяемых времён собирания. Быстрее (и дешевле) будет прихватить готовую воду с комет ...
Впрочем, были проекты из связки двух КА, нижний из которых буксируется верхним и летит в довольно плотных слоях атмосферы. Но кажется даже и они оказались неоправданы.

[Bobinwl]

Dmitriy40 в сообщении #1103061 писал(а):

Быстрее (и дешевле) будет прихватить готовую воду с комет ...

Кометы несколько дальше расположены чем Марс, к тому же их еще и догнать надо (когда они в гости пожалуют), не говоря о том, чтобы перенаправить их (или отколотый кусок) из "глубокого космоса" к орбите Земли.

Dmitriy40 в сообщении #1103061 писал(а):

Впрочем, были проекты из связки двух КА, нижний из которых буксируется верхним и летит в довольно плотных слоях атмосферы. Но кажется даже и они оказались неоправданы.

Это наверное, проекты "космического лифта". Слово "даже" здесь не причем, как и сам космический лифт.

Dmitriy40 в сообщении #1103061 писал(а):

Я сильно подозреваю что на таких высотах, а они большие из-за малости тяги двигателя, концентрация кислорода и вообще всех тяжелых газов слишком мала для вменяемых времён собирания.

Сильно зависит от размеров "раструба", которым будут захватываться газы. Лобовое сопротивление (сила) пропорционально площади "раструба", квадрату скорости КА, плотности газа. Захватываемая масса газа (в единицу времени) пропорциональна площади, плотности газа и скорости КА (жаль что не квадрату конечно :) ). Как видим, проблема здесь не в плотности (она регулируется высотой погружения в атмосферу) а в квадрате скорости КА для лобового сопротивления. Но у нас же ионный двигатель и есть возможность создания реактивной струи любой нужной скорости, чтобы компенсации любого лобового сопротивления (расходный материал конечно же улавливаемый газ). Ну, то есть принципиальных ограничений в скорости реактивной струи у ионного двигателя нет. Кстати, поперечная площадь раструба не будет создавать сопротивления (пропорционально площади), если сжимать газ быстрее чем он поступает. Т.е. лобовое сопротивление будет пропорционально квадрату скорости КА, плотности газа. А скорость захвата массы пропорциональна площади раструба, плотности и скорости КА. Т.е. "вредное влияние скорости КА" (первой степени) можно компенсировать площадью раструба (ну и ионным двигателем). Так что ответ на ваш вопрос - пусть будет тонна в час.

[Munin]

Bobinwl в сообщении #1103326 писал(а):

Кстати, поперечная площадь раструба не будет создавать сопротивления (пропорционально площади), если сжимать газ быстрее чем он поступает.

Это что за нелепые фантазии?

[Bobinwl]

Ну представьте, что это не раструб конусовидной формы, а открытая с двух сторон тонкостенная труба большой поперечной площади (на срезе) с очень гладкими стенками. Тогда явно же лобовое сопротивление не будет пропорциональна площади среза трубы, лобовое сопротивление будет в идеале стремится к 0 (пусть стенки будут очень гладкие и очень тонкие). Осталось только придумать, как сжимать газ в трубе до того как он из нее выйдет. Конечно есть затраты на разгон массы улавливаемого газа до космической скорости, но здесь уже природу не перехитришь, для этого есть ионный двигатель, который будет постоянно "ускорять" КА, т.е. поддерживать скорость.

[Munin]

Bobinwl в сообщении #1103498 писал(а):

Ну представьте, что это не раструб конусовидной формы, а открытая с двух сторон тонкостенная труба большой поперечной площади (на срезе) с очень гладкими стенками. Тогда явно же лобовое сопротивление не будет пропорциональна площади среза трубы, лобовое сопротивление будет в идеале стремится к 0 (пусть стенки будут очень гладкие и очень тонкие).

Ошибаетесь, лобовое сопротивление будет именно пропорционально поперечной площади всей трубы, а не стенок.

Почитайте какого-нибудь Савельева по МКТ, чтобы не делать таких ошибок.

Лобовое сопротивление - это буквально энергия и импульс тех молекул, которые летели бы свободно через поперечное сечение, но из-за тела - не смогли.

[Dmitriy40]

Bobinwl в сообщении #1103326 писал(а):

Это наверное, проекты "космического лифта".

Нет, не лифт. Именно летящий в "плотных" слоях атмосферы аппарат и собирающий газ. Но т.к. у него лобовое сопротивление на первой космической скорости слишком большое, то он летит не от своего двигателя, а его тянет тросом за собой более массивный КА на более высокой орбите. И тогда нижний КА летит со скоростью заметно меньше первой космической для своей орбиты (у них равны не линейные скорости, а угловые), что снижает лобовое сопротивление для него. По тросу можно и энергию и даже захваченный газ передавать, это уже детали.

Bobinwl в сообщении #1103498 писал(а):

лобовое сопротивление будет в идеале стремится к 0

А вот тут вы не забыли про закон сохранения импульса? Захваченный газ надо ещё и разогнать до скорости КА, это и будет создавать лобовое сопротивление, вроде бы.

Munin в сообщении #1103519 писал(а):

Ошибаетесь, лобовое сопротивление будет именно пропорционально поперечной площади всей трубы, а не стенок.

Да товарищ похоже говорит о невесомой невидимой трубе со стенками нулевой толщины и большим диаметром, продуваемой насквозь потоком газа. В такой конфигурации трубы лобовое сопротивление уж не знаю как от чего будет зависеть, но явно будет весьма небольшим. Вот только если не восстановить поток "за" трубой (если в середине трубы весь внутренний поток газа постоянно куда-то исчезает), то возникнет и сопротивление, о чём он похоже не подумал ...
Bobinwl, поинтересуйтесь, иногда для снарядов (и для автомашин) делают сзади генератор газа (не реактивный двигатель), чтобы заполнить область разрежения за объектом и уменьшить общее сопротивление.

[Bobinwl]

Munin в сообщении #1103519 писал(а):

Ошибаетесь, лобовое сопротивление будет именно пропорционально поперечной площади всей трубы, а не стенок.

- ну нет, если труба тонкостенная открытая и летит отверстием вперед, то не будет никакого лобового сопротивления пропорционального площади поперечного среза трубы (возможно вы не так поняли про срез, имелось веду площадь поперечного среза - перпендикулярно оси трубы, а не поперечная площадь, по срезу вдоль оси трубы). Конечно, необходимый импульс для разгона захватываемой массы будет пропорционален "входной" площади трубы (как и масса захватываемого вещества - с этим никто бороться не собирается, очевидно, что этой массе придется сообщить первую космическую скорость). Цель была уйти от квадрата скорости КА в лобовом сопротивлении. Очевидно, что необходимо прикладывать постоянное усилие на разгон захватываемого вещества, но это величина пропорциональна захватываемой массе и скорости КА (в первой степени). Плюс конечно, еще необходимо учесть затраты энергии на сжатие (и куда то надо будет сбрасывать тепло компрессора - ну это уже детали конструкции). Но затраты на сжатие пропорциональны скорости притока объема газа к компрессору - то есть пропорциональны площади захвата и скорости КА. Видите, куда то подевался квадрат скорости КА, если трубу с компрессором сравнивать с лобовым сопротивлением "паруса" той же площади что и зев трубы.

-- 02.03.2016, 12:14 --

Dmitriy40 в сообщении #1103539 писал(а):

А вот тут вы не забыли про закон сохранения импульса? Захваченный газ надо ещё и разогнать до скорости КА, это и будет создавать лобовое сопротивление, вроде бы.

Нет, не забыл. В месте, которое вы процитировали я рассмотрел открытую с двух сторон трубу (посмотрите еще раз внимательно на предложение). И про разгон массы я написал - в следующем предложении :) (вы чем читаете?).

-- 02.03.2016, 12:16 --

Dmitriy40 в сообщении #1103539 писал(а):

Нет, не лифт. Именно летящий в "плотных" слоях атмосферы аппарат и собирающий газ. Но т.к. у него лобовое сопротивление на первой космической скорости слишком большое, то он летит не от своего двигателя, а его тянет тросом за собой более массивный КА на более высокой орбите.

Если из этой конструкции выкинуть все лишнее (а именно длинный и тяжелый трос/трубу и два КА вместо одного), то получится то что я написал.

-- 02.03.2016, 12:22 --

Dmitriy40 в сообщении #1103539 писал(а):

Да товарищ похоже говорит о невесомой невидимой трубе со стенками нулевой толщины и большим диаметром

Ну вы и фантазер, еще почище меня будете! :) Где я упоминал про отсутствие веса и прозрачность? Открытая труба вначале рассматривалась как модель, понять какое сопротивление будет у подобной конструкции газоуловителя (а не как идея конструкции).

-- 02.03.2016, 12:27 --

Dmitriy40 в сообщении #1103539 писал(а):

Вот только если не восстановить поток "за" трубой (если в середине трубы весь внутренний поток газа постоянно куда-то исчезает), то возникнет и сопротивление, о чём он похоже не подумал ...

Похоже он подумал, а вы просто невнимательны или не поняли написанных слов. Никто (он - то есть я) и не думал обходить законы механики, была только попытка обойти закон аэродинамики (а именно зависимость лобового сопротивления от квадрата скорости).

-- 02.03.2016, 12:41 --

bondkim137 в сообщении #1103540 писал(а):

А будет ли здесь хоть какой-то энергетический выигрыш по сравнению с тем, что бы собрать воздух в низких слоях без всякого троса и потом подняться/разогнаться? Или вообще собрать его на земле и потом поднять? (при разумных современных прочностях троса)

Будет но небольшой, энергией, нужной на подъем массы в гравитационном поле Земли, можно пренебречь. Например, если поднимать массу на высоту в 300 км и пренебречь небольшим уменьшением гравитационного потенциала на высоте, то это будет эквивалентно сообщению телу скорости в 2,5 км/сек. Как видите существенно меньше первой космической скорости (8 км/сек), т.е. энергии потребуется в 10 раз меньше. Выигрыш только в том, что химическими двигателями много на орбиту не натаскаешь (не выгодно). А ионные двигатели не умеют стартовать КА с Земли. А вот потихоньку набирать массу "на бреющем атмосферу полете" возможно смогут - но опять же не той мощности, которые есть сейчас.
Кстати, смысла делать трос вообще никакого нет - трос будет весить и будет тормозить. Просто некоторые думают только по аналогии - увидел к примеру "изобретатель" как жена суп черпаком из кастрюли набирает (или в деревне как ведро на привязи в колодец бросают) - ага, и я такое же ведро придумаю для космического аппарата (ну верно, не лицом же в кастрюлю лезть и уж тем более не прыгать же в колодец, чтобы воды напиться).