Список форумов Форум космопорта Форум космопорта
Космос и все, что с ним связано...
 
 FAQFAQ   ПоискПоиск   ПользователиПользователи   ГруппыГруппы   РегистрацияРегистрация 
 ПрофильПрофиль   Войти и проверить личные сообщенияВойти и проверить личные сообщения   ВходВход 

Солнечная энергия для Лунной колонии
На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8  След.
 
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Форум космопорта -> Обсуждение идей
Предыдущая тема :: Следующая тема  
Автор Сообщение
Плазма
Ветеран


Зарегистрирован: 22.06.2012
Сообщения: 338
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 22 Июн 2012 [19:15]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Ядерная энергетическая установка-это очень хорошо, но всё же есть минусы, хотя на первом этапе можно использовать и её.

Очень давно я додумался поставить две солнечные электростанции в противоположном направлении от Лунной базы расположенной на северном полюсе. Проводил рассчёты. Тогда меня смутил маленький КПД панелей. Но недавно узнал что американцы довели КПД до 43%. И обещали довести до 50%.
Я решил вернуться к теме.

На сегодняшнем техническом уровне и недалёком будущем реально построить такую электростанцию. Требуемое оборудование: Ангара-А5, ППТС+её модификация и лунный посадочный модуль.
Главное в строительстве электростанции-это то что строится она поэтапно и строительство может быть заморожено на долгие годы без ущерба на любом этапе строительства.

Рассчёты и последовательность работ.
1. Станция находится на северном полюсе Луны. Точные координаты требуется уточнить.
Средний радиус Луны=1737,10 км.
Длина дуги окружности Луны l=2pr=2*3.14*1737,10=10.908,988 км.
Если это число разделить на 360 градусов то получим, что длина дуги Луны в 1 градус=10.908,988:360=30,30 км.
Этой единицей легко пользоваться.
Я решил расположить одну электростанцию


на обращённую к Земле сторону, а другую на противоположную на расстояние 10 градусов, т.е 90-10=80 градусов с.ш.(Больше не стал, дальше будет понятней почему). Расстояние 10 градусов=10*30,30=303 км.

2. Создание кабеля соединяющего электростанцию и Лунную базу.
Требуется выбрать материал для кабеля. Я выбрал Алюминий.
Дальше для наглядности возникающих проблем приведу три варианта:
Радиус проводника
1. 1мм
2. 2мм
3. 3мм
Длина проводника:303.000 м.
Теперь вычислим V объём алюминия необходимого для изготовления одного кабеля по формуле V=P*r^2*l:
V1=3.14*(0,001)^2*303.000=0,95142 м^3

V2=3,14*(0,002)^2*303000=3,80568 м^3
V3=3,14*(0,003)^2*303000=8,56278 м^3
Теперь вычислим массу каждой модели проводника. Очень важный показатель. Плотност (p) алюминия=2700 кг/м^3
m1=0,95142*2.700=2568,834 кг
m2=3,80568*2.700=10.275,336 кг
m3=8,56278*2700=23.119,506 кг
Тут следует отметить, что это чистая масса алюминиевого провода: без диэлектрического изолятора и общей верхней оболочки.

Какой диэлектрик нужно выбрать и на сколько он увеличит массу провода я не искал и не рассчитывал, также как и оболочку. Но думаю что оболочку лучше сделать из углеродного волокна.
3. После того как сделана модель кабеля, возникла другая проблема(по этому рассчёт в трёх вариантах и ниже 80 градусов с.ш не пошёл)-удельное электрическое сопротивление.
Оно увеличивает потерю энергии при передаче на большое расстояние.

Единственный метод борьбы-увеличение радиуса проводника, увеличивающий площадь поперечного сечения. Но как видно из вышеуказаных рассчётов-тут же увеличивается масса. И для третьего варианта она уже критична для ракеты-носителя Ангара-А5 (НОО-25.000 кг).
Дальше рассчёт сопротивления.
Площадь поперечного сечения S=pr^2:
S1=3,14*1^2=3,14 мм^2
S2=3,14*2^2=12,56 мм^2
S3=3,14*3^2=28,26 мм^2

Следовательно общее сопротивление проводника длиной l=303.000 м равно R=p*(l/S). Удельное сопротивление p=0,028 Ом*мм^2/м.
Тогда сопротивление:
R1=0,028*303.000/3,14=2701,91 Ом
R2=0,028*303.000/12,56=675,47 Ом
R3=0,028*303.000/28,26=300,21 Ом
Как видите сопротивление всё еще велико. Надо думать...

Нерешённых вопросов как видите в этом проекте много.
4. Когда окончательный вариант кабеля будет готов, его сматывают в катушку, катушку в защитный контейнер, контейнер под обтекатель ракеты и запускают ракету. Катушка находится на определенной максимально высокой орбите.
5. Запускается ППТС(технические характеристики не привожу, они достаточны для выполнения задачи), зацепляет катушку и ташит её на безопасную Лунную орбиту.

Оставляет её там. Сам возвращается.
6. Когда нужное число катушек соберётся на Лунной орбите, запускается два аппарата-1ППТС(пилотируемый) и его беспилотный аналог. Летят к Луне. Подлетают к катушке, один держит-другой разматывает. Получается прямой длинный проводник на орбите. Потом пилотируемый корабль отсоединяется, а автоматический тормозится и сажает кабель на поверхность Луны. Пилотируемый летит назад.

7. Когда все кабели будут на поверхности Луны, запускаются грузовые беспилотные корабли с солнечными батареями. Они садятся в точке, где заканчивается кабель, т.е где то на 80 градусах северной широты.
8. После этого нужно отправить робота, который развернет и установит солнечные батареи и подключит к ним кабель.
9. Отправляется небольшой жилой модуль и сажается на северный плюс, в месте где сходятся два проводника.


В одном из них всегда будет электрический ток. Следовательно на базе он будет круглосуточно.
10. Отправляется первая экспедиция, для подключения модуля к электростанциям.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Kuasar
Администратор


Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1073
Откуда: Минск

СообщениеДобавлено: 23 Июн 2012 [12:41]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Просьба на будущее - не плодите кучу постов, пишите все мысли в одном.

Прилунять размотанный провод с орбиты - не самая удачная идея.
Даже если вы сможете полностью погасить горизонтальную скорость, при падении на поверхность провод порвется в сотне мест из-за высокой скорости падения и неровностей рельефа.
Если же горизонтальная скорость не будет погашена, то провод протянет по поверхности, он порвется, а ошметки изотрутся в пыль.

Чтобы снизить потери мощности из-за сопротивления в линиях электропередач используется высокое напряжение. Чем выше напряжение - тем ниже потери при заданной мощности.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
Плазма
Ветеран


Зарегистрирован: 22.06.2012
Сообщения: 338
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 23 Июн 2012 [14:02]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Думаю что прочная оболочка из углеродного волокна выдержит натя жение и падение.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Kuasar
Администратор


Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1073
Откуда: Минск

СообщениеДобавлено: 23 Июн 2012 [14:23]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Углеродное волокно прочное - не поспоришь. Но это не панацея от любых видов нагрузок.
Катушки с проводами все таки придется разматывать прямо на Луне Smile
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 23 Июн 2012 [15:01]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Плазма
1. Опять углеродное волокно... Вы его стоимость хоть посчитали?! Дешевле будет вёдрами солнечный свет с освещённой стороны пешком таскать.
2. При ценах доставки на поверхность Луны порядка 100 000 у.ё./кг нам будет всё равно, что доставлять - алюминий или серебро, разница по стоимости самого металла - ничто в сравнении со стоимостью доставки. А сопротивление-то разное.
Считайте всё заново, и желательно не только и не столько физику, сколько ДЕНЬГИ.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Kuasar
Администратор


Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1073
Откуда: Минск

СообщениеДобавлено: 23 Июн 2012 [15:53]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Для прокладки проводов от лунных электростанций нам не нужны земные провода. Можно прямо на Луне собирать валяющееся на поверхности метеоритное железо, сплавлять его в толстые токопроводящие шины и этими шинами прокладывать линию электропередач (ЛЭП).

Всю работу можно автоматизировать и выполнять под контролем оператора с Земли.

Отправляем на Луну простой лунный трактор с металлоискателем и электромагнитом снизу. Луноход катается по Луне, металлоискатель находит фрагменты железных метеоритов, электромагнит их собирает. Если электромагнит не выключать, то соберем и мелкие пылинки железа. Насобирали, например, тонну - поехали строить очередной участок ЛЭП.
Собранное железо потихоньку плавим и отливаем из него толстенные рельсы-проводники.
В качестве изоляторов для ЛЭП можно просто отливать на поверхности Луны "тумбочки" из расплавленного реголита - они будут как стекло.
Железные "рельсы" кладем на стеклянные "тумбочки" и свариваем их между собой при помощи изогнутых полос - для компенсации температурных колебаний.
Питание всего оборудования от солнечных батарей.
Плавильную печь можно сделать на основе солнечного концентратора.

Вообще очень странно, что современные проекты освоения Луны не рассматривают метеоритное железо в качестве практически дармового конструкционного материала, который там валяется прямо под ногами.
По моим оценкам в год на Луну выпадает 20 тонн метеоритов из которых около 5% - железные. Т.е. за год на Луне скапливается около 1 тонны железа. За последний миллион лет - 1 млн. тонн. или по 250 тонн на 1 кв.км
А если принять в расчет не 1 млн. лет лунной истории, а все 4,5 млрд. лет?

Да из собранного простым магнитом металла можно всю лунную базу построить.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
Плазма
Ветеран


Зарегистрирован: 22.06.2012
Сообщения: 338
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 23 Июн 2012 [21:24]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Конечно сопротивление разное, ведь диаметр проводов разный, в каждом из трёх вариантов.
Сделал рассчёт для оболочки из углеродного волокна-всё получилось, выдерживает нагрузки. Только третий вариант сдох-масса большая получилась. Про цены знаю. Слышал вариант из Академгородка,Новосибирск. Придумали Луноход, едет и спекает реголит под собой прямо в солнечные батареи. Дёшево. Только городов на Луне что то не видно.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
vasanov
Ветеран


Зарегистрирован: 05.05.2009
Сообщения: 2012

СообщениеДобавлено: 23 Июн 2012 [22:27]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Плазма писал(а):
Только городов на Луне что то не видно.

А какие города на Луне ? Ведь вся поверхность Луны уже давно распродана в частную собственность ушлыми капиталистами. Теперь там и плюнуть нельзя- попадешь на чей-то участок. Потом по судам затаскают. Smile
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Kuasar
Администратор


Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1073
Откуда: Минск

СообщениеДобавлено: 24 Июн 2012 [00:37]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

vasanov писал(а):
А какие города на Луне ? Ведь вся поверхность Луны уже давно распродана в частную собственность ушлыми капиталистами. Теперь там и плюнуть нельзя- попадешь на чей-то участок. Потом по судам затаскают. Smile

Ни что не мешает и вам купить себе участок - это недорого.
И я более чем уверен, что все американские компании, которые заявляют планы освоения Луны, себе участки купили - просто на всякий случай.
Но к теме это вообще-то не относится.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
Плазма
Ветеран


Зарегистрирован: 22.06.2012
Сообщения: 338
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 24 Июн 2012 [10:29]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Вот схема без углеродного волокна.
1.Пуск РН Ангара-А5. Доставляет робота и солнечные батареи. Робот собирает станцию. 2.Пуск РН Ангара-А5. Выводит самоходную катушку: представляет гибрид катушки,посадочного модуля и лунохода. 3. Пуск ППТС(РН-?),тащит катушку на Луну. 4. Катушка садится и робот присоединяет один конец провода к электростанции. Другой конец всегда на катушке, она едет к северному полюсу и разматывается.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Плазма
Ветеран


Зарегистрирован: 22.06.2012
Сообщения: 338
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 24 Июн 2012 [10:52]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Что же касается цены, то: стоимость программы Фобос-грунт=5 миллиардам рублей. А для строительства двух электростанций требуется: 4 пуска РН Ангара-А5, 2 пуска РН типа Зенит(для ППТС), плюс цена оборудования. Всего получается 6 пусков. Умножаем 6*5=30 миллиардов рублей. МКС в год обходится дороже. (Про железо на Луне, идея тоже интересная. Думаю проблема в его собирании, рельеф Луны ужасный). Подума
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 24 Июн 2012 [13:49]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Опять потеряли практически важнейший элемент: надёжность!
Где аккумуляторы?!
Что будет в ситуации, когда одна из электростанций только вошла в тень, а вторая ВНЕЗАПНО вышла из строя?
Опять же, для базы начального уровня дешевле будет провода доставить, в то время как для крупномасштабной колонии гораздо больше смысла имеет вариант с добычей и обработкой имеющихся на Луне полезных ископаемых - масса оборудования будет внушительной, но окупаемой при долгосрочном функционировании.

Кстати, а почему только 4 пуска "Ангары А5"? Это всего-то 8-10 тонн ПГ на поверхность Луны. Маловато будет... И на какой барабан нам при этом нужны 2 ППТС на лунной орбите?
Опять же, привлекаем несуществующую технику. Давайте ещё межорбитальный буксир с ЯРД в схему включим и РН "Вулкан" возродим для пущей кошерности. Very Happy
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Плазма
Ветеран


Зарегистрирован: 22.06.2012
Сообщения: 338
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 24 Июн 2012 [17:32]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Да. Вы правы. Следует уточнить. Я виду речь исключительно о базе начального уровня. Так сказать чтобы закрепиться.
2ППТС нужны чтобы перетащить 2катушки с Земной орбиты на Лунную. Катушка сама улететь не может, слишком тяжёлая. Если сделать чтоб сама летела, то такую массу РН Ангара-А5 не потянет. Да техники которую я использую пока нет.(Жаль). А батареи будут, их спустят вместе с жилым модулем. Но это уже строительство самой Лунной станции.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 24 Июн 2012 [20:43]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
2ППТС нужны чтобы перетащить 2катушки с Земной орбиты на Лунную

Угу... А заодно они ещё будут тащить в своем составе лишнюю массу в виде космонавтов, скафандров, кресел и СЖО.
Нет уж, голос разума из Роскосмоса уже который раз нам вещает: межорбитальный буксир, желательно с ЯЭУ на борту.
Кстати, 2 катушки можно в крайнем случае и одним ППТС притащить, если присобачить дополнительный запас топлива. Но и ничто не мешает баки и двигатели непосредственно прилепить к катушкам, наподобие предпоследнего российского малого модуля МКС на базе "Прогресса", запамятовал, как его обозвали... "Рассвет", что ли...
Ресурсов агрегатного отсека "Прогресса" вполне хватит, если вспомнить, что изначально "Союз" планировался для облёта Луны, а уж после всех модернизаций за пол-века...
В общем, были бы деньги - можно и сейчас с "Протон-М" справиться, а пресловутая "Ангара" - наглый распил бюджетных средств.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Плазма
Ветеран


Зарегистрирован: 22.06.2012
Сообщения: 338
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 24 Июн 2012 [22:33]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

ППТС планируется делать в двух вариантах:грузовом автоматическом и пилотируемом. Я имел ввиду автоматический. Межорбитального буксира в ближайшее время не видать. Вариант с Прогрессом и Протон-М я не считал. Но могу предположить, что с ними еле-еле получится первый вариант, где радиус проволоки 1мм и сопротивление 2701 Ом.(Смотри выше). Да были бы деньги, можно и с этой техникой первый вариант сделать.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Плазма
Ветеран


Зарегистрирован: 22.06.2012
Сообщения: 338
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 25 Июн 2012 [08:45]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Сделал рассчёт для провода радиусом 2 мм. Нашёл нужный изолятор. Если Протон-М ещё справляется с задачей, то Прогресс придётся модернизировать, вся его полезная нагрузка 2,5т должна составлять топливо.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 25 Июн 2012 [15:56]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
радиус проволоки 1мм и сопротивление 2701 Ом

Харе жлобиться по мелочам, берём серебро! Дешевле будет.
Цитата:
Прогресс придётся модернизировать, вся его полезная нагрузка 2,5т должна составлять топливо

Баки к нему приделать ПОБОЛЬШЕ и одним пуском с катушками напару - одним "Протоном".

Кстати, о ППТС:
Цитата:
В 2013 году должен начаться выпуск рабочей документации на элементы системы

Т.е. даже не начнется 100%, а должен начаться )))
Цитата:
Межорбитального буксира в ближайшее время не видать

Дык он ничем не отличается от МЕГО-ПРОЕКТОВ типа той же "Ангары", ППТС и "космической ЯЭУ мегаваттного класса" впридачу.

Так что определяемся - мечтаем о несбыточном (включая сабж), или пытаемся рассчитать сабж на имеющихся РН и т.п. эпохи динозавров.

ЗЫ. Что-то меня смутила информация с вики по поводу грузоподъемности грузового варианта ППТС аж в 2 тонны на НОО.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Плазма
Ветеран


Зарегистрирован: 22.06.2012
Сообщения: 338
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 25 Июн 2012 [18:40]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Зато стендовая модель РН Ангары уже в Плесецке на стартовой площадке. В следующем году запуск.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Kuasar
Администратор


Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1073
Откуда: Минск

СообщениеДобавлено: 25 Июн 2012 [20:53]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Предлагаю ракетоносители обсуждать в отдельной теме.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
Плазма
Ветеран


Зарегистрирован: 22.06.2012
Сообщения: 338
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 26 Июн 2012 [23:12]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

К вопросу об использовании железа на Луне.
Провёл опыт. Взял камни от 1 до 4см. Высыпал в кучу, разровнял кучу в линию. Обвязал 1 камень проводом(5Вольт), положил на конец кучи. Индикатор на другом конце линии тока не показал. Максимальное расстояние где есть ток 4 см. Плюсы эксперимента:1.Камни не переплавлял. 2.Камни силикатные.(Большое сопротивление). Интересно было бы повторить опыт с железными метеоритами.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Показать сообщения:   
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Форум космопорта -> Обсуждение идей Часовой пояс: GMT + 2
На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8  След.
Страница 5 из 8

 
Перейти:  
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах