Iontové motory

Primary tabs

marcellino> neviem do ktorej diskusie by som zaradil moje nove otazky.

V podobném případě doporučuju založit nové téma, což tímto činím (odkaz na založení nového tématu není dostupný z úvodní stránky fóra, ale z každé podstránky snad už ano).

marcellino> velmi ma zaujima aky vykon maju iontove motory co sa tyka ich zrychlenie a aku prsne maju spotrebu za aku dobu. aku dobu mozu fungovat nepretrzite a co vsetko spotrebuju za danu dobu.

Podle mých znalostí je základní rovnicí pro podobné (elektrické) pohony P = 1/2.F.Isp, tedy že minimální potřebný (elektrický) příkon motoru odpovídá tahu F [N] a specifickému impulsu Isp [Ns/kg]. Při stoprocentní účinnosti stačí příkon [ve Wattech] rovný polovině součinu obou hodnot, ale protože obvyklá účinnost těchto motorů zatím bývá kolem 50% lze pro první přibližení použít i vztah P = F.Isp

Dnešní používané iontové motory mívají Isp kolem 30000 Ns/kg (a účinnost kolem 50%), takže pro tah 1 Newton by potřebovaly elektrický příkon kolem 30 kW. Obvyklé iontové motory zatím bývají stavěny na příkon cca 2 kW, takže mívají reálný tah pod 0,1 N (100 mN).

marcellino> napadlo ma ci by sa dalo nad hociktore miesto nad planetou zavesit nieco co by udrziaval prave iontovy motor hmmm...

Na geostacionární dráze není pro udržování družice nad daným bodem Země třeba žádný pohon (kromě drobných korekcí dráhy), ale v každém jiném místě je to už \\\"hraní si\\\" s potřebným tahem, příkonem, napájecím zdrojem, chlazením a spotřebou pohonné látky (danou Ciolkovského rovnicí). Obávám se, že rozumné využití iontového motoru pro takovéto využití si nějak nedokážu představit. Nadějnější se mi v tomto případě jeví některé pohony zcela bez potřeby pohonných látek, jako jsou sluneční plachetnice, nebo třeba elektrodynamické tethery.

Jaký účel by zavěšení družice nad libovolné místo nad planetou mělo konkrétně mít?
[Upraveno 13.2.2006 poslal ales]

Dobrý den.

Velice děkuji panu Holubovi za příspěvek k technologii, která již nyní začíná ovlivòovat kosmonautiku mírně řečeno hodně.

Zajímalo by mě, jestli poháněné objekty při zapnutém iontovém pohonu s rostoucím ISP a klesající divergencí média (prostorovém úhlu) nezačínají být nebezpečné okolním přístrojům a objektům?

Dále by mě zajímalo, jaký maximální tah se od iontových motorů v nejbližší době dá očekávat?

Je možno očekávat, že bude v nejbližší době iontových motorů využíváno k desaturaci silových gyroskopů vesmírných sond a při využívání efektu gravitačního praku? Tedy po celou dobu činnosti meziplanetární sondy?

Doufám, že se brzy dočkáme velkých družic, které si zcela vystačí s použitím iontových motorů a vesmírných sond, které budou na cestě od Sluneční soustavy dlouhodobě zrychlovat a i jinak manévrovat.

Máte někdo něco k tomuto tématu?

S pozdravem Jirka

Iontovými motory se zabávají např. v [url=http://search.nasa.gov/nasasearch/search/centersearch.jsp?centername=gle... Research Center[/url]

V roce 2002 tam úspěšně otestovali motor o příkonu až 72 kW, který dokázal vyvinout tah 3 Newtony - http://www.grc.nasa.gov/WWW/RT2002/5000/5430jacobson.html

Mirkovu odpověď doplním ještě tím, že pohon s tahem v řádu jednotek Newtonů je dostatečný pro rozpohybování tělesa o hmotnosti v řádu jednotek tun (pro lety dlouhé cca měsíce [zrychlení cca 1 mm/s2]) až desítek tun (pro lety dlouhé několik let [stačí zrychlení cca 0,1 mm/s2]). Při letech s velmi malým zrychlením (pod 1 mm/s2) může být obtížnější manévrování při příletu k planetám, takže v takových případech by možná byl vhodný koncept VASIMR, který dokáže v případě potřeby (krátkodobě) výrazně zvýšit svůj tah na úkor svého specifického impulsu (Isp).

U geostacionárních družic se snad už iontové motory docela začínají používat. Iontové motory jsou určitě schopny pracovat nepřetržitě řadu měsíců i let, ale nejsem si jist jak jsou na tom v pulsním režimu, kdy mají provadět jen malé korekce polohy.

Relativně obtížné je zajištění napájení pro iontové motory. Hmotnost a výkon elektrického nájecího zdroje musí být v rozumném poměru ke hmotnosti a tahu motoru i celého zbytku \"sondy\" Pro napájení iontových motorů je docela vyhovující i napájení solárními články zhruba do oblasti Marsu (rozumný poměr velikosti a hmotnosti solárních panelů vůči produkovanému elektrickému výkonu). Při letech do vzdálenějších míst Sluneční soustavy už by to chtělo jiný napájecí zdroj, například jaderný. Jaderné napájecí zdroje ale také mají své problémy. Od protestů antijaderných aktivistů až třeba po problémy s chlazením.

Nesmíme zapomínat ani na to, že i iontové motory mají samozřejme svou spotřebu pohonné látky a při Isp na úrovni 30000 Ns/kg tak mají rozumnou zásobu rychlosti (delta-V) \"jen\" cca 10 až 15 km/s (když by pohonná látka tvořila cca třetinu hmotnosti \"sondy\"). To je o dost lepší, než u současných sond (delta-V cca 1 až 2 km/s [i méně]), ale pořád to není žádný zázrak (let k Jupiteru a dál by stále trval roky).

Takže doufejme ve vyšší využívání iontových (a podobných) pohonů, ale doufejme i ve vývoj ještě výhodnějších pohonných systémů.

Ja myslim ze Hyabusa ukazala cestu vyuziti iontoveho motoru pro nasledujici desetileti. Malych uzitecnych asteroidu na prozkoumani jsou stovky. Na pruzkumne mise typu JIMO si budeme muset pockat minimalne 10, spise vsak 20 let.
Jinak si nejsem jisty, jestli muze byt iontovy motor na obezne draze kolem Zeme nejak zvlast uzitecny. Snad jen pro geostacionarni druzice. Ale i tam chteji firmy vmanevrovat druzici do provozni polohy co nejrychleji (aby mohly spustit sluzbu a vydelavat prasule) a pro orientaci druzice po provozni dobu deseti let lze lehce pouzit i klasicke prostredky.
Ales psal, ze se u geostacionarnich druzic iontovy motor pouziva, myslim ale ze to nebude nejaky trend, nebo snad ano?

Iontový motor na orbitě Země lze využít na zvyšování dráhy nebo její dlouhodobé změny jak u družic, tak i ISS nebo jiných stanic. U ISS by to ušetřilo hodně paliva, vzhledem k rytmu práce jsou určitě dlouhá období snížené spotřeby elektřiny, kdy by se přebytky efektivně využívali.

No mozna existuji nejake experimentalni a vedecke druzice, nebo spionazni druzice, ktere by to fakt vyuzily. Treba spionazni druzice by tim mohly zpomalovat snizovani svoji drahy. Vedecke druzice by naopak mohly zkoumat Zemi z ruznych drah. Myslim ale, ze to ma svoje mouchy. ISS by potreboval novy modul a elektriny urcite nemaji nazbyt.
U geostacionarnich druzic lze asi iontovy motor vyuzit k prechodu na geostacionarni drahu jeste kdyz solarni panely nejsou vytizene komunikacnimi systemy druzice. Jenomze se uvedeni druzice do provozu oddaluje o par mesicu a utikaji prasule.
Naopak by iontove motory mohly mit moc dobre vyuziti u druzic zahravajicich si s L1. Pro pouhe sezeni tam (napr SOHO) to ale asi taky nebude tak zhave.
To jsou samozrejme jen moje predpoklady.

Dobrý den.

Jenom připomínám, že na zvyšování dráhy je specialista ESA. Myslím zejména neúmyslnou evropskou premiéru zvyšování dráhy velké experimentální komunikační družice Artemis pomocí iontových motorů [url=http://www.lib.cas.cz/knav/space.40/2001/029A.HTM]SPACE40[/url] a [url=http://www.skyrocket.de/space/doc_sdat/artemis.htm]Gunter\'s Space Page(en)[/url], která pomocí těchto motorů zvýšila dráhu z v podstatě kruhové ve výšce asi 30000 km na geostacionární a zachránila tak situaci. Hlavně pak technologickou družici SMART-1[url=http://www.lib.cas.cz/knav/space.40/2003/043C.HTM]SPACE40[/url] a
[url=http://www.skyrocket.de/space/doc_sdat/smart-1.htm]Gunter\'s Space Page(en)[/url], jejíž iontový motor jí umožnil přechod z dráhy přechodové ke geostacionární (pericentrum bylo ve výši okolo 650 km) až na oběžnou dráhu Měsíce.

Vím, první do kosmu přinesli iontové motory Američané, ale myslím, že to tenkrát bylo spíše pro (menší) korekce drah. Jednak to z jejich strany byly komunikační družice a na druhou stranu by mělo jít o kosmickou sondu ?ke studiu komety?.

Myslím, že pokud ([url=http://news.kosmo.cz/index.php/2006/01/11/vafvoj_dvojstupa_ovacho_iontov...òové[/url]) iontové motory získají specifický impuls například 20000 sekund, zvýší svoji spolehlivost a také zvětší rozsah tahu, můžeme se možná dočkat i toho, že sondy budou vypouštěny v clusterech po čtyřech..

Máte někdo něco k tomuto?

S pozdravem Jirka

[quote] také zvětší rozsah tahu, můžeme se možná dočkat i toho, že sondy budou vypouštěny v clusterech po čtyřech. [/quote]
Zvetseni tahu by bylo samozrejme fajn, jenomze jak to udelat a nekrast? Budto bude mit sonda obri PV panely permanentne osvicene sluncem (coz by u telekomunikacnich druzic jeste slo), nebo budou mit jaderny reaktor (a obri radiatory), coz v soucasnosti nejde.
Proc by mely byt druzice vypoustene v clusterech po ctyrech?

Dobrý den.

Stačilo by po dvou, nebo prostě častěji. Myslel jsem si, že potom vystačí s jedním iontovým motorem o měnitelném vektoru tahu, zcela odpadne chemie. Sondy budou menší a levnější, s dobrou rezervou pro manévry. Mohli by si lépe rozdělit práci a tak dále ušetřit peníze a zvýšit vědecký přínos. Z IP by potom snad mohla být dosažitelná jak dráha Jupiterova, tak například Saturnova systému, se všemi jejich zajímavými měsíci.

Nebyla by to krása?

S pozdravem Jirka

Taky mě napadlo, že třeba kdyby sonda New Horizons měla dostatečnou hmotnostní rezervu (třeba právě díky iontovým motorům, i když tady by byl asi problém s napájením, takže by mohli zřejmě posloužit pouze tak do dráhy marsu při napájení solárními panely), tak by mohla např. těsně před průletem kolem Pluta vypustit \"roj\" kamerových modulů, které by planetu nasnímaly ze všech možných úhlů s co největším rozlišením. Každopádně, nápad sekundárních modulů u průletových sond není z mé hlavy, ale z jedné knihy od Arthura C Clarka :-)

mna by skor zaujimalo celkove fungovanie inontovych motorov,ich princip ako to vlastne bezi,ake zrychlenie v m/s je schopne poskytovat a po aku dobu a aku ma pri tom spotrebu a ake pohonne latky (vstupy) potrebuje.tiez aky je pomer medzi suchou hmotnostou a mnozstvom paliva potrebneho na dosiahnutie akych cielov???????

marcellino, co dela tvuj projekt Mesic?

[quote]mna by skor zaujimalo celkove fungovanie inontovych motorov,ich princip ako to vlastne bezi,ake zrychlenie v m/s je schopne poskytovat a po aku dobu a aku ma pri tom spotrebu a ake pohonne latky (vstupy) potrebuje.tiez aky je pomer medzi suchou hmotnostou a mnozstvom paliva potrebneho na dosiahnutie akych cielov??????? [/quote]
Základní údaje pro marcellina:
- základním principem iontových motorů je to, že pracovní látka je ionizována a urychlena z trysky elektrostatickým polem
- klasické iontové motory musí být napájeny elektrickou energií
- vyrobit elektřinu v kosmu je zatím hmotnostně docela náročné (řádově 100 kg na 1 kW, ale neznám přesná čísla)
- pohonnou látkou bývá obvykle xenon (protože je relativně snadno ionizovatelný)
- specifický impuls Isp bývá zatím cca 30000 Ns/kg (výhledově až 200000 Ns/kg a snad i více)
- maximální teoretický tah je dán příkonem P a sp. impulsem Isp ... F = 2.P/Isp
- reálný tah je omezen ještě účinností motoru (ta zatím bývá něco přes 50%)
- uchladit ztrátové teplo v kosmu bývá zatím hmotnostně docela náročné (neznám přesná čísla)
- zrychlení je dáno poměrem tahu a hmotnosti ... a = F/m
- doba funkce (tahu) je dána počáteční hmotností pohonné látky, tahem a Isp ... t = m.Isp/F
- základní odkazy:
http://mek.kosmo.cz/zaklady/rakety/fyzpoh.htm
http://www.astrovm.cz/akaarch.php?rozsahmin=120

Takže závěry (pro Isp=30000 Ns/kg, účinnost 50% a \"kvalitu\" konstrukce 100kg/kW):
- tah na 1 kW ... F = 1000/30000 = 0,033 N (na 1 kW příkonu)
- maximální teoretické zrychlení (bez pohonné látky a užitečného zatížení) a = 0,033/100 = 0,00033 m/s2 = 0,33 mm/s2
- prakticky dosahované zrychlení bývá řádově 0,1 mm/s2 (pohon s napájením tvoří třetinu hmotnosti sondy)
- jednotková doba funkce (tahu) je 30000 s (8,3 hod) na kg a N
- pro mp = 100 kg a F = 0,033 N je doba funkce cca 1000 dní (cca 3 roky)
- pro muz = 100 kg (celkem \"sonda\" 300 kg při startu) je celkové delta_v ... dv = Isp.ln(ms/mk) = 30000.ln(300/200) = cca 12 km/s
- delta_v 12 km/s umožòuje \"poletovat\" po Sluneční soustavě, ale doby přeletu jsou stále v řádu roků

Co potřebujeme pro zlepšení?
- kvalitnější zdroj elektřiny (s mnohem lepším poměrem výkon/hmotnost než 1kW/100kg)
- motor s vysokým Isp (100000 Ns/kg a více)
- co nejúčinnější motor (co nejblíže 100%)

Reálné to snad je, ale jednoduché to určitě nebude. (pokud jsem se někde spletl, prosím o opravu)

P.S.: Stejně jako Jirka se ptám - co dělá tvůj projekt Měsíc marcellino?

jirka

dakujem za opytanie potesil ma tvoj zaujem o moje napredovanie. dari sa mi celkom dobre, samozrejme kedze som si dal vysoky ciel mam s tym aj mnoho problemov a strastiplne bezsenne noci, ale mam sen a staci ak sa mi podari jeden spravny krok a mam kopec energie. momentalne pracujem na sposoboch zvysenia obsahu tritia v mesacnej hornine. mam uz kompletne vymysleny proces spracovania a mnoho dalsich zabezpeceni. je to uzasne zapodievat sa niecim takym.

a co mas nove ty?

dakujem aj alesovi za poskytnute informacie. je mi uplne jasne ze sa s tym este trocghu pekne potrapim ale to nic, mam na to chut a komplikovane veci mi uz par rokov nevadia, skor sa cez ne rad predieram. nastastie to ma este pre mna cas a nebude ma to zdrzovat v napredovani projektu kedze momentalne riesim ine zalezitosti.ale je pre mna na case zapodievat sa tym takze budem predsa potrebovat este kvalitnejsiu osvetu.napr by sa mi dost dobre hodili nejake data z realnej praxe so sond ktore svoje uz nalietali atd.mozne nejake vysvetlenie ktore sa viac podoba ludskej reci.mam toho vela a niekedy z mnohych dat uz ani neviem co vlastne chcem,haha len srandujem ale je to blizke realite

zatial vam vrelo dakujem pani

No to je opravdu zajimave. Ja mam tak akorat cas na reci. Musim rici, ze sis dal opravdu velky ukol. V civilu jsem procesni inzenyr a ikdyz je muj obor trochu jinde, tak az budes mit pocit ze potrebujes zkritizovat, tak jsem zde.
BTW opravdu chces separovat Tritium, nebo to je He-3?
Tritium ma dost kratky polocas rozpadu a samovolne se rozpada na He-3, takze ho na Mesici bude jeste mnohem mene nez onoho He-3 nebo obycejneho vodiku.

vec sa ma tak ze ITER bude fungovat na deuterium a tritium.mozno aj preto ze je potrebne prekonat mensiu vazbovu energiu,kto vie,jednoducho rata sa s tym, ze v priemyselnom meradle sa bude pouzivat tritium.a aj ked si plne uvedomujem ze sa da relativne jednoducho ziskavat vlozenim lithia do reaktora,co ak raz bude na svete politicka vola zastavit uranove realtory a nahradit ich ITERmi.aby sa napr neprodukovalo plutonium,ale to je len cira spekulacia,prepac.ide mi o tom ze s he3 sa realne este nikde nepocita a ani nijak vazne nerata ked su velke problemy s rozbehnutim \"obycajneho\" ITER

a kritiku budem urcite potrebovat a dokonca velmi rad ju prijmem. je to katalyzator vlastnej hluposti a metoda sebazlepsovania, vdaka

No, já jsem hodně skeptický ke světlým zítřkům termonukleární energetiky v té tokamakové podobě, jak se nám představuje jako jedině správná cesta už od doby, kdy Chruščov rozorával celiny a vytyčil smělé plány dohnat a předehnat. Skoro ji považuji za další relikt naivity této doby. Pokud přijde termonukleární energetika, může být dost odlišná - prachové mikrokapsle Lithia s vodíkem zažehované mikrolaserem, bombardování v tuhé elekrodě rozpuštěné suroviny, v níž velký vnitřní tlak nahrazuje kompresi, miony aj. Odhad budoucí ceny speciálních izotopů hélia postavený na odhadu budoucích směrů vývoje energetiky vidím spíš jako sci-fi.

Ovšem kdyby někdo přišel na to, jak relativně levně vyrábět na Měsíci obyčejný vodík, tak by dost zlevnil příměsíční a nadměsíční kosmickou dopravu. Spolu s výrobou kyslíku by to ale určitě chtělo mít zmáknutou jadernou energetiku v měsíčních podmínkách na hodně dobré úrovni.

pardon ale studena vojna je uz len historia takze ja osobne by som sa neopieral o historiu, asi tak to robi hrstka uspesnych vizionarov ktory sa z historie len poucia a nebzlaknu a nedepkuju tam kde si to problematika nevyzaduje. hlavne je ze iter sa pomaly ale uspesne rozbieha a ostatne projekty neprekrocili prah laboratorneho vyskumu

[quote]pardon ale studena vojna je uz len historia takze ja osobne by som sa neopieral o historiu, asi tak to robi hrstka uspesnych vizionarov ktory sa z historie len poucia a nebzlaknu a nedepkuju tam kde si to problematika nevyzaduje. hlavne je ze iter sa pomaly ale uspesne rozbieha a ostatne projekty neprekrocili prah laboratorneho vyskumu [/quote]

Existuje koncepce vyuziti bioplynu coby pohonu v kosmu? Komprese, spalovani, ...? Space ship co prdi... Space ship plny prasat ci bakterii...?

Existuje koncepce vyuziti bioplynu coby pohonu v kosmu? Komprese, spalovani, ...? Space ship co prdi... Space ship plny prasat ci bakterii...? [/quote]

Tedy nevim co to má společného s iontovými motory.

Ale teoreticky to možné samozřejmě je to přece jen uhlovodik (tvoří ho metan).

Ale budou tu problémy:

1) Je to drahe na výrobu
2) musi se skapalnit - další více náklady
3) musí se zbavit příměsí např. těžkých kovů, síry atd. (tzn. třeba mražením další více cena)

4) účinnost nebude jiste nic moc

Tzn pokud to nebudou propagovat jihočeské matky tak tomu šanci nedávam :)

Ale abych to tu jen nehanil Bioplyn a ostatní tyto radoby ekologická paliva:

Viz co stím dělat:

http://www.microturbine.com
http://www.drykiln2000.com

Tolik k iontovým pohonům :)

Iontový motor jako takový perspektivu nemá. Tato hračka není prostě použitelná.

Ale zítra bude (před)výročí! 5.4. dojde k prvnímu použití konečně rozumného pohonu pro pohyb ve Vesmíru.
Bude to 5.4.2063 a bude startovat Phoenix.

[quote]Iontový motor jako takový perspektivu nemá. Tato hračka není prostě použitelná.[/quote] Proc? Je to pohon, ktery je technologicky plne zvladnutelny a vyzkouseny a zatim nic prilis zasadniho zda se nebrani dalsimu vyraznemu zlepsovani parametru, hlavne specifickeho impulsu. Je to dulezity prechod od chemickych pohonu k fyzikalnim v meziplanetarnich letech.

[quote]Ale zítra bude (před)výročí! 5.4. dojde k prvnímu použití konečně rozumného pohonu pro pohyb ve Vesmíru.
Bude to 5.4.2063 a bude startovat Phoenix.[/quote] Vzhledem k tomu, ze podle Startrekoveho kalendare uz mely touhle dobou letat po slunecni soustave lode s podsvetelnym antigravitacnim pohonem, tipuju, ze se to budouci vyroci trochu opozdi ;)

Jen škoda že se nevyplnily představy A.C.Clarka

Hvězdná odyssea 2001, 2010.

Mít takové lodě byl bych velmi štastný :)

[quote]Ale abych to tu jen nehanil Bioplyn a ostatní tyto radoby ekologická paliva...
[/quote]

Eh? Kdyz ti hnije septik, hnuj, atd. mas dve moznosti - bud vznikajici plyn vypoustet volne do vzduchu nebo ho jimat a treba s nim svitit...coz se deje docela casto.

Analogii s iontovymi motory jsem ve svych myslenkach spatroval v tom jak vlastne uvadi iontovy motor raketu do pohybu a uvazoval jsem o stlacenem plynu ktery by vyrabela farma a samotni kosmonauti (exkrementy) na mezigalakticke kosmicke lodi :D a nasledne prdela do vesmiru...odstartovat s tim ze zeme jsem nechtel jako neodstartujes s iontovym pohonem. Samozrejme takova farma by mela svou urcitou zivotnost kterou by zkracovalo prave nevratne vystupujici energie a omezeny prostor ekosystemu... da se snad metan dychat?

[/quote]

Eh? Kdyz ti hnije septik, hnuj, atd. mas dve moznosti - bud vznikajici plyn vypoustet volne do vzduchu nebo ho jimat a treba s nim svitit...coz se deje docela casto.

Analogii s iontovymi motory jsem ve svych myslenkach spatroval v tom jak vlastne uvadi iontovy motor raketu do pohybu a uvazoval jsem o stlacenem plynu ktery by vyrabela farma a samotni kosmonauti (exkrementy) na mezigalakticke kosmicke lodi :D a nasledne prdela do vesmiru...odstartovat s tim ze zeme jsem nechtel jako neodstartujes s iontovym pohonem. Samozrejme takova farma by mela svou urcitou zivotnost kterou by zkracovalo prave nevratne vystupujici energie a omezeny prostor ekosystemu... da se snad metan dychat? [/quote]

Hm a specifický impuls (1 prdu) by byl jistě obrovský ? :)

Kdyby se metan (uhlovodík) vypouště s uzavřeného ekosystému pryč pak by v něm začal chybět a ekosystém by přestal fungovat.

Je to přece jen klasicky kolotoč to co živočich vyprodukuje to rostlina potřebuje a naopak.

Pokud neni systém uzavřen tak se tyto látky ukládají do země. viz. ropa, plyn, uhlí (tzn. vymírání).

[quote]
Hm a specifický impuls (1 prdu) by byl jistě obrovský ? :)
Kdyby se metan (uhlovodík) vypouště s uzavřeného ekosystému pryč pak by v něm začal chybět a ekosystém by přestal fungovat.
Je to přece jen klasicky kolotoč to co živočich vyprodukuje to rostlina potřebuje a naopak.
Pokud neni systém uzavřen tak se tyto látky ukládají do země. viz. ropa, plyn, uhlí (tzn. vymírání).
[/quote]

Specificky impuls prdu mam vzdycky obrovsky, protoze taky obrovsky tlakuju mnozstvim vstupni energie. :D Po natlakovani je nekdy impuls tak veliky, ze stul se z meho pohledu priblizuje velmi rychle - sedice na kancelarske zidli s kolecky standardniho typu Nasa20sb. Zaverecne tlakovani provadim el. energii ziskanou obcasnymi navstevami sluncem osvetleneho prostoru kteremu se odborne rika - venek. Po prdu je jiz predtlakovana nadrz cislo dve...ktera mocnym krknutim zahajuje fazi brzdeni. A tak porad dokola...ovsem Nasa20sb funguji spolehlive. Ostatni kosmonaute za cca 12 hodin meho urychlovani trpi nedostatkem specifickeho prvku vzduchu nutneho pro jejich zivot. Nasledkem toho umira posadka a preziva pouze pilot. Casem to urcite vychytam..prevedu vystup druhe nadrze na dopredny tah a przdit se bude az pri prechodu na orbit..mentolovy.

Jo jo ekosystem by casem prestal fungovat, tak jako kosmonauti :cool:

ne przdit, ale brzdit samozrezme..a prznit uz neni koho...vsichni zemreli udusenim

Tak to uz by na tema zestove trysky stacilo, ne ?
V principu je jedno, JAKOU HMOTU odhazujete za sebe, kdyz raketu urychlujete. Tu hmotu si musite vezt s sebou.

Cim prudceji ji odhodite, tim z jednotkove hmotnosti vezene hmoty ziskate vetsi urychleni, tim vetsi delta-v mate v palivu ulozene. Takze si samozrejme povezete takovou hmotu, aby se urychlovala co nejlepe (treba samocinne rozpinanim pri horeni, nebo po zoinizovani polem ...).

Vozit uhlovodiky ulozene v zive ci nezive biomase je skutecne vrchol neefektivity :)

Sveho casu me nadchnul princip prutocneho termonukleraniho reaktoru, neco jako kosmicky scramjet, ktery termojadernou fuzi spaloval vodik z mezihvezdneho prostoru nasavany ustim motoru. Palivo si s sebou vozit nemusel a jeho efektivita stoupala s rychlosti. Bohuzel zacal fungovat az pobliz rychlosti svetla ... jo, Lem byl hlavicka.

otrava metanem! ne samozrezme, ale samozrejme..asi..slovo samozrezme pouzivaji uplne jine skupiny lidi - tzv. sebemrskaci..

[quote]Takze si samozrejme povezete takovou hmotu, aby se urychlovala co nejlepe (treba samocinne rozpinanim pri horeni, nebo po zoinizovani polem ...).

Vozit uhlovodiky ulozene v zive ci nezive biomase je skutecne vrchol neefektivity :)
[/quote]

Ja nic spalovat nechci. Jenom prudce odhazovat (tak jako u iontoveho motoru), tvz neudrzitelne prebytky :D zmensujiciho se ekosystemu.

Jen tak pro zajimavost. Mam ted strasne malo casu a tak nejsem schopen delat temer nic co se netyka me prace, ale udelal jsem pokus pri kterem jsem si chtel overit vliv teploty na ionizovatelnost vzduchu. Pouzil jsem velmi jednoduchy experiment, kde k ionizaci dochazelo srsenim vybojem o asi 6-10kV v papirove trubici ve stredu kruhoveho kondenzatoru. Cilem bylo ionizovat vice vzduchu pri mnohem mensim napeti nez se pouziva pro lifter(18-70kV). Po spusteni zdroje jsem do trubice pustil vzduch ohraty obycejnym plamenem zapalovace. Protoze byly elektrody prilis blizko sebe tak po zahrati se zmenilo srseni v cistokrevny vyboj. Zaver byl (samozrejme ocekavany) ze pri zvyseni teploty se da ionizovat vzduch mnohem snadneji. Dalsi efekt (tentokrat neocekavany) byl ze i pres vzdalenost nekolika centimetru a ochranu alobalem, horlave lepidlo dokaze chytnout a zpusobit celkem solidni pozar.... :D

marcellino> ... napr by sa mi dost dobre hodili nejake data z realnej praxe so sond ktore svoje uz nalietali ...

Pro marcellina (a případné další zájemce) posílám pár dalších informací.

Parametry a výkony iontových motorů na reálných sondách (posbíráno různě z Internetu)

Deep Space 1 (DS1) [USA, mise k asteroidu 1992 KD a kometě 19P/Borrelly, 1998 - 2001]:
- startovací hmotnost sondy 490 kg (z toho cca 82 kg xenonu)
- max. tah 92 mN při příkonu 2,3 kW (40 mN/kW)
- doba aktivního chodu přes 16200 hodin (678 dní)
- spotřeba xenonu cca 74 kg
- celkové delta_v cca 4300 m/s
- celkové Isp cca 26000 Ns/kg
- průměrný tah cca 30 mN
- průměrné zrychlení 0,1 mm/s2
- maximální zrychlení 0,23 mm/s2

Hayabusa (MUSES-C) [Japonsko, mise k asteroidu Itokawa, 2003 - 2010?]:
- startovací hmotnost sondy 530 kg (z toho 65 kg xenonu)
- suchá hmotnost iontového motoru 59 kg (včetně výkyvného uložení)
- max. tah 23 mN při příkonu 1 kW (23 mN/kW)
- doba aktivního chodu zatím 10400 hodin (430 dní)
- spotřeba xenonu zatím cca 22 kg
- celkové delta_v zatím cca 1400 m/s
- celkové Isp zatím cca 33000 Ns/kg
- průměrný tah cca 20 mN
- průměrné zrychlení cca 0,04 mm/s2
- maximální zrychlení cca 0,05 mm/s2

SMART-1 [ESA, mise k Měsíci, 2003 - 2006]:
- startovací hmotnost sondy cca 360 kg (z toho 82 kg xenonu)
- suchá hmotnost iontového motoru 29 kg
- max. tah 70 mN při příkonu 1,35 kW (cca 50 mN/kW)
- doba aktivního chodu 4958 hodin (206 dní)
- spotřeba xenonu 82 kg (spotřebována celá zásoba)
- celkové delta_v cca 4100 m/s
- celkové Isp cca 16000 Ns/kg
- průměrný tah cca 70 mN
- průměrné zrychlení cca 0,2 mm/s2
- maximální zrychlení cca 0,25 mm/s2

akou realistickou, by ste videli, prípadnú realizáciu solárnoelektrického interorbitálneho ahača (napríklad LEO - GEO, LEO -L1,L2), na báze do teraz vyvinutej technológie, solárnych článkov a motorov?
http://www.grc.nasa.gov/WWW/RT/RT2001/6000/6920verhey.html
[img]http://www.grc.nasa.gov/WWW/RT/RT2001/images/6920verhey-f1.jpg[/img]
dospela už technológia, po odskúšaní na sondách, k bodu keď by sa dala použi, bez ďalšieho vývoja? \"jednoducho\" da do toho, väčší počet motorov, a väčšiu plochu solárnych článkov.. [Upraveno 21.2.2011 alamo]

Co jsem cetl, tak to zase tak moc proudu nezere 1-2A/2600V.
Podle meho jde spise o to, aby se na zadek tahace dalo hodne injektoru. Takze na tom obrazku by iontove motory mely tvorit array pole misto fotovoltaiky a napajeni vytvaret fotovoltaikou nebo PEM clankem (nadrz vodiku/kysliku, az bude funkcni dopravni system ledu z oblasti mezi Marsem/Jupiterem). Pripadne elektriku dodavat RTG zdrojem.
Pouze soustavou iontovejch motoru (jeden muze byt velky 1m x 1m x 60cm) se dosahne toho, aby to melo nejaky rozumny pouzitelny tah.

[quote]marcellino> ... napr by sa mi dost dobre hodili nejake data z realnej praxe so sond ktore svoje uz nalietali ...

Pro marcellina (a případné další zájemce) posílám pár dalších informací.

Parametry a výkony iontových motorů na reálných sondách (posbíráno různě z Internetu)

...

[/quote]

pěkný přehled, dobrá práce! :)

Zajímavé je, že současná technologie iontových motorů dává:

- celkové Isp v rozsahu 15-35 kNs/kg

- energetickou efektivitu v rozsahu 20-65 mN/kW

- pokud máte motor s vyšším Isp, pak máte horší energetickou efektivitu. A naopak ...

[quote]akou realistickou, by ste videli, prípadnú realizáciu solárnoelektrického interorbitálneho ahača (napríklad LEO - GEO, LEO -L1,L2), na báze do teraz vyvinutej technológie, solárnych článkov a motorov?[/quote] Domnívám se, že technicky tomu nic nebrání. Realizovatelné to je. Ovšem s cenou a efektivitou už to může být horší.

Současné reálné iontové motory sahají od v praxi použitých motorů např. na sondě DS-1 (tah cca 0,1 N, Isp cca 30000 Ns/kg, příkon cca 2,5 kW) přes laboratorně odzkoušené motory s Isp cca 50000 Ns/kg a s příkonem cca 50 kW (tedy s tahem trochu přes 1 N) až po testovací VASIMR, připravovaný pro zkoušky na ISS s příkonem cca 200 kW (Isp je nastaveno na cca 50000 Ns/kg, takže tah má být cca 5 N).

Z výše uvedených motorů se určitě dá sestavit \"tahač\" s jakž takž přijatelným tahem (s tahem cca 1 N lze solidně \"rozpohybovat\" těleso o hmotnosti tak max. 3 tuny [pokud chceme z LEO na GEO nebo k Měsící přeletět za max. půl roku]).

Problémy začínají tím, že ty motory musíme \"nakrmit\" dostatečným elektrickým \"výkonem\". Pro ten 1 N a 50000 Ns/kg je to výše zmíněných cca 50 kW. Takto výkonný elektrický zdroj fungující v kosmu už jednak něco váží a také není zrovna levný. Obvyklá uváděná \"kvalita\" stávajících solárních článků bývá kolem 20kg/kW (případně obráceně uvedeno 50W/kg). Solární články tedy budou vážit cca 1000 kg (to musíme odpočítat z těch 3000 kg, které chceme \"rozpohybovat\"). Od \"užitečného zatížení\" musíme dále odpočítat hmotnost použitých motorů, hmotnost konstrukce tahače (včetně \"avioniky\" to bude \"několik set kg\") i hmotnost \"pohonné látky\" (mělo by stačit cca 300 kg xenonu/argonu). Suma sumárum mi tedy vychází, že když by ten \"tahač\" měl sám hmotnost cca 2000 kg, tak by měl \"nosnost\" jen cca 1000 kg. Samozřejmě, že \"nosnost\" lze zvýšit zlepšením použitých technologií (lehčí a výkonnější solární články) nebo také prodloužením doby letu (pak by stačily slabší motory, tedy i menší příkon a tedy i menší a lehčí solární články). Záleží tedy hodně na tom, s jak dlouhou dobou \"přeletu\" se spokojíme.

Druhým hlavním problémem \"iontového tahače\" je jeho cena, protože jeho pohonný systém může vyjít mnohonásobně dražší, než klasický chemický a může vyjít dokonce dražší, než by byla cena za vynesení \"dodatečného chemického paliva\" do kosmu. Hodně by se tedy muselo vsadit i na výdrž a znovupoužitelnost tahače. Snad by to ale vyšlo výhodně už s dnešními technologiemi.

Pokud si někdo chcete pohrát s potřebnými Isp, tahy, výkony a zrychleními iontových motorů, tak jsem k tomu torchu rozšířil svou stránku \"Výpočty\" http://mek.kosmo.cz/zaklady/vypocty.htm , kde si s tím můžete \"zalaborovat\" a zhruba si zjistit potřebná čísla. Na konci řádku \"pomalý pohon\" jsem přidal sloupce \"tah\" a \"výkon\". Počítejte ale s tím, že tam uvedený \"výkon\" je jen teoretický a \"čistý\" (platí tedy pro 100% účinnost motoru). V praxi se účinnost iontových a podobných motorů pohybuje mezi 50 - 70%, takže pro hrubý odhad \"příkonu\" (který musejí dodat solární články) můžete klidně ten uvedený čistý \"výkon\" vynásobit dvěma.

Při opakovaném použití tahače je velký problém palivo pro návrat stupně na nízkou dráhu - váží dalších cca 200 kg - hmotnost UZ se tak sníží z 1000 kg na nějakých 750 kg, přitom náklady rostou - solární panely a řídící systém tahače pak budou dražší - musí několikrát odolat radiaci ve Van Allenových pásech při dlouhodobém prolétávání. Vzhledem k současné délce provozu telekomunikačních družic je samotná radiační odolnost družic snad na dobré úrovni, ale chtělo by to taky prověřit.

\"Suma sumárum mi tedy vychází, že když by ten \"tahač\" měl sám hmotnost cca 2000 kg, tak by měl \"nosnost\" jen cca 1000 kg.\"

mal som na mysli čosi \"proporčne\" väčšie
čosi čo by v zloženom stave vážilo tak 20 ton, a dalo by sa to naloži trebárs ariane 5
takže ak by ten pomer zostal zachovaný, \"nosnos\" by mohla by niekde medzi 7 - 10 ton

ja hlavný problém vidím v cene hnacieho média
napríklad v debate o vasimr, sa ukázalo že keby používal xenon, spotreboval by na jednu cestu, celosvetovú ročnú produkciu
nevraví sa mu \"vzácny plyn\" len tak..
The price of 99.995 % pure xenon gas costs 266.50 €/dm3 in small quantities (1 dm3) and about 10.62 €/dm3 in large quantities (300 dm3).
http://www.ktf-split.hr/periodni/en/xe.html
s argónom je to o niečo lepšie
http://www.ktf-split.hr/periodni/en/ar.html
The price of 99.999 % pure argon gas costs 169.90 €/dm3 in small quantities (1 dm3) and about 1.84 €/dm3 in large quantities (300 dm3).

bohužia¾ neviem to preráta, na skvapalnený plyn alebo hmotnos
ale mám nepríjemný pocit, že nakoniec by bolo lacnejšie nakupova chemické palivo (v rátane ceny za dopravu na LEO), ako nakupova hnacie médium pre iontový pohon [Upraveno 21.2.2011 alamo]

[quote]Při opakovaném použití tahače je velký problém palivo pro návrat stupně na nízkou dráhu - váží dalších cca 200 kg - hmotnost UZ se tak sníží z 1000 kg na nějakých 750 kg, přitom náklady rostou - solární panely a řídící systém tahače pak budou dražší - musí několikrát odolat radiaci ve Van Allenových pásech při dlouhodobém prolétávání. Vzhledem k současné délce provozu telekomunikačních družic je samotná radiační odolnost družic snad na dobré úrovni, ale chtělo by to taky prověřit. [/quote]

Otazkou taky je, jestli by se to klasickym reaktorem 3+ generace (tekutej sodik nebo olovo) s vhodnym nizkozaricim palivem nebylo lepsi jak pomoci \"nestabilni\" fotovoltaiky.
Hiperion a Toshiba 4S jsou v kompletu velke jako vetsi maringotka a umi 10-50MWe. V mensi verzi 2MWe...uzavreny system, palivo je vice obohacene a nemusi se vymenovat 40 let.

Samozrejme by to taky chtelo spolehlivej system dotankovani Xenonu nebo vymeny tlakove nadoby primo na tahaci.

[quote]...Hiperion a Toshiba 4S jsou v kompletu velke jako vetsi maringotka... [/quote]
1/ Otazka je hmotnost
2/ \"vacsia\" maringotka? Len na vlastne uchladnie uvadzaneho vykonu budes potrebovat hodne prerastlu maringotku...

stale budes lepsi jak fotovoltanika?

Hiperion, Toshiba S4

1MWe (elektrický) zodpovedá u reaktorov približne 3-5MW tepelným (účinnos 20-30% - Dukovany cca 25%)

Dukovany produkujú cca 2GW tepla a cca 440-450MWe, majú 8 chladiacich veží, vysokých cca 120 metrov, priemer základne som odhadol na 80 metrov, plocha pl᚝a valcovej veže by bola cca 30 000 m2, reálne, kvôli tvaru skôr okolo 25 000 m2.
8 veží = 200 000m2 pre 2GW => 1kW/m2 (pri odparení cca 1000kg vody za sekundu).

Nemám presnejšiu predstavu, nako¾ko efektívne je chladenie vo vesmirnom priestore, ale i za predpokladu, že z plochy chladiča 1m2 dokážeme odvies hoci i 1kW za sekundu ako v Dukovanoch, sú plochy potrebných chladičov obrovské - tisíc metrov štvorcových na tepelný megawatt a 3-5 tisíc metrov štvorcových na megawatt elektrický...

Jeden kilowat na meter štvorcový je ale pri chladení v kozme asi veee¾mi optimistické a nereálne číslo, aj 100W by bol zrejme viac než mimoriadny výkon, a pravdepodobne je nedosiahnute¾ný. A chladiace panely desivo narastajú do desatisícov metrov štvorcových...

alamo - je mi to ¾úto, ale vždy sa nájde nejaká sviòa, ktorej sa nelení trochu počíta a tvoj nápad nakoniec celkom hnusne potopí... Teraz som to bol ja.

\"alamo - je mi to ¾úto, ale vždy sa nájde nejaká sviòa, ktorej sa nelení trochu počíta a tvoj nápad nakoniec celkom hnusne potopí... Teraz som to bol ja. \"

krucinál.. prečítaj si to celé :P

s nápadom použi \"jadro\", prišiel RYS

inak ja som to asi zabil aj sám, zamyslením sa nad cenou hnacieho média

Hnacie médium by som až tak tragicky nevidel, \"hore\" ho tak či tak musíš dosta \"klasicky\" a pri cene za vynesenie rádu tisícov éčiek za kilogram je nákupná cena rádu jednotiek alebo i stoviek euro za kilogram už celkom srandovná - dosahuje tak 10% ceny za vynesenie (a to je u štátnych objednávok bežné, a skôr skromné, \"všimné\").

Zapomeli jste na jednu vec, toto nejsou bezne reaktory ktere znate.
Jsou to nanoreaktory, zatim existuji 3 typy.
Hiperion ma 40 nebo 50MWe (3.5+ generace, uranove kulicky obohaceni 36%, zivotnost naplne 39let) 110/130MWt. Velikost maleho domku (vcetne chlazeni tekutym kovem v mnozstvi 400 litru tekuteho sodiku. Velikost samotneho reaktoru 2.7m vyska (je to valec), 1.2m prumer.

Toshiba 4S jsou 2 typy... 430kWe/710kWt nebo 2MWe/6MWt, velikost valce prumer 60cm, vyska 1m, 300 litru tekuteho sodiku, mensi ve velikosti (komplet) vetsi (delsi) maringotky vcetne 3f generatoru.
V podstate se to cele zakope 15m pod zem, vyvedou se kabely, vstupni/vystupni trubka pro TV/TUV (nemusi se). Zivotnost paliva 50let.

Jeste je mensi ruskej (puvodne z ponorky) na tekuty olovo.

Jak jsem se dival do schemat a jestli jsem to spravne pochopil, tak primar je tekuty kov a externi chlazeni u vsech je v podobe roztavenych smesi soli (ty soli maji 96-180st).
U toho ruskeho jsou dokonce dva stupne chlazeni...smesi soly a nejaky druh parafinu pro nizsi teploty.
Podle meho by to slo v nejhorsim uchladit (mensi teploty) v podobe neceho jako Wooduv kov (tekutej od 33st).

U te mensi Toshibi je teplota 376st a u ruskeho 340st.

Ta tekuta sul se da dobre chladit a toho tepla neni zas tolik.
Je to uzavreny okruh.

Pokud se pouzije mnozstvi mikrotrubicek s tim necim jako parafin, tak to lze rozvest do chladicich \"kridel\", pricemz tyhle kridla by byla prospikovana tema mikrotrubickama.

Muj nazor je, ze lze vyrobit reaktorovej komplex do velikosti maringotky s chladicima \"kridlama\".

[Upraveno 22.2.2011 -=RYS=-]

A problém je, že ještě žádný Hyperion není.

jediným čo sa doteraz najviac priblížilo k predstave takého ahača, a dokonca s jadrovým zdrojom (nie \"baterka\" ale miniatúrny štiepny reaktor, plocha radiátorov 422m2), bol Jupiter Icy Moons Orbiter(JIMO)
[img]http://air-attack.com/SPACE/jimo/jimo_outline.jpg [/img]
http://air-attack.com/page/71/Jupiter-Icy-Moons-OrbiterJIMO.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Jupiter_Icy_Moons_Orbiter
http://www.youtube.com/watch?v=uztLNShOL5A
http://www.youtube.com/watch?v=zkGgk1-7SW4
bohužia¾ projekt bol zrušený [Upraveno 22.2.2011 alamo] [Upraveno 22.2.2011 alamo]
zaujímavé je že ove¾a viac informácií o jadrovom reaktore je na francúzskej stránke wiki
http://fr.wikipedia.org/wiki/JIMO
[img]http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/da/JIMO_reactor_an... [Upraveno 22.2.2011 alamo]

[quote]...Zajímavé je, že současná technologie iontových motorů dává:

- celkové Isp v rozsahu 15-35 kNs/kg

- energetickou efektivitu v rozsahu 20-65 mN/kW

- pokud máte motor s vyšším Isp, pak máte horší energetickou efektivitu. A naopak ...

[/quote]

Max. Isp by bolo zrejme dosiahnutelne az synchrotronom...
S akymi ucinnostami by bolo mozne uvazovat? Pre sucasne konstrukcie urychlovacov to je zrejme podruzna otazka. :)

Je vobec nejaka obdobna technologia realna? (konstrukcia cca v desiatkach ton, napajanie v desiatkach / stovkach kW, ...)
(mozno aj s uspokojenim sa s \"jednoduchsou\" konstrukciou cyklotronu)

Pages