Заметки инженера - исследователя
856 subscribers
404 photos
58 videos
25 files
1.43K links
Космонавтика без гламура.

Интересы, социальные тенденции, идеологические течения, в которые она вписана.

Сословный долг ученого - осмысление происходящего. Поэтому тематика канала резко шире чем только космонавтика.

Обратная связь: @IngeniumNotes_bot
Download Telegram
Forwarded from Спутник ДЗЗ
June 12, 2023
Forwarded from Спутник ДЗЗ
July 2, 2023
К репостам выше.

Отношусь я к этому скептически. Потому что.

1. На каком-то форуме кто-то подвел к Путину какого-то непонятного человека Вячеслава Темкина. Все что есть об этом человеке - статья в Известиях от августа 2022 с описанием принципа работы двигателя:

Ионная ловушка открытого типа обеспечивает работу двигателя за счет использования остатков атмосферы в низком космосе. Она создает электромагнитное поле, которое обеспечивает зажигание плазмы, в которой ионизуются атмосферные газы. Проведенные нами эксперименты показали устойчивое горение плазмы даже в условиях глубокого вакуума.

Ну молодцы! Закон Пашена проверили! Его ведь всего 140 лет назад открыли!

Кроме повторения западных давнишних новостей нового здесь ничего.

Есть еще прошлогоднее видео с неким Вячеславом Темкиным - от июля 2022. Видимо, тот самый. На видео человек рассказывает сказки о какой-то супер-пупер технологии 3D печати керамики, которая уже повысила эффективность ЖРД на 15%. (Сказки - потому что. 1) И где эта технология? Что с ее помощью сделали? 2) Керамика отлично держит напряжение. Вот совсем хорошо. Но только если оно сжимающее. Условно, попробуйте раздавить песок. Получится? А вот если напряжение растягивающее - то с этим большие проблемы. Вопрос на засыпку: в камере сгорания ЖРД - какое напряжение?)

Создание подобного прямоточного ионного двигателя - это сложная задача. А у Вячеслава Темкина не удалось найти не то что научный статей по физике плазмы, у него вообще не получается найти ни одну статью.

2. Борисов, на голову которого свалилось это счастье, навел справки и на следующий день доложил президенту (см. видео в посте выше) о том, что этот Темкин сотрудничает с МФТИ. А у МФТИ, так скажем, очень неоднозначная репутация по данной теме.

Фактически, сегодня МФТИ - это место, где готовят программистов, которые что-то (но не очень хорошо) понимают в физике. Понимают - в смысле знают что нужно говорить в ответ на заданный вопрос.

С плазмой, тем более с плазмой применительно к ракетным двигателям там, насколько я знаю, никто не работает. Иногда пытаются присадить черенок, но не очень то получается. Отторгает система.

А вот надувать инфо- пузыри под выделение средств на пустые работы над пламенными двигателями в МФТИ достаточно хорошо умеют. Раньше это делали через каких-нибудь чикагских мальчиков под легендой "из США вернулся наш великий выпускник и сейчас будет делать тут мега супер пупер проект". Сейчас, видимо, времена изменились, и коллаборации строятся с юркими людьми из Сергиева Посада.

3. А пузырями это все оказывается по очень простой причине. Вот вообще не проблема сделать ионный или плазменный ракетный двигатель. Буквально в гараже можно сделать. Студенты их делают даже в качестве вопроса по выбору на экзамены. В банке у них такие ионные лампочки красиво светятся.

Но есть одно но. Работает это все очень не долго. Потому что поток ионов быстро разрушает конструкцию двигателя.

И главная проблема - это то, как сделать чтобы этот двигатель, условно, не перегорел как лампочка. Чтобы он работал без ухудшения характеристик на хорошей мощности не 10 минут, а 10 лет. Над этой проблемой бьются люди по всему миру. И да, тут керамические материалы - перспективная область. Перспективная, но не прорывная.

Из вышеперечисленного я думаю, что мы наблюдаем очередной инфопузырь. Какие-то деньги с этого те, кто его надувает получат. Но не много. Борисов уже грамотно начал "съезжать с темы", перевел разговор на ОКБ "Факел" и т.д.

Ну, и чтобы два раза не писать. Допустим, создадим двигатель. Чем его питать? Борисов правильно говорит о проблемах атомарного водорода и кислорода, быстро уничтожающего солнечные панели. А энергии жрать тако двигатель будет многой. И нужна она не только двигателю. Именно поэтому я считаю, что сверх- низкоорбитальные орбиты и #солнечная_космическая_энергетика - это то, что будет развиваться совместно.

#VLEO

Балее ранние посты по теме верх-низкоорбитальных спутников. 1, 2, 3, 4.
July 2, 2023
В начале июля мы обсуждали работы по созданию прямоточного плазменного двигателя для сверх- низкоорбитальных спутников в России - https://t.me/IngeniumNotes/816

Отнесся я тогда к этому по ряду причин крайне скептически. А в комментариях я тогда написал:

Нужно ли вообще работать над такими системами? Да, конечно. Но есть профильные институты. Которые расположены совсем не в Сергиеве Посаде. Они плохо работают? Хорошо, отдайте в МАИ проект. Военмех есть.

Что называется, "не беспокойтесь, мадам, уже":

https://iz.ru/1559887/denis-gritcenko/atmosfernye-ostatki-v-rossii-sozdaiut-vechnyi-dvigatel-dlia-sputnikov
Атмосферные остатки: в России создают вечный двигатель для спутников Как новая технология для низкоорбитальных группировок поможет обеспечить интернетом всю Землю. ...

Специалисты Московского авиационного института (МАИ) вместе с коллегами из МГУ ведут работу над созданием двигательной установки для космических аппаратов, предназначенных для работы на низких орбитах высотой около 200 км. Она будет способна создавать тягу, используя атмосферные газы — азот и кислород, которые еще сохраняются на данном расстоянии от Земли. Продолжительность работы такой системы, в отличие от традиционных двигательных установок, не ограничена запасом топлива. Ее применение позволит снизить размеры и стоимость спутников для таких высот, что также уменьшит затраты на их выведение в околоземное пространство. ...

 Конкретные параметры устройств будут зависеть от размеров и формы космического аппарата и от его орбиты. Однако сейчас инженеры рассматривают уровень потребляемой мощности до 1 кВт. По их оценкам, в случае успешного решения актуальных научно-технических проблем разработка может быть доведена до стадии опытного образца в течение пяти-семи лет. ...

Двигатели, которые будут использоваться для таких спутников, должны обладать более высоким ресурсом, чем те, что применяются на высоких орбитах. Это необходимо, так как на расстоянии около 200 км от Земли космический аппарат испытывает существенное сопротивление остаточной атмосферы, поэтому должен работать непрерывно. ...

Для успешного завершения работы ученым МАИ предстоит решить проблемы. ... Плазма, в которую превращаются газы, ... проводит электричество. А для разгона частиц в двигателе используется высокое напряжение. ... Если киловольты из плазмы замкнутся на корпус космического аппарата, это приведет к аварии. У разработчиков есть понимание, как решить эти вопросы, но это потребует времени и напряженной работы, отметили разработчики.

В отличии от предыдущего случая, здесь люди понимают что делают. Что, однако, не гарантирует, что работа будет выполнена: это глубокий НИР с непредсказуемыми результатами.

Но, допустим, сделают. А, извините, где брать киловатт мощности для того, чтобы постоянно питать этот двигатель?

Солнечные батареи? Во-первых, это площадь. На 1 м2 - приходится в оптимальных условиях около 100 Вт. Поэтому на киловатт нужно около 30 м2, такой парус, который будет эффективно тормозить спутник. Во-вторых - атомарный водород, ионы низкотемпературной плазмы и прочие радости.

Ядерный реактор? На высоте 200 км, и чтобы они регулярно падали на Землю? Сомнительное удовольствие.

Из технически реализуемых вариантов - я вижу только сеть солнечных электростанций на орбите, скажем, 500 км, с беспроводной передачей энергии спутникам.

Именно поэтому я считаю, что сверх- низкоорбитальные орбиты и #солнечная_космическая_энергетика - это то, что будет развиваться совместно.

Другой вопрос - как это все экономически окупать. В рамках "свободного рынка" я таких возможностей не вижу. Но тем не менее люди активно работают по теме.

#VLEO

Балее ранние посты по теме верх-низкоорбитальных спутников. 1, 2, 3, 4, 5.
August 22, 2023
Forwarded from Спутник ДЗЗ
January 28, 2024
Forwarded from Спутник ДЗЗ
Опубликованная на днях в The New York Times статья When Eyes in the Sky Start Looking Right at You [ссылка] посвящена Albedo Space. Эта американская компания имеет штат из 50 сотрудников и уже привлекла около 100 млн долларов инвестиций. Среди инвесторов — Breakthrough Energy Ventures, инвестиционная компания Билла Гейтса. В стратегический консультативный совет Albedo входят бывшие директора ЦРУ и Национального агентства геопространственной разведки. Теперь вот еще и статья в NYT…

Компания планирует запустить свой первый спутник в начале 2025 года, а полностью развернутая группировка должна состоять из 24 космических аппаратов.

Albedo собирается получать снимки с пространственным разрешением 10 см, размещая свои спутники на сверхнизких околоземных орбитах, высотой ниже 400 км. Для поддержания высоты орбиты будет использоваться реактивный двигатель, информации о котором нет.

#VLEO #война
February 26, 2024
​​DARPA привлекло компанию Pioneer Phase Four для разработки и создания двигателя, использующего разреженный воздух в качестве топлива для спутников на сверхнизких орбитах (от 90 до 450 км).

Стоимость контракта составляет $14,9 млн на четырехлетний период.

В рамках контракта будет проведена "длительная демонстрация" системы на орбите.

В Phase Four работает 34 штатных сотрудника и сотрудника по контракту (см. фото ниже). К концу года планируется привлечь еще как минимум 16 человек.

Состав совета консультантов Phase Fou:
- генерал в отставке Уильям Шелтон, бывший командующий космическим командованием ВВС;
- Кевин О'Коннелл, бывший директор Управления космической торговли;
- Эд Перлмуттер, бывший представитель Демократической партии в Палате представителей штата Колорадо (ярый сторонник миссии с экипажем на Марс);
- Джефф Грант, президент Космического фонда и член попечительского совета Аэрокосмической корпорации.

Ранее Phase Four разработало, испытало и начало производить электроракетные двигатели, использующие в качестве топлива компоненты, производимые на территории США.

В США над созданием двигателей для сверхнизких орбит работает не только Phase Four. В частности, аналогичные работы ведет и #Redwire

#VLEO
April 19, 2024
Forwarded from Спутник ДЗЗ
May 10, 2024
​​Payload отмечает, что компания Redwire разрабатывает не одну, а несколько спутниковых платформ, предназначенных для работы на сверхнизких орбитах.

Phantom рассчитан на перевозку полезной нагрузки весом 50 кг в течение пяти лет на орбитах ниже 300 км. Её разрабатывает европейская часть компании в сотрудничестве с Thales Alenia.

SabreSat предназначен для перевозки полезной нагрузки весом 200 кг. Она разрабатывается для американских потребителей.

"Очевидный вопрос: почему одна компания избыточно инвестирует в технологии? Ответ - политика: законы об экспортном контроле, а также желание правительств развивать отечественную промышленную базу."

“Речь идет о создании индивидуальных решений для европейского и американского рынков. Наши офисы в США и Европе рассматривают VLEO как отличное приложение для обеспечения национальной безопасности, а международные и внутренние клиентские базы имеют разные технические требования, задачи и политику”, - сказал представитель Redwire в интервью Payload.

Ранее американский стартап Albedo привлек $35 млн на создание VLEO-группировки "Imaging constellation". А стартап Phase4 выиграл контракт DARPA на сумму $14,9 млн на разработку двигательной установки VLEO.,

А вообще - попытки европейцев хоть что-то вырвать у американцев назад в тематике VLEO, выглядят очень вымученно, - после того как Redwire выкупил единственного дееспособного европейского конкурента.

На картинке ниже - Phantom в представлении художника. Флаг в комплекте.

#Redwire #VLEO
May 28, 2024
Какой мощности двигателя хватит для работы спутника на сверхнизких орбитах?

Это одна из ключевых проблем, стоящая на пути создания данных систем.

Мощность солнечных батарей, используемых в космонавтике, находится на уровне порядка 120 Вт/м2. Условия освещения далеко не всегда будут оптимальными. Половину времени Солнца нет. Солнечные батареи со временем деградируют. Допустим, средняя мощность в четыре раза меньше - порядка 30 Вт/м2.

Соответственно, при средней мощности двигателя 300 Вт площадь солнечных батарей должна составлять порядка 10 м2, при мощности 1 кВт - 30 м2 и т.д.

А сколько вообще нужно? Год назад в СМИ говорили о том, что мощность - порядка 1 кВт. Но во-первых это СМИ, во-вторых - это очень растяжимая оценка.

Давайте попробуем изучить вопрос более строго, с опорой на вменяемые источники.

Первый источник - статья "Использование разреженных газов атмосферы земли в качестве рабочего тела для электроракетной двигательной установки" (2021 г), автор - Д.А. Бондаренко (ВНИИЭМ). План статьи следующий. Вначале строится модель атмосферы. Затем рассчитывается сопротивление атмосферы - для объекта миделем 40 см. В зависимости от высоты (от 160 км до 200 км) и условий, она меняется в пределах от 2 мН до 8 мН.

Затем вводится важнейший параметр - коэффициент эффективности сбора набегающего потока - назовем его k. Автор пишет, что хотя некоторые и берут его значение равным 0,9, сам он придерживается куда более консервативной оценки - 0,35. После чего рассчитывается необходимый удельный импульс электроракетного двигателя I. Для:
k = 0,9 - I = 820 с
k = 0,5 - I = 1480 с
k = 0,35 - I = 2100 с

Далее открываем статью журнала "Труды МАИ", посвященную стационарным плазменным двигателям (СПД) и видим, что СПД дают необходимый удельный импульс лишь при большой мощности - условно от 1,5 кВт. Но такой I достигается лишь при определенных благоприятных параметрах работы. Для того, чтобы расширить диапазон параметров - необходимо повышать мощность до уровня порядка 5 кВт.

Остаются ионные двигатели. Бондаренко закладывает в оценки КПД двигателя на уровне 50%. С учетом этого, в зависимости от условий, мощность двигателя должна составлять от 50 Вт до 150 Вт при коэффициенте сбора k = 0,35. Далее Бондаренко добавляет еще 150 Вт - на нейтрализацию потока, системы питания, управления и т.д. В итоге получается мощность 300 Вт.

Следующий источник - диссертация М.О. Суворова (МАИ) "Тяговый узел прямоточного воздушного электрореактивного двигателя" (2018 г.)

В ней он, со ссылкой на ЦАГИ, пишет, что: "Для аппарата миделем 1м2 на высоте орбиты 220 км, тяговом КПД равном 15% ... мощность, потребляемая двигателем не должна превышать 1 кВт".
Пересчет показывает, что это примерно в пять раз выше оценки, которую сделал Бондаренко.

Далее Суворов обосновывает, что использоваться может только высокочастотная схема ионного двигателя (из-за наличия кислорода).

И уже в этот момент мы нарушаем предположение, которое в своих выкладках сделал Бондаренко. Расчеты и испытания показывают, что для двигателей малой мощности (а 150 Вт - это еще малая мощность) КПД существующих ионных двигателей находится на уровне около 40%. При этом "атмосферный" двигатель большую часть времени функционировать будет далеко не на оптимальном режиме работы.

Обосновав выбор схемы, Суворов переходит к описанию устройства модели прямоточного двигателя и публикует много его фотографий. А на 138 странице диссертации - приводит график зависимости тяги от мощности, измеренной в стендовом эксперименте. Для тяги 6 мН мощность составляет 600 Вт (где-то в 5 раз выше оценки Бондаренко), для 10 мН - около 1 кВт - что согласуется с оценками ЦАГИ.

Далее. Диссертация С.В. Гордеева (МАИ) "Газоразрядная камера прямоточного высокочастотного ионного двигателя" (2022 г). В ней описание ряда особенностей таких двигателей. Один из выводов - ускоряющем напряжении в двигателе не может превышать уровня порядка 600 В из-за пробоя.

#VLEO
May 30, 2024
May 30, 2024
Forwarded from Спутник ДЗЗ
June 17, 2024
July 12, 2024
July 24, 2024
​​По наводке коллег посмотрел текст с подробностями планов DARPA по испытанию сверх- низкоорбитального спутника.

Картинка с предполагаемым внешним видом спутника прикреплена к посту. Запуск - в 2027 году. Высота полета - от 250 до 90 км. Время полета - год.

Цель испытаний, заявленная DARPA, - поиск двигателя для космического аппарата VLEO Otter, который позволит ему “маневрировать без сожалений”.

DARPA рассматривает демонстрацию Otter как “орбитальную аэродинамическую трубу”.

DARPA установило пороговую цель для тяги двигателя в 30 мН на кВт - при целевом показателе в 40 мН на кВт.

В марте и апреле DARPA сообщала, что заключила отдельные контракты на разработку электрической силовой установки с Лабораторией электрического движения (Electric Propulsion Laboratory) и Phase Four. Неясно, какой двигатель агентство выберет для демонстрации.

"Мы многого не знаем об окружающей среде VLEO. Она находится между двумя областями, которые хорошо описаны и понятны: на высоте до 90 км у нас есть высотные аэростаты и самолеты, которые могут определять плотность атмосферы, а затем у нас есть множество космических аппаратов, летающих на низкой околоземной орбите", - говорит Джейсон Уоллес, президент правительственных программ Phase Four.

Аппарат будет построен на основе спутника Sabresat VLEO компании Redwire и иметь форму дротика. Конкретная конфигурация космического аппарата программы не разглашается. Но спутник Sabresat рассчитан на полезную нагрузку около 200 кг. Вместе с тем, он является модульным и может быть укорочен или удлинен в зависимости от задачи.

#VLEO #Redwire #PhaseFour

Напомню, пару месяцев назад мы обсуждали потенциальные энергетические характеристики спутников VLEO.
August 9, 2024