Марсіанське плече Конкісти

1В закладки

Матеріал є своєрідним продовженням публікації Плюс контейнеризація Марсіанської Конкісти і стосується мого бачення взаємодії людської колонії з Марсіанським орбітальним складом.

Матеріал є своєрідним продовженням публікації Плюс контейнеризація Марсіанської Конкісти і стосується мого бачення взаємодії людської колонії з Марсіанським орбітальним складом
Марсіанський орбітальний склад

За словами самого Маска, вантажопотік під час активної фази заснування марсіанської колонії може оцінюватися мегатоннами на рік. Причому, на моє переконання, «пасажирська» складова того потоку буде мізерною в порівнянні з ресурсною.

Як підняти з Землі на орбіту і накопичити всі ці ресурси для відправки на Марс (і на Місяць можна, якщо буде бажання) я розповів раніше. Стрижень ідеї — тотальна контейнеризація процесу і максимальна уніфікація контейнерів, яка дозволить не лише перевозити в них різнорідні вантажі, але і легко створювати в невагомості гігантські інфраструктурні комплекси будь-якої конфігурації. З тих самих юнітів-контейнерів пропоновано складати величезні міжпланетні вантажівки, подібні до морських суден-контейнеровозів і морських супертанкерів.

Марсіанський орбітальний склад

Мета, спосіб будівництва і принципи функціонування будуть такими самими, як і Земного орбітального складу. Єдина суттєва відмінність — «дзеркальність» логістичних процесів. Якщо Земний орбітальний склад поступово накопичуватиме ресурси для рейсів до Марсу, його навколо-марсіанський колега прийматиме рейси супер-ваговозів, розвантажуватиме, завантажуватиме попутними зустрічними вантажами і відправлятиме до Землі.

Ця невелика, на перший погляд, відмінність ставить додаткові вимоги до конструкції і можливостей контейнерних юнітів. Біля Землі з контейнерами можуть поратися буксири, маніпулятори орбітального складу і навіть астронавти. Біля Марсу не буде такого широкого спектру можливостей. Тримати флот буксирів і такелажну команду, які пару разів на рік матимуть аврали, щоби потім байдикувати місяцями? Сумнівна ефективність. Нагадаю, Земний орбітальний склад буквально з самого заснування може стати і стане активним учасником сторонніх і супутніх бізнес-процесів. У Марсіанського орбітального складу такої можливості довгий час не буде.

Вихід бачу в наданні контейнерам можливості самостійного руху. Які саме реактивні двигуни поставити на кожен контейнер, як організувати їх живлення і керування — я зараз не розглядаю. Зазначу лише, що такі двигуни мають бути уніфікованими швидкозмінними модулями. Як для швидкої заміни в разі виходу з ладу, так і з міркувань максимальної гнучкості в створенні силових установок з потрібними характеристиками.

Як виглядатиме процес розвантаження супер-ваговоза і обробки вантажів Марсіанським орбітальним складом? Уявляю доволі просту картину.

Після прибуття супер-ваговозу на орбіту Марса, він просто розпадається на складові елементи. На окремі контейнери, чи групи контейнерів однакового призначення. На місці велетенського транспорту не лишається навіть остова зі шпангоутами. Від суперваговоза залишиться тільки платформа з маршовими двигунами і резервуари з-під випаленого дорогою пального. Можливо, залишиться ще командний відсік — один Starship з невеликим екіпажем матросів, якщо людський супровід буде визнаний корисним і необхідним.

Кожен контейнер (чи група контейнерів) на своїх двигунах досягає складу і пристиковується у відповідних секторах. Після розвантаження/завантаження і дозаправлення, контейнери або повертаються до збірки супер-ваговозу для відправлення на Землю, або формують збірки для спуску на поверхню Марсу. Частину контейнерів можна також використати для нарощення самого орбітального складу, перетворення його на повний аналог земного брата — з майстернями, Промзоною, обслугою марсіанських штучних супутників, підтримання сполучення з Фобосом і Деймосом, тощо.

Є ще одна суттєва обставина, яка робить створення Марсіанського орбітального складу практично обов’язковою деталлю всього марсіанського проекту. Надійна підстраховка планетарного поселення. Нам просто уявляти зараз, як земляне завантажать припаси всього необхідного і відправлять наввипередки з колоністами. Для однієї експедиції — метнулись, прапор на Нікс Олімпік поставили, і прожогом додому— це нормально. Але якщо колонія буде таки заснована, з плином часу неминуче почнуть накопичуватися перекоси в матеріальних запасах. Чогось не вистачатиме, а щось може бути в надлишку. Держплан СРСР це яскраво довів. Але не таке страшне поступове зростання дефіциту, як раптова потреба в життєво-важливих вантажах. Наприклад, щось зненацька поламалося в колонії і запасів, скажімо, кисню лишається на тиждень. Екстрено привезти нову кисневу станцію можна. Але наступним «вікном» — за рік, а то й більше. І як на зло, пара вантажних кораблів, що вже на підході до Марсу, забиті машинерією і супутниками. Але машини землерийні і кисень добувати не вміють.

І все. Така проста і реалістична нештатна ситуація ставить колонію на межу виживання.

Але, якщо поруч є орбітальний склад, на якому є запаси кисню, запчастини і вузли до всього, чи навіть готові запасні кисневі генератори, ця катастрофічна проблема перетворюється на неприємну, але тривіальну незручність.

Вертикальний каботаж

Для переміщення контейнерних збірок між поверхню Марсу і орбітальним складом зараз бачу 3 ескізні схеми

1. Вантажний Starship

Один або декілька вантажних Starship-човників, що задіяні на підйомі вантажів з поверхні Землі до Земного орбітального складу, можна перегнати на орбіту Марса. Вони працюватимуть точнісінько так, як і на «земному плечі», тільки з асиметрією на користь спуску вантажів на поверхню, а не на підйом з поверхні. Прекрасне рішення за виключенням питання організації розвантаження після посадки. Якщо першим же рейсом не пригнати на Марс елементи вантажної башти і не скласти своєрідний портовий кран, буде багато проблем. Адже доволі великі важкі контейнери треба буде якось знімати з височини і акуратно ставити на візок транспортера. Може можна якось розібрати вертикальну «стопочку» контейнерів без крану чи реактивних польотів?

2. Сідловий тягач

А хто сказав, що для спуску з орбіти, вантажі краще за все тримати над паливними баками і двигунами корабля? А що, як контейнерні збірки підвішувати в нижній частині корабля? Або довкола самого корабля? Тоді після посадки можна буде виймати контейнери по одному з нижньої частини корабля звичайними платформами на колесах. Процес буде схожий на розрядження магазину автоматичного пістолета. Або барабанного Кольта.

Головною задачею конструкції такого «сідлового тягача» буде контрольований повільний спуск верхніх контейнерів по мірі того, як марсіани відбиратимуть нижні. Очевидно, що «сідловий тягач» матиме малого спільного з обрисами сучасних уявлень про Starship. Паливні баки і агрегатний відсік (кабіна шоферів) піднімуться на самий вершечок споруди. Посадкові «ніжки» виростуть на кількадесят метрів і перетворяться на ферми, які забезпечать достатню жорсткість збірці контейнерів і утворять своєрідний «магазин» для подачі патронів-контейнерів на трейлер. Після розвантаження, в зворотньому порядку, можуть бути загнані в магазин порожні контейнери. Цей варіант показаний на малюнку зліва, трохи вдалині. До корабля саме підрулює трейлер марсіанської колонії. Кран-маніпулятор на трейлері мені було ліньки малювати, але уявіть, що його просто не видно з цього ракурсу.

Варіанти компонування контейнеровозів для навігації між Марсом і орбітальним складом. Зліва — вантаж розміщується під двигунами, баками і кабіною. Справа — вантаж розміщується довкола двигунів, баків і кабіни
Варіанти компонування контейнеровозів для навігації між Марсом і орбітальним складом. Зліва — вантаж розміщується під двигунами, баками і кабіною. Справа — вантаж розміщується довкола двигунів, баків і кабіни

Якщо контейнери підвісити довкола Сідлового тягача, не треба буде перейматися вертикальним переміщенням стовпа контейнерів під час розвантаження. Але доведеться якимсь чином зафіксувати сам корабель відносно вертикалі. Тому що під час «виймання» контейнерів центр мас ще нерозібраної збірки відчутно «гулятиме». Гадаю, вистачить страховочних домкратів.

3. Небесний Кран

Логістична схема, схожа з Небесним Краном, яким американці спускають марсоходи, може подарувати максимум переваг. Уявіть собі Сідловий Тягач з п.2., який тягне купу контейнерів з орбітального складу на поверхню Марса. Левову частку швидкості він погасить своїми маршовими двигунами, а в кількох кілометрах до поверхні просто скине вантажні контейнери та відійде траєкторією повернення на орбіту. Контейнери відчіпляються один від одного і на власних двигунах відходять траєкторіями посадок у заздалегідь визначенні місця на мапі Поселення. Окрім того, що такий спосіб позбавляє колоністів біндюжницьких тягот на розвантаженні рейсу, контейнери самостійно можуть розійтись згідно свого призначення. Посилка з гірсько-рудною технікою сяде прямо біля кар’єру, елементи ядерної електростанції відлетять трохи далі, прямо на будмайданчик електростанції. Решта контейнерів сідатимуть поближче до складів з припасами, або взагалі на місця стикування з планетарною базою, нарощуючи її тим самим до мегаполіса.

Споруди з контейнерів

Якщо колонізатори сприймуть філософію універсальних транспортно-будівельних контейнерів, їхнє безрадісне животіння в суворих умовах може стати трошки легшим і веселішим. Кожен з них зможе сходу отримати у безроздільне користування комфортабельне велетенське помешкання з кількох кімнат, підвалу та горища. Буде де майстереньку облаштувати. І більярдну. І кальянну. І навіть невеличкий басейн.

Уявіть собі можливості системи Smart House, яка керує об’ємом шестигранної призми з шириною грані 4,5 метри і довжиною скромних 8 метрів. Це близько 320 кубометрів. Це як 3 три-кімнатні хрущовки. Або культурна хата площею 100 квадратів.

А енергія? Де брати енергію на ті розкоші, — спитаєте ви. І я вам скажу. Площа однієї грані такого модуля — 36 м2. А це означатиме 3,6 кВт від самого лише Сонця (за потужності 100 Ватт з квадрату, проти близько 200 Ватт на Землі). За світловий день біля екватору, ваша хатинка отримає понад 200 кВт*год електроенергії. А тепер загляньте в свою платіжку за місяць, скільки там кіловат? А тут за день.

Не питайте мене, де вони візьмуть стільки СБ. Із собою притягнуть. Прямо на гранях контейнерів. Та й на самому Марсі індустріальний цикл, скоріш за все, почнеться саме з виробництва СБ. А може їх виробництво буде доцільно доручити Промзоні Орбітального складу? Не знаю. Це зараз не суттєво.

Суттєвим є те, що ми вже можемо конкретизувати вимоги до контейнерних модулів для використання їх в якості споруд:

Геометрія: правильні прямі шестигранні призми з діаметром описаного довкола основи кола 9 метрів і довжиною 2, 4, 8 або 16 метрів

Конструкція: каркасна металева, зі шпангоут-стрингерним набором корпусу, герметичною сталевою зовнішньою обшивкою і уніфікованими дверями (шлюзами) та вузлами підключення до зовнішніх інженерних мереж

Орієнтація при встановленні на грунт:

  1. «На попа». Тобто, одна з основ призми ставиться на підготовлений фундамент. В залежності від довжини граней контейнера отримаємо шестикутний в плані одноповерховий будинок (з контейнера довжиною 4 метри) або «багатоповерхівки» на 2, 3, або навіть 5 поверхів (для 16-метрового контейнера). В таких спорудах краще за все облаштовувати общаги для салаг, офісно-адміністративні та лабораторно-дослідницькі установи
  2. «Грань на ґрунті». На плаский фундамент лягає одна з граней контейнера. Таке розміщення дозволить поділити внутрішній об’єм на два поверхи. Адже відстань між гранями (підлогою та стелею) буде більшою за 7,5 метрів. Така орієнтація більше підходить для казарм Mariners, ангарів з важкою технікою, складів з невибагливими припасами та інших індустріальних приміщень, до яких краще не заходити, а прямо заїжджати.
  3. «Ребро в ґрунті». На мою думку цей варіант найбільше підходить для приватних помешкань котеджного типу. В «підвалі» можна облаштувати клуню і розмістити всю сан-інженерію. Високий хол і мансарда на «даху» нагадуватимуть марсіанам їхні земні будинки.
Варіанти використання контейнерів в якості споруд. «Офіс» зліва, «Котедж» справа. «Ангар» («Грань на ґрунті») правіше, не помістився в кадр

Що піднімати з Марса на орбіту?

Аксіомою логістики є правило: За будь-якої схеми, транспорт має бути завантажений по максимуму. Палити дефіцитне пальне тільки для того, аби Сідловий Тягач повернувся порожняком на орбіту Марса — невиправдані розкоші для колонії. Що можна відправити з Марса на орбіту попутними перевезеннями?

Очевидно, що перші роки й десятиліття марсіанській колонії буде не до масштабної експортної діяльності. Головним пріоритетом буде виживання і нарощування можливостей. Сама собою напрошується думка, що вантажопотік з поверхні на орбіту також має слугувати переважно Головному пріоритету.

Як відомо, основні компоненти марсіанських порід — залізо (в деяких пробах — до 14 %), кальцій, алюміній, кремній, сірка. Є також стронцій, цирконій, рубідій, титан. Ґрунт Марса, згідно з наявними даними, представлений сумішшю силікатів і мінералів класу оксидів зі значним вмістом сульфатів.

Мені здається, що по-першу пору, може виявитися доцільним піднімати збагачену сировину, яка потребує для переробки великих енергозатрат та умов вакууму або мікрогравітації. Це, перш за все, металічні руди і сполуки кремнію. Аби на орбіті максимально використати енергію Сонця для металургічних процесів і у високотехнологічних похідних від силікону (кремнію) — сонячні батареї та електронні компоненти. Індустріальна кераміка теж буде вкрай потрібною.

Ідея полягає в тому, аби максимум енергоємних процесів проводити без перенавантаження енергетичної інфраструктури планетарної колонії. На поверхні Марса сонячної енергії не так вже й багато, там є ніч і сутінки, стаються пилові бурі. На одній лише енергії Сонця не створиш замкнені технологічні цикли важкої індустрії. Можна було б сконцентруватися на розширеному нарощуванні ядерних потужностей, але це небезпечно і давить на психіку мешканців. До того ж, до отримання надійного компактного термояду, перед марсіанами стоятиме непросте питання — де брати ядерне пальне? Все із Землі тягати?

Не слід також забувати, що марсіанській колонії знадобиться буквально прорва хімічного палива для підтримання логістики орбіта-поверхня-орбіта. Якщо ви пам’ятаєте, Зубрін і Ко, у всіх своїх ескізних колоніально-технологічних нарисах, саме синтез метану та кисню розглядають головним споживачем енергії. На металургію чи кераміку просто не лишатиметься вільних потужностей. В той час, як на орбіті енергоємні процеси можна реалізовувати найпростішим чином — концентрацією променистої енергії Сонця за допомогою невагомих і практично дармових плівкових дзеркал. Тисячі градусів у тиглі, вакуумна чистота, невагомість або контрольовані гравітаційні градієнти, можливість миттєвого і глибокого регулювання всіх параметрів — це рай для металурга і кераміста.

Я не виключаю також такого розвитку подій, що змусить піднімати з поверхні на орбіту воду та/або двоокис вуглецю для виробництва компонентів ракетного пального. Якщо наші райдужні очікування крижаного Фобосу не підтвердяться, на орбіті може виникнути паливна криза. Нічим буде заправляти транспорти на лінії Марсіанський орбітальний склад — Земний орбітальний склад. І, хоча вони йтимуть до Землі значно легшими, аніж із Землі на Марс, палива все одно знадобляться тисячі тон. Навіть, якщо по-максимуму задіяти плазмову тягу. Для рейсів між орбітою Марса і Землі, паливо і кисень буде зручніше виробляти саме на орбіті — через необмежену енергетику Сонця.

Енергетика логістики

Для мене є очевидним, що регулярні рейси між марсіанською і земною орбітами навряд чи будуть такими ж, як наприклад подорожі марсоходів. Нагадаю, зараз використовується варіант з Гоманівською орбітою. Корабель отримує імпульс від розгінної ракети, а далі місяцями летить пасивним тілом, лише інколи коригуючи орбіту. В кінці рейсу корабель гальмує свій рух і виконує завдання місії. Але для Марсіанської Конкісти дуже важливим буде скорочення тривалості регулярних рейсів. Або ж, якщо глянути з іншого боку, — збільшення тоннажу вантажопотоку при збереженні тривалості рейсу. Єдиний реальний спосіб зменшити час подорожі — рухатися з прискоренням більшу частину траєкторії. Хімічними двигунами це забезпечити неможливо. Вони дають потужну тягу і дозволяють швидко набрати швидкість для переходу на Гоманівську орбіту. Але вони так само швидко випалюють реактивну масу, тобто пальне.

На щастя, в людства вже є практичний досвід створення і експлуатації електричних ракетних двигунів. У них, як раз, все навпаки по відношенню до хімічної ракетної техніки. Електричні двигуни забезпечують невелику тягу. Але вони дуже заощадливі щодо реактивної маси і можуть працювати безперервно дні й місяці. А може і роки. Прискорення від них може здатися вельми скромним — соті, або й тисячні частки від G. Зате таке прискорення діятиме постійно. За дні й тижні прискореного польоту швидкість помітно збільшиться.

Для наочного уявлення згадаємо шкільну фізику. Як відомо, швидкість і прискорення пов’язані з часом хрестоматійною формулою V=v0+at

Якщо ми приймемо початкову швидкість корабля, в момент увімкнення електричного реактивного двигуна v0 = 10 км/с і рівень прискорення в 10’000 разів менший від земного прискорення вільного падіння, через тиждень ходу під тягою електричного двигуна швидкість корабля буде вже

V=10000m/s+9,81*0,0001*7*24*60*60=10593m/s

За тиждень роботи такого двигуна швидкість польоту зросте з 10км/с до 10,6км/с. Я не намагався прив’язати цифри до реальних інженерних розрахунків, метою було продемонструвати магію мізерних прискорень, що діють довгий час. Якщо бажаєте, можете обрахувати більш конкретні режими, з реалістичними параметрами прискорення, які можуть забезпечити сучасні електричні реактивні двигуни, я буду вдячний.

На сьогоднішній день у людства є лише 2 варіанти забезпечити електроенергією електричні реактивні двигуни:

  1. Взяти із собою в дорогу ядерну електростанцію
  2. Спробувати скористатися дармовою зовнішньою енергією з допомогою сонячних батарей (СБ)

Ядерно-енергетичний варіант нещодавно привернув до себе увагу шановного панства Альфи Центавра. Це сталося в зв’язку з черговими повідомлення щодо активізації робот зі створення ядерного буксира. Добру і вичерпну диспозицію технічних аспектів цієї ідеї зробив пан Ігор Єгоров в статті «Трохи про російський ядерний буксир» (Немного о российском ядерном буксире). Зокрема, добре висвітлена головна проблема ядерних силових установок у відкритому космосі — труднощі з тепловідводом. Справа в тому, що реактор генерує в рази більше теплової потужності, аніж електричної. І надлишкове тепло треба кудись «скидати». А скидати його в космосі можна лише випромінюванням. Охолодження є критичною проблемою.

Я тут не буду детально вдаватися в порівняльний аналіз і критику, зазначу тільки, що на моє глибоке переконання, в осяжному майбутньому СБ переграють ядерні реактори по всіх статтях. Принаймні в радіусі до Поясу астероїдів. Спробую ескізно змоделювати типовий рейс супер-ваговоза на композитній тязі між орбітальними складами Землі та Марсу.

  1. Під час комплектації контейнерної збірки для рейсу (або завчасно, ще на заводі) сонячні панелі монтуються прямо на вільних гранях контейнерів. Це дозволить одразу забезпечити увесь транспортний комплекс супер-ваговозу електрикою для всіх внутрішніх потреб
  2. Супер-ваговоз починає рух до Марсу під дією хімічних двигунів —умовних «водневих рапторів». Увесь комплекс отримує швидкість, що є стандартною для класичної Гоманівської орбіти переходу Земля-Марс.
  3. Водневі раптори вимикаються. А розгінні блоки (по суті, орбітальні реінкарнації Super Heavy) відвалюються від ваговоза та повертаються на Земний орбітальний склад
  4. Запускаються власні плазмові (або іонні) двигуни супер-ваговозу. За потреби, розгортаються додаткові поля СБ
  5. Контейнеровоз іде під постійним прискоренням приблизно половину маршруту. По досягненні точки розвороту, супер-ваговоз розвертається на 180 градусів і починає гальмування тими самими електричними двигунами
  6. На підході до Марсіанського орбітального складу запускаються водневі раптори, які швидко нормалізують траєкторію зближення і забезпечують причалювання
  7. Сонячні батареї, що зазнали пошкоджень в дорозі заміняються на нові, вироблені на Марсіанському орбітальному складі, або в колонії.
  8. Зворотний рейс супер-ваговозу відбувається аналогічно п.п. 1…5

З обговорень гіпотетичного російського ядерного буксира я дізнався про приблизний рівень електричної потужності, за якого вважають, що робота електричних реактивних двигунів стає вартою уваги. Мова йде про «установки мегаваттного класу». Наведу приблизну арифметику аналогічної за потужністю СБ мегаваттного класу.

Дано:

  • Щільність сонячної енергії біля орбіти Землі: 1360 Вт/м2
  • Ефективність перетворення сонячної енергії на електричну: 20%
  • Питома маса одного квадратного метра СБ: 15 кг (насправді, ближче до 5 кг)

Віднайти:

  • Площу поля СБ для забезпечення генерації 1МВт електричної потужності
  • Масу поля СБ для забезпечення генерації 1МВт електричної потужності

20% т.зв. ККД СБ (насправді, це не ККД, а ефективність утилізації зовнішньої енергії відкритою системою) прийнята свідомо як нормальний показник, характерний для сучасних СБ. Рекордне значення в лабораторних умовах з додатковою оптикою сягає за 44%, але ми реалісти. Тому прийнято 20%.

1 квадратний метр СБ біля Землі генеруватиме постійно і незмінно 1360*0,2=272 Вт електричної енергії. Відповідно, 1’000’000 Ватт згенерує поле батарей площею приблизно 3700 м2.

Маса комплекту батарей «мегаваттного класу» становитиме приблизно 55 тонн. Тобто, за умови повного завантаження Старшіпа, він зможе одною ходкою закинути на Земний орбітальний склад Сонячну Енергетичну Установку Марсіансько-Мегаваттного класу (біля Марса щільність сонячного випромінювання дорівнює 586 Вт/ м2). І вартість цієї установки (без вартості виведення на орбіту) складе менше 2 мільйонів доларів за один Мегават. Це якщо квадратний метр СБ коштує аж 500 доларів.

Скільки коштуватиме електростанція реально діючого ядерного буксира — я не знаю. Але точно не десяток мільйонів доларів, а скоріше на порядок більше.

Важливо також зазначити, що СБ в будь-якому випадку мають стати обов’язковим штатним оснащенням кожного уніфікованого транспортного контейнера — енергія потрібна всюди і завжди. А отже при формуванні контейнерної збірки суперваговоза, ці сонячні панелі можуть бути задіяні в якості електростанції. Ніщо не заважатиме в умовах Земного орбітального складу зняти панелі з тих граней контейнерів, що лишатимуться в тіні або взагалі опиняться всередині масиву збірки. Зняти, щоби тут же змонтувати їх з «навітряного борту» суперваговоза.

До речі, висока енергооснащеність суперваговоза може бути використана для іншої цілі. Не для додаткового прискорення, а на виконання промфінплану виробництва компонентів хімічного палива: водню, кисню, метану. Тоді кріогенні баки можна робити вполовину меншими. Спустошені під час виходу на Гоманівську орбіту баки Сідлового тягача, на пасивному відтинку траєкторії будуть заправлені для маневру гальмування синтезованим в дорозі пальним.

При формуванні контейнерної збірки супер-ваговоза, ці сонячні панелі можуть бути задіяні в якості електростанції
При формуванні контейнерної збірки супер-ваговоза, ці сонячні панелі можуть бути задіяні в якості електростанції

Варіант розгортання штатних СБ гексагонів в складі контейнерної збірки

Пан Dmitry M змусив мене перебороти лінощі і таки додати моє бачення конструкції контейнерного модуля з розміщенням на ньому сонячних батарей. Він справедливо зауважив, що просто «наклеїти» їх на грані контейнерів буде не кращим рішенням. Тому що проходи крізь атмосфери вбиватимуть батареї і ефективно «ловити сонечко», особливо в складі контейнерних збірок, буде важко. Коли я ці аспекти обдумував раніше, вони мені видалися занадто другорядними інженерними задачами.

Хай буде

Сонячні панелі можна монтувати не на самій грані контейнера, а на пласкій поверхні сегмента, який накриє грань контейнера. Шість таких сегментів, прикривши собою грані гексагона, утворять циліндричну поверхню. Це і буде захистом СБ від атмосфери.

Сегменти шарнірно кріпляться до ребер контейнера. Як двері. І можуть провертатися навколо осі шарнірів, відкриваючи панель до сонця. На малюнку справа, найпростіший випадок — один контейнер просто відкрив дві сегментні панелі до сонця.

А що решта 4? Баласт? Не обов’язково.

Шарнірна система кріплення дозволить легко знімати і переставляти панель в потрібне місце. На малюнку зліва показаний теж доволі простий випадок — збірка з 3-х контейнерів. Сегменти з тих граней гексагонів, що стали внутрішніми, були зняті і переставлені так, щоби отримати сонячне поле з 6 сегментів. Решта сегментів також можуть бути доточені до сонячного поля. Максимальний розмір поля для збірки з 3-х 16-метрових контейнерів сягатиме 16*81 м, або 1296 квадратів. Це забезпечить приблизно 250…300 кВт електричної потужності біля Землі.

Варіанти розміщення сонячних батарей в складі контейнера

Висновки з роздумів

  1. Під час активної фази експансії Системою, Орбітальні склади будуть потрібні не лише біля Землі, але і біля кожного небесного тіла, де плановані людські поселення. Причому, колонізація кожного небесного тіла має починатися саме зі створення такого складу. Тому що основними транспортними засобами в Системі вимушено стануть суперконтейнеровози і супертанкери.
  2. Схоже на те, що Starship-концепція колонізації Марсу зазнає відчутних змін, а те що зараз створює Маск, виросте в підсумку в каботажні контейнеровози класу поверхня-орбіта-поверхня з головним призначенням — подолання гравітаційних колодязів. В звичному для нас вигляді Starship може бути задіяний на самих ранніх етапах колонізації для доставки на Марс перших партій колоністів. Для них ці кораблі, одразу після посадки, стануть тимчасовими, але достатньо комфортними помешканнями.
  3. Незалежно від типів і розмірів міжпланетних суперваговозів, ключовою задачею проекту стане створення концепції масового, жорстко уніфікованого контейнерного юніта, який здатний використовуватися в якості транспортного контейнера, елемента масштабування космічних конструкцій і конструктивного модуля планетарних поселень. Лише в цьому випадку логістика процесів наблизиться до стану довершеності
  4. Планування реальної мегатоннажної логістики потребуватиме завчасного розуміння розподілу завдань між планетарною та орбітальною інфраструктурами Марсу. Які виробничі процеси будуть відбуватися на поверхні, а які — на орбіті. А це, в свою чергу, потребуватиме першочергового глибокого і масштабного вивчення Фобоса. І Деймоса. Не здивуюсь, якщо перше довготривале поселення виникне не на поверхні Марса, а на (або поруч) Фобосі
  5. Прогрес в царині виробництва сонячних батарей в поєднанні з можливостями виведення в космос гігантських батарейних масивів, відкриває шанси для електричних ракетних двигунів стати до реально масштабної роботи. Особливо, коли почнуть діяти виробництва СБ з сировини, яка вже знаходиться над гравітаційними колодязями планет. Маються на увазі Фобос, Деймос і астероїди. Можливо, Місяць.

Все так і буде, якщо навіть все буде не так

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

33
Войдите, чтобы видеть ещё 187 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Пол Атрейдес
Вечность назад

Несколько замечаний. Заметил нестыковку: > 3. Водневі раптори вимикаються. А розгінні блоки (по суті, орбітальні реінкарнації Super Heavy) відвалюються від ваговоза та повертаються на Земний орбітальний склад > 6. На підході до Марсіанського орбітального складу запускаються водневі раптори, які швидко нормалізують траєкторію зближення і забезпечують причалювання Важное замечание: Мы стартуем с орбиты, а не с Земли. В разгоне будут участвовать рапторы + разгонные блоки, а при торможении только рапторы. То есть они должны работать дольше и выжрать столько же топлива сколько рапторы + разгонные блоки при разгоне. ещё одна: > Площа однієї грані такого модуля — 36 м2. А це означатиме 3,6 кВт від самого лише Сонця Контейнеры на Марсе нужно закапывать, поэтому солнечные батареи на гранях там не нужны. Солнечные батареи на гранях при взлете/посадке будут повреждены. Атмосфера порвёт. На Драконе они "прибиты гвоздями", а тут нужна раскладная конструкция огромных размеров. СБ надо нести внутри контейнера. Если к тому времени будут гибкие, то свернуть рулоном, в шестигранник влезут как фотоплёнка в кассету. Если СБ останутся жёсткими, то как сейчас складывать гармошкой. Один контейнер полностью заполненный СБ обеспечит огромную площадь поверхности. ещё одна: > Зворотний рейс супер-ваговозу відбувається аналогічно п.п. 1…5 Не получится. Разгонных блоков уже нет, они все остались на Земле. Рапторов хватит, так как домой едут порожняком. Не вижу смысла тащить что-то кроме вахтовиков домой. Ну разве что платину или золотишко, которые отобьют доставку. ещё: > Спустошені під час виходу на Гоманівську орбіту баки Сідлового тягача, на пасивному відтинку траєкторії будуть заправлені для маневру гальмування синтезованим в дорозі пальним. И из чего синтезированным? Запас компонентов надо тащить с собой в других баках. Лучше уж гнать назад порожняком. Толкнул пустой контейнер и забыл про него на год. Он летит вообще кирпичом. При подлёте, притормозил. Затраты минимальны, а СБ лучше развернуть на орбите Марса в гигантский массив вместо таскания их туда-сюда.

Эллен Рипли
Вечность назад

Starship design from the 1970s. https://www.reddit.com/r/SpaceXLounge/comments/ix9d4l/starship_design_from_the_1970s/ https://i.redd.it/z8zhid9wfko51.jpg

Фёдор Дмитриевич
Вечность назад

Необходимость в транспортных контейнерах, действительно, есть, если кто-то собирается реально использовать космические ресурсы или строить колонию на другой планете. Другое дело, что делать для каждого из контейнеров собственный посадочный корабль, а после его ещё и гонять на орбиту каждый раз, за новым контейнером... Затратное дело. Куда проще привезти на орбиту 1 транспорт с запасом одноразовых термощитов, а также парашютной системой или системой реактивно-пропульсивной посадки. А, после, уже гружённый транспорт подойдёт к нашему первому или оставленному им на орбите грузу и начнёт сбрасывать контейнеры, цепляя к ним термощит и посадочную систему. Т.е. где-то будет отведённая зона посадки, куда эти контейнеры будут падать. На Марсе всё это дело уже можно будет спокойно разбирать и/или транспортировать. Делать из целых контейнеров жилые помещения - нормальная практика, нечто похожее применяют в модульном строительстве. Тут же у нас будут контейнеры.

  • - Хочешь склад?
  • - Будет склад!
  • - Хочешь мост?
  • - Будет мост!
  • - Хочешь жилой модуль?
  • - Герметизируй конструкцию сваркой и термоизолятором! Будет дом!
  • - Нужна крытая дорога?
  • - Пфф... Будет!

Просто, тащить пусты контейнеры на орбиту Марса - это нереально дорого, да и транспорт на орбите ещё будет ждать, когда его там загрузят. Кусок лома, поставленный на поток, будет стоить дёшево, а на Марсе пригодится, для нужд колонистов. Но, вообще, как мне кажется, делать что-то на базе Старшипа тут не сильно получится. Выводиться на орбиту, ясно дело, конструкция и контейнеры будут Старшипами, но вот сам корабль, навряд-ли будет сильно на него похож. Ну, разве что, топливные баки, да и те будут, скорее всего, под топливо ЯРД или ионного двигателя, а не Раптора. Раптор хорош, что бы таскать чётко сделанную сборку Старшипа, а орбитальный транспорт подразумевает кратно больший вес. Соответственно, нам нужно будет где-то накопать больше 1200 тонн топлива. В несколько раз больше... Транспорту экипаж не нужен, его можно запускать когда угодно и лететь он может сколько угодно долго (само собой, в рамках разумного). Так что, ионники и ЯРД, которые потребуют меньше топлива, для совершения той же самой работы, а значит, потребуют и кратно меньше заправочных рейсов, будут предпочтительнее. P.S. Интересный прикол, что пользователь сайта не может писать, пока работает переводчик статьи. Буквы самоудаляются:)

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
If you were unable to log in, try this link.