Альтернативное направление колонизации луны «Порошковая топливная база».

Лунная база.

Луна единственная в солнечной системе планета, которая находится в непосредственной близости от земли и в пределах досягаемости современных космических аппаратов. Кроме того на луне нет атмосферы и слабая гравитация в одну шестую часть земной.

Уникальное положение и характеристики естественного спутника земли делают эту планету самым подходящим кандидатом на создание первой инопланетной базы и промышленной колонии.

Полеты на луну не представляют большой сложности для современных космических аппаратов. Серия пилотируемых полетов на луну по программе «Аполлон» была осуществлена в 70 — х годах, когда космические технологии были намного проще чем сейчас.

Принятые в мировом аэрокосмическом сообществе планы в отношении луны предусматривают создание на спутнике научной базы, с постепенным переходом к использованию лунных ресурсов и коммерциализации. Но планы в отношении луны постоянно тормозятся из за дороговизны и практической бесполезности исследовательского лунного проекта.

Возможно освоение луны следует начать сразу с коммерческого проекта, тогда проблема финансирования будет решена. Но функционирование коммерческой лунной базы предполагает производство на луне какого то продукта, который был бы востребованным, польза от которого превосходила бы затраты на создание лунной базы и осуществление проекта укладывалось бы в разумные объемы финансирования. В настоящее время приняты несколько основных направлений промышленной деятельности на луне.

Производство металлов и изделий для космических аппаратов из лунного сырья. Направление связанно с большими затратами на лунную производственную инфраструктуру и имеет сомнительную экономическую эффективность. В настоящее время время космические корабли выгоднее делать на земле, хотя возможно в перспективе это направления станет более привлекательным, после того как появятся более эффективные системы космического транспорта.

Добыча на луне радиоактивного сырья для земной энергетики, изотопа геллия — 3, способного служить топливом для перспективных термоядерных реакторов. Преимущество этого направления в снижении транспортных затрат, за счет перевозки очень дорогого продукта в относительно малых объемах. Но добыча и обогащение на луне радиоактивного сырья требует создания производственной инфраструктуры, что связано с чрезвычайно большими затратами. К тому же, работоспособных термоядерных реакторов пока нет, а реакция «Термоядерного горения» с участием изотопа Геллия — 3, требует в десять раз более высокой температуры чем традиционный радиоактивный водород, создание таких реакторов станет возможным не раньше чем через десятки лет. В ближайшем будущем это направление не реализуемо.

Луна может быть источником не только минерального сырья, но и топлива для космических кораблей.

Топливные направления более перспективны, так как топливо на орбите всегда нужно, выводить его с земли дорого, а выведение с луны требует значительно меньших энергетических затрат, поэтому лунное топливо должно быть в несколько раз дешевле земного.

В результате последних исследований на луне обнаружена вода в виде примесей водного льда в грунте у лунных полюсов. Выделяя воду из грунта и разлагая ее на составляющие — водород и кислород, можно получить традиционную химическую топливную пару. Производство на луне химического топлива технически возможно но это направление скорее всего получит роль вспомогательного. Из за того что концентрация воды в лунном грунте не высокая, его месторождения ограничены и не всегда доступны, двигатели на химическом топливе малоэффективны и значительно повысить их эффективность в принципе не возможно.

Из за ограниченных возможностей химических двигателей в ближайшей перспективе для орбитального транспорта планируется переход от одноразовых химических ступеней к многоразовым орбитальным буксирам с более экономичными плазменными двигателями. Экономичность плазменных двигателей позволяет буксирам сделать несколько перелетов между орбитами на одной заправке топлива, в отличие от химических пригодных только для полетов в один конец. Плазменные двигатели сделают орбитальный транспорт значительно более дешевым и функциональным.

В отличие от химических двигателей использующих для работы энергию химической реакции топлива и окислителя, плазменные получают энергию от электрогенераторов, солнечных батарей или ядерных реакторов. Топливо в них используется только для создания реактивного импульса, как «Рабочее тело».

Для плазменных двигателей не нужен горючий компонент топлива, поэтому они могут потреблять и чистый кислород.

Производство на луне жидкого кислорода в качестве топлива для плазменных двигателей и окислителя, одно из перспективных направлений промышленной деятельности на луне. Кислород может быть получен из лунного грунта при нагревании или методом химической переработки. В отличие от воды, ресурсы для производства кислорода на луне повсеместно доступны.

Производство жидкого кислорода в качестве основного топлива для «Электрореактивных» орбитальных буксиров и химического топлива для двигателей управления, на сегодняшний день самое эффективное из принятых направлений.

Плазменные двигатели неприхотливы к выбору рабочего тела, из за того что нагревается электрическим током до высокой температуры, при которой любое вещество находится в состоянии электропроводящего газа — «Плазмы».

К тому же плазма не соприкасается со стенками двигателя, изолированная от них магнитным полем.

Характеристики плазменных двигателей позволяют потреблять не только жидкое, но и твердое рабочее тело, в виде мелкодисперсного легкосыпучего порошка, достаточно «Текучего» для непрерывной подачи в двигатель. Для адаптации плазменных двигателей к порошковому топливу нужно только изменить топливную систему. Подача порошкового топлива в двигатель не является принципиальной проблемой, многие земные аналоги плазменных двигателей — «Плазмотроны» работают на порошковом топливе.

Производство на луне топливного порошка для плазменных буксиров является альтернативным направлением промышленной деятельности на луне.

В отличие от компонентов жидкого топлива, порошок из лунного грунта может быть получен методом простого механического измельчения, без химической или термической обработки сырья. К тому же коэффициент полезного использования сырья практически стопроцентный, для получения порошка используется вся масса грунта а не один из его компонентов.

Твердый грунт на луне повсеместно доступен, в отличи от воды или других редких веществ, что позволяет выбирать место для сырьевой базы с точки зрения удобства и без привязки к редким месторождениям.

Простота получения «Минеральной пыли из грунта» позволяет снизить до минимума затраты на производственную и энергетическую инфраструктуру.

Общий вес оборудования для «Пылевой лунной базы» в пределах нескольких десятков тонн, что сравнимо с весом нескольких обитаемых модулей для научной базы. Но в отличие от исследовательской базы, сырьевая может быть необитаемой, обслуживаемой при помощи дистанционно управляемых роботов на гусиничном шасси с антропоморфным торсом — «Кентавров».

Роботизированная база дешевле обитаемой, и для нее не служат ограничивающими факторами радиация и перепады температуры на поверхности.

Низкая орбитальная скорость на луне и отсутствие атмосферы позволяют использовать для выведения на орбиту механическую катапульту — «Лунную пращу», похожую на вертолетный ротор с кевларовыми лентами километровой длинны вместо лопастей. Тележки с модульными контейнерами на концах лент пращи приобретают орбитальную лунную космическую скорость 1800, 2000, метров в секунду. Выведение при помощи катапульты совершенно не требует затрат топлива и в отличие от электромагнитных пушек, механическая катапульта простое и относительно легкое изделие.

«Минеральная пыль» не только проще в производстве жидкого топлива, но и удобнее в эксплуатации, у пыли выше плотность она не боится перепадов температур, не выкипает как жидкий кислород, устойчиво храниться в условиях космоса.

Лунная пыль производимая порошковой базой, может использоваться не только как топливо для буксиров, но и как сырье для производственных центров на околоземной орбите, на базе пилотируемых станций. Из лунного грунта могут быть получены кислород, керамика, металлы и изделия из этих материалов. Размещение пробных производственных мощностей рассчитанных на инопланетное сырье на околоземных орбитальных станциях намного дешевле чем на поверхности луны, к тому же полученные материалы должны использоваться на орбите что снижает транспортные затраты.

Деятельность топливной базы на луне и плазменных буксиров на орбите позволит многократно снизить стоимость выведения коммерческих спутников на высокие орбиты и выводить на выгодную «Геостационарную орбиту» тяжелые многофункциональные платформы, облегчающие связь и телевизионное вещание по всему миру. Новая транспортная систем в перспективе позволяет развивать не только спутниковую связь, но и космическую солнечную энергетику.

Проект порошковой топливной базы на луне самый дешевый и легко реализуемый и экономически эффективный среди других вариантов. Затраты на производственную инфраструктуру и выведения сведены к минимуму, минеральная пыль многоцелевой и удобный в условиях космоса сырьевой материал.

Создание порошковой базы потребует затрат сравнимых с подобными космическими проектами, на уровне 10 миллиардов долларов. В то же время оно даст новую транспортную систему позволяющую свободно передвигаться на орбите, практически без ограничений по массе и дальности. Лунная

топливная база рассчитана на инопланетные ресурсы, а значит транспортную инфраструктуру в галактике можно будет развивать и дальше, независимо от снабжения с земли.

Концепция порошковой лунной топливной базы самое доступное и удобное из всех направлений коммерческой промышленной деятельности на луне, оно не потребует сверх затрат и недоступных технологий. Но может служить началом практического освоения луны и дальнейшей колонизации космического пространства.

Николай Агпов.

Источник: http://spaceexpansion.ucoz.ru/publ/koncepcija_quot_poroshkovoj_toplivnoj_bazy_quot_na_lune/1-1-0-10

 

Другие статьи:
Интернет журнал НЛО МИР

Всего комментариев: 0

Оставить комментарий

*

code

Редакция рекомендует

close
x