Серия «Будущее в космосе»

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть пятая. НАСА планирует-планирует и недопланирует.

Четвертая часть:


https://pikabu.ru/story/asteroidyi__nasyipi_solnechnoy_siste...

Итак использование околоземных астероидов

-снижает облучение экипажей до минимума;

-позволяет (при адекватной подготовке) получать комфортные гермообъемы без затрат на их доставку;

-добавляет рабочее тело для двигателей  ;

но

-удлиняет сроки перелета .


Естественно передовой отряд космической экспансии человечества (NASA) исследовал этот путь в Солнечную систему.

https://www.nasaspaceflight.com/2014/03/nasa-asteroid-captur...


Запланировали притащить на орбиту Луны маленький околоземный астероид и пощупать его на предмет использования.

Для этого  предложено было запустить роботизированный 50 киловаттный ионный буксир (миссия АRRM). Сперва хотели перехватить 2009BD. Маленький (30-145) метров и "медленно" вращающийся (один оборот более чем за два часа). Чудесный выбор. Орбитальный резонанс с Землей 1:1 и плотность (тадам!!) 0,4тонны на кубометр.

Миссия получалась на 5 лет.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть пятая. НАСА планирует-планирует и недопланирует. Астероид, Колония, Космические путешествия, Длиннопост
Потом прикинули, что буксировать даже так медленно вращающийся астероид не получится без остановки вращения. А это бессмысленные потери топлива.

Решили перехватывать крупные астероиды. И отрывать от них уже никуда не вращающийся валун.

Потому что более массивные астероиды вращаются обычно гораздо медленнее:

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть пятая. НАСА планирует-планирует и недопланирует. Астероид, Колония, Космические путешествия, Длиннопост
Отобрали 4 кандидата.
Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть пятая. НАСА планирует-планирует и недопланирует. Астероид, Колония, Космические путешествия, Длиннопост

Период обращения

Bennu - 4,28 часа

1999JU3 (Рюгу) - 7,63 часа

2008EV5 от 3,7 до 10,2 часа

(по вики)


Гипотетический аппарат миссии ARRM тащит валун с полюса астероида Рюгу на исследование и дальнейшее использование в качестве рабочей массы Лунной орбитальной платформы.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть пятая. НАСА планирует-планирует и недопланирует. Астероид, Колония, Космические путешествия, Длиннопост
Но в 2017 году миссию ARRM убрали из бюджета.

И теперь будут возить всё для строительства Lunar Orbital Platform-Gateway с Земли. То есть могли привезти для исследования и использования в качестве защиты от радиации на орбите Луны около 500 тонн плотного материала. Но не стали. Сэкономили. На защите и знаниях.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть пятая. НАСА планирует-планирует и недопланирует. Астероид, Колония, Космические путешествия, Длиннопост
Американцы - они такие. Обязательно найдут правильное решение, когда перепробуют все остальные.
Показать полностью 5

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть четвертая. Обоснование. На астероиде безопасно, интересно и выгодно.

Третья часть:

https://pikabu.ru/story/asteroidyi__nasyipi_solnechnoy_siste...



Если в астероиде есть внутренняя полость, в которой комфортно располагается экипаж шаттла - значит шаттлу до Марса не нужна защита от радиации и  гермообъем, что бы космонавты не свихнулись в алюминиевом бидоне за время полета.

А может все-таки Ну его, этот циклер? Махнем на илонушкиной суперракете. Вон она какая красивая.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть четвертая. Обоснование. На астероиде безопасно, интересно и выгодно. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост

Места много. 40 кают и убежище от солнечных штормов предусмотрено.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть четвертая. Обоснование. На астероиде безопасно, интересно и выгодно. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост

Только вот незадача


..на основании медико-биологических исследований и предполагаемых уровней радиации, существующих в космосе, были определены предельно допустимые дозы радиации для космонавтов, участвующих в выполнении программы «Аполлон». Эти предельно допустимые дозы составляют 980 бэр для ступней ног, лодыжек (голеностопных суставов) и кистей рук, 700 бэр для кожного покрова (всего тела), 200 бэр для кроветворных органов и 200 бэр для глаз.


1 бэр= 1мЗв при поглощении живой плотью.


Как сообщают ученые из Лаборатории реактивного движения НАСА, за полгода пребывания на поверхности Марса человек получит среднюю дозу излучения около 120 мЗв. Эта цифра находится посередине между нижней и верхней оценками дозы облучения на МКС. За время перелета к Марсу, если он также займет полгода, доза облучения составит 350 мЗв, т. е. в 2-4,5 раза больше, чем на МКС.


Зависимость от толщины алюминиевых стенок нелинейная. Наводится вторичная радиация.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть четвертая. Обоснование. На астероиде безопасно, интересно и выгодно. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост

Идеальная защита от радиации должна иметь эффективную плотность земной атмосферы, то есть 1000 г/см2, и такое же магнитное поле, как вокруг земного шара в районе экватора. Для создания эквивалентной защиты от радиации в космосе потребовался бы слой воды толщиной около 10 м или свинцовый экран толщиной около 1 м.


Лично я на илонушкиной ракете места и запаса  массы на 1 метр свинца не вижу.

Поэтому летите на ней сами. Покорители космоса без глаз и селезенки...


А мне по нраву циклер. Его можно обустраивать по дороге. При достаточной проработке проекта во внутренней полости можно "центрифугу" соорудить и спать в ней при околоземной тяжести. И прилететь на колонизацию Марса через год посвежевшим и отдохнувшим. Не утратившим здоровья от радиации под несколькими метрами камня.

Одной из первых экспедиций  к околоземному астероиду для обустройства его под циклер  удалось надуть под поверхностью (621022)GuyFawkesDay сразу несколько отсеков. Часть работ выполнялась в автоматическом режиме. Из всей экспедиционной флотилии виден только один из возвратных кораблей.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть четвертая. Обоснование. На астероиде безопасно, интересно и выгодно. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост
Показать полностью 4

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть третья. Попробовали обустроиться, теперь выбираем.

Вторая часть:

https://pikabu.ru/story/asteroidyi__nasyipi_solnechnoy_siste...


На 2012 год НАСА оценивало количество и размеры открытых и неоткрытых  околоземных астероидов вот так:

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть третья. Попробовали обустроиться, теперь выбираем. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост

Тогда насчитывали менее 10000 астероидов этого класса. На сегодня их более 18000.

Это пригодится для оценки количества подходящих циклеров.


В далеком 2008 году на форуме журнала "Новости космонавтики" пользователь Имхотеп подобрал для меня из таблицы НАСА по околоземным астероидам подходящие под промежуточные станции для переброски колонистов на Марс. Тогда их было известно менее 6000.

Требования взял заведомо жесткие -

размеры выше 150-300 метров (H<21,5)

Перигелий - больше 0,8 АU

Афелий - меньше 1,5 АU

Наклонение меньше 10 град

вот что получилось

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть третья. Попробовали обустроиться, теперь выбираем. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост

Обработана 5681 запись


Все астероиды давно открытые


Попробовал оценить достижимость открытых тогда околоземных астероидов. Получил следующее:


Требования взял те же,

размеры выше 150-300 метров (H<21,5)


но отбросил ограничение на сближения с Марсом, а взял ограничения из таблиц с ХС -

Афелий - меньше 1,5 AU

Наклонение меньше 10 град

eccentricity - <0.5

Характеристическая скорость не должна превысить 5,5 км\сек


88 астероидов пригодных для посещения имеющимися средствами даже без ЯРД. На 2008 год, когда выборка была в три раза меньше.

Есть которые ныряют к Солнцу до

0,4 а.е - в перигелии ближе Венеры

размеры от 150м до 3 километров по H.


Затем Имхотеп прошерстил список и нашел на 2008 год два подходящих по траектории астероида


2008 BW2 и 2008 EX5. Характеристики по горизонтам получаются такие:


Дата отлета/прилета.......MinDist.........Vrel


Астероид 2008 BW2 :

2008 Jan 16.82203 Earth 0.002384__6.976

2009 Apr 10.50298 Mars. 0.052852__7.821


Астероид 2008 EX5:

2008 Feb 13.31918 Earth 0.058572__8.709

2009 Apr 07.86899 Mars. 0.025193__9.780


(Указаны даты пролета Земли и Марса, минимальные расстояния во время пролетов в AU и относительная скорость в км/с)


Оба астероида совсем небольшие (H=29.7 и 23.8 ), Землю пролетают очень быстро, к Марсу летят долго (больше обычного оптимального перелета), но это дает представление о ситуации.


Вот траектория  астероида 2008 EX5 на графике. Размер оценивается от 30 до 100 метров. Чем меньше альбедо, тем больше размер, а альбедо неизвестно


https://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=2008EX5%3Bold%3D0%3Bo...


Примерное место  Земли (синяя траектория) Марса (красная) и  Астероид 2008 EX5 (белая) в момент старта челнока. Необходимо набрать скорость 8,71 км/сек. конец 2007 года.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть третья. Попробовали обустроиться, теперь выбираем. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост

Где-то здесь челнок достигает астероида. Минимальное время полета.  начало 2008 года.Перелет длится 1-2 месяца.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть третья. Попробовали обустроиться, теперь выбираем. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост

2009 год.Здесь надо стартовать к Марсу после года на астероиде.  Надо сбросить скорость на  9,78 км\сек. Тормозим . Потому что здесь астероид обгоняет Марс.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть третья. Попробовали обустроиться, теперь выбираем. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост

Таким образом каждый год есть как минимум один астероид подходящего размера находящийся на подходящей траектории годный для обустройства под "природный циклер Олдрина". Готовить под циклеры надо начинать не менее чем за десять лет - перелет подготовительных беспилотных зондов(описанных в предыдущем посте) будут намного более длительными из-за менее удобной конфигурации Земли и астероида. Но такие полеты уже отработаны.

Шатл Орбита Земли-(645111)RadioDay-Фобос дрейфует у своего циклера. Трос пенетратора втянут для профилактических работ.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть третья. Попробовали обустроиться, теперь выбираем. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост
Показать полностью 6

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть вторая. Бурим и надуваем.

Начало

https://pikabu.ru/story/asteroidyi__nasyipi_solnechnoy_siste...


Астероид - не ресурс для вывоза, а площадка для строительства. Куда уже "завезен" весь нужный материал. Базы в астероидах "плавятся" из грязного снега или ("мокрой" мороженной грязи - где-то между этими определениями материал астероидов в основном). Благо его там ОЧЕНЬ много. Посмотрите состав кометного спектра - это же просто идеальный материал для полимерных конструкций. Смотревшим результаты удара по комете Темпля поверхность сравнилась - "растворимый кофе".


Неспешное увеличение давление изнутри "надует" грязь,(как вспучивают грибы асфальт) в пустотелую толстостенную конструкцию. Вспучиванию будет мешать только сцепление частиц грязи между собой. А это уже надо практически мерять. Но что поверхность астероида совсем не асфальт - это точно. Еще и скреплять снаружи придется. что бы пузырь не лопнул.


"Надувать" пузырь - будут газы, в которые превратится лед при нагреве внутри астероида. Под их же газов давлением. Энергию для первичного разогрева надо получить из химических реакций между соединениями вещества хондр и пыли. Если подобрать удачный катализатор, то для постройки астероидной базы достаточно привезти только его.


Итак, строим путь по насыпи:


К астероиду приближается зонд с пенетратором-якорем и реактивным буром.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть вторая. Бурим и надуваем. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост, Моё, Гифка
"Ракетная головка". Испытывалсь на Земле, на тяжелых грунтах - переделывать в условия невесомости придется, но принцип тот же. В носке сопла "Ёжиком". Передние разрушают породу перед головкой, задние (для астероида более мощные - выносят материал наружу и прижимают буровой инструмент в скважину) .
Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть вторая. Бурим и надуваем. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост, Моё, Гифка
(Это твердотопливный вариант подземной ракеты Циферова.)
Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть вторая. Бурим и надуваем. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост, Моё, Гифка

Внутрь астероида вводится свернутая в плотную, в десятки слоев трубку сетка. Скважина запечатывается. На сетку подается ток и она нагревается секциями - та часть сетки, которая контактирует с стенками канала под током. Небольшим - только для начала реакций.


Сетка состоит из двух слоев:


-первый, наружный при подаче тепла переводит каталитически вещество в "сопли" - вязкие полимеры связывающие неорганические песчинки.-это стенка пузыря


-катализаторы второго, внутреннего слоя переводят полимер в газы, но не все, а так что бы осталась пленка - получается пена.


Каталитические слои нанесены на основу сетки - металл обладающий "памятью": в охлажденном состоянии он запоминает форму трубки на которой намотан, а в нагретом - плоскость. Таким образом сам нагрев создает силу вдавливающую сетку в непрореагировавшую толщу остывшей кометы. Материал с памятью не для усилия, а для сохранения контакта сетки со стенкой полости.


Нагрев катализатора до рабочей температуры током - ток от носителя (Солнечные Батареи или ядерный реактор) Поскольку все это внутри астероида - после запуска пенообразования скорее придется задуматься об охлаждении - там же вокруг вакуум.


Астероид после окончания разматывания сетки будет иметь полость, содержащую газы внутри пены.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть вторая. Бурим и надуваем. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост, Моё, Гифка
Правильно вставленный "свиток" каталитической сетки раздует полость в пробуренном астероиде за много лет ДО того, как он понадобится и подойдет в качестве убежища и заправки на пути к Марсу или к Венере . "Раздувание" идет за счет химической энергии запасенной во льду астероида. Пена в раздутой полости будет содержать набор газов. Их можно разделить последовательным ожижением, например.

Доставленный "завод для разделения газа", а именно ЯРД-водородный пилотируемый аппарат спокойно, без шлюзования будет вскрывать пену и набирать газ. Для рабочего тела ЯРД подойдет любой.


Для создания полости не нужно еще что -то завозить на астероид кроме самого реактивного бура, свитков с сеткой-катализатором и робота для монтажа пробки-шлюза.


В результате имеем- десятки тысяч потенциальных "Циклеров Олдрина", только природных, да еще с запасами топлива. Выбрать из них десяток подходящих - и трасса на Марс для грузопотока в обе стороны открыта. И это только начало... .


Полость внутри астероида, как место под размещение пассажиров шатла "Земля-Марс", пригодится потом под базу астрономов. Или под бункер гамма-лазерного "Кэптора" ЕВПОЧЯ.


P.S. Пока искал картинки, обнаружил.

https://fulledu.ru/articles/552_polt-na-mars-vnutri--asteroi...

Полёт на Марс внутри … астероида


Студенты...

У меня все равно приоритет. В 2008 году выложено.

А вообще приоритет у девочки из США. Еще на Мембране про неё статью выкладывали. Чуть ли не прошлый век.

Показать полностью 4

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть первая. Интро.

Самым ценным ресурсом в Солнечной системе являются ... астероиды.

Те самые,на которых мимоходом живописуют на страницах фантастических романов шахтеров , добывающих в поясе астероидов ценные металлы. Астероиды представляются фантастам летающими скалами или вовсе глыбами металла, которые надо бурить и долбить.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть первая. Интро. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост, Моё, Гифка

на середину  2018 года в околоземном пространстве отслеживается 18411 астероид, в том числе 894 более 1 km диаметром, 8244 более 140 m диаметром.

Подразделяются по форме орбит на группы:

амуры (в честь астероида (1221) Амур) - астероиды, чьи орбиты целиком лежат дальше от Солнца, чем земной афелий;

аполлоны (в честь астероида (1862) Аполлон) - астероиды, чей перигелий находится ближе к Солнцу, чем земной афелий, но большая полуось их орбиты больше земной. Таким образом, они в своём движении не просто проходят близ земной орбиты, а пересекают её (с внешней стороны);

атоны (в честь астероида (2062) Атон) - астероиды, чей афелий находится дальше от Солнца, чем земной перигелий, но большая полуось их орбиты меньше земной. Пересекают земную орбиту с внутренней стороны;

атиры (в честь астероида (163693) Атира) - астероиды, чьи орбиты целиком лежат ближе к Солнцу, чем земной перигелий. .


"По существующим оценкам, число околоземных астероидов крупнее 100 м составляет примерно 100000.


"Согласно современным представлениям, значительная доля землепересекающих астероидов (50% и более) может быть кометного происхождения. Такая возможность получила и наблюдательное подтверждение. Например, открытая в 1949 году комета P/Willson-Harrington (1949 III) в 1979 году была переоткрыта уже как астероид (4015) Willson-Harrington (1979 VA)."


Кометы километрового размера довольно быстро теряют свои летучие вещества. До окончания своей динамической эволюции (то есть до столкновения с планетами или выброса из Солнечной системы) ядра комет могут полностью потерять все летучие вещества или покрыться толстой пылевой корой, препятствующей сублимации летучих веществ. В результате такие ядра могут наблюдаться как астероиды."


"Среди нумерованных астероидов наиболее вероятные кандидаты в угасшие кометы - (3200) Фаэтон, (2101) Адонис, (2201) Олджато, (2212) Гефест и (3552) Дон."

"По метеорным наблюдениям среди тел размерами от 1 до 10 м - 50% являются карбонатными телами, 40% - хрупкие тела кометного происхождения и только несколько процентов - твердые каменные тела."

http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1168533&amp;uri=obrubov...^ENIE

Заметьте - "металлических" тел не обнаружено ВООБЩЕ. А ведь каждый метеорный дождь встречают спектрометрами и ловят, исследуют... .

Скептик может спросить - а откуда железные метеориты находят на Земле? Если наверху не летают металлические скалы? Почему не летают - летают. Но маленькие-маленькие. Или большие как (16) Психея, но очень редко.


Вращение астероида ИТОКАВА (один оборот больше 12 часов)

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть первая. Интро. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост, Моё, Гифка

Атмосферу тело меньше 5-7 метров диаметром пробить не в состоянии, даже если оно целиком железное - испарится. На любой скорости (75 километров в секунду-максимальная для нашей системы, но засекали пылинки и до 300 км\сек - верный признак звездного скитальца - неимоверная редкость.)


Каждый год спутники предупреждения об ядерном нападении фиксируют на высоте 500-1000 км (а это вполне себе атмосфера и отлично защищает от окружающей мелочи) взрывы под стать Хиросимскому от "камней" до 10 метров в диаметре. Кроме того не все камушки такие шустрые - некоторые землю "догоняют". Каменные и металлические "брызги" от этих удачных столкновений и находят в виде метеоритов. То что "просеяла" для нас атмосфера. Что бы стать куском металла упавшего с небес материя из протопланетной грязи должна пройти переплавку либо в мантии достаточно крупной планеты, либо побывать под многократными ударами на поверхности крупного астероида (это более вероятно). А после этого проплавленный кусок породы должен получить финальный удар и оторваться от родительского тела. Оцените редкость таких совпадений.


Сравним астероид и МКС в конфигурации начала 21 века.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть первая. Интро. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост, Моё, Гифка

Прикинем из чего они состоят.

Средняя плотность Фобоса равна 1,90+-0,08 г/см3, ...

Уточненная средняя плотность Фобоса значительно ниже плотности таких наименее плотных углистых хондритов, как гидратированные хондриты типа CI (2.2-2,4 г/см3) и CM (2,6-2,9 г/см3). Она также намного ниже плотности других спектральных аналогов вещества Фобоса - черных хондритов (3,3-3,8 г/см3) (Wasson, 1974). Для устранения этого противоречия необходимо предположить существенную пористость вещества Фобоса (10-30% в случае низкоплотных углистых хондритов и 40-50 % для черных хондритов) или наличие в составе Фобоса легкой компоненты, например, льда.


Данные "Марс-Экспресс" - 1,85 г/см3!

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть первая. Интро. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост, Моё, Гифка

Астероид Итокава

Плотность 1,9 ± 0,13 г/см³

Ускорение свободного падения на поверхности ~0,0001 м/с²

2-я космическая скорость ~0,0002 км/с

Период вращения 12,132 ч

Спектральный класс S

Альбедо 0,53

Средняя температура поверхности 206 К (−67 °C)

Слипся из двух обломков.

Астероиды - насыпи Солнечной системы. Часть первая. Интро. Астероид, Колония, Циклер, Космические путешествия, Длиннопост, Моё, Гифка

Если астероид никогда не был куском тела с заметной гравитацией (а это в основном и есть кометный признак), то там все элементы представлены в пропорции встречаемости в природе. И никаких месторождений металлов - коктейль из слипшихся хондр, с примесью загрязненного органикой водного, метанового и прочих льдов. То самое, что обнаружили врезав медной болванкой по комете Темпля. И по комете ЧУрюмова-Герасименко.


Тяготения практически 0. Рыхлая куча грязи, просто очень большая - вот что там летает.


Ударное воздействие гасится на дробление и спекание этой грязи. Получается кратер. Поверхность после удара спекается и теряет лед. Вода тоже ведет себя как твердое тело, если ударить по ней с большой скоростью. Не скала это - совсем не скала.

Показать полностью 5
Отличная работа, все прочитано!