Я таки настаиваю, что нужон. Современный мир – это мир долгосрочных исследования и долгосрочных инвестиций. Облигации выпускают на 20-30 лет. Программа луны написана на 20 лет вперед. Сейчас лаборатории Китая изучают материалы, которые найдут применение дай бог к концу века. Колонизация в этом плане уже просчитана, и в долгосрочной перспективе обеспечит человечество нужными ресурсами.
Сначала идёт этап исследований. Космос – темный лес. Сейчас тот этап, когда марсоходы только-только изучают, что там и как. Это этап фундаментальных исследований. А наша задача тоже вести свои исследования но в определенном русле, наша задача поиметь в конце концов бобло. Чтобы через сто лет на наших межпланетных кораблях стоял шильдик нашей компании, и деньги поступали на наш счет. Для этого нужно сделать колоссальный объем работы.
Первый этап фундаментальных исследований самый неблагодарный и дорогой+долгий, но даст нам основную долю знаний и информации.
В предыдущем посте люди просили конкретных расчетов. Их банально нет и не будет, потому что нет информации. Происхождение металлов известно – с астероидов, но более точных данных нет. С этим надо смириться. Любая инвестиция – это риск. Маск рисковал, испытывая многоразовые ракеты, его поливали грязью, но караван проехал дальше, риск окупился.
На сегодняшний день о составе, о точном местоположении, скорости, массы отдельных астероидов известно ну крайне мало. Цель этапа – получение инфы и отработка базовых технологий.
Что для него надо:
• Обученные, умные люди. Нужно зародить космическую геологию, нужны инженеры и менеджеры, способные развернуть дешевое и массовое производство космической техники. Нужны программисты, физики, астрономы.Нужно производство электроники, нужны новые материалы.
• Наземные станции для приема/отправки сигналов, исследовательские центры, наземные телескопы.
• Космический телескоп с нужными нам параметрами, который может регистрировать и отслеживать мелкие объекты (возможно с крайне низким альбедо) внутри солнечной системы в различном диапазоне/спектре. Многие объекты размером с пару метров и меньше, их нужно отследить. Будет печально врезаться в такой камень.
• Спутники-ретрансляторы На орбитах Венеры, Марса, Цереры, Спутников Юпитера, которые смогут проработать десятки лет. Это будут аппараты с ионными двигателями, солнечными панелями, хорошей радиозащитой и отказоустойчивостью. Дабы не тратить деньги впустую, это будут аппараты участвующие в других научных миссиях, возможно в связке со спускаемыми аппаратами. Они не только позволят отсылать сигнал, но и благодаря им будет корректироваться курс Автоматических межпланетных станций (АМС). Кроме того, последним придется тратить меньше энергии и времени на передачу сигнала.
• Сами АМС к астероидам не меньше десятка штук. В целом по компоновке они все будут похожи на
Хаябусу. Весом 700-1000 кг, со 150 кг ксенона, ионными двигателями, солнечными панелями и 50 кг гидразина для ориентации. По формуле Циолковского:
Это даст нам примерно 7.2 км/с что достаточно для того, чтобы долететь до большинства астероидов в поясе. Если вести их до Марса в связке и запускать одновременно по 2-3 штуки к разным астероидам, то этого хватит не только долететь, но и вернуться до Земли. Использование гравитационных маневров сильно растянет время, но зато позволит существенно увеличить дельту.
А вот их вид и состав, да и научное оборудование будет различаться.
Что нам нужно? Понять, что внутри астероидов, а это значит оценить эффективность тех или иных научных приборов. Выявить закономерности из целого вороха поступающих данных: данные с телескопов, данные с научных приборов АМС. Построить идеальную, универсальную АМС, которая будет иметь идеальное соотношение веса/пользы. Нужно использовать разные материалы, разные движки (сравнить между собой ионики, спд, Холловские, на которых летают старлинки, и прочие.), разные сол. панели, разную электронику и её сборку и компоновку внутри.
После того, как будет найден золотой стандарт, можно будет заниматься миниатюризацией, увеличением эффективности и прочими полезными вещами.
Кроме того, взятие образцов. Это тоже неизведанная технология, надо научиться закрепляться на астероидах, научиться пробуриваться вовнутрь. Нужно отработать эффективность лазера/плазмы/взрыва(хаябуса-2, кстати, использовал микроподрыв, но судя по фоткам жалких крох, доставленных на землю, над этим ещё работать и работать) /Сверла/вибрации для бурения, отламывания и присвоения кусков астероидов. Разные породы имеют разную плотность/твёрдость, надо испытать различные варианты добычи.
Часть АМС останется в поясе и будут служить ретрансляторами, часть вернутся с образцами, кроме того, сами АМС должны вернутся для оценки их состояния после годовых перелетов. Для этого нужна орбитальная станция, чтоб их разобрали и в сложенном виде отправили на землю.
Кроме получения фундаментальных знаний, мы должны испытать Ядерную энергетику в космосе, систему лазерной связи, нюансы сборки аппаратов и конструкций на орбите.
По срокам это всё займет десятки лет. Банально, потому что все эти орбитальные маневры будут очень долгими, да ещё и результаты надо обработать.
В конце концов мы выявим закономерности. И уже можно будет ответить, где залегают ценные породы, на чем лучше сконцентрироваться: на мелких камнях или километровых астероидах
Будет сформирован перспективный облик АМС, которых можно делать десятками и на промышленной основе запускать в разные края. Также будут получены данные для ИИ, чтобы делать полёты максимально автономными.
Если начать сегодня, то окончание этапа придутся на конец 2040х. И то, если торопиться и не тупить слишком сильно. Делать многие вещи параллельно и переделывать/менять по ходу получения новых данных.Адекватно восринимать риск и сопутствующие неудачи. Иметь бесперебойное финансирование, отлаженный процесс производства и модернизации тех.процесса.
Со строительством новых заводов, исследовательских центров, инфраструктурой, запусками это вытянет на миллиарды баксов. Сложно оценивать, учитывая, что один телескоп может вытянуть на миллиарды баксов, а 10 запусков своих Хаябус это как 1 млрд, так и все 3, если сильно тупить и переделывать. На исследовательских миссиях к Марсу, Венере и тд можно сэкономить, объединяясь с другими странами.
Но это не безвозвратные траты. Инфраструктура и заводы будут приносить прибыль,
Ибо детали и электроника не уникальны и годятся для гражданки и военки. Научные данные стоят очень много, и толкнуть их можно либо напрямую через тысячи научных статей, либо бартером, протискиваясь в лунные и марсианские программы. Затраты на ученых по всяким законам экономики очень полезны и в принципе богоугодная вещь.
2. Этап. Промышленное исследование. Это сравнимо с первыми запусками Фалконов. Технологии уже есть, информация есть, опыт есть, инфраструктура есть, люди есть, надо объединить всё это и построить рабочую схему доставки ресурсов и получения с этого денег.
Естественно будет долго, дорого, аварийно, с ошибками, но это всё важная информация. Как я вижу добычу:
Мы выбрали себе цель, которая ещё не представляет, что с ней будет. У нас есть почти точный состав астероида. Нам нужен многотонный буксир, внутри которого будет оборудование для работы в вакууме, который в вакууме сможет на себя взволить ещё десятки тонн. Учитывая высокую плотность размеры каменюг займут всего пару кв. метров. Далее это надо доставить на Землю, либо Марс.
Тут 2 варианта.
1. На астероид надо доставить оборудования, либо кучу солнечных панелей, либо портативный реактор, кучу дронов, которые займутся его разборкой, возможно с переплавлением на месте и складированием, а в это время АМС летает от планеты к этому астероиду. Минусы в том, что не всегда орбиты будут комфортными и возможно придется лететь крайне долго, требуется высокая степень автоматизации. Фактически роботы должны уметь сами разворачивать шахты, в условиях практически нулевой гравитации. Знания эти универсальны, и после некоторой доработки пригодятся и в освоении Марса. Естественно по итогу всё это должно будет вернуться назад, глупо обменивать ценные приборы на сырые ресурсы.
2. Найти с десяток реально ценных «золотых жил», летать к ним, отпиливая кусок и доставляя его к людям. Возможно сначала будет этот вариант потом первый. Всё зависит от исследований на первом этапе.
Есть ещё третий вариант: искать небольшие металлические астероиды размером меньше сотни метров, стабилизировать их вращение. Строить на них крепления для
солнечного паруса размером в сотни квадратных метров, направлять его в противоположную сторону движения и тормозить.
Проблема в том, что тяга будет супер низкая(особенно так далеко от солнца). Для эффективных орбитальных маневров надо менять орбиты в апоцентре или перецентре, но тяга такая низкая и конструкция паруса не предполагает постоянного свертывания, что походу парус будет тормозить астероид на всём участке орбиты вокруг солнца. Орбита будет уменьшаться, время на это не ограничено, ресурсы не тратятся.
Но те, кто играл в КСП, понимают, что таким макаром можно банально промазать мимо планеты. Да и времени на это уйдет крайне много. Тяга такого огромного паруса будет всего пара Ньютонов(в лучшем случае огромного километрового паруса), что такое пара ньютонов для астероида весом в сотни тысяч и миллионы тонн? Да и даже если попасть в зону захвата Марса или Земли, Астероид за пару часов вылетит из нее. Значит на этом этапе надо подключать ракетные двигатели. Т.е. всё равно надо будет вести движки, топливо и строить на астероиде систему торможения. Вариант этот я отметаю из-за слишком большого дроча.(как минимум до момента реальных работающих образцов паруса)
В общем, первые 2. Скорее всего в ходе развития придем от второго к первому. Для этого нужны лазерные резаки, бурилки, роборуки, дрели, контейнеры, дроны. Нужны испытания. Пара полётов уйдет на то чтобы взять несколько моделей и проверить их работоспособность и эффективность, установив уже в поле. Заодно и научиться это делать. И нужен сам буксир.
Что из себя представляет буксир? Прочный каркас и сердцевина, не деградирующая от космической среды и переменных нагрузок. ядерный реактор на пару мегаватт, плазменные движки, баки с горючим, грузовой отсек. Кто-то писал про хранение энергии? Нафиг надо. Реактор будет работать всегда, да в основном в холостую, надо решить проблемы с эффективным излучением лишнего тепла. Но вопрос решаемый. Что имеем сейчас? ЯЭДУ в картинках. Планы РФ, планы Наса.
Но к 40м годам уж какая-нибудь страна его построит. Далее нам нужны плазменные движки.
Самый известный, о котором все знают это Vasimr, Электромагнитный ускоритель с изменяемым удельным импульсом
Двигатель неплох, КПД больше 70%, можно развивать как и высокую тягу с низким удельным импульсом, так и наоборот низкую тягу с высоким удельным импульсом. Разница будет в поглощаемой на это дело энергией и с расходом топлива, нет особого износа компонентов. В общем для крупных и тяжелых кораблей это станет основной рабочей лошадкой в будущем (но это не точно).
Судя по статье на вики, корабли с такими движками должны иметь 15-25% топлива от массы корабля вместе с грузом.
Т.е. опять же по формуле Циолковского при удельном импульсе в 30000 кг*с, запас дельты будет 4-8.5 км/с в зависимости от топлива, если я правильно посчитал. При большем УИ можно делать ещё больший запас дельты, но меньшую тягу и наоборот. В этом и прикол этого движка.
Естественно, если испытывать и исследовать, то появятся движки с лучшими характеристиками, с меньшим расходом, с большим КПД.
Но пока что имеем, что условно на булыжник весом в 100 тонн+ баки с топливом+сам буксир, нужно потратить 10-15 тонн аргона для того, чтобы дотараканить его до земной орбиты. На самом деле не мало, но с другой стороны химические ракеты тратят сотни тонн смеси кислород+водород, чтоб просто выйти на орбиту.
Ну и нужны заводы для строительства, скорее всего такие конструкции надо собирать на орбите, там же проводить ТО, заправку и тд. Опять же все эти аргоны, ксеноны и прочие топливные газы лучше производить на Марсе или Луне, потому что банально вывести их оттуда проще. (Надеюсь они там есть, но если нет, то придется доставлять с Земли) В общем, всё это нужно испытать и отработать.
В конце этапа мы должны иметь несколько рабочих, близких к идеалу буксира, систему их производства и обслуживания, технологии для разработки астероидов, массовое производство АМС для исследования состава астероидов.
Всё это займет тоже не один десяток лет, зато создаст задел для целой отрасли.
Плюсом идет то, что космические технологии универсальны. Двигатели можно поставлять для других кораблей, буксиры сдавать в аренду Nasa, это не альтруизм, а реальный способ заработка.
Расчёты стоимости уже невозможны, так как характер экономики на таком горизонте не предсказуем. Это может быть как и супер дешево относительно сегодняшних цен из-за новых технологий, так и дорого из-за сложности и прочих факторов.
Третий этап: плановое производство.
Итак, на дворе 2070ые, большая часть из нас уже либо умрёт, либо станут стариками. На луне есть постоянная база, на Марс летают регулярные рейсы. В ООН обсуждают нюансы первой марсианской колонии. Идёт подкроватная грызня, передел власти. Разведанные месторождения добавляют масла в огонь. На орбите земли развёрнута искусственная зона обитания в которой трудится сотни людей, и обслуживаются как земные спутники, так и строятся межпланетные корабли. Вековой опыт полётов и развитие ИИ позволило сделать космические путешествия автономными.
Благодаря Исследованиям на предыдущем этапе у нас есть универсальный грузовик как для полётов на Марс, так и для полётов к астероидам.
У нас есть список особо ценных астероидов. Полёт к ним занимает 2-3 года. На сборку одного ядерного буксира с грузоподъемностью в сотню тонн уходит пол года. При таком раскладе за 10 лет будет произведено 20 штук. Этого катастрофически мало. Наша цель - произвести сотни, значит основная задача этапа уменьшить время работы, затраты на производство, при увеличении характеристик самой техники. При таких объемах добыча платиновых металлов станет больше, чем суммарно на всей Земле. Железо, никель, и другие металлы активно используются для переплавки и строительства на земной орбите, Луне и Марсе.Космическое золото стало основным ресурсом для приборостроительных предприятий Луны.
Благодаря исследованиям АМС у нас есть инфа о сотнях астероидах, самое ценное естественно под грифом секретно, посредственные продаются другим энтузиастам.
Испытывается не только добыча и транспортировка металлов, но и углерода и воды для нужд колоний.
Начало 22го века. Проект с 80-летней историей можно считать успешным. Он полностью окупил себя и будет приносить прибыль ещё тысячи лет. Человечество затеяло амбициозные орбитальные строительства верфей и жилых модулей, развитие колоний и многие другие проекты, а мы обеспечим им ресурсы.