چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 55

سپاس: 25

چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

پست توسط Enjoy-physics »

تصویر

سلام دوستان

چه ایده هایی برای کاهش هزینهٔ پرتاب ماهواره ها و انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 620

سپاس: 391

جنسیت:

تماس:

Re: چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

پست توسط rohamjpl »

تصویر
یک راه کوچک سازی محوله های فضایی هست .یکی افزایش قدرت تراست پیشران سفینه ها و افزایش گنجایش انها -اعزام مرکزی از یک نقطه-استفاده ازپیشرانهای یونی البته در پرتاب پیشران یونی مانند شیمیایی تراست لازم ایجاد نمیکند فقط استفاده در فضا -خوب استفاده مجدد از قطعات پرتاب کننده ها مانند فالکون 9 که بوستر های سوخت دوباره استفاده میشه مثال ، روی بازیابی قطعات اصلی Falcon 9 تمرکز کرده است. این شامل اولین مرحله فالکون 9 است که پس از صرف سوخت ، پس از آنکه دوباره موتورهای خود را برای بازیابی اماده میکند.
1-فن آوری جذب مغناطیسی - یا maglev - می تواند کمک کند تا فضاپیماها با استفاده از آهن ربا برای سرعت بخشیدن به وسیله نقلیه در امتداد مسیر به مدار پرتاب شوند. همانطور که آهن ربا های قدرتمند قطارهای سریع السیر و زیر بشکهای غلتکی را بالاتر از یک مسیر راهنما قرار می دهند ، یک سیستم کمکی پرتاب maglev نیز یک وسیله نقلیه فضایی را در امتداد مسیر به صورت الکترومغناطیسی هدایت می کند. این فضاپیمای دارای قدرت مغناطیسی با سرعت حداکثر 600 مایل در ساعت شتاب می گیرد و سپس برای پرتاب به مدار به موتورهای موشکی منتقل می شود. نمونه مرکر فضایی مارشال امریکا
2-همبنده
سیستم پیشرانه فضایی بدون پیشرانه از اتصال دهنده های الکترودینامیکی در نقل فضایی استفاده کند. اتصال الكترودینامیكی به عنوان یك راننده عمل می كند در حالی كه یك میدان مغناطیسی نیرویی را به یك سیم حامل جریان وارد می كند. هنگامی که جریان الکتریکی از طریق یک اتصال دهنده متصل به یک فضاپیما عبور می کند ، بسته به جهتی که جریان دارد ، نیروی اعمال شده توسط میدان مغناطیسی بر روی اتصال دهنده به مدار ، ماهواره را افزایش یا کاهش می دهد.
3-موتورهای موشکی انفجار پالس
برنامه پیشرفته حمل و نقل فضایی همچنین در حال توسعه فناوری موتور موشکی انفجار پالس است مانند موتور اتومبیل ، موتورهای راکتی با انفجار پالس با تزریق سوخت و اکسید کننده به سیلندرهای طولانی و احتراق مخلوط با شمع کار می کنند. فشار انفجاری انفجار ، اگزوز را از انتهای باز سیلندر خارج کرده و رانش خودرو را ایجاد می کند.
از مزایای موتور موج انفجار می توان به بهبود راندمان حرارتی و حجمی اشاره کرد.
نسبت فشار موثر در طول موج انفجار باعث افزایش فشار محفظه به حداقل شش برابر فشار مخلوط سوخت نشده در بالادست جبهه موج می شود. این بدان معنی است که موتور موج انفجار پالس می تواند عملکرد معادل یک موتور موشکی معمولی با فشار بالا را هنگام کار در یک ششم فشار ارائه دهد. این نشان دهنده افزایش 10 تا 15 درصدی در تکانه ویژه بالقوه است. از آنجا که فشار تغذیه پیشرانه بسیار کم است ، می توان از پمپ های تخلیه فشار کمتری استفاده کرد. سرانجام ، این مفهوم می تواند عملکرد چرخه تنفس هوا ، استفاده از هوا به عنوان اکسید کننده و عملکرد چرخه موشک را با استفاده از پیشرانه آنبورد ترکیب کند ، که این امر باعث می شود موتور موج انفجار یک سیستم پیشرانه جذاب و چندبار استفاده باشد.مرکر فضایی مارشال
4-موتورهای راکتی با قدرت رانش بالا
5-نازل های نسبت متغیر - گسترش
ضریب رانش بهینه برای نازل موشک در یک نسبت انبساط در جایی حاصل می شود که فشار خروجی گازهای خروجی با فشار محیط مطابقت داشته باشد. موشک های تقویت کننده وسیله نقلیه پرتاب شده که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند همه دارای نازل های نسبت ثابت هستند یک موشک تقویت کننده که از طریق جو پرواز می کند فقط می تواند فشارهای یک نقطه از ارتفاع را مطابقت دهد. در تمام ارتفاعات دیگر ، نازل یا کمتر منبسط می شود ، یا بیش از حد منبسط می شود ، که باعث کاهش جزئی سرعت اگزوز و در نتیجه از دست دادن انرژی می شود. نازل برای موشک های تقویت کننده برای نسبت مساحتی طراحی شده اند که از دست دادن تکانه های خاص را در کل مسیر پرواز به حداقل می رساند.
6-ذخیره هیدروژن در چگالی های بسیار موثر
از بسیاری جهات ، هیدروژن بهترین ماده سوختی موشکی است. یک عیب بزرگ آن چگالی ذخیره سازی بسیار کم آن به عنوان یک مایع برودتی است. اگر راهی برای ذخیره هیدروژن در دمای محیط ، در حالت جذب شده یا جذب شده و در چگالی بسیار بالاتر از هیدروژن مایع (0.07 گرم در سی سی) یافت شود ، این می تواند یک موفقیت واقعی برای صنعت حمل و نقل باشد..
توسعه نانولوله های کربنی که توانایی جذب / جذب مقادیر زیادی گاز مانند هیدروژن را دارند چگالی موثر ماده جذب شده ممکن است به طور قابل توجهی به عنوان یک نتیجه از پتانسیل جذاب دیواره های منافذ افزایش یابد ، جایی که منافذ از ابعاد مولکولی هستند. این نتایج نشان می دهد که مواد کربنی نانو الیاف ممکن است توانایی ذخیره هیدروژن با تراکم موثر بسیار بالا را داشته باشد ، این بدان معنی است که مخازن بسیار کوچکتر و سبک تر و ساختارهای مرتبط می توانند در وسیله نقلیه پرتاب با سوخت هیدروژن استفاده شوند.
7-هیدروژن فلزی
هیدروژن فلزی شکل مطلوب هیدروژن جامد است و از تمام اتم های هیدروژن در حالت فلزی جداگانه تشکیل شده است. در ساخت هیدروژن فلزی فقط چشمک هایی از امکان وجود داشته است ، اما به دلیل بازدهی بالای آن (حداکثر 1200 ثانیه ضربه خاص) ،
8-موتور موشکی آینده مانند موتور جت هوا را تنفس می کند حذف اکسید کننده ها در مخازن سوختی راکت
در حالی که یک موتور موشکی معمولی باید در سفر خود به فضا مخازن عظیم سوخت و اکسید کننده حمل کند ، یک موتور موشکی تنفس کننده هوا بیشتر اکسید کننده خود را مستقیماً از جو می کشد. این بدان معنی است که یک موشک تنفس کننده هوا می تواند با نیروی محرکه کمتری چیزهای بیشتری را بلند کند و هزینه دسترسی به فضا را به شدت کاهش دهد -
ایده ترکیب کارایی یک موتور جت با قدرت یک موتور موشک چیز جدیدی نیست ، اما از نظر تاریخی این سیستم ها فقط در مراحل مختلف ترکیب شده اند. به عنوان مثال Virgin Galactic و Virgin Orbit قبل از رها کردن آنها برای مرحله آخر سفر به فضا ، از هواپیماهای جت برای حمل موشک های معمولی چندین مایل به جو استفاده می کنند. سریعترین هواپیمای تا به حال پرواز ، ناسا X-43، با استفاده از یک موتور موشک به ارائه یک افزایش اولیه قبل از هوا تنفس جت مافوق صوت موتور شناخته شده به عنوان یک scramjet بیش ، نزدیک به 10 برابر سرعت صوت
اما اگر این سیستم های مرحله ای بتوانند در یک موتور جمع شوند ، بهره های عظیم بهره وری هزینه رسیدن به فضا را به طرز چشمگیری کاهش می دهد.
ایده این است که در اوایل پرتاب از موتورهای تنفس هوا استفاده شود تا از مزایای بهره وری موتورهایی که نیازی به حمل اکسید کننده خود ندارند استفاده شود." "هنگامی که در جو به اندازه کافی بالا می روید ، هوا برای سیستم تنفس هوا کم می شود و می توانید از موشک برای تقویت نهایی به مدار استفاده کنید.
رهام حسامی دانشجوی ترم چهارم مهندسی هوافضا
تصویر

Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 55

سپاس: 25

Re: چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

پست توسط Enjoy-physics »

یکی از ایده هایی که برای کاهش هزینهٔ انتقال انسان و تجهیزات و ماهواره ها به فضا در حال آزمایشه آسانسور فضایی هست که هر وقت تکنولوژی ساختش فراهم بشه و بصرفه باشه ساخته میشه.
spaceelevator.jpg
spaceelevator.jpg (132.3 کیلو بایت) مشاهده 540 مرتبه
ژاپن هم بصورت جدی درحال تلاشهایی برای ساخت آسانسور فضایی هست و اولین گامش تو این مسیر برای شبیه سازی و آزمایش روی آسانسور فضایی ، پرتابه دو ماهواره کوچک بوده که با کابل بهم متصلند، و وقتی ماهواره ها به فضا رسیدند از هم دور میشن تا ربات مکعب شکلی روی این کابل و بین این دو ماهواره حرکت کنه.
57752139.jpg
57752139.jpg (35.78 کیلو بایت) مشاهده 540 مرتبه

این هم مطلبی از ویکیپدیا درباره آسانسور فضایی :

آسانسور فضایی وسیله‌ای است که برای انتقال ماده از سطح یک جرم آسمانی به فضا طراحی شده‌است. برای این وسیله طرح‌های بسیاری تصور شده که همه آنها شامل مسافرت به فضا از طریق حرکت در امتداد ساختاری ثابت هست.

طرح کلی این وسیله غالباً به سازه‌ای مربوط می‌شود که از روی سطح زمین – در نزدیکی یا روی استوا – تا فضای بی‌وزنیه اطراف زمین امتداد داشته باشد.
آسانسور. .jpg
آسانسور. .jpg (37.38 کیلو بایت) مشاهده 540 مرتبه
ایدهٔ آسانسور فضایی نخستین بار توسط کنستانتین تسیولکوفسکی در سال ۱۸۹۵ مطرح شد ، زمانی که او صحبت از ماشینی تخیلی به اسم «برج تسوکوفسکی» کرد که از سطح زمین تا فضا امتداد داشت.

ایده‌هایی که اخیراً درباره این طرح مطرح می‌شود بیشتر بر وجود سازه‌ای دارای قابلیت انبساط (برای نمونه یک ریسمان دارای قابلیت انعطاف) تاکید می‌شود که از مدار زمین تا فضای اطراف زمین کشیده شده باشد.

این سازه، به همان شکلی که تارهای یک گیتار کشیده شده و محکم اند، بین زمین و فضا امتداد پیدا می‌کند. به آسانسور فضایی گاهی اسامی دیگری نظیر پل فضایی، بالابر فضایی، نربان فضایی، قلاب آسمان، برج مداری و آسانسور مداری نیز نسبت داده می‌شود.
تصویر
دانش و فناوری کنونی به اندازه‌ای نیست که بتوان به وسیله آن ابزارهای مهندسی قابل استفاده‌ای ساخت که به اندازه کافی مقاوم و سبک باشند و بشود از آنها در ساخت آسانسور فضایی استفاده کرد.

موضوعی که در ابتدا با آن روبه‌رو می‌شویم این است که مجموع جرم وسایل و ابزارهایی که قرار است این سازه را تشکیل بدهند به قدری زیاد است که باعث شکسته شدن کابل آسانسور می‌شود.

در طرح‌هایی که اخیراً برای آسانسور فضایی مطرح شده‌است، استفاده از موادی که در آن‌ها نانولوله کربنی به عنوان ماده‌ای با قابلیت انعطاف بالا به کار رفته، مورد تاکید قرار گرفته‌است، چرا که مقاومت اندازه‌گیری شده نانولوله کربنی بسیار کوچک به اندازه کافی بالا بوده‌است تا این موضوع را از لحاظ فرضی ممکن سازد.

فناوری امروزی تنها توانایی ساخت آسانسور فضایی برای نقاطی از منظومه شمسی که داری جاذبه گرانشی کمتری باشند مانند مریخ، را دارد.

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 620

سپاس: 391

جنسیت:

تماس:

Re: چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

پست توسط rohamjpl »

اصلی ترین مشکل فنی ما در نظر گرفتن توانایی کابل در بالا نگه داشتن ، با کشش ، وزن خودش زیر هر نقطه مشخص است. بیشترین کشش روی کابل آسانسور فضایی در نقطه مدار زمین ثابت است ، 35،786 کیلومتر (22،236 مایل) بالاتر از استوا زمین.آسانسور فضایی به طور متعارف متشکل از یک کابل است که روی زمین لنگر می اندازد و فراتر از مدار ژئوسنکرون ، حدود 42000 کیلومتر (26098 مایل) بالاتر از زمین ، امتداد دارد. چنین کابلی جرم قابل توجهی داردخوب سپس کل آسانسور توسط نیروهای گریز از مرکز پشتیبانی می شود.آسانسور فضایی - که امروزه محققان آن را به عنوان یک سیستم حمل و نقل فضایی بسیار دور برای قرن آینده در نظر گرفته اند. جناب دیوید اسمیترمن از دفتر پروژه های پیشرفته ناسا / مرکز مارشال هانتسویلِ آلابامابرنامه هایی برای چنین آسانسوری تهیه کرده .یک ایده ساخت آسانسور فضایی است کابلی که از زمین به مدار کشیده شده و راهی برای صعود به فضا را فراهم می کند. مزیت بزرگ این است که فرآیند صعود می تواند از طریق انرژی خورشیدی تأمین شود و بنابراین به سوخت بدون سوخت نیاز نخواهد داشت. اما یک مشکل بزرگ نیز وجود دارد. چنین کابلی باید فوق العاده محکم باشدمشکلات ایستگاه پایه
مفاهیم مدرن ایستگاه پایه لنگر به طور معمول ایستگاه های متحرک اتصال داشته ایستگاه های پایه سیار با توانایی مانور برای جلوگیری از وزش باد شدید ، طوفان و آواربردهای فضایی ، نسبت به مفاهیم ثابت قبلی (با لنگرهای زمینی) برتری خواهند داشت. نقاط لنگر اقیانوس نیز به طور معمول در آبهای بین المللی وجود دارد که باعث ساده سازی و کاهش هزینه برای استفاده از خاک برای ایستگاه پایه می شود.کابل نانولوله های کربنی یکی از کاندیداهای مواد کابل است این کابل باید از ماده ای با نسبت مقاومت کششی / چگالی بالا ساخته شود. به عنوان مثال ، در طراحی آسانسور فضایی ادواردز یک ماده کابل با مقاومت کششی حداقل 100 گیگاپاسکال فرض می شود.یکی از بزرگترین چالشهای درک شده در ساخت ریزساختارها ، مانند آسانسور فضایی ، در دسترس نبودن مواد با مقاومت کششی کافی است. ضرورت فرض شده مواد بسیار محکم از یک الگوی طراحی ناشی می شود که به سازه ها برای کار در کسری از حداکثر مقاومت کششی (معمولاً 50٪ یا کمتر) نیاز دارد. این معیار با دادن آزادی عمل کافی در مدیریت اجزای تصادفی ، مانند تنوع در مقاومت ماده و / یا نیروهای خارجی ، احتمال خرابی را محدود می کندهدف حفظ یک تنش ثابت در کل ساختار است ، که به معنی حفظ یک تنش ثابت برای هر بخش در حالت ثابت است. با فرض تعداد کاملاً کافی بخش ، کل نیروی موجود در هر یک ثابت است. سپس ، در مرحله انتقال ، فقط به دلیل تغییرات در سطح مقطع آن ، انتظار تغییر در تنش تک قطعه ای وجود دارد.لذا ما تنش و مقاومت و سبکی را در نظر گرفته حالا مشکل بعدی قبل احداث آسانسور فضایی به فکر تمیز کردن مدار زمین از زباله هایی باشد که با سرعت ۳۲۱۸۶ کیلومتر بر ساعت در حال حرکت هستندباشید .یک آسانسور فضایی متصل به زمین یا ماه که ثابت است و حرکت نمی‌کند چگونه می‌تواند از خود در برابر خطر برخورد با زباله‌های فضایی ملعق در فضا محافظت کند؟ حتی یک جسم بسیار کوچک میتونه آسیب زیادی به این سازه وارد کنه .پس به فکر ساخت پیشرانهای با مصرف سوخت کمتر و بازده بالاتر باشید .چرا که اکثر وزن راکت را سوخت ان فرا میگیرد .در پست قبلی گفتم در مورد ایده های خودم.
ایده زیاد هست مثل موتورهای یونی اما این نوع موتور تراستی ایجاد نمی کند جهت فرار از جاذبه اما برای سفرهای بین سیاره ای مناسب هست من که هوافضا میخونم دنبال ایده قابل انجام هستم.این سیستم که به عنوان موتور راکت انفجار چرخشی شناخته می شود ، باعث می شود موشک های مرحله بالایی برای ماموریت های فضایی سبک تر ، مسافت بیشتری را طی کرده و تمیزتر بسوزند.موتور انفجار چرخشی (RDE) موتور پیشنهادی با استفاده از نوعی احتراق افزایش فشار است ، جایی که یک یا چند انفجار به طور مداوم در اطراف یک کانال حلقوی حرکت می کنند. ... در احتراق چاشنی ، نتایج با سرعت مافوق صوت گسترش می یابند.از نظر مکانیکی ساده ، موتور انفجار چرخشی از نظر دینامیکی بسیار پیچیده است و به زمان دقیق و نرخ تحویل سوخت نیاز دارد
در واقع ، چنین دستگاهی با یک سیلندر در داخل یک بزرگتر دیگر شروع می شود ، با یک شکاف بین آنها و برخی سوراخ ها یا شکاف های کوچک که می تواند مخلوط سوخت انفجار را تحت فشار قرار دهد. نوعی اشتعال باعث ایجاد انفجار در آن شکاف حلقوی می شود که باعث ایجاد گازهایی می شود که از یک انتهای کانال حلقه ای شکل بیرون رانده می شوند تا در جهت مخالف رانش ایجاد کنند. اما همچنین یک موج شوک ایجاد می کند که در اطراف کانال با پنج برابر سرعت صوت پخش می شود و از این شوک می توان در صورت افزودن سوخت در نقاط مناسب در زمان های مناسب ، برای ایجاد انفجارهای بیشتر در یک الگوی چرخش خودکار استفاده کرد. ."انفجار تا زمانی که شما سوخت را قطع نکنید به طور مداوم پایدار است. ما حداکثر 200 پوند را ازمایش شده ، اما رانش با جریان جرم پیشرانه به طور خطی افزایش می یابد."یک موتور انفجار چرخشی می تواند موشک ها را با مصرف کمتری ، سبک تر و ساخت آن پیچیده تر کند"یك موتور منفجره چرخان رویكرد متفاوتی در مورد نحوه احتراق پیشرانه دارد." "این از سیلندرهای متحدالمرکز ساخته شده است. پیشرانه در شکاف بین سیلندرها جریان دارد و پس از احتراق ، انتشار سریع گرما یک موج ضربه ایجاد می کند ، یک پالس قوی از گاز با فشار و درجه حرارت قابل توجهی بالاتر سریعتر از سرعت صدا حرکت می کند.
"این فرآیند احتراق به معنای واقعی کلمه یک انفجار است - یک انفجار - اما در پشت این مرحله شروع اولیه ، ما تعدادی پالس احتراق پایدار را مشاهده می کنیم که به مصرف سوخت پیشرانه موجود ادامه می دهند. این فشار و درجه حرارت بالا را ایجاد می کند که باعث خروج اگزوز از پشت موتور با سرعت زیاد می شود که می تواند رانش ایجاد کند. "انفجارهای چرخشی بصورت مداوم و انفجارهای 5 ماخ هستند که به دور موتور موتور موشکی می چرخند و انفجارها با تغذیه سوخت هیدروژن و اکسیژن به سیستم در مقادیر مناسب پایدار می مانند.
این سیستم بهره وری موتور موشک را بهبود می بخشد تا در هنگام مصرف سوخت کمتر از انرژی سنتی موشک ، انرژی بیشتری تولید شود و در نتیجه بار موشک سبک شود و هزینه ها و انتشار آن کاهش یابد.
یک موتور انفجار چرخشی در قلب خود یک موتور توربین گاز است - به این معنی که مخلوط سوخت با هوا انجام شود و نیازی به حمل آن نباشد. اساساً ، موج شوک چرخشی به دستیابی به احتراق کامل کمک می کند. اما یک محفظه احتراق موشک در حال حاضر به یک محیط عالی برای احتراق کامل دست یافته است ، بنابراین حتی اگر از LOX استفاده شده باشد ،
رهام حسامی دانشجوی مهندسی هوافضا ترم چهارم
آخرین ویرایش توسط rohamjpl سه‌شنبه ۱۴۰۰/۲/۲۱ - ۱۷:۲۶, ویرایش شده کلا 2 بار
تصویر

Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 55

سپاس: 25

Re: چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

پست توسط Enjoy-physics »

دانشمندان روشهای مختلفی دارن که باید بررسیشون کنن تا بهترینها رو پیدا کنن. یکیشم همین آسانسور فضاییه که بعد از ساخت کاهش زیادی تو هزینه ها داره.

مشکل بزرگ موشکها اینه که برای کوچکترین محموله ها هم باید موشکهای بزرگ و گرانقیمت فراهم کنن که نتیجش این میشه که برای انتقال یه چیز کوچیک این موشک باید وزن چند تنی خودش رو هم بالا ببره که هزینه کار رو چندین برابر میکنه و در حال حاضر شرکتی نمیتونه اشیای کوچیک مورد نیازش برای قرار گیری تو مدار رو بخاطر همین هزینه بالا به فضا انتقال بده. که البته درسته و اگه با پیشرفت تکنولوژی روشهای شما رو بتونن بکار ببرن خوب هزینه‌ها خیلی کمتر میشه.


درحال حاضر تکنولوژی ساخت آسانسور فضایی رو ندارن با اینکه چند سال بعد معلوم نیست چی میشه و ممکنه بالاخره بتونن عملیش کنن.

برای زباله های فضایی هم الان ناسا چندین طرح برای جمع آوریشون داره که البته معلوم نیست کی عملی میشه که ظاهرا به این زودیا عملی نمیشه. شاید ده بیست سال دیگه.

اما کلا روشهای جدید همیشه جزو بهترین گزینه ها برای باز کردن مسیر مشکل و گرونه سفر به فضاست که باید همیشه امتحان بشن تا اگه آزمونشونو با موفقیت پس دادن، بتونن جایگزین روشهای گرونه فعلی بشن.

البته روشهایی که شما گفتی خیلی خوبن و اگه عملی بشن دیگه نیازی به آسانسور فضایی نیست.

Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 55

سپاس: 25

Re: چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

پست توسط Enjoy-physics »

یه روش خوب و بصرفه برای انتقال انسان ، ماهواره و تجهیزات به فضا طراحیه وسیله ای شبیه به یک شاتل فضایی هست که برخلاف شاتل های فعلی برای اوج گرفتن به موشکهایی(یا همان محفظه های سوخت) به اندازه یک ساختمان نیاز ندارن.

یعنی وسیله ای که تا ارتفاع مشخصی رو شبیه به هواپیما با استفاده از بالهاش بالا میاد و ازون به بعدش رو «کاملا شبیه به شاتلهای فعلی» تا فضا طی میکنه و ماهواره ها رو تو مدار قرار میده.

یعنی این وسیله میتونه از نیروی بالا برندگی بالهاش استفاده کنه و بجای پرواز عمودی بسمت فضا، تا ارتفاعی که جو اجازه میده ازجو برای بالا رفتن استفاده میکنه و بعد چون مقاومت هوا خیلی کم میشه، از اینجا به بعدش رو شبیه به شاتلهای فعلی بتدریج و با چرخش بدور زمین، شروع به بالا رفتن میکنه تا اینکه به ارتفاع مناسب میرسه و با رسیدن به سرعت مورد نیاز، ماهواره رو تو مدار قرار میده و بعد برمیگرده به زمین و فرود میاد.

مزیت این روش اینه که بجای استفاده از موشکهاییکه به اندازه یک ساختمون وزن دارن از یه شاتلِ چندین برابر سبکتر، استفاده میکنیم.

البته شاتلهای فعلی نمیتونن اینکارو انجام بدن یعنی باید حتما به یک راکت و یک منبع سوخت گران و بزرگ وصل بشن و بصورت عمودی بالا برن تا اونارو به ارتفاع مناسب برسونه که همین ماموریتشون رو غیر بصرفه میکنه.
270px-STS120LaunchHiRes.jpg
270px-STS120LaunchHiRes.jpg (23.59 کیلو بایت) مشاهده 468 مرتبه
همچنین استفاده از شاتلهای فعلی بعد از انجام دادن 135 پرواز و ازبین رفتن دو شاتل، از سال 2011 تا الان متوقف شده که شاید یکی از دلایلش همین مصرف سوخت زیاد بوده باشه!!

پس این ایده نیاز به طراحی یک نوع وسیله هم شبیه به هواپیما و هم شبیه به شاتل یا راکت، داره که بتونه محموله های فضایی و ماهواره ها رو (درواقع با ترکیب قابلیتهای یک هواپیما و یک شاتل)، به فضا حمل کنه بجای اینکه یک راکت با وزنی چندین برابر و به اندازه آسمانخراش رو بفرستیم به فضا که بعد از مصرف سوخت سرسام آور، خود راکت هم بهمراه موتورهاش نابود میشه و برای انتقال خیلی از ماهواره‌های سبک و تجهیزات به فضا به هیچ وجه بصرفه نیست خصوصا برای ماهواره‌های سبک و تجهیزات خیلی ضروری ولی کوچک.


تجهیزاتی مثل ضروریات ایستگاه‌های فضائیه بین المللی میر و آی اس اس یا قطعات تعویضی ای که برای تعمیر ماهواره ها ضروریه ولی انتقالشون به فضا به هیچ وجه بصرفه نیست (مثل باطریها).

درحال حاضر همه ماهواره‌ها بعد از خراب شدن باطری یا یک قطعه، از کار میفتن( مثل تلسکوپها یا سنجشگرهای گرانقیمت پرتوگاما یا مادون قرمز و... که یک مثالش کپلر هست)
یا ماهواره های سنجشی زمین که بخاطر گرون بودنشون ساختن دوبارشون زمان میبره و خیلی وقتا وقتی از کار میفتن دیگه ساخته نمیشن.

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 620

سپاس: 391

جنسیت:

تماس:

Re: چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

پست توسط rohamjpl »

ما در حال حاضر از راکت‌های شیمیایی سوخت جامد و سوخت مایع دوپایه (Bipropellant) و یا به ندرت سوخت مایع دوپایه (Monopropellant) برای پرتاب به مدار استفاده می‌کنیم، و برخی پرتاب‌گرها مانند اسپیس‌شیپ وان(Spaceship One) و راکت پگاسوس (Pegasus Rocket) از موتورهای هواتنفسی در مرحله اول خود بهره استفاده میکنند .خوب سیستم پیشرانش فضایی مثل موتور واکنشی (reaction engine): این نوع موتور نیروی پیشران (تراست) را طبق قانون سوم نیوتن با استفاده از واکنش جرم خروجی تامین می‌کند یعنی خروج مواد حاصل از احتراق درون موتور، تغییر جرمی در فضاپیما ایجاد میکنه که منجر به تغییر سرعت فضاپیما در خلاف جهت خروج جریان جرمی می‌شود،مثل موتورهای هواتنفسی و پیشرانش الکترومغناطیسی البته موتورهای هواتنفسی در ماموریت‌های فضایی کاربرد ندارند بلکه در بخش فرود به زمین پس از بازگشت به جو استفاده می‌شه.نوع دیگه موتور موشک (rocket engine): که موشکهای معمول فعلی از دسته موتورهای احتراق داخلی هستند. این موتورها جرم خروجی به صورت گاز داغ را با دمایی بسیار بالا تولید می‌کنند که این فرآیند توسط ترکیب سوخت مایع، جامد یا حتی گاز با ماده‌ای اکسید کننده در محفظه احتراق صورت می‌گیرد. سپس این گاز داغ از دهانه خروجی (nozzle) زنگوله مانندی خارج می‌شود .نوع جدید پیشرانش الکترومغناطیسی electromagnetic propulsionاتم‌های گازهای خروجی را با یک موتور الکتریکی ساده یونیزه کرده و سپس با ایجاد اختلاف ولتاژ در این یون‌ها، آنها را با شتاب بالایی به حرکت درآورد و فضاپیما نیز تحت تاثیر این گازهای یونیزه، شتاب می‌گیرد حال من میگم چرا میگم نه تراسترهای الکتریکی معمولا نیروی پیشرانشی کمتر از یک نیوتن تولید می‌نمایند. این نیرو بر روی زمین تقریبا معادل وزن برداشتن یک خودکار می‌باشدالبته بازم من بگم که کاربرد پیشرانه ها گونه های مختلف پیشران های موشکی
1-پیشران های اصلی یا Primary Engine که برای ایجاد نیروی پیشرانش کاربرد دارند.
2-پیشران های کنترلی یا Control Engine که برای ایجاد نیرو ها و گشتاور های کنترلی مورد استفاده قرار می گیرند.
3-پیشران های ترمز کننده یا Braking Engine که برای کاهش سرعت موشک یا فضا پیما به منظور فرود یا تغییر مدار و مواردی از این قبیل مورد استفاده قرار می گیرد.این پیشران ها در خلاف جهت پیشران اصلی بوده و نیروی پسرانش تولید می کنند.
4-پیشرانش های تنظیم جهت Altitude Or Orientation Engine که برای تنظیم جهت ماهواره ها و سایر فضا پیماها استفاده شده که این نوع پیشرانش ها صرفاً برای تنظیم جهت و نه برای حرکت و تولید پیشرانش بانواع موتورهای به كاررفته در موشك ها به وسیله ی پیشران جامد:جت -توربو فن-پالس جت-رم جت-اسكرم جته کار گرفته می شوند.پس پیشرانه های جت به دو گروه اصلی هوا زی و غیر هوازی تقیسم می شوند كه راكت ها از نوع غیر هوازی بوده و پیشران های توربو جت ،توربو فن، توربو پراپ، توربو شفت، پالس جت و رم جت از انواع هوازی هایی هستند كه برای ایجاد نیروی پیشرانش در هواگردها (Aircraft) مورد استفاده قرار می گیرند.نیروی پیشرانش در موتورهای توربو جت عكس العملی است كه منحصراً از عمل جت سیال كه از خروجی موتور بیرون می زند بدست می آید
موتور های توربو فن،توربو پراپ و توربو شفت گونه های اقتباس یافته ای از موتور های جت هستند كه تقریباً بیشتر نیروی پیشران را از طریق فن، ملخ و روتور (به واسطه ی شفت) ایجاد می كنند.
.تصویر
رانشگرهای الکتریکی: این سیستم ها معمولاً در محدوده 1000-5000 ثانیه دارای ضربه خاص qvfi$I_{sp}$بسیار بالاتر هستند ، اما سطح رانش حاصل از آنها معمولاً بسیار کمتر و زیر 100 میلی آمپر است. برخلاف رانشگرهای شیمیایی ، شتاب جرم در این حالت به نیرو احتیاج دارد ، بنابراین لازم است که منبع تغذیه ای (یا با استفاده از صفحات خورشیدی یا راکتور هسته ای) در دسترس داشته باشید. این رانشگرها به دلیل خاصیت رانش زیاد و کمشان ، معمولاً در مأموریت هایی به کار می روند که به یک ΔV بزرگ نیاز دارند اما در جایی که زمان حیاتی نیست ، از آنجا که این مانورها معمولاً طولانی می شود.
بادبان خورشیدی: این سیستم از فشار تابش خورشید برای جابجایی وسیله نقلیه استفاده می کند ، بنابراین شما از استفاده از دو پیشرانه و نیرو اجتناب می کنید ، زیرا هر دو توسط خورشید تأمین می شوند ، اما جرم خشک شما بسیار زیاد است (به دلیل اندازه بادبان ) در این حالت ، به دلیل شدت باد خورشیدی ، سطح رانش نیز بسیار کم است ، بنابراین زمان حتی در مأموریت های با استفاده از این نوع سیستم ها بسیار کم اهمیت است.
با گفتن همه اینها ، بهترین سیستم پیشرانه چیزی است که برای سرعت بخشیدن به مقدار زیادی از جرم تا سرعت زیاد به انرژی بسیار کم (شیمیایی ، الکتریکی یا هسته ای) نیاز داشته باشد. اما با رعایت معادله بهره وری رانش ،$\eta$
$P = \frac{g}{2 \eta} T I_{sp},$
در جایی که g شتاب استاندارد گرانش است ، مشاهده می کنید که اگر می خواهید هم رانش و هم فشار ویژه را افزایش دهید ، لزوماً باید به ورودی برق افزایش دهید. بنابراین پیشرانه ایده آل در واقع همان موتوری است که بهترین تعادل را بین رانش ، انگیزه خاص و کارایی برای مورد شما داشته باشد.
ضد ماده همچنین بیشترین چگالی انرژی را نسبت به سایر مواد شناخته شده دارد. و اگر به عنوان سوخت استفاده شود ، می تواند کارآمدترین سیستم پیشرانه را با حداکثر 40٪ از انرژی جرم سوخت به طور مستقیم به رانش تبدیل کند (در مقایسه با 1٪ برای همجوشی ، کارآمدترین بعدی)
رانشگرهای اثر هال با استفاده از یک میدان مغناطیسی حرکت محوری الکترون ها را محدود می کنند و سپس از آنها برای یونیزه کردن پیشرانه ، تسریع موثر یون ها برای تولید رانش و خنثی سازی یون های ستون استفاده می کنند. ... رانشگرهای هال با پیشرانه های مختلفی کار می کنند که از رایج ترین آنها می توان به زنون و کریپتون اشاره کرد.راننده هال مزایای قابل توجه دیگری نیز دارد از جمله: طول عمر طولانی (10000 ساعت) ، تراکم توان بالا (0.4–1.3 کیلووات بر کیلوگرم) و دامنه ضربه ویژه خاص (1000–2000 ثانیه).موتورهای یونی موجود در BepiColombo چهار تراستر یونی QinetiQ T6 هستند. آنها به صورت منفرد یا جفت کار می کنند تا حداکثر نیروی ترکیبی 290 میلی آمپر (میلی وات) را فراهم کنند ، که آن را به قدرتمندترین موتور یونی در فضا تبدیل می کند,thruster اثر Hall یک موتور موشکی کوچک است که از یک میدان مغناطیسی قدرتمند برای تسریع یک پلاسمای کم چگالی و بنابراین تولید رانش استفاده می کند. راننده اثر هال که به آن راننده پلاسما نیز گفته می شود ، نوعی پیشرانه الکترواستاتیک است که به نوبه خود یک نوع پیشرانه یونی (دسته ای از پیشرانه های برقی فضایی) است. مانند موتورهای یونی مشبک ، مانند XIPS ، رانشگرهای هال به عنوان رانشگرهای الکترواستاتیک طبقه بندی می شوند. هر دو از یک گاز بی اثر ، معمولاً زنون ، به عنوان یک پیشرانه استفاده می کنند.الکترون ها توسط یک کاتد توخالی (الکترود منفی) در انتهای پایین دست تراستر تولید می شوند. آند (الکترود مثبت) یا "کانال" توسط منبع تغذیه راننده به پتانسیل بالایی شارژ می شود. الکترون ها به دیواره های کانال جذب می شوند و در جهت بالادست شتاب می گیرند. هنگامی که الکترون ها به سمت کانال حرکت می کنند ، با یک میدان مغناطیسی تولید شده توسط آهنرباهای الکتریکی قدرت گیرنده برخورد می کنند. این میدان مغناطیسی با مقاومت بالا الکترون ها را به دام می اندازد ، و باعث می شود که آنها در حلقه دایره ای در انتهای پایین کانال تراستر شکل بگیرند. thruster Hall نام خود را از این جریان الکترون گرفته است که جریان Hall نامیده می شود.
پیشرانه که از گاز بی اثر مانند زنون یا کریپتون در فشار کم تشکیل شده است ، به کانال راننده تزریق می شود. از آنجا که رانشگرهای هال از گاز بی اثر برای پیشرانه استفاده می کنند ، مانند موشک های شیمیایی خطر انفجار وجود ندارد. برخی از الکترونهای گیر افتاده در کانال با اتم های پیشرانه برخورد می کنند و یون ایجاد می کنند. هنگامی که یون های پیشرانه تولید می شوند ، آنها میدان الکتریکی تولید شده بین کانال (مثبت) و حلقه الکترون (منفی) را تجربه می کنند و خارج از راننده تسریع می شوند و یک پرتو یون ایجاد می کنند. رانش از نیرویی که یون ها به ابر الکترون وارد می کنند ، تولید می شود. این نیرو به میدان مغناطیسی منتقل می شود که به نوبه خود به مدار مغناطیسی راننده منتقل می شود. الکترون ها بسیار متحرک هستند و به یون های موجود در پرتو جذب می شوند و باعث می شوند که مقدار مساوی الکترون و یون همزمان از راننده خارج شود. این راننده را قادر می سازد تا از نظر الکتریکی خنثی بماند.در رانشگرهای اثر هال از میدانهای مغناطیسی قوی و قدرت فرکانس رادیویی برای گرم کردن الکترونها تا انرژی زیاد برای یونیزاسیون گاز استفاده نمی شود. در عوض ، آنها به یك جریان الكترونیك الكترونیك شتاب گرفته تا چند صد ولت جریان یافته از طریق حجم گاز برای یونیزاسیون تكیه می كنند. از آنجا که پتانسیل یونیزاسیون کریپتون بالاتر از زنون است (تقریباً 14.0 در مقابل 12.1 eV) ، یا بازده یونیزاسیون پایین خواهد بود یا به قدرت کاتدی بالاتری نیاز دارد.
بعلاوه ، الکترونهای با انرژی بالاتر به یک میدان مغناطیسی بالاتر برای نگهداری آنها احتیاج دارند که باعث افزایش جریان سیم پیچ و جرم مدار مغناطیسی می شود. الکترونهای با انرژی بالاتر نیز سریعتر فرسایش می دهند و باعث کاهش عمر مفید می شوند.
تصویر
سرعت بالاتر کریپتون (در یک پتانسیل شتاب داده شده) به معنای qvfi$I_{sp}$بالاتر است ، اما رانش کلی و / یا بهره وری انرژی پایین تر است. با پیشرانه الکتریکی ، شما نسبت رانش به قدرت و qvfi$I_{sp}$ را معامله می کنید. این همه براساس انگیزه و جدول زمانی ماموریت قابل تنظیم است. رانشگرهای هال دارای qvfi$I_{sp}$ پایین تر ، اما رانش بیشتری هستند ، در حالی که رانشگرهای یونی دارای Isp بسیار بالاتر هستند ، اما رانش بسیار کمتری دارند. بنابراین برای ماموریت های طولانی با تکانه زیاد (مانند Dawn) از سیستم های یونی استفاده می کنید ،
مفهوم Arcjets استفاده از پیشرانه به عنوان هادی بین دو الکترود ، ایجاد قوس الکتریکی شدید و تحریک پیشرانه به پلاسمای فوق گرم است. این اجازه می دهد تا انرژی بیشتری از آنچه که واکنش شیمیایی فراهم می کند ، به آن تزریق شود - تبدیل برق به گرما.
از آنجا که هیچ محدودیتی ذاتی در میزان الکتریسیته ای که فرد می تواند از طریق پلاسما وارد کند وجود ندارد ، از نظر نظری در مورد انرژی گاز و در نتیجه سرعت اگزوز و تکانه خاص محدودیتی وجود ندارد. حد عملی البته ماهیت مهندسی دارد - برق فقط پلاسما را گرم نمی کند و پلاسمای فوق گرم نسبت به هر سازه ای که از آن عبور کند بسیار تهاجمی است. این امر هم خنک سازی کل تراستر را ضروری می کند و هم انرژی های قابل استفاده را به سطوحی محدود می کند که در آن تراستر آسیب حیاتی ناشی از کار را حفظ نکند.
صرف نظر از این ، انرژی های مورد استفاده عظیم هستند - HIPARC-R حدود 100 کیلووات کار می کند ، بنابراین حتی بدون توجه به مقیاس پیشران در مقایسه با مکعب (حدود 3U) یا پیشرانه ممنوع در مکعب ها ، راهی برای حفظ انرژی با مکعب وجود ندارد.
تغییر دیگر مربوط به گشتاور تولید شده توسط یک تراستر فعلی هال است. همانطور که یونها از طریق پلاسما تسریع می شوند ، میدان مغناطیسی شعاعی که الکترونهای پلاسما را به دام می اندازد یک ضربه کوچک به یونهای خروج خواهد داد. این منجر به ایجاد گشتاور در امتداد محور رانش می شود. بزرگ نیست زیرا نسبت بار به جرم یون های زنون بسیار کم است ، اما به اندازه کافی بزرگ است که باید جبران شود. نسبت شارژ به جرم کریپتون بیشتر است ، بنابراین انحراف زاویه ای بزرگتر خواهد بود. این باعث افزایش گشتاور نسبت به رانش و جبران خسارت بیشتر می شود. بسته به اینکه از چندتراستر استفاده می کنند ، می تواند نگهداری مداری را پیچیده کند.
تصویر

Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 55

سپاس: 25

Re: چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

پست توسط Enjoy-physics »

مطلبی از http://www.thespacereview.com/article/3740/1 که در مورد هزینه‌های خیلی بالای انتقال بار و تورهای گردشگری به فضا که مسافران رو به فضا میفرستن و تخمین هزینه های اینکار و درامدهای بالایی که تورهای گردشگری در آینده ممکنه داشته باشه صحبت میکنه:

اکنون در مقطعی از عصر فضا قرار داریم که هزینه پرتاب‌های فضایی رو به کاهش است و همزمان شرکت‌ها و سازمان‌های فضایی به دنبال ایجاد بازار توریسم فضایی هستند.
مقاله‌ای که اخیرا توسط موسسه ریزن (Reason Foundation) منتشر شده، محاسباتی را برای تخمین حداقل هزینه یک بلیط رفت و برگشت به مدار در بازار توریسم فضایی انجام داده است.

نکته‌ای که با مطالعه این مقاله به ذهن متبادر می‌شود این است که اگر حامل‌های فضایی استارشیپ (Starship) و سوپرهوی (Super Heavy) متعلق به اسپیس ایکس (SpaceX)، با هدف‌گذاری‌های قیمتی ایلان ماسک (Elon Musk) هم‌راستا باشند، ممکن است قیمت‌ها در بازار سفرهای فضایی زودتر از چیزی که مردم فکر می‌کنند به تعادل برسد.

در این مقاله که با عنوان "اقتصاد فضا: صنعتی آماده راه‌اندازی" توسط جف گریسون (Jeff Greason) و جیمز سی. بنت (James C. Bennett) به نگارش در آمده است، قیمت یک سفر دوطرفه مداری در یک بازار متعادل به این صورت تخمین زده شده است:

«یک نگرش فکری در مورد هزینه سفرهای فضایی می‌تواند با ذکر این نکته پایه‌گذاری شود که انرژی مورد نیاز برای حمل یک انسان به مدار LEO تقریبا 40 برابر انرژی مورد نیاز برای انتقال همان فرد از لس آنجلس آمریکا به سیدنی استرالیا می‌باشد. (البته در این محاسبه فقط انرژی در نظر گرفته شده است؛
برای مثال هواپیما نیاز ندارد با خود اکسیدکننده برای سوختش حمل کند و از هوای موجود در اتمسفر استفاده می‌کند، ضمن اینکه حرکت در محیط فضا نسبت به اتمسفر چالش‌های زیادی را با خود به همراه دارد.
از سویی دیگر با یک سرچ ساده اینترنتی می‌توان متوجه شد که یک بلیط دوطرفه بدون توقف بین فرودگاه‌های این دو شهر حدودا 1068 دلار هزینه دارد که 40 برابر آن می‌شود 42720 دلار. اما در حال حاضر تنها وسیله موجود برای سفر به ایستگاه فضایی کپسول‌های سایوز روسیه است که یک سفر رفت و برگشت با آن‌ها بین 70 تا 80 میلیون دلار هزینه دارد.»


این محاسبات دقیق نیست چون فقط هزینه انرژی مقایسه شده و همانطور که نویسندگان گفته‌اند از بسیاری از فاکتورها صرف نظر شده است. یک حدس دیگر در مورد قیمت‌های آینده را می‌توان از توییت‌های ایلان ماسک برداشت کرد.
وی در پاسخ به کاربری که فوریه امسال در توییتر از او در مورد هزینه ارسال هر کیلوگرم محموله به مدار LEO با حامل فضایی استارشیپ در مقایسه با فالکون 9 پرسیده بود پاسخ داد: حداقل 10 برابر ارزان‌تر!

در اینجا سعی می‌کنیم یک تخمین دقیق‌تر برای سفر به فضا نسبت به گریسون و بنت ارائه نماییم:
ماهواره‌بر فالکون 9 حداکثر 22800 کیلوگرم محموله را با هزینه 62 میلیون دلار به مدار LEO ارسال می‌کند یعنی 2719 دلار برای هر کیلوگرم.
برای تخمین زدن تعداد سرنشینانی که یک مدل مسافربری استارشیپ می‌تواند با خود به مدار LEO ببرد، می‌توانیم به مثال مقایسه دو هواپیمای ایرباس A380 مسافربری و A380-800F باربری اشاره کرد.
طبق برنامه‌ریزی اولیه قرار بود که هواپیمای باربری 150 تن محموله حمل کند. مدل مسافربری A380 نیز ظرفیت حمل 555 مسافر را دارد. این یعنی هر مسافر به همراه صندلی، بار و مواد مصرفی می‌تواند 270 کیلوگرم را اشغال کند.

پس با توجه توییت ایلان ماسک و هزینه 271.9 دلار برای هر کیلوگرم محموله، بلیط سفر دوطرفه هر مسافر تقریبا 73490 دلار قمیت خواهد داشت (اگر تمام بلیط‌های هر پرواز به فروش برسد).
این هزینه تفاوت خیلی زیادی با تخمین 42720 دلاری بنت و گریسون ندارد. با این حال طبق تخمینی که از قرارداد اسپیس ایکس و ناسا برای استفاده از کپسول دراگون منتشر شده است، هر صندلی در این کپسول 44.4 میلیون دلار هزینه دارد و در صورتی که تنها 3 فضانورد با دراگون به فضا بروند باز هم هزینه هر پرتاب آن بیش از دو برابر هر پرتاب بدون سرنشین فالکون 9 خواهد شد.
به این معنی که سوپرهوی و استارشیپ اگر یک دهم مبلغ را از توریست‌ها دریافت کنند، هر مسافر باید 4.44 میلیون دلار به اسپیس ایکس پرداخت نماید.


تا زمانی که تقاضا از سمت مردم (یا ماهواره‌ها) برای ارسال به مدار از عرضه توسط ارائه‌کنندگان پرتاب بیشتر باشد، هزینه سفر بیشتر بازتاب‌دهنده تقاضا است تا هزینه پرتاب.
به بیان ساده‌تر فعلا هزینه سفرهای فضایی در بازه چند ده میلیون دلاری قرار دارد و پس از ظهور شرکت‌های ارائه‌دهنده پرتاب با قیمت کم این هزینه تا مدتی همچنان در مقیاس میلیون دلار باقی خواهد ماند.
برای مثال شرکت بیگلو (Bigelow) هزینه هر پکیج سفر خود با اقامت یک تا دو ماهه در ایستگاه فضایی را 52 میلیون دلار اعلام کرده است.

اما با توجه به تخمین‌های صورت‌گرفته که کمتر از 100 هزار دلار هستند و درآمدهای پیش‌بینی شده که بین 4 تا 40 میلیون دلار می‌باشند، رسیدن به یک بازار متعادل تابع دو فاکتور است.

فاکتور اول، افزایش گسترده عرضه به کمک حامل‌های فضایی بازگشت‌پذیر اسپیس ایکس، بلو اوریجین (Blue Origin) و دیگر شرکت‌هاست.
و فاکتور دوم ایجاد رقابت در بازار می‌باشد. اگر رقابت در بازار وجود نداشته باشد سازمان‌های انعطاف‌ناپذیری همچون ناسا و روسکاسموس با قیمت‌های بالا بازار را بدست خواهند خواهند گرفت. اما با توجه به وعده‌های ایلان ماسک مسافران مریخ منتظر قیمت‌های مقرون به صرفه‌تری هستند.

به هر حال امید می‌رود با کاهش قیمت پرتاب‌های فضایی، این بازار بتواند به درصد رشد اسمی 24 درصدی نزدیک گردد تا ارزش بازار پرتاب‌های تجاری فضایی از زیر 10 میلیارد دلار به یک بازار چند تریلیون دلاری سفر در منظومه شمسی تبدیل شود.
پیش‌بینی‌هایی که مبنی بر 1 تریلیون دلاری شدن صنعت فضایی در دهه 2040 صورت گرفته است، شاید در نگاه اول بلندپروازانه به نظر برسد اما باید توجه داشت که این عدد به معنی نرخ رشد سالیانه 3.6 درصدی می‌باشد، حال آنکه برای مثال اقتصاد آمریکا طی 20 سال گذشته نرخ رشد 4 درصدی داشته است.
تصویر واقعی از پرتاب کوتاه و آزمایشی استار شیپ.jpg
تصویر واقعی از پرتاب کوتاه و آزمایشی استار شیپ.jpg (6.58 کیلو بایت) مشاهده 453 مرتبه
Starship.jpg
Starship.jpg (20.04 کیلو بایت) مشاهده 453 مرتبه

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 620

سپاس: 391

جنسیت:

تماس:

Re: چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

پست توسط rohamjpl »

فرمایش شما درست اما برای فرار از جاذبه فقط به تراست بالا نیاز هست .اره تکانه خاص این پیشران ها بالا است اما تراست پایین وقتی که در خارج جو باشند اره مقرون به صرفه هست.من جدولهای مربوطه را اوردم.$F = \dot{m} V_e + (p_e - p_0) A_e$,$\text{Thrust} = (Q * V)_e - (Q * V)_0 + (P_e - P_0) * A_e$ من مثالی میزنم
$\mathbb{T}=\dot{m}u_e + A_e\left( p_e - p_a \right)$
که در آن$\dot{m}$ سرعت جریان جرم ($\left(\frac{M_p}{t_b} \right)$) است ($M_p$ جرم پیشرانه و $t_b$ زمان سوختن است) و گازها سرعت خروج از نازل را دارند.
گاهی اوقات رانش نیز به صورت زیر بیان می شود:
$\mathbb{T} = \dot{m}c$
$c = u_e + A_e\frac{\left( p_e - p_a \right)}{\dot{m}}$ سرعت موثر است.
ضربه خاص به صورت زیر محاسبه می شود:
$I_s=\frac{\mathbb{T}}{\dot{m}g_0} = \frac{c}{g_0}$
$g_0 = 9.81... \left[\frac{\text{N}}{\text{kg}}\right]$ضربه خاص کلی:$I_{\text{tot}}=\overline{T}\cdot t_b$
از آنجا که من به واحدهای انگلیس عادت ندارم ، تبدیل را به واحدهای SI انجام داده ام:$c = 2133.6 \left[\frac{\text{m}}{\text{s}}\right]$و$c = 2133.6 \left[\frac{\text{m}}{\text{s}}\right]$و$I_s =\frac{c}{g_0}= 217.4 \left[s\right]$و$\mathbb{T}=\dot{m}c=270924.528 \left[ N\right]$و$\mathbb{T}=\dot{m}c=270924.528 \left[ N\right]$و$M_p = \dot{m}\,t_b=8253.7 \left[\text{kg}\right] = 18200 \left[\text{lbm}\right]$
به هر حال ، به طور کلی ، شما سعی می کنید نازل را بر اساس شرایط عملیاتی ، به شکلی که (pe − pa) = 0 اندازه کنید. این ، می تواند نشان دهد ، گسترش بهینه است.

SpaceX با انتشار Falcon 9 ، یک موشک قابل استفاده مجدد ، در این تلاش برای اکتشاف کارآمد یک رهبر غالب بوده است. برنامه آرتمیس ناسا با هدف فرود یک مرد دیگر و اولین زن روی ماه تا سال 2024 و در نهایت ایجاد سفر پایدار فضایی تا سال 2028 انجام می شود.اولین مأموریت ، معروف به آرتمیس I ، در سال 2021 در راه است. موشک جدید ناسا ، سیستم پرتاب فضایی (SLS) ، کپسول اوریون را در آن طرف ماه قرار خواهد داد تا یک آزمایش بدون فضانورد انجام دهد. آرتمیس دوم در سال 2023 با فضانوردان پرواز خواهد کرد
توضیح پایانی ضربه در نیوتن بار ثانیه (N * s) اندازه گیری می شود. میزان سوخت مصرف شده برای یافتن تکانه خاص را می توان به روش های مختلف اندازه گیری کرد. بعضی اوقات در جرم و گاهی در وزن اندازه گیری می شود. وقتی مقدار سوخت در جرم اندازه گیری میشه ضربه خاص به صورت سرعت بیان میشه.موتوری که مقدار ضربه ویژه خاص آن بالاتر است از کارآیی بیشتری برخوردار است زیرا برای همان مقدار پیشرانه رانش بیشتری ایجاد می کند. . چه از واحد انگلیسی استفاده کنیم و چه از واحد متریک ، واحدهای تکانه خاص یکسان هستندانگیزه ویژه تغییر تکانه در واحد جرم برای سوخت موشک است ، یا بهتر است بگوییم در هنگام استفاده از آن سوخت ، فشار بیشتری جمع می شود.Mass x Acceleration ("رانش") تقسیم بر جرم سوخت در ثانیه دارای ابعاد سرعت است. ضربه خاص (Isp) موتور موشک اندازه گیری بازده رانش آن است ، به همین دلیل Isp در ثانیه اندازه گیری می شود.موشک ها با بیرون آمدن جرم واکنش در برخی از سرعت ها رانش تولید می کنند. مقادیر اساسی درگیر سرعت جریان جرم و سرعت اگزوز هستند ، نتیجه این رانش است.
تصادفی نیست که تکانه ویژه در واحدهای سرعت برابر با سرعت اگزوز است ، این همان ضربه ویژه است. سرعت اگزوز فقط به این دلیل که p = m ∗ v است ، به شما فشار در واحد جرم واکنش می دهد.
تفاوت بین deltaV و ضربه خاص دلتا وی تغییرات سرعت هست $\begin{equation}
\Delta v = v_B - v_A\end{equation}$ انگیزه نیرو بر زمان است و برابر با تغییر حرکت است. تکانه خاص تکانه در واحد جرم سوخت است یعنی همان تغییر حرکت شما برای هر واحد سوختی است. بنابراین یک ISP بالا به این معنی است که شما بسیار کم مصرف هستید ، یعنی هر کیلوگرم سوخت که به شما سوخت ، یک تغییر بزرگ در حرکت و در نتیجه سرعت ایجاد می کند.
فرض کنید شما یک فشار ضروری خاص دارید که واحد آن چند ثانیه است ، پس اگر یک مایع از سوخت را بسوزانید ، یعنی تغییر حرکت توسط:
$I = I_{sp} \space m \space g$
که در آن g شتاب ناشی از گرانش در سطح زمین است یعنی 81/9 متر بر ثانیه.تکانه خاص و Δv مقادیر مختلف را توصیف می کنند.
انگیزه خاص با بیان اینکه شما با سوزاندن نوع خاصی از سوخت با یک سرعت خاص ، چه نیروی رانشی (نیرویی) بدست می آورید ، کارایی موتورهای موشکی را توصیف می کند:$\begin{equation}
F_{thrust} = I_{sp} g \frac{dm}{dt}
\end{equation}$
اصطلاح "خاص" به معنی "در هر واحد" است. تکانه ویژه به عنوان تکانه موجود در هر واحد سوخت تعریف می شود و هنگامی که وزن به عنوان واحد تقسیم انتخاب می شود دارای واحد ثانیه است. برای استخراج گام به گام Isp از این استخراج توسط ناسا دیدن کنید. من مراحل مهم را در این پاسخ بدون تکیه بر سیستم واحد ارائه می دهم.
ما با معادله ضربه شروع می کنیم:
$I = m V_{eq}$
تقسیم بر اساس وزن:
$\frac{I}{W} = \frac{m V_{eq}}{W} = I_{sp}$
طبق قانون دوم نیوتن ،$F = ma \Rightarrow W = mg$
جایگزین $mg$ برای W:
$I_{sp} = \frac{m V_{eq}}{mg} = \frac{V_{eq}}{g}$
طبق اشتقاق ناسا ، $V_{eq} = \frac{F}{\dot{m}}$˙. انجام این جایگزینی:
$I_{sp} = \frac{\frac{F}{\dot{m}}}{g} = \frac{F}{\dot{m} g}$
حال ، اجازه دهید تجزیه و تحلیل بعدی را انجام دهیم:
$\left[I_{sp}\right] = \frac{\left[force\right]}{\frac{\left[mass\right]}{\left[time\right]} \frac{\left[length\right]}{\left[time\right]^2}}$
باز هم طبق قانون دوم نیوتن ، ما $\left[force\right] = \left[mass\right] \frac{\left[length\right]}{\left[time\right]^2}$
عبارت سمت راست در مخرج معادله قبلی یافت می شود. بالاخره
$\left[I_{sp}\right] = \frac{\left[force\right]}{\frac{\left[force\right]}{\left[time\right]}} = \left[time\right]$
$\Delta v = I_\text{sp} g_0 \ln \frac {m_0} {m_f}$
بنابراین ، هم در واحدهای عرفی ایالات متحده و هم در واحدهای SI ، Isp دارای واحدهای ثانیه ای است که از وزن به عنوان واحد تقسیم استفاده می شود. این هیچ توافقی با توافق در مورد واحدهای استفاده یا "درست انجام دادن آن" و استفاده از "واحدهای مناسب" ندارد.تصویرتصویرتصویر
تصویر

Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 55

سپاس: 25

Re: چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

پست توسط Enjoy-physics »

خوب در مورد وسیله پرنده ای که گفتم این وسیله مثل هواپیماهای مافوق صوت تا ارتفاع بالاتر از هشتاد کیلومتر پرواز میکنه و بعد از این ارتفاع، بقیه مسیر عملکردی تقریبا شبیه به شاتلهای فعلی داره(و نه یک هواپیما) چون تو اون ارتفاع دیگه بالها کمکی به بالا رفتن نمیکنه پس با موتورهای به اندازهٔ شاتلهای فعلی قدرتمند و مخصوص شرایط خلا، تا رسیدن به مدار مورد نظر برای رهایی ماهواره ، به صعودش ادامه میده و شبیه شاتلهای فعلی، هم با کمک رانشه بمست بالای موتورها وهم با گریز از مرکزه حاصل از حرکت دایره ای اش بدور زمین، تو یک مدار ثابت بدور زمین میچرخه و ماهواره رو تو ارتفاع معلوم شده رها میکنه و بر میگرده زمین.

اما درمورد موشک فالکون9 دلیل ارزانتر بودن سفر باهاش همونطور که شما هم گفتی و جایی خوندم اینه که چندبار مصرف ساخته شدن.
یعنی بعد از پرتاب دوباره سالم فرود میان و بدنه و موتورهاشون رو چندین بار میشه استفاده کرد مثل شاتل ها و وسیله ای که گفتم.


یعنی همونطور که شما هم قبلا اشاره کردین، کلا وسیله هایی که تا فضا میرن و بعد برمیگردن ماموریتشون ارزونتر تموم میشه.

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 620

سپاس: 391

جنسیت:

تماس:

Re: چه ایده‌هایی برای کاهش هزینه انتقال تجهیزات به فضا دارید؟

پست توسط rohamjpl »

نمیدونم با دروازه ماه اشنا هستید یا خیر من که هوافضا میخونم دنبال طرح شدنی هستم و پیشرانه های نسل اینده مانند خانواده یونی و احتراق حلقوی حال .SpaceX الون ماسک توسط Nasa انتخاب شده است تا جایگزینی ایستگاه فضایی بین المللی را با جانشین خود ، Lunar Gateway آغاز کند. یک موشک Falcon Heavy - در سال 2024 - اولین عناصر تشکیل دهنده Gateway را که از Launch Complex 39A در مرکز فضایی کندی Nasa در فلوریدا حمل می کند.برخلاف ISS ، Gateway به طور مداوم خدمه نخواهد شد ، هرچند حداقل سالی یکبار در آن ساکن خواهد شد. به عنوان یک سیستم رباتیک مبتنی بر هوش مصنوعی.یک ایستگاه فضایی کوچک برنامه ریزی شده در مدار ماه است که قصد دارد به عنوان یک مرکز ارتباطی با انرژی خورشیدی ، آزمایشگاه علوم ، ماژول سکونت کوتاه مدت و منطقه نگهداری از مریخ نوردان و سایر ربات ها باشد.دروازه مداری ماه نام میگیره .و Deep Space Habitat زیستگاه عمیق فضایی خواهد بود .تصویر
خوب میشه گفت هموار کردن راه برای نسل آرتمیس یعنی سفر به ماه و مریخ و سکوی پرتاب برای سفرهای بین سیاره ای و منظومه ای حالا ماژول خدمه Orion آماده می شود تا در این سفر در Gateway قرار گیرد. با یکبار اتصال ، Orion فضانوردان را به مدار ماه و از آنجا منتقل می کند.
Gateway که به منظور تکامل طراحی شده است ، به صورت افزایشی راه اندازی و مونتاژ می شود. در طول عمر 15 ساله پیشنهادی ایستگاه فضایی ، Gateway یک سری موارد اضافی را برای بهبود قابلیت های ایستگاه و زیست پذیری برای اعضای خدمه انجام می دهد. با برنامه ریزی فرود بعدی ماه برای سال 2024 ،تصویر
دروازه پایگاهی خواهد بود که به دور ماه می چرخد ​​و پشتیبانی حیاتی برای بازگشت انسان به مدت طولانی و پایدار به سطح ماه و همچنین نقطه ایستادن برای کاوش در اعماق فضا را فراهم می کند. این یک جز critical مهم در برنامه آرتمیس ناسا است.
دروازه بخشی حیاتی از برنامه های کاوش فضایی عمیق ناسا ، همراه با موشک سیستم پرتاب فضایی (SLS) ، فضاپیمای Orion و سیستم فرود انسان است که فضانوردان را به ماه می فرستد. به دست آوردن تجربیات جدید در ماه و اطراف آن ناسا را ​​برای فرستادن اولین انسانها به مریخ در سالهای آینده آماده می کند و دروازه نقشی حیاتی در این روند بازی می کند. این یک مقصد برای سفرهای فضانوردی و تحقیقات علمی است ، همچنین یک بندر برای حمل و نقل در اعماق فضا مانند فرود در مسیر سطح ماه یا سفینه های فضایی است که به مقاصدی فراتر از ماه می روند.ایستگاه استقرار و تدارکات (HALO)

ایستگاه زیستگاه و لجستیک کابین خدمه اولیه فضانوردانی است که از دروازه بازدید می کنند. هدف اصلی آن تأمین نیازهای اساسی حمایت از زندگی برای فضانوردان بازدید کننده پس از ورود آنها به Orion و آماده شدن برای سفر به سطح ماه است. این برنامه قابلیت های فرماندهی ، کنترل و مدیریت داده ها ، ذخیره انرژی و توزیع نیرو ، کنترل حرارتی ، ارتباطات و قابلیت ردیابی و همچنین کنترل محیط و سیستم های پشتیبانی از زندگی را برای تقویت فضاپیمای Orion و اعضای خدمه پشتیبانی فراهم می کند. همچنین دارای چندین درگاه اتصال برای بازدید از وسایل نقلیه و ماژول های آینده و همچنین فضای لازم برای علم و ذخیره سازی خواهد بود.تصویر
اماپروژه DARPA Falcon یک پروژه مشترک دو بخشی بین آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (DARPA) و نیروی هوایی ایالات متحده (USAF) است هدف یک قسمت از برنامه توسعه یک سیستم استفاده مجدد و سریع با استفاده از Hypersonic Weapon (HWS) است که اکنون با نام Hypersonic Cruise Vehicle (HCV)هست و قسمت دیگر توسعه سیستم پرتابی است که می تواند سرعت HCV را تا سرعت کروز افزایش دهد. ، و همچنین پرتاب ماهواره های کوچک به مدار زمین.
تصویر

ارسال پست