Использование астероидов в качестве источника топлива

Если бы мы могли захватить астероид или метеор, могли бы мы использовать его в качестве транспортного средства для космических путешествий? Насколько я понимаю, движение является результатом массового потока, поэтому мы могли бы использовать конфигурацию рельсовой пушки, чтобы вытолкнуть каменную массу из астероида или метеора. Астероид также может обеспечить некоторую защиту от столкновений с микрометеорами. Это возможно или я мечтатель? (Я абсолютный новичок.)

Да, именно такой подход рассматривался и определенно сработает. См. Исследуется ли двигатель Рейлгана? . Этот подход не мог бы конкурировать с другими типами двигателей, если бы вам не приходилось работать с кусками камня, которые нельзя переработать в какой-либо вид топлива, а у вас было много-много этого, и много энергии от солнечного света или атомная энергия.
спасибо за ссылку @kimholder, кажется, есть изрядное количество «бесполезных кусочков камня». Может быть, кусочек луны даже сработает.

Ответы (2)

Было много дискуссий об использовании астероидов в качестве реактивной массы. Одним из очевидных способов может быть переработка материала ледяных астероидов в ракетное топливо. Многие из них в основном состоят из воды, которая дает водород и кислород. Если бы также был доступ к источнику углерода (например, к раствору карбонизации), то можно было бы получить метан. Или некоторые могут содержать замороженный метан. Очевидным способом сделать это было бы транспортировать небольшие астероиды в L5 в системе Земля/Луна и обрабатывать их там. Другим способом было бы использование любых твердых тел в качестве реакционной массы, выстреливаемой из привода массы (магнитной рельсовой пушки). Даже если большие многоразовые ракеты станут обычным явлением, стоимость подъема топлива будет по-прежнему побуждать людей искать источники, которые уже находятся на орбите.

Зачем использовать метан, а не использовать жидкий кислород и водород напрямую в двигателе?
Водород очень проблематично хранить и обрабатывать. У него невероятно низкая температура кипения. Его трудно долго хранить, он выкипает. Будучи наименьшим элементом, он просачивается через самые тонкие трещины. Когда он горит, пламя невидимо. Это приводит к тому, что металлы становятся хрупкими. (водородное охрупчивание) С другой стороны, мы храним метан в нашей повседневной жизни по всему городу. Это просто. Илон Маск сказал, что метан «избегает боли в заднице с водородом».
Зачем тогда хранить его, если астероид является источником топлива, то доверенный человек с низкой тягой может сжигать водород с той же скоростью, с которой он создается, до тех пор, пока ISP хорош, почему низкая тяга имеет значение, когда он уже находится в космосе. (Я предполагаю, что дело может быть сделано для орбитального вывода и тому подобного)

Основная проблема с использованием астероида в качестве реактивной массы заключается в том, что вам нужен большой источник энергии. В научно-фантастических рассказах обычно предполагается, что ядерный термоядерный реактор (или даже реактор на антивеществе) доступен для нагрева материала астероида до достаточно высокой температуры, чтобы его импульс мог привести астероид в движение.

На самом деле пройдет довольно много времени, прежде чем такие источники энергии станут доступными, если вообще появятся. До тех пор единственным возможным источником энергии является солнечная энергия. Около земли, примерно 1 к Вт доступна за квадратный метр. Поскольку пояс астероидов более чем в два раза дальше от Солнца, чем Земля, доступная мощность составляет менее четверти или менее 250 Вт / м 2 .

Теперь давайте проведем некоторые расчеты. Предположим, что это ледяной астероид диаметром 50 м. Он будет иметь массу около 500 000 тонн. Для ускорения этого в 1 м / с 2 нужна тяга 500000 тонн. Двигатели первой ступени «Сатурн» генерировали в общей сложности около 750 тонн тяги или 40 МВт каждый.

С учетом некоторой неэффективности предположим, что нам нужно 50 МВт для создания 500 тонн тяги или 40 ГВт для достижения нашей цели. 1 м / с 2 ускорение. Тогда нам понадобится солнечная панель общей площадью 160 , 000 , 000 м 2 , квадрат со стороной более 12 км. Уменьшение ускорения до 1 м м / с 2 по-прежнему оставляет нам квадрат в 400 м.

Затем нам нужно отправить все это на астероид. В 100 к г / м 2 для солнечной панели речь идет об отправке на астероид 1600 тонн.

Все это может стать осуществимым в далеком будущем, но не задерживайте дыхание.

Кажется, вы предполагаете ускорение 1 м / с ^ 2 и астероид в главном поясе. Я предлагаю прочитать отчет Кека .
Я не думаю, что ускорение является проблемой в большей степени, чем ∆V. Для дозаправки уже находящихся на орбите аппаратов, особенно если это не НОО, (скажем, окололунный или межпланетный) нужно думать о том, что ближе по скорости. Изменение скорости, которое требуется от поверхности планеты, будет намного больше, чем требуется для достижения чего-либо на аналогичной орбите. Околоземные астероиды находятся гораздо ближе к высокой околоземной лунной орбите или даже к переходной орбите Марса, чем к поверхности Земли, Марса или Луны. Как только вы выйдете из этого глубокого гравитационного колодца, держитесь подальше.
Вы забыли упомянуть эффективность солнечной панели. Вы не получите от 1 кВт или 250 Вт/м2 мощности излучения той же электрической мощности, это всего около 20%. Но очень важно думать об огромных энергиях и гигантских солнечных панелях, как это делали вы.
Использование астероидов в качестве источника топлива
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v