Как насчет сбора водяного льда из колец Сатурна?

Для переноса Хомана на Сатурн я получаю 15,7 км/с для обоих ожогов. Время передачи также является простой формулой. Я получаю примерно 6 лет .

Сравните с лунным льдом. Это примерно 2,8 км/с , и время в пути составит несколько дней , даже с низкой околоземной орбиты.

Как следует из другого ответа, вы можете сравнить с поверхностью Земли. Если мы используем какую-то систему отсчета, находящуюся далеко от поверхности Земли, то она поднимается почти на 12,8 км/с (РЕДАКТИРОВАТЬ: исправлена ​​ошибка новичка, LEO получает Оберта). Но это усложняется. Первые 9 км/с ограничены атмосферной физикой. Хотя покидание Луны также требует аналогичного отношения тяги к весу, предъявляемого к ракетам гравитационным сопротивлением.

Эти цифры не совсем справедливы по отношению к Сатурну. Если я использую края колец (почти кольцо «F»), я получаю орбитальную скорость 16,6 км/с. Чтобы добыть эти кольца, вам нужно будет следовать по гиперболической траектории, а затем совершить последний прожиг Хохмана, когда вы будете близки к месту назначения, внутри гравитационного колодца Сатурна. Это уменьшит значение Delta V, необходимое для окончательного прожига. Это немного уменьшит окончательный прожиг. Разбивая скорость 15,7 км / с, начальная скорость выведения составляет 10,3 км / с, а скорость гелиоцентрического циркуляризации составляет 5,4 км / с. Таким образом, нам нужно будет скорректировать все это с учетом эффекта Оберта, который является множителем$\sqrt{1 + \frac{2 V_\text{esc}} {\Delta v}}$, предположения о сфере влияния, бла-бла-бла. Это уменьшает предыдущие цифры до (соответственно) 5,8 км/с и 1,4 км/с. Мальчик, это был неприятный расчет, но в сумме получается примерно 7,2 км/с .

Комментарий:

Это правда, что добыча лунного льда потребует проблем, которых нет у колец Сатурна. Но если пункт назначения близок к Земле, эти проблемы будут более реальными, чем ядерные, ионные или любые другие двигатели, которые будут задействованы в транспортном средстве Сатурна. Аналогичный компромисс может возникнуть и для других источников, находящихся ближе, чем Сатурн, например, для троянских астероидов Юпитера.

Я не буду оспаривать качество льда Сатурна. Вероятно, он более чистый, чем альтернативные источники. Это также может быть кусками удобного размера. Что немаловажно (в свою пользу) он может быть поставлен приводами с малой тяговооруженностью. Для этого подойдет любое значение, хотя может быть некоторый штраф Delta V из-за уменьшения эффекта Оберта. Солнечная электроэнергия будет сильно оштрафована из-за расстояния от солнца. Ядерные источники энергии значительно превосходят на таком расстоянии. 9,5 а.е. --> в квадрате означает, что мощность на единицу площади в 90 раз меньше, чем вблизи Земли.

Настоящая проблема заключается в оправдании этих 6-летних сроков. Кто будет ждать возврата инвестиций 12 лет? Теперь я допускаю, что из-за отсутствия штрафа за гравитационное сопротивление корабль чудовищных размеров может доставить огромное количество льда. Поскольку вы не имеете дело с каким-либо переходом с поверхности на орбиту, ваш корабль может быть хрупким, а ваш двигатель может иметь низкую тягу. Учитывая это, единственное, что напрямую зависит от полезной нагрузки, — это топливо. Если мы сможем получить что-то вроде скорости реакции 30 км/с, то вполне вероятно, что полет туда и обратно будет работать... хотя только если вы сможете каннибализировать воду для топлива, и с несколько низким запасом.

Так что, конечно, есть бизнес-кейс в очень конкретном сценарии, когда у нас есть зрелый рынок воды в космосе, кто-то может сократить затраты на закупку, создав нелепо выглядящий раздутый космический корабль, который курсирует по маршруту от Сатурна до околоземной орбиты. Я все еще не уверен, что это будет лучше, чем другие альтернативы за линией мороза, но большинство из них имеют угловатую кластеризацию. Предприятию могут потребоваться поставки более одного раза в год, и для этого трояны Сатурн против Юпитера (например) обеспечивают некоторое сезонное разнообразие. Но преимущество равно нулю, за исключением очень больших количеств. В связи с этим возникает вопрос: как амортизация может конкурировать с лунным льдом? Если вы можетезапускать регулярные паромы с лунных полюсов на орбиту, что кажется более экономичным, если только ваш раздутый корабль Сатурна не может стоить намного дешевле (потому что лунная схема имеет гораздо более высокую частоту рейсов). Может быть, это могло бы. Мы не можем сказать. Самой большой переменной будет ваша норма прибыли. Если вы требуете доходности в 6%, то вы эффективно снижаете стоимость льда вдвое за 12 лет. Вот почему это трудно продать, но на самом деле это не ракетостроение.

Дополнение: Нашел пример "раздутого космического корабля", который имел в виду. Видел на Атомных Ракетах. Вот первоисточник . Видимо, они имели в виду Фобоса.

У меня есть некоторые проблемы с их нестандартными предположениями. Если у Фобоса есть вода, то почему ее нет у Эроса? Я не знаю этих вещей. Я сомневаюсь, что кто -либо еще знает объемный состав или сложность очистки драгоценной воды, находящейся под поверхностью таких внутренних системных тел. Лично я хотел бы изобразить этот «космический корабль» с мочевым пузырем, в 100 раз превышающим его относительный размер. Эти вещи сделают воздушный шар стройным.

Мне кажется, что ответ на этот вопрос зависит от того, что вы хотите получить за свои деньги. Если вас интересует только сам лед, источник воды для использования на Земле на НОО, то предпочтительнее другие варианты.

Однако, если вы хотите получить большую отдачу от своих инвестиций в виде дополнительных выгод, которые сами по себе имеют ценность, как рыночную, так и иную, то Сатурн будет гораздо лучшим вариантом. Кольцевая система, включая некоторые из ее меньших спутников, является гораздо более легкой мишенью с инженерной точки зрения для пилотируемых или частично пилотируемых операций.

Это выходит за рамки сокращения обработки, необходимой для использования воды на месте или для продажи, и включает в себя такие вещи, как радиационная среда, доступные для человека дневные/ночные циклы/орбитальные периоды и пригодные для использования ресурсы, одним из которых является генерация электричества. Если интерес представляет долгосрочная многоцелевая промышленная инфраструктура, Сатурн является гораздо более благоприятным источником, чем Луна или даже троянские астероиды.

Учитывая, что такие организации, как « Планетарные ресурсы » и даже правительство Соединенных Штатов , проводят потенциально серьезное исследование такого рода использования ресурсов , важно не только рассмотреть то, что лучше или даже осуществимо, но и то, что с наибольшей вероятностью будет профинансировано или капитализировано. и реально происходящее. В этом свете многоцелевые усилия могли бы быть выходом.

Я не понимаю, как Сатурн когда-либо превзойдет Цереру в качестве источника воды для внутренних применений Солнечной системы. Вам нужен рельсотрон или что-то в этом роде, чтобы убрать вещи с Цереры, и какой-то способ вырезать куски льда из земли, но скорость убегания довольно низкая. Затем вы можете использовать буксир с малой тягой в вакууме, чтобы положить куски льда (не нужно ставить вокруг них корабль) по траектории туда, где вы хотите.

Добраться до Сатурна непросто . Земля уже полна воды, нам не нужно перевозить лед с 10 а.е. домой, чтобы выпить еще виски на камнях. Вода наполняет океаны, и облака, и полярные льды, и подземелье, и даже внутри нас самих. На самом деле проблема в том, что у нас слишком много воды, наводнения и цунами являются частыми причинами катастрофических смертей. Вода Сатурна будет использоваться там, где она есть. Мы бы построили X-фабрику там вместо того, чтобы привозить домой сырье.