Тепловое регулирование на астероидной базе с небольшим ядерным реактором

Итак, я пишу об осаде астероидной базы. Этот астероид находится недалеко от внешнего края пояса астероидов на уровне солнечного излучения, эквивалентном орбите Сатурна от его звезды (хотя исходное расстояние на самом деле намного меньше, поскольку звезда относится к маленькому K-типу). Это продолговатый каменно-металлический астероид размером примерно 4 км х 5 км.

База проложена в субстрате астероида, и у людей относительно немного хорошо защищенных входов/выходов. Есть также много подземных ракетных шахт (ракеты управляемые; могут быть взрывчатыми или могут быть небольшими ЭМИ, запрограммированными для прикрепления к корпусам вражеских кораблей) и частично подземным зенитным вооружением (микроволновое импульсное оружие, рельсотроны, электролазеры и т. д.). Есть также подземные ангары, в которых находятся небольшие истребители на 1-2 человека (вооруженные ракетами). Искусственная гравитация обеспечивается методом центробежной силы. Астероид вращается вокруг своей длинной оси (чтобы обеспечить больший радиус, чтобы ему не приходилось вращаться так быстро). Гравитация варьируется от 0,2 г до 0,9 г в зависимости от того, где вы находитесь на станции.

В ядре станции находится небольшой модульный быстрый ядерный реактор с гелиевым охлаждением, аналогичный сегодняшнему модулю умножения энергии, только технологически более усовершенствованный. Это (даже на первый взгляд) очень безопасные реакторы, потому что пожароопасность настолько низка, они требуют минимального обслуживания, они не могут расплавиться так же, как некоторые другие реакторы (они просто отключаются и не работают, а не взрываются). и они так редко нуждаются в дозаправке. Люди не могут получить прямой доступ к реактору, но могут контролировать и контролировать его удаленно из-за пределов герметичной камеры. Отработанное тепло реактора используется для обогрева внешних слоев станции и, при необходимости, для регенерации скруббера CO2 на пути к поверхности по петлевым тепловым трубам.

Атмосфера поддерживается с помощью A) регенерирующей системы удаления CO2, аналогичной той, что установлена ​​на космическом шаттле, и B) фотосинтетических водорослей, растущих на гидропонике. Вода представляет собой переработанные сточные воды, но есть некоторый резервный запас, оставшийся после того, как станция была вырыта (вода из хвостохранилища была извлечена). Пища состоит примерно на 65% из выращиваемых насекомых и быстрорастущих гидропонных листовых овощей, на 35% из хранимых пайков (это станция, на которой обычно много трафика). Человеческие отходы перерабатываются и используются для удобрения; со временем они делают это и с трупами.

Теперь, что касается осады. На этой станции работает около 18 000 человек. Это люди, ~50/50% мужчины и женщины, все обученные солдаты в соответствии с национальной политикой всеобщего призыва (так что почти никто не сражается в этой войне по своему выбору), и ~80% в возрасте от 16 до 35 лет, хотя есть некоторые старшие офицеры, медики и инженеры постарше. Также есть около 120 дополнительных специалистов по гидропонике и инженеров по боеприпасам (также военных или военных подрядчиков), которые прибыли с партией боеприпасов и запасных частей / обновлений для некоторых систем, а затем застряли там в начале осады.

Никто не был готов к осаде. Противник полностью сосредоточен и окружил станцию, где установил блокаду и почти непрерывно обстреливал, чтобы помешать вылету истребителей, уничтожить системы ближнего боя и нарушить искусственную гравитацию настолько сильно, чтобы люди внутри могли это сделать. ничего не делать. Станцию ​​хотят не уничтожить, а захватить более-менее в целости. Они хотят заставить сдаться, но и пленных обычно не берут. Между тем, защитники совершенно не хотят, чтобы станция попала в руки врага, и если дела пойдут достаточно плохо, они самоуничтожат станцию. На самом деле, когда они наконец освобождаются, их собственное правительство уничтожает станцию ​​после эвакуации войск,

Противник также имеет возможность выслать корабли с тыла и задействовать любые подкрепления, прибывшие для освобождения станции. Кроме того, хотя корабли здесь намного быстрее современных космических кораблей, они все еще на порядок ниже скорости света, поэтому для прибытия дружественных подкреплений могут потребоваться недели или месяцы. Враг также: а) удерживает территорию поблизости, поэтому ему требуется меньше времени на дорогу, и б) имеет МНОГО фанатично лояльных, дешевых, быстросозревающих войск, из которых можно черпать.

Я пытаюсь пойти на блокаду Ленинграда + вибрация типа окопной войны. Защитники застряли здесь на 3 года, непрерывно бомбят. Таким образом, попытки прорвать осаду ограничиваются отправкой небольших, быстрых истребителей, которые, возможно, могут уклониться от ответного огня, и заставляют их сбрасывать все бомбы и ЭМИ, которые у них есть, в пределах вражеских линий. Обычно это самоубийство, на которое уходит 75% имеющихся истребителей, а также сотни жизней. Резкие и странные гравитационные сдвиги внутри станции отбрасывают людей к стенам или убивают их падающими предметами, а также повреждают системы. Бывают электрические пожары. Людям также приходится выполнять более опасную работу вручную, поскольку автоматизированные системы выходят из строя.

Теперь, с этой информацией, вот мой вопрос. Как вы думаете, будет ли слишком жарко или слишком холодно, поскольку автоматизированные системы начинают ломаться, меньше людей остается в живых, чтобы их обслуживать и т. д.? Кроме того, как вы думаете, пожар или болезнь будут большим повседневным беспокойством? Имейте в виду, что о купании в основном не может быть и речи, они голодают, и с течением времени у них становится меньше лекарств или санитарии. OTOH, взрывчатка + короткое замыкание + отсутствие вентиляции. По сути, мне нужно иметь возможность установить сцену и описать, насколько это отстойно от точки зрения главного героя, поэтому мне очень нужна реалистичная физическая / температурная атмосфера и грубая иерархия типов ежедневных забот о выживании.

Вращение астероида создает центробежное притяжение, намного превышающее гравитационное притяжение того же тела. Не означает ли это, что астероид развалится на части и разлетится повсюду, как только начнет вращаться?
Зависит от скорости вращения и состава астероида, как я понимаю? Если это гипотетически возможно сделать с космическими кораблями, я не могу представить, что это невозможно сделать с астероидом. Кроме того, я полагаю, что они укрепили астероид и его внутреннюю часть при строительстве станции,
Выясните, сколько энергии требуется для поддержания вашей среды обитания (населения и промышленности), так как у меня есть ощущение, что сценарий «печеной картошки» произойдет, если враг вынет радиаторы. Даже если у реактора есть дроссельная заслонка, вам все равно нужно питание для жизнеобеспечения, компьютеров и т. д. Возможно, изучение последствий сбоев на всех различных космических станциях реального мира, которые были переведены на НОО, может дать вам представление о том, что идет не так.
Космические корабли строятся так, чтобы обеспечить структурную непрерывность. Астероидов нет.
Да, но в реальном мире космические станции А) не внутри скалы и Б) не питаются от реакторов. И они могут быть слишком горячими или слишком холодными, в зависимости от того, что пошло не так. Радиаторы, к счастью, представляют собой пассивные тепловые трубки, не требующие электронного обслуживания. Вероятно, им будет приказано максимально отключить электроэнергию, если элементы охлаждения будут повреждены, что еще больше ухудшит условия. Кроме того, этот тип реактора IRL необратимо отключается при перегреве, а перезапустить его, когда он модульный и герметичный, в лучшем случае сложно. Так что есть еще одна проблема.
Ссылка по теме, касающаяся радиаторов на космических кораблях: worldbuilding.stackexchange.com/questions/67297/… Мне понравился один ответ, где радиаторы могут стать фальшивым флагом.
@Deathsdentures я думаю, что люди беспокоятся о том, что в космосе единственный способ потерять тепло - это излучение, которое является медленной формой потери тепла. Если бы вы могли выжить в космическом вакууме голым и ждать смерти от холода, вы будете ждать несколько часов. МКС сварила бы своих обитателей, если бы на ее поверхности не было тонны тепловых радиаторов. Этому астероиду потребуется то же самое, и со всем энергетическим оружием, ударами оружия, системами жизнеобеспечения, людьми и другими системами он быстро перегреется, как только радиаторы выйдут из строя.
В этом вопросе слишком много дополнительной информации. Старайтесь придерживаться основной сути вопроса и не пишите нам всю свою историю. Кроме того, я нахожу совершенно невероятным, что группа призывников поневоле коллективно покончила жизнь самоубийством ради войны, в которой они не хотели участвовать.
Итак, возможно, не используйте традиционные радиаторы или не делайте их основной системой в бою: я перешел по ссылке @MorrisonChang выше, и были некоторые идеи для потери тепла? Жидкостно-капельные радиаторы, например, выбрасывают, а затем магнитно восстанавливают жидкий ферромагнитный материал радиатора. На самом деле ему не требуется ничего рядом или на поверхности, и он очень эффективен с точки зрения тепловых потерь в ваттах на объем, а также довольно ударопрочный. Спасибо, @MorrisonChang!
Я очень сильно копаю сценарий. Люди никогда не связывают свои истории с идеями в стеке WB. € :( Но я хотел бы прочитать этот рассказ, если это произведение в прозе. Или графический роман!
@bendl Хм, это зависит от культуры. Много. Смотрите, японцы во Второй мировой войне. И сражаются ли рассматриваемые люди/чувствуют ли они, что борются за выживание - АКА, они не сражаются на войне по своему выбору, они были призваны, но НЕ делать этого не было вариантом. Смотрите, Советы во Второй мировой войне. И я сказал, что другим парням нужна станция, но в основном они не берут пленных (они могут взять генерала, дипломата или члена парламента, потому что это важно = рычаги влияния и информация, но любой другой будет застрелен). Это также намеренно моделируется ситуацией на Восточном фронте во время Второй мировой войны.

Ответы (4)

Я думаю, что это может быть не так уж и плохо, как указано в вашем исходном посте. Вероятно, этого не должно быть, если это будет продолжаться в течение 3 лет. Причины

1: Искусственная гравитация, которую вы установили, — это не какая-то высокотехнологичная махинация, а обычная центробежная сила. Чтобы все испортить, удары должны изменить вращение астероида. Этот астероид будет иметь большой вращательный момент. Удар, достаточно сильный, чтобы изменить его, что, вероятно, нарушило бы структурную целостность астероида.

2: У вас есть надежный внутренний источник питания. Звучит так, как будто это будет трудно облажаться, а облажаться это будет навсегда и конец очереди для колонии.

3: Ваши люди сами выращивают фотосинтезирующую пищу. Но они в туннелях. Это означает, что они используют свет, поэтому их пища поступает из источника энергии, который долговечен. Это отличная система для противостояния осаде. Особенность осажденных городов в том, что они не обеспечивают себя продовольствием. Осаждающим нужно просто перекрыть запасы продовольствия на окрестных фермах, и город будет медленно голодать. Не это место.

Эта установка может выдержать 3-летнюю осаду. Но у вас на месте главная причина напряжения и стресса: 18 000 призывников, живущих дружно в туннелях и питающихся жуками и шпинатом 3 раза в день. Это много молодых людей в очень тесном окружении. Сеттинг примерно как в «Ходячих мертвецах»: зомби — страшная угроза, но настоящий ужас — это другие люди.

Они обеспечивают себя продовольствием только на 60%; это был аванпост пограничников, частично снабженный другим астероидом, расположенным дальше. Атака произошла в то время, когда они модернизировали свои системы наведения, так что дерьмо было хаотичным, и они были застигнуты врасплох. Таким образом, они будут недоедать и вполне могут умереть от голода, особенно если что-то (тепло, пары, падающие обломки и т. д.) убьет некоторых или многих их насекомых. Главной проблемой, вероятно, будет сотрясение астероида во время бомбардировки. Объекты и люди будут постоянно испытывать то, что эквивалентно землетрясению.
Которые, если судить по землетрясениям, могут разрушить оборудование, вызвать пожары, убить людей и так далее. Особенно, когда у них тонна вооружения. Особенно серьезной проблемой станут пожары. Хотя, учитывая спертый воздух в самолете, постоянное недоедание, странную (часто низкую) гравитацию, ограниченные возможности для купания, возможные проблемы с санитарией и нехватку лекарств, болезни также могут быть проблемой. Да, я предсказывал убийства, самоубийства, насилие и т. д., которые в случае, скажем, убийства или изнасилования являются смертной казнью. Они стреляют им в затылок (расстрел — пустая трата патронов).
/Это, как правило, самоубийство, и расходует 75% имеющихся истребителей, а также сотни жизней/ - вот что предлагают преступникам. Если они вернутся, все будет прощено.

Пассивное рассеивание тепла с вашей конфигурацией будет проблематичным.

Гравитация достигается вращением астероида, поэтому самые легкие газы или жидкости будут стремиться двигаться вверх. Вверху в данном случае означает направление к центру вращения, где находится ядро.

Таким образом, если у вас нет какого-либо активного элемента для выдувания горячего воздуха/жидкости из ядра, вы просто добавляете больше тепла туда, где оно производится. Таким образом, перегрев в активной зоне является лишь вопросом времени, особенно при постоянном повреждении оборудования и отсутствии технического обслуживания.

Вы правы, в этой ситуации конвекция внутри гелия будет работать в обратном направлении.
как насчет того, чтобы воткнуть гигантский медный стержень (или, лучше, тепловую трубку ) по центру и к радиаторам? Это было бы именно там, где горячий воздух отдает свое тепло, не так ли? и было бы довольно близко к тому, чтобы быть пассивной системой.
Да, уже упоминались тепловые трубки. Я предполагал, что у нас будут тепловые трубки и жидкостно-капельные радиаторы.
Теперь, когда я думаю об этом, я бы посоветовал отказаться от аналога EM2 для реактора и использовать группу SAFE-400. Каждый из них сам по себе не производит достаточно энергии для станции такого размера, но они предназначены для работы и охлаждения в условиях невесомости, они производят меньше тепла, а наличие нескольких добавит уровней избыточности, если некоторые из них выйдут из строя. Ага, бросаю EM2.
Вы должны использовать негазы для теплопередачи. Что-то вроде воды, ртути, галлия или другой жидкости с высокой теплопроводностью . Воздушное охлаждение было бы худшим из возможных вариантов. Кроме того, поскольку астероид частично сделан из металла, он мог бы служить приличным теплоотводом, а вся поверхность действовала бы как радиатор. Нахождение на орбите, подобной Сатурну, означает, что количество поглощаемой солнечной энергии должно быть низким.
@ AndyD273 AndyD273, также при использовании жидкостей с естественной конвекцией будет та же проблема (отредактировал ответ, чтобы было понятно). Излучающая энергия менее эффективна, особенно если вы хотите предотвратить поджаривание своего персонала.
@ L.Dutch Я не увидел в вопросе, где конвекция была бы единственным способом перемещения охлаждающей жидкости. Насосы были бы намного эффективнее.
Гелий, о котором я говорил, был охлаждающей жидкостью внутри самого реактора, удерживая под контролем саму реакцию деления. Не механизм охлаждения всей станции. Тем не менее, эта конструкция реактора основана на естественной конвекции для циркуляции теплоносителя, поэтому я заменил его другим, специально разработанным для работы в условиях микрогравитации.
Мои идеи для охлаждения были такими: en.m.wikipedia.org/wiki/Loop_heat_pipe и вот этим: en.m.wikipedia.org/wiki/Liquid_droplet_radiator

Итак, вы хотите, чтобы осада продолжалась какое-то время.
Итак, вот некоторые вещи, которые в пользу защитников:

  • Нападающие не могут слишком сильно стараться, потому что они не хотят взрывать станцию, и если они будут выглядеть так, будто собираются победить, защитники взорвут станцию.
  • Они бы предпочли, чтобы защитники просто сдались, но у них нет причин для этого, потому что, если они сдадутся, они, вероятно, умрут.
  • Точно так же, если бы они просто сказали: «Эй, хорошо, не сдавайся, но мы позволим тебе просто сбежать и улететь», у защитников нет причин не устанавливать мины-ловушки или отложенное самоуничтожение.
  • Тепло будет проблемой, но, возможно, не самой большой проблемой, поскольку они живут в гигантском куске металла и камня. Железо является хорошим проводником тепла, поэтому, если они подпустят тепло близко к поверхности, они могут дать ему просочиться в железо, и тогда вся поверхность астероида станет их радиатором.
  • Поначалу еда и вода, вероятно, не будут большой проблемой, так как станция должна быть в значительной степени самодостаточной.

Что идет против защитников:

  • Самой большой проблемой, вероятно, будет контузия и постоянное психологическое давление от пребывания в замкнутом пространстве, где слишком много людей и нет выхода.
  • Что-то, о чем они действительно должны были бы беспокоиться, так это о саботаже. Видите ли, любые орудия/защита на поверхности будут быстро уничтожены, а это значит, что мало что может помешать нападающим высадить войска на поверхность. Основная цель злоумышленников в этот момент будет состоять в том, чтобы либо взять под контроль системы самоуничтожения, чтобы защитники не могли их использовать, либо нарушить систему жизнеобеспечения таким образом, чтобы не поднимать тревогу, поскольку нежелательные газы накапливаются и убивают всех.

Так что, если они приземлятся, начнут копать туннель, используя бомбардировку в качестве прикрытия, установит шлюз, чтобы давление на станции не упало, тогда они потенциально могут проникнуть внутрь станции.

Исторический пример, который приходит на ум, — история об осажденном форте на американской границе. Атакующая группа начала рыть туннель, который защитники могли видеть все ближе к стене. К счастью для защитников, пошел дождь, из-за которого туннель обрушился.

Первое вторжение, которое произойдет таким образом, может быть неожиданностью, которую вовремя остановят, но затем дальнейшие вторжения начнут изматывать ментальные силы защитников, так как они находятся в постоянном страхе перед нападающими, проходящими сквозь стены. Злоумышленники могут также работать над саботажем других вещей, таких как производство продуктов питания или переработка воды, но опять же, если они будут слишком эффективны в этом, похоже, что у защитников нет никакой надежды, они, скорее всего, просто самоуничтожатся.

Астероид вращается довольно быстро, рельеф поверхности в основном представляет собой необработанный камень неправильной формы, и это не огромный астероид — у больших кораблей возникнут проблемы с посадкой. Корабли не должны приземляться за пределами ангаров, которые редко бывают открытыми. Зенитная поддержка не всегда находится над землей (орудия поднимаются и опускаются); ракеты находятся в подземных шахтах. Тем не менее, это одна из задач истребителя, по сути, восполнить недостаток артиллерийской поддержки, когда большая часть оружия уничтожена или ремонтируется. Что, очевидно, стоит много жизней и кораблей.

Зависит от того, сколько тепла выделяется внутри, а сколько тепла они могут рассеивать пассивно. Если реактор и любые внутренние системы, которые у них есть, выделяют больше тепла, чем они могут пассивно рассеивать, тогда им потребуется активная система охлаждения, и если она сломается, то, очевидно, внутри будет жарко. И в обратном случае, когда пассивное тепловыделение (более подходящим термином в данном случае были бы теплопотери) больше, чем тепло, выделяемое реактором и какими-либо внутренними системами (системами, где основной функцией не является обогрев, тепло выделяется как побочный продукт их основной функции), тогда им потребуется активное отопление, и если системы, выполняющие это, сломаются, будет холодно. Какой именно случай с вашей станцией решать вам.

Кроме того, пожары и взрывы будут вызывать большую озабоченность, чем болезни, в первую очередь из-за потери пригодного для дыхания воздуха. Сжигание кислорода, его утечка в космос, заражение отравляющими веществами из дыма или утечки химикатов. И да, у них могут быть очистительные системы, установки, вырабатывающие кислород, но смогут ли они справиться с резко возросшим спросом. В вашем сценарии поломки систем и массовых человеческих жертв я сомневаюсь в этом. Это будет ошибкой. Кроме того, пожары и взрывы сами по себе являются серьезной проблемой, потому что их очень трудно остановить в таких маленьких, тесных, замкнутых пространствах с множеством машин и химикатов, которые могут взорваться сами по себе. Подумайте о цепных взрывах. И у вас очень мало средств, чтобы остановить их. Вероятно, у вас есть система пожаротушения с ограниченным количеством теплоносителя.

Система отвода тепла ядра представляет собой пассивные тепловые трубки с петлей. Также используется для пассивного обогрева станции. Но я уверен, что у них была бы резервная активная система охлаждения и обогрева. Да, я предполагал, что некоторые участки станции будут полностью закрыты, вентилируемы и непригодны для использования из-за пожаров. По мере того, как еда и лекарства заканчивались, я думаю, команды в скафандрах отправлялись туда для уборки мусора. Болезни, о которых я думал, в основном недоедание, но человеческие отходы, переработанные для удобрения, требуют силы для стерилизации. Не хватает мощности? Носите защитное снаряжение и молитесь. А еще теснота и спертый воздух.
Резервные системы так же подвержены поломкам, как и основные системы. И для всех практических целей ничто не препятствует их уничтожению еще до того, как их можно будет использовать. В отличие от фильмов, системы резервного копирования — это не какие-то волшебные инструменты, которые могут устранить опасность нажатием нескольких кнопок.
Что ж, эта станция была спроектирована так, чтобы видеть и выдерживать бой, но не настолько. Я бы предположил, что у нас есть замкнутые тепловые трубки = первичная система охлаждения ядра / первичная пассивная система обогрева другой области. А затем иметь жидкокапельные радиаторы как более надежную (они очень ударопрочные, меньшего размера и не садятся на/у поверхности) боевую систему охлаждения, за счет возможности очень хорошо пассивно нагревать неосновные области/ меньше времени и места для безопасного/пассивного нагрева скрубберов CO2 для их регенерации. Резервные активные тепловые установки, вероятно, будут старыми добрыми MMRTG, которые бессмертны.
Итак, нет, я не думаю, что резервные системы волшебны, я бы сказал, что они более долговечны, и что основная система может быть намеренно отключена и перемещена (например, тепловые трубы и радиаторы перемещены). с поверхности), когда ситуация становится опасной, чтобы их не уничтожили. Резервная система (в данном случае ударопрочные методы охлаждения типа LDR) включается сразу же в бою. Другими словами, есть протокол. Даже если она не готова к осаде, первоочередной задачей все равно будет перевести станцию ​​в боевой режим, чтобы свести к минимуму ущерб.
Тепловое регулирование на астероидной базе с небольшим ядерным реактором
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v