Marsi jt planeetide koloniseerimine

[klaasmees]

EP sobivus millekski või mittesobivus sõltub võrdlusest, et mis oleks alternatiiv. nt mainitud 100 tonni laev, kui palju tavalist keemilist kütust tuleks käiku lasta, et see laadung soovitud ajaga soovitud kohta jõuaks. Koos kasuliku massiga tuleb ka see kütus ise liikuma saada, mis on keemiliste mootorite peamine häda - väga palju energiat läheb kütuse enda liigutamiseks. Mälu ütleb (viidet pole), et suurematel kiirustel on keemilise mootori efektiivsus väiksem.
Siia kõrvale aga parajalt pikk artikkel koos edasiviidetega teistele allikatele. Pole just NASA, kuid siia foorumi peaks tase sobima küll. Uuritakse seal küll mitte inimese viimist EP abil Marsile, vaid tavalise uurimislaeva.
https://www.sciencedirect.com/science/a ... 6524000018

[klaasmees]

Vaatasin Wikist, et mis see ISS päikesepaneelide kohta ütleb. Arvas nii, kokkuvõtlikult: paneelide tiibasid (vms) on ISS-l 8. Ühe neist paneelitiiva maksimaalne pindala on 420 m2 (35 m pikk ja 12 m lai). Kui komakohtadega liiga vaeva ei näe, kaalub üks neist 1,1 tonni ja annab maksimum 31 kW elektrit. Kõik kokku üle 200 kW parimatel päevadel. Kui ma arvutamisega puusse ei pannud, siis 1 m2 paneel kaalub umbes 2,5 kg ja annab 70 W voolu. OK, Maa juures, Marsil palju vähem, kuid tegu on ka u 10 aastat tagasi arendatud tehnoloogiaga. Päriselt EP abil Marsile hakkame lendama ilmselt mitte enne aastat 2040, pigem tüki hiljem. (ISS kaalub ise üle 400 tonni, et sellega veel olemasolevate päikesepaneelidega Marsi poole ei punu, kuid nii meeletult ka elektrist puudu ei jää, et kosmosearengu mõttes nähtavas tulevikus loota ei või)

[olevtoom]

Vaatasin Wikist, et mis see ISS päikesepaneelide kohta ütleb. Arvas nii, kokkuvõtlikult: paneelide tiibasid (vms) on ISS-l 8. Ühe neist paneelitiiva maksimaalne pindala on 420 m2 (35 m pikk ja 12 m lai). Kui komakohtadega liiga vaeva ei näe, kaalub üks neist 1,1 tonni ja annab maksimum 31 kW elektrit. Kõik kokku üle 200 kW parimatel päevadel. Kui ma arvutamisega puusse ei pannud, siis 1 m2 paneel kaalub umbes 2,5 kg ja annab 70 W voolu. OK, Maa juures, Marsil palju vähem, kuid tegu on ka u 10 aastat tagasi arendatud tehnoloogiaga. Päriselt EP abil Marsile hakkame lendama ilmselt mitte enne aastat 2040, pigem tüki hiljem. (ISS kaalub ise üle 400 tonni, et sellega veel olemasolevate päikesepaneelidega Marsi poole ei punu, kuid nii meeletult ka elektrist puudu ei jää, et kosmosearengu mõttes nähtavas tulevikus loota ei või)

Novot, 400 tonni ja 200 kW. Aga VASIMR tahab saada 200 MW. ISS-i küljes peaks olema tuhat korda rohkem paneele. Muidugi on 70 vatti ruutmeetrist üsna nadi, 700 W/(m*m) peaks olema praegu tehtav. Noh, siis 100 korda rohkem paneele...
Arvestagem ka, et sääraste purjedega laev ei saa laskuda ühelegi planeedile (ega aeropidurdust kasutada), mis tähendab, et tema koosseisus peab olema maandumispaat.
Ühesõnaga te pakute mulle jätkuvalt Queen Maryt. Kindlasti on elektriajamiga laevadest suur kasu kunagi tulevikus, kui planeetidevaheline transport on käima pandud ning igal planeedil piisavalt süstikuid, millega planeedi ja suure planeetidevahelise ristleja vahet sõita. Aga meil on tänane päev ja Starship.

P.S. Raketi kiiruse muutuse, selleks vajamineva kütuse hulga ning raketi alg- ja lõppmasside seoseid väljendab "rakettliikumise valem" (the rocket equation)

ΔV = ve * ln(m0/mf)
kus
ve on toimeaine väljavoolukiirus,
m0 raketi algmass (rakett + kütus),
mf raketi lõppmass (rakett ilma kasutatud kütuseta)

Väljavoolukiirus ve = g * Isp, kus g on Maa külgetõmbejõud 9,8 m/(s*s). Piisava täpsusega võime võtta ve = 10 * Isp.

Et valemis sisaldub sihuke kole asi nagu naturaallogaritm, siis saame jätta arvutused olemasoleva kalkulaatori teha:

https://www.omnicalculator.com/physics/ ... t-equation

Siin saab igaüks mängida kütuseliikide ning rakettide ja kütuste massidega.

[klaasmees]

Esiteks on ISSi küljes igasuguseid laboreid ja värke, mis tõstavad selle kaalu, kuid mida Marsile ilmselt ei võetaks. Teiseks oled sa ise võtnud pähe, et peab olema tingimata 200 mW, kuid piisab ka sellest, et EP jõuaks kohale võrreldava ajaga, sest asjal on ka teisi voorusi, näiteks väljapaisatava aine leidmine on tõenäoliselt lihtsam. Kolmandaks ei ole keegi väitnud, et homme laev stardib või et vähemalt homme alustatakse ehitamist.
Kui laeva kaal suruda tagasi 100 tonni peale, suruda päikesepaneelide kaal 1 m2 1 kg, efektiivsus tõsta 5-kordseks ja pindala 10-kordseks, annaks joonistada juba küll (asjad võrreldes ISS-ga).

[Madis Reivik]

Emake Maa kaitseb ka ISS-i

https://www.forbes.com/sites/jillianscu ... field-iss/

Planeetidevahelisel lennul seda kaitset pole. Ja võrreldes ISSiga on palju rohkem manti vaja kaasa vedada, elu alalhoiusüsteemid jms on kindlasti keerukamad kuna erinevalt ISSist ei ole "päästepaadi" võimalustki.

Pole mõtet mingit "optimismisvõistlust" siin pidada ja tulevikutehnoloogiatega arvestada, mõned tulevikutehnoloogiad saavad valmis alles 40 aasta pärast ja me isegi ei tea millal loendus algab (termotuuma nt

[London Bridge]

Ma natuke optimismi ikka lubaks, tuleb kokkuvõttes toredam. Selle 40 aastat võiks vabalt sisustada millelegi jõukohasele ja kasulikule, näiteks Kuule ja kosmosetaristule. Egas 1980. a. mobiile maha ei kantud, sest 4k striimi sai peopesast alles 2020 vaadata.

[olevtoom]

Esiteks on ISSi küljes igasuguseid laboreid ja värke, mis tõstavad selle kaalu, kuid mida Marsile ilmselt ei võetaks. Teiseks oled sa ise võtnud pähe, et peab olema tingimata 200 mW, kuid piisab ka sellest, et EP jõuaks kohale võrreldava ajaga, sest asjal on ka teisi voorusi, näiteks väljapaisatava aine leidmine on tõenäoliselt lihtsam. Kolmandaks ei ole keegi väitnud, et homme laev stardib või et vähemalt homme alustatakse ehitamist.
Kui laeva kaal suruda tagasi 100 tonni peale, suruda päikesepaneelide kaal 1 m2 1 kg, efektiivsus tõsta 5-kordseks ja pindala 10-kordseks, annaks joonistada juba küll (asjad võrreldes ISS-ga).

Mina ei ole midagi ise pähe võtnud. Ja ma pole rääkinud 200 millivatist, vaid 200 megavatist, ning selle "mõtte pani mulle pähe" elektriajamite üks suuremaid eestvedajaid Franklin Chang-Diaz. Tema juttu uskudes ma näitasingi mõni postitus tagasi, et sellise laeva mass peab olema kilotonni suurusjärgus.
Aga, noh, vaatame Sinu pakutud arvusid.
Laeva mass olgu 100 tonni. Koos kütusega (ka elektrilaev kulutab seda, ainult vähem kui keemiline rakett).
Päikesepaneeli kasutegur ei saa lõpmatult kasvada, ühekordsel paneelil on selle teoreetiline maksimum 33 % kandis. Kuid oletagem, et jutud 90 % tõhususega liitpaneelist on tõesed. See tähendab, et Marsi juures saame ruutmeetrilt umbes 500 W.
NIng kaalugu see ruutmeeter 1 kg.

VASIMR annab 200 kW kohta 5 N tõukejõudu. Vastasseisus Marsile (60E6 km) jõudmiseks 40 päevaga peab laeva kiirendus olema 0,02 m/(s*s).
Sellest saame, et 100-tonnine laev vajab tõukejõudu 100000 * 0,02 = 2000 N. Mille saamiseks on tarvis 400 korda rohkem võimsust kui 5 N jaoks ehk 80 MW.
Selle saame 160 000 ruutmeetrilt päikesepaneelidelt, mis kokku kaaluvad 160 tonni. Kurivaim, no ei taha hästi meie 100-tonnisele laevale ära mahtuda... Kaasavõetava kütuse hulka polnud vajagi arvutama hakata.

Millest järgneb, et arvude esitamise järel on kasulik nende arvudega ka arvutused läbi teha.

P.S. Olen tänulik, kui minu arvutustes vea(d) leiate ja näitate, et elektrilaev -- see on imelihtne.

[Madis Reivik]

Ma natuke optimismi ikka lubaks, tuleb kokkuvõttes toredam. Selle 40 aastat võiks vabalt sisustada millelegi jõukohasele ja kasulikule, näiteks Kuule ja kosmosetaristule. Egas 1980. a. mobiile maha ei kantud, sest 4k striimi sai peopesast alles 2020 vaadata.

Sellega olen päri et raketid peaks maanduma Kuul mitte suurlinnades. Innovatsioon on alati hea ja teadusesse raha panek tasub alati ära.

[klaasmees]

Tundub, et tuumareaktorite kaalu on ülehinnatud. Interplanetaarse lifti jaoks jääb küll kaugelt liiga väheks, kuid siiski pakuks, et probleem ei ole enam energia saamises, vaid ohutuses ja mootori efektiivsuses. Kosmoses on üsna keeruline seda ehitada ja 10 tonni kõige täiega üles tõsta teeks närviliseks. Kuna EP-i on reaalselt kasutatud ikka mitu suurusjärku väiksemate tööde jaoks, siis efektiivsus ja töökindlus ei ole ilmselt veel piisav. Kui aga 9 kuu asemel saab aja nt 5 kuu peale ja tagasi lend pole lihtsalt unistus, võib Marsile lendamine üsna realistlikuks minna.
https://www.world-nuclear-news.org/Arti ... US-test-be

[London Bridge]

Tahtsin juba varasemalt Isaac Arthurit linkida, aga siis läks kuidagi meelest ära. Ütlen kohe ennetavalt, et tema mõte ei ole "arvutused", vaid pigem "optimism", kui selle teema sõnavara kasutada.
https://youtu.be/P4aXmnQzJ0o?si=MiLd_Mp4ktxAVrl0

[Kriku]

"Tsar Bomba" oli 50 Mt, SUNDIAL plaaniti 10 Gt jaoks. Aga mul pole aimugi, mis mõõtudega pinnavormi saaks sellega tekitada, kui sobivale sügavusele lasta. Väidetavalt, kui pinnal 1000 Gt pauk käiks (nagu asteroiditabamusel), siis oleks tulemuseks 4500 m sügavune kraater: https://www.quora.com/What-would-a-20-g ... -explosion .

Kui šahtis lõhkamise võimekust ei ole, siis kuskil seal need õiged suurusjärgud on.

Samas, Chicxulubi kraater oli pärast tabamust 30 km sügav ja pärast kõiki varinguid jäi sellest järele ainult 20 km: https://craterexplorer.ca/chicxulub-impact-structure/ . Ja see pauk oli lausa 72 teratonni. Maapind vedrutab tagasi ja lõpuks jääb kraater esialgsega võrreldes suhteliselt madalaks.

[lennumudelist]

Tuumakatsetuste suunal: "Cannikin" oli 5 megatonni maa all. See tehti sügavusel 1870 meetrit, et midagi välja ei lendaks. Maapind kerkis ja lainetas, välja ei lennanud.

https://en.wikipedia.org/wiki/Cannikin

Võib usutavalt prognoosida, et "Tsar Bomba" samal sügavusel oleks materjali minema visanud ja jätnud kraatri. Kas oleks ka 5 kilomeetri sügavuselt välja visanud - ei tea, vastav simulatsiooni tarkvara ei paista avalikus käibes olevat.

Maa ja asteroidi kraatritega on see omapära, et Maa sisemus on vedel ja Maa koor liigub (silub ennast aja jooksul). Vedela sisuga planeedil on sügavate aukude tekkeks veidi piiratud võimalused. Marsil kindlasti saab sügavamaid teha, aga kuskil on piirid: pomm või asteroidi löök muudab ka Marsi pinnase ajutiselt vedelaks.

[Kriku]

Igatahes on Marsi varasematel piisavalt suurtel kraatritel peak ring olemas:


Samal alal tuleks hulka laenguid kasutada, et 40 km sügavale jõuda. Eelnevalt peenestatud materjal lendab kergemini välja ka.

[paadikapten]

50 Mt meie keral maa all oleks vist etteaimamatute tagajärgedega. Oli ju ka tollel atmosfäärikatsetusel tagajärgi, mida keegi ei osanud oodata. Saar olevat nädal aega "keenud" (oleks huvitav lugeda, kuidas see välja nägi) ja kuskil 900 km kaugusel purustas lööklaine aknaid. Kui see pauk teha maa all, huvitav, kas ei pruugi järgneda lõhkuvaid maavärinaid, mis hävitavad asulaid üsna kaugel?. Kui see teha 2 km sügavusel, siis ilmselt kraater oleks madal. Suurem osa üleskerkivast materjalist kukuks sinnasamma tagasi ja ei tule efektset stseeni filmist "2012", kus terve Yellowstone vastu taevast lendas. Nii et auk tuleb veel tühjaks kaevata. Seda "Yellowstone" efekti saaks võibolla gigatonnidega mängides?

Kohati tundub meie kera pind üsna õrn olevat. Maavärinaid on põhjustanud puuraukude rajamine, põhjavee, nafta ja gaasi ammutamine.

[Kapten Trumm]

Saare keemine paistab olevat linnalegend. Peale tuumapilve hajumist käisid dosimetristid plahvatuskohas kiirgustaset mõõtmas, peale veidi suurenenud kiiruse ja liuväljaks sulatud kivikõrbe muid kummastavaid nähtusi ei täheldatud.

Aknaklaaside jutt on ilmselt tõsi, nii suurel plahvatusel kestab see ülerõhk ka palju rohkem.