«СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ И ТЕНДЕНЦИИ ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ В XXI ВЕКЕ»
«XXI ҒАСЫРДАҒЫ ХИМИЯ ЖӘ
НЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯНЫҢ ЗАМАНАУИ ЖЕТІСТІКТЕРІ МЕН ТЕНДЕНЦИЯЛА
РЫ»
компактный объем. ROSA-это инновационная конструкция
солнечной батареи, в которой используются цельные композитные
щелевые трубки с высокой деформацией. Накопленная энергия
деформации стрел обеспечивает приведение в действие
развертывания, а стрелы обеспечивают жесткость и прочность
развернутой конструкции массива. Эта технология была опробована
NASA на международной космической станции в 2017 году [6].
Таблица 1 – Параметры работы электролизной установки СЭУ-20
Характеристики электролизной установки СЭУ-20:
Сила тока, подводимая к
электролизеру
1000 А
Напряжение на электролизере
100 В
Производительность, м
3
/ч:
Водорода
20,5
Кислорода
10,25
Объем произведенного
жидкого водорода при
полном заполнении 6 баков
2220 м
3
6 баков заполнятся за 3 года,
масса жидкого Н2 = 157,2 т
Объем произведенного
жидкого кислорода при
полном заполнении 2 баков
740 м
3
2 бака заполнятся за 2 года,
масса жидкого О2 = 844,3 т
- После получения газообразного водорода и кислорода в
емкостях понижается давление и температура и производится
переход из газов в жидкую форму для дальнейшего хранения
и использования. Существует несколько методик сжижения -
импульсная трубка, криогенератор Стирлинга, охладитель Джоуля-
Томсона и криоохладитель Гиффорда - Мак Магона. Основной
принцип действия этих технологий – охладить газ до -252,9 градусов
Цельсия, чего добиться в условиях космоса можно и просто
прогоняя газ по трубопроводу [7].
- Жидкий водород транспортируется в баки для хранения
(5), а жидкий кислород – в баки для хранения (6), объемом 370
м
3
. Конструкцию баков для хранения мы взяли по подобию баков
для жидкого водорода и кислорода 2 ступени S II ракеты-носителя
Saturn V [8].
- С помощью трех электролизных установок предполагается
производить до 78 литров жидкого H
2
и 38 литров жидкого O
2
в
час. Расчет производительности основан на законе постоянства
масс, таблица 2.
Таблица 2 – Производительность водорода и кислорода.
Вещество
Производитель-
ность газа, с
трех установок
в час
Плотность,
кг/м
3
Масса,
m = ρV
Объем
сжиженного газа
Газ сжижен-
ный
Водород 61,5 м
3
0,09 70,8
5,54 кг 0,078 м
3
или 78 л
Кислород 30,7 м
3
1,43 1141
43,9 кг 0,038 м
3
или 38 л
- Часть полученного водорода по специальному трубопроводу
(7) подается в топливные отсеки (8) для двигательной установки (10)
космического аппарата, основная часть - по другому ответвлению
трубопровода подается в баки для хранения продуктов.
- Кислород используется для продува сетчатого фильтра,
а также в жидком состоянии для маневровых двигателей (9),
чтоб корректировать траекторию полета кометы, которая будет
изменяться из-за изменения массы.
Комета 67Р Чурюмова-Герасименко вращается вокруг
Солнца по орбите, которая пересекает орбиты Юпитера и Марса,
приближаясь, но не достигая орбиты Земли, можно рассчитать
способ доставки баков с жидким водородом и кислородом на
станцию на Марсе для обеспечения миссии по исследованию Марса
топливом и кислородом, либо использовать КА «Kanysh» в качестве
дозаправочной станции для ракет. К примеру, для полной заправки
двигателя ЖРД J-2, который использовался на II и III ступенях
Сатурн-5, нужно 106 тонн кислорода и 19,2 тонны водорода, а при
полном производственном цикле КА «Kanysh» может быть получено
157,2 тонны водорода и 844,3 тонны кислорода [8].
Добыча космических ресурсов – не просто проект, а целое
направление, поле для большого количества разномасштабных
проектов с перспективой развития на десятилетия и века. Даже
несмотря на недостаточную техническую готовность и риск неудачи,
они представляют интерес как для разработчиков космической
техники, так и для государственных заказчиков. К тому же сейчас
в космонавтике сделана ставка на частных предпринимателей и
инвесторов, и подобные проекты – хороший способ привлечь их в
космический бизнес.
В настоящее среди всех космических проектов особо следует
выделить программу «Артемида», которая реализуется коалицией
362
363
Достарыңызбен бөлісу: |