Комментарии 23
Выглядит так, что проще построить сразу две солнечные электростанции, расположив их в отдалении от базы и так чтобы хоть одна их них всегда была на солнце.
Панели можно довозить партиями любого размера, постоянно масштабируя мощность, причем на десятки и сотни киловатт за один рейс. И их уже можно начать отправлять хоть в ближайшие год-два, так чтобы к моменту строительства базы накопить уже мегаватты.
Уж пыль-то проще придумать как победить, чем построить необслуживаемую АЭС на сотни киловатт на Луне.
Да и для серьезного освоения путь маленьких шажков по 5-10-100 киловатт за годы выглядит нелепо. Хотите нормально осваивать - нужны мега- и гига- ватты.
Нормально осваивать они могут только бюджеты, и раз в пять лет презентацию на коленке. Ждем , молимся, мечтаем.
С пылью вроде научились бороться электростатикой. Просто отталкивать от панелей. Попадалась такая статья.
"Выглядит так, что проще построить сразу две солнечные электростанции, расположив их в отдалении от базы и так чтобы хоть одна их них всегда была на солнце."
Это технически сложнее. Дело в том, что в те моменты, когда у полюсов нет света, его нет на сотни километров кругом. Строительство ЛЭП такой длины в условиях лунной пыли -- это инженерный подвиг без близких аналогов в человеческой истории.
"Уж пыль-то проще придумать как победить, чем построить необслуживаемую АЭС на сотни киловатт на Луне."
Напротив, построить такую АЭС довольно просто. Вообще, необслуживаемые реакторы в военной отрасли уже работают. А вот как победить лунную пыль -- пока никто не знает.
На панелях можно было бы несколько слоев прозрачной пленки, после монтажа убирается и пыли нет. Ну и не ходить рядом потом, а панели вынести далеко от базы, наверняка там будет зона оборудования которому пыль противопоказана. Сама пыль вверх не поднимется без присутствия там людей или механизмов
"На панелях можно было бы несколько слоев прозрачной пленки, после монтажа убирается и пыли не"
Это звучит как неплохой план. Но проблема в том, что единожды поднятая пыль в лунных условиях подолгу "леветирует" за счет электрост. заряда с поверхностью над этой самой поверхностью. И лишь после существенного времени оседает окончательно. Т.е. оторвать пленку надо будет сильно не сразу после установки. А потом аппарат, отрывавший пленку (или астронавт) должны будут отойти от батарей. Или это, или скинутая с них пленка заденет реголит поверхности и какое-то количество пыли будет висеть над поверхностью опять.
Да, не ходить рядом с батареями тоже хорошая идея. Но и она непроста в реализации: получается, надо проложить ЛЭП до станции, а это увеличивает объем работ (ЛЭП нужна будет защита и т.д.)
Т.е. оторвать пленку надо будет сильно не сразу после установки.
Сейчас для чувствительных систем существуют специальные слоистые пленки, которые послойно снимаются с помощью двигателя. Я видал такую в системе измерителя высоты облаков (и в фильме видел такое для очков мотоциклистов, только там ручной привод) - никто не мешает повторить в лунных панелях. Видел еще в году так 2014, когда работал в аэропорту.
Другой вопрос, что слоев ограниченное количество, так что ходить потом рядом и правда нельзя.
Строительство ЛЭП такой длины в условиях лунной пыли -- это инженерный подвиг
А как пыль будет мешать строительству ЛЭП?
> А вот как победить лунную пыль -- пока никто не знает.
Да может и хрен с ней. Посчитать экономику удаления пыли, может окажется проще постоянно добавлять чистые панели и смириться с некоторым падением эффективности запыленных, пока не будет изобретен надежный способ обеспыливания.
Напротив, построить такую АЭС довольно просто. Вообще, необслуживаемые реакторы в военной отрасли уже работают.
Да, но из статьи мы узнали, что земные реакторы для Луны не подходят. И достоверно протестировать на земле прототип лунного реактора тоже невозможно - даже из-за разной силы тяжести. А значит это рискованная незрелая технология, которую предлагается использовать как базовый(!) энергетический компонент колонии. Плохая идея.
> без близких аналогов в человеческой истории.
Так-то в принципе освоение Луны - в любом случае инженерный подвиг каких не бывало. Поэтому важно сделать так, чтобы максимально возможное количество используемых технологий были уже зрелыми. Незрелых, снижающих надежность всей лунной колонии, как стабильной системы, там и так с избытком будет.
"А как пыль будет мешать строительству ЛЭП?"
При существенных концентрациях она может образовать мостики между проводами или проводами и поверхностью Луны (в зависимости от выбранного типа линии).
Можно для борьбы с этим заизолировать провода. Но это не только увеличит массу, но и создаст угрозу деградации изоляции из-за пыли, осевшей на изоляцию при строительстве. Пыль абразивна, и на Луне есть микросейсмика. Т.е. нечто с острыми краями будет периодически теребить изоляцию.
Наконец, изолированный провод еще хуже обычного теряет тепло. А тут еще пыль. Возможен перегрев проводов, особенно в дневное время. С ростом потерь и вероятности выхода линии из строя.
Есть разные идеи, как бороться с этим, но пока даже в лаборатории не показано, что эти идеи работают.
"Да может и хрен с ней. Посчитать экономику удаления пыли, может окажется проще постоянно добавлять чистые панели и смириться с некоторым падением эффективности запыленных, пока не будет изобретен надежный способ обеспыливания."
Это пока наиболее вероятный вариант. Но не идеальный -- установка новых панелей будет дополнительно "опылять" старые и т.д.
"Да, но из статьи мы узнали, что земные реакторы для Луны не подходят. И достоверно протестировать на земле прототип лунного реактора тоже невозможно - даже из-за разной силы тяжести. А значит это рискованная незрелая технология, которую предлагается использовать как базовый(!) энергетический компонент колонии. Плохая идея."
А СЭС для Луны мы можем протестировать на Земле? Тоже нет -- см. ситуацию с пылью. На Земле не воспроизвести ее взаимодействие с солнечным ветром.
Земные реакторы для Луны не подходят, но космические реакторы типа ТОПАЗа должны подходить, в теории. Посмотрим, что будет на практике.
"Поэтому важно сделать так, чтобы максимально возможное количество используемых технологий были уже зрелыми. Незрелых, снижающих надежность всей лунной колонии, как стабильной системы, там и так с избытком будет."
Абсолютно согласен. Беда только в том, что совсем зрелых энергетических технологий для Луны нет. Что ТОПАЗ, что фотоэлементы -- нельзя назвать беспроблемными для лунных условий.
Согласен, неожиданностей из-за пыли и других причин будет огромное количество. Наверное, не стоит класть яйца в одну корзину и лучше сразу везти туда и панели и РИТЭГи.
С реактором непонятно, чтобы там его запустить, наладить и протестить как будто нужна уже мало-мальски рабочая база, а не просто экспедиция.
> При существенных концентрациях она может образовать мостики между проводами или проводами и поверхностью Луны (в зависимости от выбранного типа линии). Можно для борьбы с этим заизолировать провода. Но это не только увеличит массу, но и создаст угрозу деградации изоляции из-за пыли, осевшей на изоляцию при строительстве. Пыль абразивна, и на Луне есть микросейсмика. Т.е. нечто с острыми краями будет периодически теребить изоляцию.
Ну, подошвы скафандров за несколько дней активной ходьбы не протерлись, поэтому думаю не очень толстый, но высоковольтный изолированный кабель, кинутый просто на поверхность прослужит довольно долго, пока инженеры не получат нужный опыт и не построят долговременную инфраструктуру.
На полюсах солнечные панели должны будут стоять строго вертикально на мачтах. Пылью их не должно засыпать.
Вообще, странная история с этими лунными программами, нацеленными на полюса.
Солнце там болтается на горизонте, и то не всегда, придется ставить мачты (масса!), поднимать над складками местности. Или вообще ставить АЭС.
Темно и холодно всегда, по той же причине. Нужна дополнительная энергия на освещение и отопление постоянно, а не только ночью.
Прямая видимость с Землей непостоянная и вдоль поверхности, сквозь экзосферу (электризованную) - проблемы с радиосвязью, нужны спутники-ретрансляторы на полярных орбитах.
Неудобная посадочная траектория. И взлетная тоже.
И все это ради чего? Только ради воды? Сдается мне, чисто конспирологически - не за водичкой туда рвутся все.
"На полюсах солнечные панели должны будут стоять строго вертикально на мачтах. Пылью их не должно засыпать."
Их неизбежно засыпет пылью на этапе монтажа. Все действия людей или автоматов на Луне заканчиваются поднятием пыли -- любые движения. Монтаж мачт потребует много движений.
"Вообще, странная история с этими лунными программами, нацеленными на полюса.
Солнце там болтается на горизонте, и то не всегда, придется ставить мачты (масса!), поднимать над складками местности. Или вообще ставить АЭС.
Темно и холодно всегда, по той же причине. Нужна дополнительная энергия на освещение и отопление постоянно, а не только ночью.
Прямая видимость с Землей непостоянная и вдоль поверхности, сквозь экзосферу (электризованную) - проблемы с радиосвязью, нужны спутники-ретрансляторы на полярных орбитах.
Неудобная посадочная траектория. И взлетная тоже.
И все это ради чего? Только ради воды? Сдается мне, чисто конспирологически - не за водичкой туда рвутся все."
Как раз низкое Солнце -- еще один большой плюс высоких широт Луны. За счет него нет дневного нагрева до +130, создающего большие нагрузки на систему теплоотвода. Греть модули на полюсе не надо: тепло от самих астронавтов будет уходить наружу очень плохо, потому что модуль -- это огромный термос в вакууме. А вот тепло отводить в +130 без активной системы теплоотвода нереально. Что если она сломается7 Что будет с базой? На полюсе эта проблема менее остра.
На южный полюс идут не только за водой, конечно. Еще важна наука: вода с полюсов позволит выяснить, как сформировалась Луна. Если мултиимпактная гипотеза подтвердит себя, это станет революцией не только в науке, но и в прикладных исследованиях Луны. Озеро Восток под мерзлотой на другом небесном теле найти -- большое дело. А при правоте мултиимпактной гипотезы это очень вероятно.
Надо бы через нейросеть прогнать на правку неточностей и несогласованных предложений.
Вода в первом контуре реактора обычно остаётся водой (320°С), которая затем перегревает воду второго контура до насыщенного пара. "Трубка с таблетками" называется ТВЭЛ. Частоту вращения турбины никто не регулирует, иначе частота сети была бы переменной, регулируют расход рабочего тела (пар, газ).
Зачем охлаждать рабочее тело на выходе из реактора? Мы ж турбину покрутить хотели. Если просто говорим про начальные параметры рабочего тела, то для пара АЭС это 280°С, для газа газовых турбин 1400-1700°С. Отработавший пар после турбины имеет температуру ниже 40°С, его конденсируют в конденсаторе водой от градирен. На вашей луне вместо градирен можно рассмотреть вариант по типу воздушного конденсатора с развитой поверхностью, какие ставят на ТЭС при дефиците воды в регионе. Температура газа после газовой турбины 550-650°С. Чем охлаждать будем? Мы тут на Земле придумали либо просто газ в атмосферу сбрасывать, либо этот газ остужать нагревая воду и получившимся паром крутить опять паровую турбину.
Высокооборотная газовая турбина прям не сильно компактней, чем на 3000 об/мин, но потребует сложного редуктора для связи с генератором, т.к нам всё равно 50-60Гц в сети надо, так что в одну комнату точно не поместится.
И тут оказывается, что вводная про турбины АЭС ни к чему, т.к. всё равно решили большой РИТЭГ применять.
Ну и сложности очистки любого внешнего радиатора те же, что и для очистки солнечных батарей.
Перед 40 - единичка пропущена?
"Надо бы через нейросеть прогнать на правку неточностей и несогласованных предложений."
Боюсь, нейросеть не справится.
"Вода в первом контуре реактора обычно остаётся водой (320°С), которая затем перегревает воду второго контура до насыщенного пара. "Трубка с таблетками" называется ТВЭЛ."
Боюсь, что вы перепутали совершенно разные турбины -- паровую, о которой речи в статье выше нет, и газовую, которая в статье выше обсуждается.
Претензии по ТВЭЛ не принимаются: текст выше написан для широкой аудитории, поэтому автор волен называть трубку с таблетками трубкой с таблетками.
"Частоту вращения турбины никто не регулирует, иначе частота сети была бы переменной, регулируют расход рабочего тела (пар, газ)."
Боюсь, консультировавшая вас нейросеть не очень умеет думать. Поэтому она не подсказала вам, что многие проекты реакторов с газовой турбиной имеют двухвальную схему, при которой обороты газовой турбины по компрессионной части постоянно варьируют. См., например, Pebble Bed Modular Reactor (PBMR). Заданные жестко обороты в таких схемах имеют только турбина, дающая переменный ток. Сама схема известна и применяется очень давно: https://en.wikipedia.org/wiki/Free-turbine_turboshaft В реакторах ее пока нет потому, что газовые турбины в реакторах вообще не очень давнее или массовое явление. Но для проектов космических реакторов такая схема имеет смысл, потому что там нагрузки, конечно, высокопеременные.
Поэтому эта схема и бегло обсуждалась в тексте выше.
"Зачем охлаждать рабочее тело на выходе из реактора? Мы ж турбину покрутить хотели"
Охлаждать его затем, что при вращении турбины оно по итогу неизбежно охладится. Ну, если мы минимально осмысленную схему сделаем, конечно, а не просто байпасс и КПД стремящееся к нулю.
"Если просто говорим про начальные параметры рабочего тела, то для пара АЭС это 280°С, для газа газовых турбин 1400-1700°С"
И опять консультировавшая вас нейросеть не в курсе. Во-первых, даже у реакторов в паровой турбиной температура может быть куда выше +280 -- см. реактор БН-800, например. Во-вторых, у газовых турбин для атомных реакторов температуры в +1400-1700°С как минимум пока не бывает. По целому ряду материаловедческих причин. См. скажем, "Буревестник" или китайский реактор на газовой турбине. Там совсем другие температуры.
"Отработавший пар после турбины имеет температуру ниже 40°С, его конденсируют в конденсаторе водой от градирен. На вашей луне вместо градирен можно рассмотреть вариант по типу воздушного конденсатора с развитой поверхностью, какие ставят на ТЭС при дефиците воды в регионе"
Такой вариант на Луне рассмотреть нельзя, поскольку паровая турбина и вода там в принципе не вариант, по очевидным причинам.Отсюда и ноль проектов такого рода для Луны.
"Температура газа после газовой турбины 550-650°С. Чем охлаждать будем? Мы тут на Земле придумали либо просто газ в атмосферу сбрасывать, либо этот газ остужать нагревая воду и получившимся паром крутить опять паровую турбину."
Эти варианты тоже невозможны, т.к. расходовать инертный газ на Луне непозволительная роскошь, а паровая турбина вообще неприменима на практике.
"Высокооборотная газовая турбина прям не сильно компактней, чем на 3000 об/мин"
Справка: высокооборотная газовая турбина при равной мощности с паровой турбиной на 3000 об. в минуту будет компактнее как минимум в пять раз (в норме -- больше). Причины очевидны: в газовой турбине давление высокое по всему тракту, в паровой есть участки, где давление резко ниже атмосферного, что заставляет увеличивать габариты. Это одна из причин, по которой паровые турбины для космоса никто даже не рассматривает.
"но потребует сложного редуктора для связи с генератором, т.к нам всё равно 50-60Гц в сети надо, так что в одну комнату точно не поместится."
Ну или схемы описанной мною выше. И в любом случае она останется компактнее варианта с паровой турбиной -- и значительно.
"И тут оказывается, что вводная про турбины АЭС ни к чему, т.к. всё равно решили большой РИТЭГ применять."
Вводная про газовые (а не паровые) турбины АЭС нужна потому, чтобы люди понимали, отчего вместо высокоэффективной газовой турбины мы планируем использовать на порядок менее эффективное решение с термоэлектрическим генератором. Который вы зря называете РИТЭГом, потому что РИТЭГ -- это совсем про другое. Атомный реактор с термоэлектрическим генератором -- вообще не РИТЭГ, см. определение РИТЭГа. https://ru.wikipedia.org/wiki/Радиоизотопный_термоэлектрический_генератор
"Ну и сложности очистки любого внешнего радиатора те же, что и для очистки солнечных батарей"
Ну конечно же нет. Солнечные батареи будут от пыли резко перегреваться, что приведет к падению КПД и прочим неприятным явлениям. Радиаторы для реактора такой проблемы не имеют: их теплоотдача при запыленности падает слабее, чем выработка фотоэлементов. А значит, СБ надо будет чистить со значительно большими затратами времени космонавтов. Что нежелательно. И это даже не вспоминая о периодах без солнечного света, к которым реакторы иммунны, а солнечные батареи -- нет.
На газодинамических подшипниках, особенно, если это стоит на земле при умеренных температурах газа (менее 1200К) турбина может работать годами без остановки. Масса высокообортной турбины с генератором на 15кВт не более 10кг. Можно модулями менять и не ремонтировать.
а до какой высоты левитирует пыль? Если располагать солнечные панели на опорах типа как на ЛЭП, на высоте метров 15-30? Ураганов там нет, конструкция будет сравнительно лёгкая.
Выдержит ли российская АЭС «Селена» испытание лунной пылью?