Qual é o principal problema da base de Luna? Por que existe uma 3ª geração de bases orbitais e nenhuma base Luna?

Question

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Estações orbitais indo para a 3ª geração. China inicia seu próprio programa. Russos MIR (mundo) foi inundado no oceano. A humanidade vive no espaço há meio século. Mas ainda não há base lunar. Qual é o principal problema da base da lua?

Minha visão da base da lua estava de uma maneira mais logicamente construtiva do que a base da órbita da Terra. Pode ser colocado um número não ordenado de módulos espaciais. Mova tudo o que precisa ser por alguma catapulta orbital. Depois disso, todos esses módulos podem permanecer na lua por muito tempo. Sem necessidade de normalização da órbita, sem necessidade de combustível. Apenas baterias solares e geradores nucleares portáteis.

E não há necessidade de inundar a estação como aconteceu com o MIR dos russos.

Qual é a principal diferença entre a viagem para a órbita ou a viagem para a lua? O raio da lua é de 1,7 mil metros e o da terra é de 6 mil metros. O intervalo da Terra à Lua é de 384,5 mil metros. E não há atmosfera nestes 384 mil metros, apenas uma pequena manobra gravitacional e a força da gravidade da terra movem você para a lua.

Eu gostaria de sugerir que há menos necessidade de combustível para esta manobra , do que para chegar à órbita terrestre, apenas equipamento de precisão.

Curiosity rover marte.

Necessita menos do que solicitar recursos para configurar a mesma estação sem chassis na lua. Pode haver 10 dessas estações com monitoramento total da lua.

Existem 3 estações orbitais, pode haver uma na lua em vez disso.

Answer 1

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Distância

A lua está muito mais longe. Apenas 385.000 km, contra um pico de cerca de 450 km para as estações LEO planejadas.

A distância dentro de um poço de gravidade é um grande problema; a lua ainda está dentro do poço gravitacional da Terra, cerca de 0,0027 metros por segundo por segundo ...

Isso significa ter que atingir uma velocidade alta o suficiente para não parar até que a gravidade da lua a capture. Isso significa mais combustível por unidade de carga útil. Isso significa lançadores maiores e / ou mais lançamentos.

A ISS - uma estação LEO.

A ISS foi montada a partir de mais de três dezenas de esforços de missões; mais de 2 dúzias de unidades de superestrutura significativas. Pode abrigar no máximo uma dúzia de pessoas. Não é auto-suficiente. É uma das unidades habitacionais mais caras já construídas pela humanidade, e per capita, provavelmente a mais cara.

Ah, e tem cerca de 450 toneladas. ①

Então, que porção de massa LEO podemos esperar para entrega à lua?

Cerca de 1/10. Aqui está a matemática ...

Vamos dar uma olhada no Saturno V. Ele era capaz de entregar 118 toneladas para LEO, mas apenas 47 toneladas para inserção na órbita translunar (e a carga útil tem que parar na lua, naquele) .② As missões Apollo-Saturno foram essencialmente 6 estágios. O primeiro estágio S-1C, o segundo estágio S-II, o terceiro estágio S-IVB, o Módulo de Serviço como 4º estágio, e o módulo Lunar é dois (descida e ascensão). Cada um deles é um foguete. Sem o SM, imagino que o SIVB seria lançado ainda menos para a lua. A carga útil real para a lua era o módulo de comando e o módulo lunar; o módulo de serviço é, na verdade, um foguete essencial, bem como um suporte essencial para o CM.

Então ... vamos assumir que 7500kg a massa do CM é o 4º estágio da lua e calcular a massa para a lua carga útil lunar.

Massas carregadas: Massa LM: 14.696 kg ③
Massa SM: 24.523 kg ④
Massa CM: 5.806 kg ⑤
Remover: -7500 kg (combustível, motores em SM, estimativa)
Total: 37525 kg até a órbita lunar.

O estágio de descida tem cerca de 10.500 kg ⑥, sendo cerca de 14.700 LM, ou cerca de 71% do estágio de descida. Então, usando a mesma proporção sobre os 37525 ... chegamos a cerca de 10700 kg à superfície ... de um Saturno V. Cerca de 1/10 da carga útil para a lua quanto ao LEO

O melhor levantamento pesado atual lançadores levam apenas 23 toneladas para LEO; o Falcon Heavy deve levar 53 toneladas para Leo. ⑦ O que significa apenas 5 toneladas para a lua por lançamento.

O que significa MUITOS lançamentos para levar uma carga útil para uma base lunar. Mesmo assumindo um lançador de retorno de canhão elétrico, vai ser um projeto absurdamente caro construir uma base lunar com a tecnologia de lançador atual.

O que leva ao outro problema. Massa de retorno. Calcule uma unidade de combinação LM / CM para cada tripulação. Está ao alcance do Falcon Heavy ... Tem 5 toneladas, e dois homens, e não estão felizes. E não carregando suprimentos. Esse é um segundo Falcon Heavy.

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Conclusões

Sem um mega-foguete como o Saturn V, NÃO é prático considerar uma estação. E as considerações políticas da administração Carter basicamente selaram a condenação do vôo espacial lunar tripulado.

Observe que o fundador da SpaceX, Elon Musk, declarou categoricamente que seu objetivo é uma colônia tripulada em Marte durante sua vida. Ele tem o dinheiro, o poder do cérebro e a vontade. E o veículo de lançamento mais pesado em processo de aprovação. A questão é: "Ele pode colocar em órbita uma nave colonial funcional, equipada e com pessoal?" Podemos esperar que o Falcon 9 Heavy não seja o estágio final em suas necessidades de levantamento ultra-pesado.

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Referências

① http://en.wikipedia.org/wiki/International_Space_Station Wikipedia - Estação Espacial Internacional.Não precisava de uma cifra exata, então o Wiki é bom o suficiente.

http: / /www.nasa.gov/mission_pages/station/structure/iss_assembly.html NASA ISS Assembly Missions.

② http://www.astronautix.com/lvs/saturnv.htm#more Encyclopedia Astronautica - Saturn V

LEO Payload: 118.000 kg (260.000 lb) para um Orbita de 185 km a 28,00 graus. Carga útil: 47.000 kg (103.000 lb) para uma trajetória translunar. Taxa de sucesso: 100,00%. Os dados de lançamento são: completos. Custo de desenvolvimento $: 7.439.600 milhões. Preço de lançamento $ : 431.000 milhões em dólares de 1967 em dólares de 1966.

③ http://www.astronautix.com/craft/apollolm.htm Encyclopedia Astronautica - Lunar Module

④ http://www.astronautix.com/craft/apollosm.htm Encyclopedia Astronautica - Módulo de Serviço

⑤ http://www.astronautix.com/craft/apollocm.htm Encyclopedia Astronautica - Módulo de Comando

⑥ http://www.braeunig.us/space/specs/lm.htm Módulo Lunar

⑦ http: //www.spacex. com / falcon_heavy.php página SpaceX Falcon Heavy

Answer 2

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MIR: Inundado é o termo errado. Ele foi desorbitado e caiu no oceano. Na época, foi descoberto que ele estava danificado além do reparo. Portanto, foi uma decisão natural para evitar quaisquer colisões futuras para prevenir a geração de mais detritos espaciais.

A vantagem atual da órbita da Terra é que você pode facilmente conduzir pesquisas em microgravidade.

A Lua é certamente um lugar interessante para ir, mas muito mais longe. É preciso muito mais energia para transportar qualquer carga útil ou módulo para a lua. Comparado a isso, primeiro você precisa entrar em uma órbita ao redor da Terra. Você então sai desta órbita e da Terra e do campo de gravidade da Terra (quase) e voa em direção à lua. Então você precisa freiar novamente para entrar em uma órbita lunar. Em seguida, você precisa frear outra vez para pousar em um vôo motorizado. Não se trata realmente de precisão, mas de combustível / energia. Todo o processo demora muito. Portanto, é muito mais caro.

A construção de módulos e até naves espaciais de material lunar foi discutida, mas ainda é um longo caminho a percorrer, tanto do ponto de vista da engenharia quanto do financiamento necessário - e exigiria o lançamento do maquinário para fazer isso (mais massa para lançar da Terra). Os materiais necessários, entretanto, existem na lua.

A questão é: o que você quer fazer na lua. No momento, o mais interessante é sua exploração. Ao contrário, é o lugar errado para conduzir pesquisas sobre microgravidade. A microgravidade é interessante para muitas pessoas agora.