Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

NASAs fremtidsplan:. Det er viktig å minimere reisetid og minske drivstoffandelen slik at mer nyttelast kan være med. Dette krever forbedret framdriftsteknologi.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "NASAs fremtidsplan:. Det er viktig å minimere reisetid og minske drivstoffandelen slik at mer nyttelast kan være med. Dette krever forbedret framdriftsteknologi."— Utskrift av presentasjonen:

1 NASAs fremtidsplan:

2

3

4

5 Det er viktig å minimere reisetid og minske drivstoffandelen slik at mer nyttelast kan være med. Dette krever forbedret framdriftsteknologi. Framdriftsteknologier

6 Aktuelle teknologier  Kjemisk LH 2 /O 2  Atomdrevet  Nukleær termisk framdrift  NERVA  Plasma som drivstoff  VASIMR  Også omtalt i artikkel i Corona 2/2007 ( )

7 Rakettenes ”liter/mil”

8

9

10 Kjemisk framdrift  Flytende hydrogen og oksygen  Gir MEGET stor skyvkraft!  Typisk kN (romfergas faststoffrakett)  Lite effektivt, med I sp = ca. 450  Egner seg best for å løfte utstyr og mannskap fra jordoverflata til lav jordbane.  Kan sammenlignes med 1. giret i en bil  Trygg og velutprøvd teknologi

11 Nukleær termisk framdrift (Nuclear Thermal Rocket - NTR)

12 NERVA  NASA-teknologi fra 60-årene:  Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application  Høy skyvkraft (334 kN)  Spesifikk impuls på 850 s i tomt rom  Ferdig testet og utprøvd i 60-åra, første testkjøring varte i 2 timer!  Klassifisert som egnet til en Mars-ferd  Stoppet da Nixon la ned romprogrammet i  Videre forskning har skjedd i det stille og har oppnådd I sp = 925 (i 2010)  Noen design kan teoretisk oppnå I sp =

13 Fra wikipedia: Diameter: 10,55 m Lengde: 43,69 m Nettovekt: kg Bruttovekt: kg Skyvkraft: 333,6 kN I sp : 850 s Brenntid: 1200 s Drivstoff: LH 2

14 VASIMR  VAriable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket

15 VASIMR virkemåte  Drivstoffet varmes opp til plasma  Bruker høyeffektive radiobølger  Må ha atomreaktor for å levere nok kraft  Plasmaet ledes i superhøy hastighet gjennom en magnetisk dyse  Eksoshastighet på 300 km/s kan kan oppnås (romferga 4,5 km/s)  Gjerrig på drivstoff, ned mot 0,15 gram/s  Teknologien kjent siden 1979

16 VASIMR forts  Kan variere spesifikk impuls  Høy eksoshastighet, lavt forbruk, liten skyvkraft  Lav eksoshastighet, høyt forbruk, større skyvkraft  Mindre skyvkraft enn de andre, typisk 40 – 500 N  I sp kan varieres fra s – s  Perfekt for Mars-reise!  Økt skyvkraft trengs for inn- og utflyvning til/fra lav omløpsbane  Magnetfeltet beskytter mot kosmisk stråling

17 VASIMR - status  I 2006 ble rakettprodusenten Ad Astra subkontraktør av NASA for videre forskning på teknologien (www.adastrarocket.com)  Mange bakketester, stor suksess  Skulle vært testet ut som banekorrigerings- raketter på ISS nå i slutten av 2011  Bruker ISS sin kraftkilde istedet for atomreaktor  Tydeligvis er dette litt forsinket

18 Siden avstanden til Mars er i størrelsesorden 100 ganger lengre enn til Månen, stilles det store krav til logistikken. Logistikk

19 Reise til Mars = flere turer  Kan ikke gjøre alt på en reise!  Forhåndsbygge Mars-fartøy i rommet á lá ISS  Transport til lav jordbane  Sende utstyr til Mars på forhånd  Landingsfartøy i lav Mars-bane  Utstyr til overflaten  Boligmodul  Strømforsyning (mini-atomkraftverk)  Mars-rovere m/boreutstyr  Produksjonsutstyr for oksygen, metan etc.

20

21

22 Overføringsbaner

23 Reiseruter til Mars  Hohmann bane  En elliptisk bane rundt Sola som tangerer Jord- og Mars-banen.  Det mest energiøkonomiske alternativet.  Utskytningsvindu ca. hver 26. måned  Reise om Venus  Bruker Venus som gravitasjonsslynge  Tar litt lengre tid, men også energiøkonomisk  Egnet for ubemannede mellomferder med forsyninger  Direkte overføringsbaner  Er raskere men krever mye mer energi enn Hohmann banen. Ikke vurdert i NASA’s foreløbige plan.

24 Hohmann overføringsbane Utskytningsvindu Ca. annethvert år Antall døgn reisetid Ca. 180 – 400 Hastighetsendring  V tot = 3,5 – 4,0 km/s

25 Reise om Venus Utskytningsvindu 2-4 års mellomrom Antall døgn reisetid Ca. 300 – 500 Hastighetsendring  V tot = 3,8 – 4,5 km/s

26 Mars: utreiser

27 Tot. aksellerasjon v/avgang Tot. oppbremsing v/ankomst

28 Mars: returer

29 Direkte overføringsbaner  Mulig med VASIMR

30 En bemannet reise medfører at man må planlegge for menneskelige behov, sikkerhet og medvirkning. Astronautenes utfordringer

31 Stråling  Utbrudd fra Sola  Kosmisk stråling  Strålingsskjold er tunge  Vanntanker kan ha dobbeltfunksjon som skjold?  VASIMR lager magnetskjold som bi-effekt  Redusere overfartstiden

32 Risiko for feil  Grundig uttesting først på ISS  Bruk av reiser til Månen:  Habitat  Rovere  Boreutstyr  Strømforsyning  Fartøy for oppstigning og nedstigning  etc.  Ubemannede Mars-reiser

33

34 Fysiologisk degradering  Astronauter kan ikke gå av egen hjelp etter lange opphold i rommet, tross mye trening  Vil astronautene være i fysisk stand til å utføre oppgaver etter landing på Mars?  Kunstig gravitasjon i form av rotasjon?  Gjør romskipet større og mer komplekst  Redusere overfartstiden

35 Litt om kunstig gravitasjon (Fra ”2001 – a Space Odyssey”)

36 Rotasjon  Kan bruke sentrifugalkraft for å simulere gravitasjon  Gir noen spesielle effekter  Hodet opplever mindre G-kraft enn føttene  Man føles tyngre når man går i rotasjonsretningen  Coriolis-effekten (se innfelt bilde)  Kan føre til omtåkethet og kvalme  Ved < 2 rpm er effekten neglisjerbar

37 Lineær aksellerasjon  En konstant aksellerasjon på 1G?  Kjemisk drivstoff kan gi mange G, men bare i minutters varighet  NTR/NERVA kan gi noen tideler av G men bare i timers varighet  VASIMR kan holde konstant aksellerasjon over lang tid, men gir bare tusendeler av G

38 Roterende romskip?  Anta rotasjon på maks 2 rpm  For å oppnå 1G må romskipet være 448 m langt. Ganske uhåndterbart!  Har foreløbig ingen forskning på lav G-kraft over tid  (Mars Gravity Biosatellite stanset av pengemangel)  Forskning viser at man trenger bare 2 timer pr. døgn med normal G-kraft for å motvirke muskelsvinn  Man heller mer til å bruke sentrifuge med kort akse ombord enn å rotere hele romskipet  DRA 5.0 har ingen kunstig gravitasjonsløsning

39 Psykologiske utfordringer  Følelse av isolasjon  Jevnlig kontakt med familie og venner  Åpenhet og tillit til jordbase  Kommunikasjonsdelay  Personlig ”albuerom”  Liten plass. Skiftene veksler på køyene på ISS.  Samarbeid, etiske verdier  Man er fullstendig avhengig av med-astronauter  Er astronautene ”profesjonelle” over så lang tid?

40 Operasjonell planlegging  Delay i kommunikasjon  Vedlikehold av utstyr underveis, i vektløs tilstand  Hvor godt husker man inntrente prosedyrer etter flere måneder?  Må stole på menneskers evne til å vurdere feil og risiko  Nødsituasjoner: hva om skroget punkteres av en meteoritt? Kan ikke bare fly hjem igjen..  En fordel med lange reiser: mindre tidspress  Planetary protection: smitte av liv

41

42 Kan ikke ta med alt..  Ekstra forsyninger i egne ubemannede ferder  Resirkulering  Utvinne oksygen på Mars  Til opphold og hjemreise  Komponent i brennstoff til hjemreisen  Metan kan også utvinnes og brukes som drivstoff  Lokalisere og utvinne vann fra Mars  Mobilt boreutstyr  Dyrke mat?  Plasskrevende, men mye CO2 på Mars

43

44 Vi gjennomgår konkret utstyr til Mars-ferden slik DRA 5.0 foreslår det Mars DRA 5.0 utstyr

45

46

47

48

49

50

51

52 Takk for meg!


Laste ned ppt "NASAs fremtidsplan:. Det er viktig å minimere reisetid og minske drivstoffandelen slik at mer nyttelast kan være med. Dette krever forbedret framdriftsteknologi."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google