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楼主: hyperion
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[提问] 关于太空采矿的货物返地,有什么廉价的方案呢?

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 楼主| hyperion 发表于 2018-10-8 15:17 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-8 14:32
没有算过。如果在小行星上架一个电磁发射轨道,(能量用太阳能或核能再议),每次在小行星轨道远日点附近  ...

近地小行星货物反地似乎最好用大火箭或大电推一次性送回去。因为公转周期与地球太接近,最省能量的发射窗口可能要好几年才有一次,靠电磁发射可能次数太少分摊成本过高。
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-8 15:19 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-8 14:39
一直认为把小行星轨道调到撞击月球比较省能量。
要做的是把较圆的轨道改为较椭的 ,使近日点附近触及月球, ...

从小行星送货到月球或者地球所需要的发射速度增量其实没什么区别吧?都是打到与地球交汇轨道即可。不过月球没有大气层减速,不用火箭反推的话就是2400M/S砸地了,而地球大气层起码可以减到亚音速。
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-8 15:21 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-8 14:39
一直认为把小行星轨道调到撞击月球比较省能量。
要做的是把较圆的轨道改为较椭的 ,使近日点附近触及月球, ...

还有就是对于非本地利用的太空采矿,只有地球可能是大需求商。像月球基地、火星基地是不会需要多少来自小行星上的矿物的,因为它们本身就没啥规模。
nwwind 发表于 2018-10-8 16:27 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-7 07:40
氦三其实最不靠谱,处理两亿吨月尘才能获得一吨氦三,假设一吨月尘的处理费只要五百软妹币(根本不可能这 ...

把一吨月尘加热到700度需要500RMB?或者换个说法,把一公斤月尘加热到700度需要一度电?你用个聚光镜行不行?
虽然我并不觉得氦3有多少价值,主要是产量太少,但是比你说的这些还是有价值得多的。氦3本身是月尘处理的副产品之一,不管是用来冶炼还是用来烧砖(月球基地就地烧砖肯定是主要建筑形式)。氦3的运输也可以通过地月之间的下行运力,以氦3的生产能力,肯定远远少于地月之间的常规运输运力。
实际上外太空的高价值产品,通过空天飞机剩余的下行运力就足够了,如果我们假设未来空天飞机能够达到每周一班,每班15吨商载(约等于波音737),那么每年就是780吨的下行运力,基本上都是浪费掉的,拿来运东西的成本近乎为0。
其实你对成本的理解简直太可笑了。举个例子说:你说区区几百米/秒的速度增量?把这笔钱算出来就能吓死你。你算算需要多大的推力,多大的发动机,多少燃料?当然你可以说用电推,电推功率有多大,寿命有多长,全寿命之内能用几次?总价多少?不要猜好吗?算一算吧。
jiyu_shi 发表于 2018-10-8 16:37 | 显示全部楼层
nwwind 发表于 2018-10-8 16:27
把一吨月尘加热到700度需要500RMB?或者换个说法,把一公斤月尘加热到700度需要一度电?你用个聚光镜行不 ...

利用下行运力是正解,可是哪来那么多上行运力需求呢?
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-8 17:50 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2018-10-8 16:37
利用下行运力是正解,可是哪来那么多上行运力需求呢?

而且上行运力需求与下行运力需求在时间和空间上并不一致。比如太空工厂的上行是在建厂时而下行则是运转以后,只有从地球获取半成品在太空加工一下就运下去才会很平衡的上下行运力。
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-8 18:43 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
nwwind 发表于 2018-10-8 16:27
把一吨月尘加热到700度需要500RMB?或者换个说法,把一公斤月尘加热到700度需要一度电?你用个聚光镜行不 ...


月尘的加热没有你想象的那么容易,首先要把月尘放在加热罐里,一边加热一边抽真空,以泵出解吸气体。同时在采用太阳能聚光加热时,还有旋转罐体以便于不断抖开月尘保证加热均匀,因为月尘的绝热性比较好,如果用固定床加热,是没法保证均匀性的。
这里先简单估算下重量,氦三在月尘中的含量大约是3-4PPB,也即1g氦三需要加热至少250t月尘,月尘的比热容估计为1KJ/kg,加热七百度,需要300KWH/T(热效率65%,对于太阳能聚光加热不低了)。这样250t月尘就需要75MWH,假设生产设备能运行15年,年工作时间4000H,那么100MW的生产设备累计能生产氦三80kg,而就算非常乐观的估计生产设备才1000t,从地表到月表的运输成本仅仅要800刀/kg,那么光是运费也要八亿刀了,光算分摊的运费就高达10000刀/g。和前面的估计也差不离呀!
topzdx 发表于 2018-10-8 20:49 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-8 18:43
月尘的加热没有你想象的那么容易,首先要把月尘放在加热罐里,一边加热一边抽真空,以泵出解吸气体。同 ...

“月尘的绝热性比较好...”
能不能用CO2 或 N2 作工质,加热,最后和 氦3 一起抽出,低温冷冻后分离 气体加热媒介,循环利用。
月球上获得低温还是相对容易的,只要阳光不直射...
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-8 20:58 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-8 20:49
“月尘的绝热性比较好...”
能不能用CO2 或 N2 作工质,加热,最后和 氦3 一起抽出,低温冷冻后分离 气 ...

何必呢?转转筒罐就可以了嘛,参考旋转窑啥。太阳能聚光从罐中轴的透明窗口照进去,罐子的旋转翻动了里面的物料使之均匀受热。如果用循环气加热的话循环量会很大吧?假设循环气进出口温差500K,那么一立方米一大气压热气只能提供200KJ热量,需要四千立方米热气才能加热一吨月尘,循环量太大了。
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-8 21:00 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-8 20:49
“月尘的绝热性比较好...”
能不能用CO2 或 N2 作工质,加热,最后和 氦3 一起抽出,低温冷冻后分离 气 ...

此外呢,加热月尘的解吸附气体中二氧化碳、水蒸气啥的是氦三的一万多倍,当然它们的重量只占月尘的万分之一不到
qin3y 发表于 2018-10-9 10:02 | 显示全部楼层
为什么要回地球?在太空中发展工业,直接加工利用这些矿物资源,供应太空开发需要,不用再花费巨大能量从地球发射到太空
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-9 10:59 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
qin3y 发表于 2018-10-9 10:02
为什么要回地球?在太空中发展工业,直接加工利用这些矿物资源,供应太空开发需要,不用再花费巨大能量从地 ...

如果太空开发不反馈地球,那么它有足够的盈利模式吗?怎么说服地球人投资?
如果不卖回地球的话,大规模太空采矿就是壕无必要的,除非火星殖民地已成规模。但是从小行星送矿物到火星不也有一样的问题。
jiyu_shi 发表于 2018-10-9 11:10 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-9 10:59
如果太空开发不反馈地球,那么它有足够的盈利模式吗?怎么说服地球人投资?
如果不卖回地球的话,大规模 ...

造个第谷空间站和巨兽方舟不就需要很多矿吗?
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 楼主| hyperion 发表于 2018-10-9 11:40 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2018-10-9 11:10
造个第谷空间站和巨兽方舟不就需要很多矿吗?


这东西有什么用?反正俺能想到的不回馈地球的太空大开发就是马一龙拓边火星了。不过总感觉为了殖民太空而开发太空的设想根本没有靠谱的盈利模式。
此外还有就是廉价的入轨发射成本不光能刺激太空开发,也同样对太空开发有抑制作用。比如倘若发射载荷到LEO只需要六万刀/吨的话,那至少是地球轨道上的产业都会选择从地球获取资源而非取自太空了。此时大伙干嘛还要开发更遥远的太空呢。
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-9 17:41 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
为什么要讨论太空资源返地?
广泛的说太空开发有两种,一种是服务地球人,一种是服务太空人。后者的问题是太空基本没有人,这就要从头开始建立全套的产业链,如果没有成规模的太空殖民地,这个产业就只能是个依附于科研的小众了,而太空殖民地则处于一个先有鸡还是先有蛋的阶段,马一龙退休火星的希望现在看似乎还没啥可能。而前者的潜在市场是现成,只要找到一种能够满足的需求就可以了,比如以前经常被讨论的太空制药、太空制特种材料、太空采矿、太空旅游等等。这里有分为两种情况,一个是送半成品到近地轨道,再上面简单加工一下就送回来,比如太空制单晶制光纤等,就是送高纯预制棒重熔生产一下而已。另一种则是立足于太空资源生产人类需要的产品,比如把近地小行星上的镍钴贵金属什么的丢回地球。
喵科动物 发表于 2018-10-12 00:52 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
隔壁的人造月亮用来熔铁熔镍不错
未及青春已老 发表于 2018-10-19 21:07 | 显示全部楼层
人造月亮给月球拔火罐最好。大型透明罩子扣在月面,下口有旋转犁翻起50厘米厚的月壤。而在罩子外有轮子和升降装置,拔完一处移动旁边挨着拔。
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-19 21:19 | 显示全部楼层
未及青春已老 发表于 2018-10-19 21:07
人造月亮给月球拔火罐最好。大型透明罩子扣在月面,下口有旋转犁翻起50厘米厚的月壤。而在罩子外有轮子和升 ...

加热月壤时其实还有一个比较麻烦的问题,就是如何处理挥发出来的气体(估计主要是水蒸气和二氧化碳)?月球在白天是很热的,如果无法冷却的话,就只能付出很大的代价将气体高压储存了。
此外就是罩子的密封性太差了,如果直接扣上去的话,加热时挥发的气体估计大部分就直接溢出了,根本没法收集。靠谱的选择还是先缝在罐子里再加热抽空。
未及青春已老 发表于 2018-10-19 22:08 | 显示全部楼层
把精矿压制成升阻比最大的航天飞机型态,在高温部位喷烧烛材料,用‘绳索’将数架串成网状。滑翔返回,半空时用飞机拖拽指定地点。这是最佳方案吧?“追梦者”大小应当可以
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-19 22:18 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
未及青春已老 发表于 2018-10-19 22:08
把精矿压制成升阻比最大的航天飞机型态,在高温部位喷烧烛材料,用‘绳索’将数架串成网状。滑翔返回,半空 ...

很类似俺的方案,只不过精矿压块这东西又不怕砸,完全可以直接丢浅海里捞回来嘛。而且航天飞机构型气动控制太复杂,比如做成膨胀式再入器型了。
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