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[提问] 如何到达月球最节能?最省钱?

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踏实 发表于 2019-8-5 17:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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如何到达月球最节能?最省钱?
阿婆罗登月工程的能源总量有多少呢?土星5号火箭,第一级质量为2300吨,煤油/液氧为约2200吨。第二、三级600吨。液氢/液氧约554吨。飞行器LEO质量130吨,LLO质量45吨,液氢/液氧约85吨。月球低轨45吨中还有落月、升月、返回地球的燃料。具体未知,设定为25吨。由此,阿婆罗登月工程的总能量为2200吨煤油/液氧和664吨液氢/液氧。由燃烧热公式计算出每吨煤油/液氧折算电能是3125度,每吨液氢/液氧折算电能是4410度。整个火箭飞行器上具备的能源折算电能9803240度。其实这个能量的总量并不大,大致相当于1万辆百公里耗电20的电动车行走了5000公里。或者相当于辽宁号航母行驶了1630公里。
汽车、轮船和飞机都非常注重省油的设计。那么如何让载人登月工程更省油节能?省油节能的同时,登月工程的成本也将大幅降低。
是否存在这样的方案?
也许存在可以最省只需要阿波罗载人登月工程的20%燃料能量就能完成了登月。如果能够实现,那么登月就如同现在的航空飞行一样,让普通大众(至少大部分富有的人)也能消费得起。





hyperion 发表于 2019-8-5 20:24 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
从月球开采水冰作为推进剂送到LEO来用,这样就不用克服9300m/s送转移推进剂了。从月球表面到LEO的话,如果依靠气动刹车进入LEO,那么只需要2700m/s速度增量。
nwwind 发表于 2019-8-6 08:28 | 显示全部楼层
神逻辑,节能和省钱有任何必然联系吗?
wwxb2017 发表于 2019-8-6 08:36 | 显示全部楼层
这么多能源怕是赶不上一台液发的价格
nwwind 发表于 2019-8-6 09:23 | 显示全部楼层
汽车要省油,是因为它能跑几十万公里,如果它只能跑10公里,你还用管它烧了多少油吗?火箭就算复用100次,也就相当于车子跑1000公里。你操心油钱干什么?
什么时候火箭能像民航客机一样起降几万次,再去考虑燃料费的问题都来得及。
 楼主| 踏实 发表于 2019-8-6 09:24 | 显示全部楼层
nwwind 发表于 2019-8-6 08:28
神逻辑,节能和省钱有任何必然联系吗?

有啊。1000万度电,如果直接用电只需要1000万。火箭燃料也不过数千万 。最贵不过上亿。
但是火箭箭体很贵。如果火箭箭体可以重复利用,那么节能就能省钱。
前提是第一级可重复发射。
nwwind 发表于 2019-8-6 09:28 | 显示全部楼层
踏实 发表于 2019-8-6 09:24
有啊。1000万度电,如果直接用电只需要1000万。火箭燃料也不过数千万 。最贵不过上亿。
但是火箭箭体很 ...

朋友,不要一看到复用两个字就以为造价和运行成本可以忽略不计了好不好。那是资本家用来忽悠你的。
民航客机整架飞机都能够重复使用5万次以上,燃油费也只占到总成本的三分之一左右。
nwwind 发表于 2019-8-6 09:39 | 显示全部楼层
长征五号大约需要30多吨的液氢,160多吨的煤油,600吨左右的液氧,满打满算也不到一千万。这枚火箭值多少钱?我就算你十个亿吧?就算成本降低一半到五个亿,燃料费也就是从1%提高到2%而已。
hyperion 发表于 2019-8-6 09:48 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
nwwind 发表于 2019-8-6 08:28
神逻辑,节能和省钱有任何必然联系吗?

脑补成LEO段以上节能就能大幅省钱了,送上LEO的推进剂超贵,LEO集合重量越轻越省钱。
oaki911 发表于 2019-8-6 09:59 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
nwwind 发表于 2019-8-6 09:28
朋友,不要一看到复用两个字就以为造价和运行成本可以忽略不计了好不好。那是资本家用来忽悠你的。
民航 ...

但是客机燃油费少一点点儿就决定者着型号的生存还是死亡,哈哈哈。

所以,重复使用还是生死攸关的技术。
nwwind 发表于 2019-8-6 10:16 | 显示全部楼层
oaki911 发表于 2019-8-6 09:59
但是客机燃油费少一点点儿就决定者着型号的生存还是死亡,哈哈哈。

所以,重复使用还是生死攸关的技术 ...

你想多了,如果燃料费真的能决定生死的话就都买螺旋桨了。
对航空公司来说燃料费当然能省则省,但那都是在其他方面省不下来的情况下。比如说现在的A320NEO,你知道新发动机的检修费用多少钱吗?那都是厂家免费给你修才能撑下去的。只有到新发动机的性能彻底稳定下来的时候,省油才能体现出优势。
况且,火箭还远远没有到需要抠油钱的程度。
nwwind 发表于 2019-8-6 10:20 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2019-8-5 20:24
从月球开采水冰作为推进剂送到LEO来用,这样就不用克服9300m/s送转移推进剂了。从月球表面到LEO的话,如果 ...

如果只算燃料费,用电磁弹射器直接从月球表面打回来最省。
nwwind 发表于 2019-8-6 10:51 | 显示全部楼层
如果把问题简化成让同样的干质量达到同样的速度增量消耗的燃料热能最少,这样算切题了吧。
假设燃料的内能全部转化成动能。我也懒得推导了公式,刚刚用EXCLE做了一个表格,假设1000公斤干质量和3000米/秒的速度增量。代入数据试了一下,结论是:燃料的能量密度越小,消耗的总能量越小。
其中能量密度5Mj/kg时,折算比冲3162米/秒,消耗燃料1582kg,总能量7.91Gj
能量密度10Mj/kg时,折算比冲4472米/秒,消耗燃料956kg,总能量9.56Gj
有点意外吧?
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hyperion 发表于 2019-8-6 11:58 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
nwwind 发表于 2019-8-6 10:20
如果只算燃料费,用电磁弹射器直接从月球表面打回来最省。


按推进剂的当地费用算,而非拿地球价格算空间费用。实用的电磁发射器还不存在呢。
hyperion 发表于 2019-8-6 12:00 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
nwwind 发表于 2019-8-6 10:51
如果把问题简化成让同样的干质量达到同样的速度增量消耗的燃料热能最少,这样算切题了吧。
假设燃料的内能 ...

这很正常,如果干质比无穷大,那么当然是低能推进剂的总能量需求更低了。但如果代入干质比,对于高能量任务就不一样了
oaki911 发表于 2019-8-6 12:18 | 显示全部楼层
nwwind 发表于 2019-8-6 10:16
你想多了,如果燃料费真的能决定生死的话就都买螺旋桨了。
对航空公司来说燃料费当然能省则省,但那都是 ...

同样的螺旋桨,哪家的省油钱,就能活下去,费油钱的就得死。

重复使用火箭也是一样,都刀架脖子上了,仍然负隅顽抗,真是见了棺材也不落泪。
 楼主| 踏实 发表于 2019-8-6 14:53 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2019-8-6 09:48
脑补成LEO段以上节能就能大幅省钱了,送上LEO的推进剂超贵,LEO集合重量越轻越省钱。

说得真好。。。LEO等在轨质量降低一半,成本接降低一半,甚至以上。
qqwweee 发表于 2019-8-6 14:57 | 显示全部楼层
我只是从主观感觉啊,说的不对请大家原谅,楼主说每吨煤油/液氧折算电能是3125度,按照市电5毛钱一度来说,这些电费也就1600块钱。有这么少吗?计算的准确?不合逻辑吧。
nwwind 发表于 2019-8-6 15:14 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2019-8-6 11:58
按推进剂的当地费用算,而非拿地球价格算空间费用。实用的电磁发射器还不存在呢。

在月球上的环境不一样,磁悬浮列车和轨道系统在月球上就是完全实用的电磁发射器。
你都已经把硬件忽略不计了,还不许我忽略电磁发射器的基建费用?说好的只算能量,要是在月球上电解水生产燃料,还不如直接用电来发射,还不够便宜?
nwwind 发表于 2019-8-6 15:44 | 显示全部楼层
oaki911 发表于 2019-8-6 12:18
同样的螺旋桨,哪家的省油钱,就能活下去,费油钱的就得死。

重复使用火箭也是一样,都刀架脖子上了, ...

你也知道是同样的才能比啊。
航空里面比较油耗一般是用空客320和波音737这样同等级的飞机来比较,因为只有把成本抠到很细的时候才会考虑到油耗问题。单纯的比较单位油耗没有意义,否则平均座位油耗极低的A380也不至于混成这样了,单是一个机场适应性差增加的运营成本就不是油钱能补回来的。
同样火箭也必须在同等条件下来比。最简单来说,火箭复用时消耗的燃料就比一次性使用要更多,难道你会觉得省点燃料就能省钱?
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