Polski projekt załogowej misji marsjańskiej w finale konkursu

[szymszym2020]

Jeśli chodzi o radiatory to napisaliśmy w raporcie po prostu, że używamy trzech zgodnych z systemem ECLSS pod który będą podpięte.

Istnieją trajektorię w których przelot koło Wenus skraca czas, ale nie jest tak podczas konfiguracji planet w 2018 gdzie przelot koło Wenus dodaje 250 dni do misji.

Optymalizacje trajektorii odbyły się poprzez użycie skryptu w Pythonie napisanego przez jednego z członków naszej grupy

[Maquis]

Bogowie, jak dobrze jest przejrzeć raport, który ma sens
Bardzo dobre opracowanie.

Odnośnie "mebli" to zmieniłbym chyba podejście - wasz habitat nie posiada systemu sztucznego ciążenia (poza G-Bike), dlatego rozplanowanie całości może być bardziej swobodne. Napisaliście, że są składane. W praktyce to nawet nie muszą być "meble", tylko rodzaj kieszeni wykonanych z tekstyliów i przymocowanych do ściany. Dużo łatwiejsze i lżejsze. Generalnie stosowałbym sztywne powierzchnie tylko tam, gdzie to absolutnie konieczne, a i wtedy rozważyłbym jakieś lekkie materiały na rozkładanym szkielecie konstrukcyjnym.

Jedno czego nie znalazłem - jest informacja, że zbiornik będzie przystosowany do użytku tj. będzie w nim zainstalowane wyposażenie, ale nie znalazłem informacji w jaki sposób ma się tam znaleźć. Z Dry Workshop?

[JamJestJan]

Bogowie, jak dobrze jest przejrzeć raport, który ma sens
Bardzo dobre opracowanie.

Odnośnie "mebli" to zmieniłbym chyba podejście - wasz habitat nie posiada systemu sztucznego ciążenia (poza G-Bike), dlatego rozplanowanie całości może być bardziej swobodne. Napisaliście, że są składane. W praktyce to nawet nie muszą być "meble", tylko rodzaj kieszeni wykonanych z tekstyliów i przymocowanych do ściany. Dużo łatwiejsze i lżejsze. Generalnie stosowałbym sztywne powierzchnie tylko tam, gdzie to absolutnie konieczne, a i wtedy rozważyłbym jakieś lekkie materiały na rozkładanym szkielecie konstrukcyjnym.

Jedno czego nie znalazłem - jest informacja, że zbiornik będzie przystosowany do użytku tj. będzie w nim zainstalowane wyposażenie, ale nie znalazłem informacji w jaki sposób ma się tam znaleźć. Z Dry Workshop?

Sama idea mebli itp. była stworzona w celu stworzenia stworzenia "domowej atmosfery", aspekt psychologiczny - załoga będzie w odosobnieniu przez 500 dni. co do drugiego pytania - wszystko będzie w dry workshop.

Osłony radiacyjne też macie, czy po lądowaniu od razu na chemioterapię ?

zajmowałem się analizą i ograniczeniem wpływu promieniowania na człowieka w kosmosie przy tym projekcie. Tak więc w skrócie:
- GCR - promieniowanie kosmiczne:
ogólnie powiem tak, NASA w swoich publikacjach robi z tego wielki problem, jednak pozwoliłem sobie być innego zdania. Zwykło się przyjmować maksymalną dawkę efektywną w wysokości 50 rem/rok, nasi astronauci przyjmą 60 rem/rok, a tak na dobrą sprawę nie stosujemy żadnych dedykowanych osłon. Ponadto warto dodać, że lot miałby się odbyć w minimum słonecznym, gdzie promieniowanie GCR bywa nawet 3x większe niż w maksimum (związane jest to aktywnością słoneczną).
Co do SPE, czyli zagrożenia ze strony Słońca
Protony bardzo łatwo wyhamować, ale jeśli tego nie zrobimy, to w razie dużego wybuchu, nasza załoga umrze w ciągu kilkunastu/kilkudziesięciu godzin. Tutaj muszę sprostować kolegę z zespołu, bo statek będzie leciał Cygnusem do Słońca (wybaczam mu tę niewiedzę, ja sam nie ogarniam całego projektu, nie sposób).
Ogólnie uważam, że problem promieniowania leży w tym, że jest praktycznie niepoznany. Brakuje rzetelnych danych nt. wpływu niskich dawek promieniowania (szczególnie ciężkich jonów) przez długi okres. Dochodzą jeszcze kwestie takie jak promieniowanie wtórne w ciele człowieka ... są jakieś publikacje na ten temat opierające się na symulacjach komputerowych, ale mało tego wszystkiego. Dużo tego, ale nie chcę robić wywodów pięciostronicowych, bo zdaję sobie sprawę, że temat niezbyt porywający dla większości ludzi . Jednak jakby ktoś chciał się dowiedzieć czegoś więcej, to z wielką chęcią odpowiem.



Pozdrawiam,
Aleksander Gorgolewski

[Maquis]

Hmm, w Dry Workshop chcecie wykorzystać zbiornik do zwiększenia ochrony przed promieniowaniem - trochę nie rozumiem, raz w opisie jest informacja, że to zbiornik wody, drugi raz, że to "wastes". W sumie trochę dziwi mnie takie podejście. Macie przecież EDS, który będzie miał o ile się orientuję większą gęstość niż Cygnus, więc powinien lepiej chronić od tej strony przed promieniowaniem. Zresztą lecicie po trajektorii swobodnego powrotu, po jednym burnie EDS (wypalacie całe paliwo ze zbiornika). Rozumiem, że zbiornik LOX też będzie opróżniony na tym etapie?

Jeśli tak, to macie w planach jakieś jego wykorzystanie?

Bo moglibyście napełnić go wodą. Możecie przykładowo zastosować elastyczną membranę (stosuje się to czasem w niektórych rozwiązaniach, żeby wyrównać ciśnienie) i wpuszczając wodę, rozłożyć ją w części zbiornika bliższej habitatowi (musielibyście policzyć jak gruba będzie warstwa dla waszego zapasu wody, tylko nie wiem czy zabieracie 2,5 czy 4 m³, zbiornik w Dry Workshop jest na 2,5 m³ ale w opisie mas jest 4 tony dla wody - reszta jest w ścianie habitatu?).

Gdybyście mieli większy margines ładunku na LEO  to moglibyście wypełnić ten zbiornik w całości (miejsce się znajdzie, bo możecie dodatkowe zbiorniki dać na zewnątrz zbiornika LOX), a to oferowałoby znacznie większą ochronę i na większej powierzchni niż przesunięty zbiornik w Dry Workshop (oczywiście trzeba by uwzględnić w obliczeniach zmianę masy i sprawdzić czy to ma sens). Oczywiście pod warunkiem, że EDS by pociągnął zwiększenie masy, co oznaczałoby najprawdopodobniej zmianę trajektorii i wydłużenie misji. Kolejny punkt gdzie trzeba by sprawdzić czy to się opłaca.

W każdym razie dodatkowo wykorzystujecie do ochrony zwartą, większą konstrukcję napędową EDSu. Moglibyście też wykorzystać ten zbiornik w systemie kontroli temperatury, jako pasywny bufor, bo widzę, że i tak wykorzystujecie wodę w wymienniku ciepła kabiny. W ten sposób moglibyście stabilizować temperaturę w kabinie nawet w przypadku awarii drugiego układu, przenoszącego ciepło na radiatory. Obeszlibyście się też bez podwójnych ścianek wypełnionych woda w habitacie (liczyliście ochronę dla promieniowania kosmicznego przy warstwie tej grubości? Odnoszę wrażenie, że nie będzie ona zbyt gruba? Jak duża stanowi ochronę?). Ewentualnie możecie nadal wykorzystywać to rozwiązanie, ale sterować ciśnieniem ze zbiornika i w ten sposób nie byłoby konieczne selektywne opróżnianie kieszeni w ścianach.

P.S. Ile w końcu zabieracie ze sobą wody? Widzę total 4 tony, ale na "wyjściu" jest 4 tony jako "urine", ale też 750 kg w "hygene". "Feces" też będzie zawierać trochę wody. Generujecie dodatkową wodę na pokładzie?

[szymszym2020]

Bogowie, jak dobrze jest przejrzeć raport, który ma sens
Bardzo dobre opracowanie.

Bogowie jak dobrze, że ktoś to przeczytał i wie o co chodzi.

Odnośnie zbiornika po LOX to wypełnienie go wodą nie wchodzi w grę z trywialnych względów. Aby mieć dostęp do wody którą mielibyśmy ewentualnie tam wpompować to musielibyśmy wypełnić go do pełna, żeby ciecz nie osadziła się na ścianach i swobodnie nie chlupotała w w zbiorniku. Użycie membrany napełnianej jak balon membrany (dobrze rozumiem?) niwelowałby ten problem, ale to rozwiązanie jest niemożliwe ze względu na brak dostępu do zbiornika. Załogę dzieli od tego zbiornika około 2 metry próżni. Wstawienie tam membrany przed startem też jest problematyczne ze względu na kriogeniczne środowisko jakie tam panuje przy napełnieniu LOXem. Kolejną sprawą jest też prosta kwestia: skąd wziąć wodę którą mielibyśmy tam wpompować. Nawet jakby się znalazło to ograniczeniem nie jest margines na LEO który możemy bardzo solidnie powiększać, ale już wąski margines masy na Mars Transfer Burn.

Jedno czego nie znalazłem - jest informacja, że zbiornik będzie przystosowany do użytku tj. będzie w nim zainstalowane wyposażenie, ale nie znalazłem informacji w jaki sposób ma się tam znaleźć. Z Dry Workshop?

Niektóre elementy będą obecne w zbiorniku LH od początku. Jest to śluza przy interfejsie dokowania, rury do napełniania atmosferą i klimatyzacji oraz rozpięte pomiędzy kratownicą na ścianach zbiornika stalowe linki na których rozciągnięte zostaną membrany.
Pozostałe elementy na styk upakowane w DW i zostaną umieszczone w Wet Workshop po napełnieniu atmosferą, otwarciem śluzy, otwarciem drzwi interfejsu dokowania i ściągnięciu z nich elementów konstrukcyjny niepotrzebnych po dokowaniu(powiększa to okno przejścia i kilka cali).

[kanarkusmaximus]

Jak jest z żywnością i kupą? Ile kupy powstanie w trakcie misji i co z nią będzie się dziać?

Wydaje mi się, że ogólnie najsłabszą częścią projektu jest to, że SLS w 2018 roku pewnie nie będzie dostępny, bo wówczas dokonana zostanie tylko misja EM-1. Ale to "teoretyczny" szczegół.

Ciekawi mnie ten skrypt do orbit - czy ktoś go zweryfikował? A może go udostępnicie w sieci?

[JamJestJan]

Wody bierzemy 2,5t, teoretycznie wg jednego z raportów Inspiratin Mars, starczyłoby 1,5 t. - taka miałaby być teoretyczna efektywność systemów odzyskiwania wody. Jeżeli widnieją gdzieś 4t, to jest błąd.
Zbiornik, jak napisano w raporcie, jest dwukomorowy woda-odpady. Zbiornik taki w razie konieczności użycia, całkowicie niweluje zagrożenie. Jednak i tak ryzyko na wystąpienie takiego wyrzutu Słonecznego jest nikłe. Sama konstrukcja i resztki hydryzyny wystarczą do ochrony przed większością SPE

Nie bardzo rozumiem o jaką wodę w ścianach habitatu chodzi. Prawie cała woda będzie ciągle w zbiorniku, to rozwiązanie proste i nieskomplikowane, a prostota rozwiązań jest jednym z postulatów konkursu. Umieszczanie wody, która ma być wykorzystywana aktywnie w ścianach 270 m2 zbiornika to gra niewarta świeczki i technicznie myślę, że niewykonalna na ten moment.

Co do SLS, to samo Inspiration Mars zaproponowało to rozwiązanie. Byliśmy świadomi, że to nierealne, ale nie było lepszych alternatyw wg nas.. zresztą, wiadomo, że misja jak już, to się odbędzie w 2021 r. więc myślę, że użycie tego rozwiązania, nie będzie miało szczególnego wpływu na wyniki finału.

Co do kupy. Z odchodów odzyskuje się b. wysoki procent wody, którą się wykorzystuje ponownie. Jak znajdę odpowiednią publikację to powiem szerzej jak to wygląda, bo sprawa mimo, że gówniana, to bardzo ciekawa.

Nikt skryptu nie weryfikował, dopiero sędziowie to zrobią/zrobili. Zapytam się autora, może udostępni.


EDIT.
http://www.applieddefense.com/wp-content/uploads/2012/12/IEEE_Aerospace_TITO-CARRICO_Feasibility_Analysis_for_a_Manned_Mars_Free-Return_Mission_in_2018_v10.pdf
tak apropos odchodów i ogólnie ECLSS, bo na tym się skupia ta praca.

[szymszym2020]

Myśleliśmy nad wykorzystywaniem sprasowanych nieczystości do tworzenia powłoki chroniącej przed promieniowaniem, ale uznaliśmy, że czynnik psychologiczny miałby tu kluczową kwestie ważniejszą niż minimalnie mniejsza dawka promieniowania. Dodatkowo nie udałoby im się stworzyć przez 501 dni tyle odpadów żeby zakryć nawet połowę powierzchni. Uważam, że nikt nie chciałby spędzić tyle czasu otoczony saszetkami z własnym kałem jakiekolwiek miałoby to dawać korzyści.

[Adam.Przybyla]

Mowi sie o tym, ze Bigelow ma zamiar skladowac wode w scianach swoich habitatow do ochrony przed promieniowaniem jak i jako paliwo (elektroliza?napde jonowy?). Z powazaniem
                                                                                                                                                                                                             Adam Przybyla

[szymszym2020]

To wyjaśnia nieporozumienie. Na samym początku rozważaliśmy użycie tego habitatu, ale zrezygnowaliśmy z powodu fizyki

[JSz]

Co znaczy "z powodu fizyki"?

[szymszym2020]

Large Upper Stage nie dałby rady tyle Δv wysupłać ile potrzebowaliśmy. BA330 razem ERP i modułem serwisowym nie trafiłby taką trajektorię jaką sobie wybraliśmy. Nawet gdybyśmy bardzo dużo zeszli z masy nie wiadomo czego to bylibyśmy na styk z zerowym marginesem. Czyli wtedy mieliśmy do wyboru albo drugi stage albo redesign. Zastanawialiśmy nad jakimś boosterem od Castora, ale to byłoby zbyt nieefektywne. Dlatego wybraliśmy Wet Workshop i tak właśnie fizyka przeszkodziła nam w ambitnych planach wysłania Bigelowa na Marsa

[Maquis]

Odnośnie zbiornika po LOX to wypełnienie go wodą nie wchodzi w grę z trywialnych względów. Aby mieć dostęp do wody którą mielibyśmy ewentualnie tam wpompować to musielibyśmy wypełnić go do pełna, żeby ciecz nie osadziła się na ścianach i swobodnie nie chlupotała w w zbiorniku. Użycie membrany napełnianej jak balon membrany (dobrze rozumiem?) niwelowałby ten problem, ale to rozwiązanie jest niemożliwe ze względu na brak dostępu do zbiornika. Załogę dzieli od tego zbiornika około 2 metry próżni. Wstawienie tam membrany przed startem też jest problematyczne ze względu na kriogeniczne środowisko jakie tam panuje przy napełnieniu LOXem. Kolejną sprawą jest też prosta kwestia: skąd wziąć wodę którą mielibyśmy tam wpompować. Nawet jakby się znalazło to ograniczeniem nie jest margines na LEO który możemy bardzo solidnie powiększać, ale już wąski margines masy na Mars Transfer Burn.

Chodziło mi o takie rozwiązanie w którym polimerowa membrana jest częścią zbiornika tj. na początku jest dociskana do ściany przez LOX, a po burnie i ewentualnym zrzucie reszty pozostałego LOX, napełnianie byłoby od drugiej strony, tj. membrana odkształcałaby się do wewnątrz zbiornika. Wydaje mi się, że konstrukcyjnie to jest do przeskoczenia, tym bardziej, że to nie nowość - coś podobnego było przedmiotem badań, kiedy chciano ograniczyć się do pojedynczego zbiornika z elastyczną przegrodą pomiędzy paliwem a utleniaczem. Nawet chyba powstały jakieś patenty. Kluczowe pytanie czy da się ją zaprojektować w taki sposób, żeby wytrzymała pod ciśnieniem LOX i przy niskiej temperaturze. Po burnie można by ją powoli podgrzać i dopiero wtedy rozpocząć pompowanie wody. Oczywiście oznaczałoby to konieczność wyprowadzenia dodatkowego układu przechodzącego przez habitat. Jak powiedziałem, nie mnie to liczyć, czy to w ogóle opłacalne

Niektóre elementy będą obecne w zbiorniku LH od początku. Jest to śluza przy interfejsie dokowania, rury do napełniania atmosferą i klimatyzacji oraz rozpięte pomiędzy kratownicą na ścianach zbiornika stalowe linki na których rozciągnięte zostaną membrany.

To akurat rozumiem - to jest dobrze opisane i trochę podobne do modułów nadmuchiwanych.

Pozostałe elementy na styk upakowane w DW i zostaną umieszczone w Wet Workshop po napełnieniu atmosferą, otwarciem śluzy, otwarciem drzwi interfejsu dokowania i ściągnięciu z nich elementów konstrukcyjny niepotrzebnych po dokowaniu(powiększa to okno przejścia i kilka cali).

Aha, rozumiem, że DW ma po zapakowaniu wszystkiego dość miejsca w centralnej części, żeby załoga mogła dostać się do włazu?

[Maquis]

Mowi sie o tym, ze Bigelow ma zamiar skladowac wode w scianach swoich habitatow do ochrony przed promieniowaniem jak i jako paliwo (elektroliza?napde jonowy?). Z powazaniem
                                                                                                                                                                                                             Adam Przybyla

To chyba tylko na LEO ma sens. Poza orbitą ta warstwa będzie chyba zbyt cienka, żeby być skuteczną.

[Maquis]

Zbiornik, jak napisano w raporcie, jest dwukomorowy woda-odpady. Zbiornik taki w razie konieczności użycia, całkowicie niweluje zagrożenie. Jednak i tak ryzyko na wystąpienie takiego wyrzutu Słonecznego jest nikłe. Sama konstrukcja i resztki hydryzyny wystarczą do ochrony przed większością SPE

Nie boicie się potencjalnych problemów kontaminacyjnych związanych z awariami układów znajdujących się tak blisko siebie?

Nie bardzo rozumiem o jaką wodę w ścianach habitatu chodzi. Prawie cała woda będzie ciągle w zbiorniku, to rozwiązanie proste i nieskomplikowane, a prostota rozwiązań jest jednym z postulatów konkursu. Umieszczanie wody, która ma być wykorzystywana aktywnie w ścianach 270 m2 zbiornika to gra niewarta świeczki i technicznie myślę, że niewykonalna na ten moment.

Chodzi o pewne rozwiązanie Bigelowa (które zresztą wywodzi się z opracowań jeszcze z lat 60), który chce wpompować wodę pomiędzy ścianki modułu, żeby stworzyć przy okazji warstwę pochłaniającą część promieniowania. Z grubsza to sensowne, ale wszystko zależy od tego ile właściwie tego promieniowania jest, bo przekłada się to bezpośrednio na grubość warstwy płaszcza wodnego. Nie pamiętam szczerze ile tam było zalecanej grubości, ale chyba całkiem sporo, jeśli przeliczyć to na cały habitat.

Co do kupy. Z odchodów odzyskuje się b. wysoki procent wody, którą się wykorzystuje ponownie. Jak znajdę odpowiednią publikację to powiem szerzej jak to wygląda, bo sprawa mimo, że gówniana, to bardzo ciekawa.

Nikt skryptu nie weryfikował, dopiero sędziowie to zrobią/zrobili. Zapytam się autora, może udostępni.

Gówniana, ale ważna Nie można sobie pozwolić na takie marnotrawstwo wody. I nie tylko, ale to już inny profil misji.