home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT / SPACEDIG / V10_2 / V10_273.TXT < prev    next >
Internet Message Format  |  1991-07-08  |  15KB

  1. Return-path: <ota+space.mail-errors@andrew.cmu.edu>
  2. X-Andrew-Authenticated-as: 7997;andrew.cmu.edu;Ted Anderson
  3. Received: from beak.andrew.cmu.edu via trymail for +dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl@andrew.cmu.edu (->+dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl) (->ota+space.digests)
  4.           ID </afs/andrew.cmu.edu/usr1/ota/Mailbox/wZPXIkW00VcJ01ck4E>;
  5.           Sat, 25 Nov 89 01:46:09 -0500 (EST)
  6. Message-ID: <MZPXIFO00VcJA1b05b@andrew.cmu.edu>
  7. Reply-To: space+@Andrew.CMU.EDU
  8. From: space-request+@Andrew.CMU.EDU
  9. To: space+@Andrew.CMU.EDU
  10. Date: Sat, 25 Nov 89 01:45:38 -0500 (EST)
  11. Subject: SPACE Digest V10 #273
  12.  
  13. SPACE Digest                                     Volume 10 : Issue 273
  14.  
  15. Today's Topics:
  16.           Re: Steam powered solar power sats (SPSPS)
  17.            NASA Space archive service now available
  18.                  Shuttle Book
  19.           Re: Steam powered solar power sats (SPSPS)
  20.             Re: Moon Colonies / Ant Tanks?
  21.            Re: Why NASA wants to go to Mars
  22.              Re: Viewing Earth w/the HST
  23. ----------------------------------------------------------------------
  24.  
  25. Date: 23 Nov 89 21:26:36 GMT
  26. From: daisy.learning.cs.cmu.edu!mnr@pt.cs.cmu.edu  (Marc Ringuette)
  27. Subject: Re: Steam powered solar power sats (SPSPS)
  28.  
  29. paj@mrcu (Paul Johnson) writes:
  30. > [Everybody] seem to be proposing solar power satalites
  31. > using square miles of solar cells.  Why not use mirrors (cheap &
  32. > light: make them out of sodium) and run a steam turbine.
  33.  
  34. Using a large mirror plus a high-temperature generator is a great idea for
  35. space power production, as far as I can tell.  A turbine containing water
  36. or some other fluid is one possibility.  An alternative to turbines is 
  37. thermionic power conversion.
  38.  
  39. Thermionic Power Conversion (TEC)
  40. ---------------------------------
  41. The idea of TEC is to heat up an electrode until electrons are moving so fast
  42. that some of them can jump across a potential gap.  If you make sure the
  43. other electrode isn't as hot, so the electrons don't jump back, you can use
  44. this to drive an electrical load.
  45.  
  46. It looks like a winner.  It has no moving parts, turns a temperature difference
  47. directly into electricity, doesn't use up any material, and works at high
  48. temperatures for a good power-to-weight ratio.
  49.  
  50. The research was mostly done at NASA Lewis.  A 1981 article in Horton's book
  51. (references below) cited these figures:
  52.  
  53.   input power densities of up to 100 Wt/cm/cm (Wt = watts total)
  54.   output power densities 10-40 We/cm/cm  (We = watts electrical)
  55.   operating temperatures 1300-1900K input
  56.                900-1500K output
  57.              500-1000K differential gives 10-40 We/cm/cm
  58.  
  59. Note that the power densities are in watts per unit area, rather than watts
  60. per kilogram.  I have figures for solar flux level in outer space of 0.1 to
  61. 0.15 W/cm/cm, so an input flux of 100 Wt/cm/cm is about 700-1000 times that 
  62. of ambient sunlight.
  63.  
  64. Another 1966 paper from the Szego book, from JPL, has a TEC working at
  65. 24 W/cm/cm, weighing 260g, producing 48W at 2000K emitter temperature.
  66. Pretty good power densities for that early stage.
  67.  
  68. The Radiator
  69. ------------
  70. Most space power systems are driven by a temperature difference.  This
  71. difference must be maintained by some sort of radiator on the cool side of
  72. the generator.  The radiator can often be the heaviest part of a system.
  73. However, the higher the temperature, the more energy you can radiate, which
  74. is an advantage for a TEC or turbine system.  
  75.  
  76. In fact, some TEC systems are configured so as not to need an external
  77. radiator; they operate at high enough temperature that the necessary
  78. temperature gradient can be maintained by merely keeping one side dark.  
  79. One article is by Shimada and Ewell of JPL, in the Horton book; the power
  80. densities weren't spectacular, though.
  81.  
  82. If you use a radiator, the basic design conducts heat to a set of radiating
  83. fins, by fluid flow or a heat pipe.  There are some untested but interesting
  84. alternatives like the one Keith Henson pointed out, which use dust or gas to
  85. increase the ratio of surface area to weight in the radiator.
  86.  
  87. References
  88. ----------
  89. Finke, Electric Propulsion and its Application to Space Missions, AIAA, 1981
  90. Horton, ed., Spacecraft Radiative Transfer and Temperature Control, AIAA, 1981
  91. Szego & Taylor, Space Power Systems Engineering, AIAA, 1966
  92.  
  93. Summary
  94. -------
  95. Cool stuff, and potential for orders of magnitude improvement in space
  96. power generation.  If you like to think about this kind of stuff, you might
  97. want to join 'space-tech', a mailing list I run.  We talk about all sorts
  98. of ideas for space transportation and exploration, with emphasis on working
  99. out the physics of what's going on.  To join or ask for more info, send mail 
  100. to 'space-tech-request@cs.cmu.edu' on the Internet.
  101.  
  102.  
  103. --  Marc Ringuette  //  CMU CS Dept, Pittsburgh  //  Internet: mnr@cs.cmu.edu
  104.  
  105. ------------------------------
  106.  
  107. Date: 22 Nov 89 07:08:17 GMT
  108. From: trident.arc.nasa.gov!yee@ames.arc.nasa.gov  (Peter E. Yee)
  109. Subject: NASA Space archive service now available
  110.  
  111. I've added an extra directory to the archive server running on
  112. ames.arc.nasa.gov.  Now, if you miss a status report posting, or you
  113. want to read back issues of NASA Headline News, you can!  The archive
  114. is available via both anonymous ftp and archive-server mail response.
  115.  
  116. Instructions:
  117.  
  118.     Anonymous FTP
  119.  
  120.     ftp to ames.arc.nasa.gov (128.102.18.3).  Cd to pub/SPACE.
  121.     Get any of the files you want.  The file index contains a
  122.     listing of what's available.
  123.  
  124.  
  125.     Archive-server mail response
  126.  
  127.     Send a letter to archive-server@ames.arc.nasa.gov (or to
  128.     ames!archive-server, or ames::archive-server).  As the
  129.     subject of your message you may send commands like:
  130.     "send space index" or "send space STS-34.Press-Kit".
  131.     Send the command "help" for more detailed instructions
  132.     on how to use the archive-server.
  133.  
  134.  
  135. File names:
  136.  
  137.     Generally files are named by type and date.  For example, the
  138.     Shuttle Status report for this morning would be named
  139.     ss11.21.89.  Common prefixes are "ps" for Payload Status,
  140.     "h" for NASA Headline News, "r" for Press Release, "ss"
  141.     for Shuttle Status, "gs" for Galileo Status", "ms" for
  142.     Magellan Status, "cs" for COBE Status, "la" for Launch
  143.     Advisory, etc.  There are also several other files with
  144.     more descriptive names.
  145.  
  146.  
  147. Problems:
  148.  
  149.     Send me e-mail if you have problems accessing the archives.
  150.  
  151.  
  152. Start of Service:
  153.  
  154.     I started filling the archive yesterday, so there isn't much there
  155. yet.
  156.  
  157.  
  158.                             -Peter Yee
  159.                             yee@ames.arc.nasa.gov
  160.                             ames!yee
  161.  
  162. ------------------------------
  163.  
  164. Date: 20 Nov 89 10:54:30 GMT
  165. From: mcsun!ukc!strath-cs!cs.glasgow.ac.uk!kww@uunet.uu.net  (Mr Kevin Waite)
  166. Subject: Shuttle Book
  167.  
  168. Can anyone recommend a good medium-level text on the Space
  169. Shuttle that concentrates on the technical issues rather than
  170. the political ones.  By 'medium-level' I mean something between
  171. the "the Space Shuttle is a spaceship" level and the "design
  172. of turbopump turbine blades" level.  
  173.  
  174. Thanks in advance.
  175. Kevin
  176.  
  177. -- 
  178. Email:   kww@uk.ac.glasgow.cs  (JANET)
  179.      kww%cs.glasgow.ac.uk@nsfnet-relay.ac.uk  (INTERNET)
  180. Address: Dept. of Computing Science,  University of Glasgow,
  181.      17 Lilybank Gardens,  Glasgow,  United Kingdom.  G12 8QQ
  182.  
  183. ------------------------------
  184.  
  185. Date: 23 Nov 89 17:45:43 GMT
  186. From: cs.utexas.edu!samsung!shadooby!mailrus!jarvis.csri.toronto.edu!ists!yunexus!utzoo!henry@tut.cis.ohio-state.edu  (Henry Spencer)
  187. Subject: Re: Steam powered solar power sats (SPSPS)
  188.  
  189. In article <264@oasis.mrcu> paj@mrcu (Paul Johnson) writes:
  190. >...he and everyone else seem to be proposing solar power satalites
  191. >using square miles of solar cells.  Why not use mirrors (cheap &
  192. >light: make them out of sodium) and run a steam turbine...
  193.  
  194. Actually, one would use aluminum rather than sodium.  Just as good, if
  195. not better, as a mirror (most astronomical telescopes use it), and not
  196. nearly the hassle to handle.  Aluminum mirrors can be very thin; 30nm
  197. of aluminum is still highly reflective.
  198.  
  199. The main problems with solar-dynamic powersats are (a) moving parts
  200. and (b) greater sensitivity to structural distortions and inaccurate
  201. Sun-pointing.  Also, there is very little experience with solar-dynamic
  202. power systems in space.  A solar-dynamic powersat is probably a better
  203. design, but as of today it's also a riskier design.
  204.  
  205. >BTW, how much would solar cell production by the square mile damage
  206. >the environment?
  207.  
  208. Depends on the type of cell.  Silicon is no big deal.  Gallium arsenide
  209. is a bigger problem, due to highly toxic materials.  The best place to
  210. build parts for power satellites is, in any case, either in space or on
  211. the Moon.
  212.  
  213. >Similarly, for power down to Earth, everyone assumes microwaves.  Why
  214. >not set up an antimatter factory in orbit and ship a few milligrammes
  215. >back down to Earth every so often?
  216.  
  217. With current designs, antimatter production is *very* inefficient, and
  218. using antimatter for power production is not great either.  The big
  219. advantage of microwaves is that the conversions to and from electricity
  220. are quite efficient.
  221. -- 
  222. A bit of tolerance is worth a  |     Henry Spencer at U of Toronto Zoology
  223. megabyte of flaming.           | uunet!attcan!utzoo!henry henry@zoo.toronto.edu
  224.  
  225. ------------------------------
  226.  
  227. Date: 23 Nov 89 18:24:48 GMT
  228. From: mailrus!jarvis.csri.toronto.edu!ists!yunexus!utzoo!henry@uunet.uu.net  (Henry Spencer)
  229. Subject: Re: Moon Colonies / Ant Tanks?
  230.  
  231. In article <5341@mentor.cc.purdue.edu> f3w@mentor.cc.purdue.edu (Mark Gellis) writes:
  232. >... this means you have to have
  233. >carbon as an initial material.  How common is carbon in the solar
  234. >system (not counting hard to reach places like the core of the sun)?
  235.  
  236. Quite common, actually, although it tends to be associated with volatile
  237. compounds and hence isn't common on the Moon.  Barring that, it is one
  238. of the half-dozen commonest elements for quite fundamental reasons.
  239. The solar system has lots of carbon dioxide and methane, although much
  240. of it is not in the most convenient places.  There is, however, a useful
  241. amount of carbon in certain classes of meteorites and hence very probably
  242. in certain classes of asteroids.
  243.  
  244. >Could it be, say, extracted from the ice/junk surfaces of the moons
  245. >of the gas giants?
  246.  
  247. Reasonably likely, picking the colder moons, although it is difficult to
  248. be sure since our knowledge of the surface compositions of those moons
  249. is somewhat indirect.
  250.  
  251. >Second, for anyone who knows anything about fusion reactions, also
  252. >related to carbon.  If you have controlled fusion power (which we
  253. >should have sometime in the next hundred years), can you simply make
  254. >carbon from helium? ...
  255.  
  256. Only with great difficulty.  Controlled fusion will not be up to doing
  257. that in useful quantities for a long time, barring some major breakthrough.
  258. The helium->carbon reaction is geologically slow under conditions that are
  259. likely to be practical in the near future.  (It's not exactly fast even in
  260. most stars.  It requires *three* helium nuclei colliding in the right way,
  261. as there is no stable intermediate that could be formed by collision of two.)
  262.  
  263. >Fourth, O'neill has his space habitat as a 6.4 km x 32 km. cylinder.
  264. >Is there any reason why a cylinder in space could not be made longer?
  265. >Could you build a 6.4 km. x 320 km. cylinder, for example...
  266.  
  267. Ideally, no problem.  But there are various non-ideal complications.
  268. Tidal forces need considering if you're doing this anywhere near the
  269. Earth or the Sun, for example.  For another example, a spinning object
  270. generally prefers to spin end over end (formally:  on the axis with
  271. the greatest moment of inertia).  A rigid object is not capable of
  272. changing its spin axis... but no hollow cylinder kilometers across is
  273. rigid in any realistic sense.  Spinning satellites have to be designed
  274. quite carefully to keep the spin axis where it belongs.  I'm not sure
  275. O'Neill thought of this...  The problems will get worse as the cylinder
  276. gets longer.
  277. -- 
  278. That's not a joke, that's      |     Henry Spencer at U of Toronto Zoology
  279. NASA.  -Nick Szabo             | uunet!attcan!utzoo!henry henry@zoo.toronto.edu
  280.  
  281. ------------------------------
  282.  
  283. Date: 23 Nov 89 05:14:12 GMT
  284. From: frooz!cfa.HARVARD.EDU@husc6.harvard.edu  (Bill Wyatt)
  285. Subject: Re: Why NASA wants to go to Mars
  286.  
  287. [...]
  288. < From "Aviation Week and Space Technology," Oct. 30, 1989 (p.15):
  289. < Franklin D. Martin, NASA's associate administrator for exploration, has a
  290. < host of reasons for sending humans to Mars.  [...]
  291. <   "Hey, Frank, you left off science," [...]
  292. <   "Yeah, maybe so.  Yeah," [...] "science is
  293. <    one of the reasons you do these things, but it's not the driver." 
  294. < Am I the only one who nearly became physically ill after reading this?
  295. < Is this truly what our space program has become, a bunch of administrators
  296. < who are no longer aware that space exploration is meant for science? 
  297. < [...]
  298. <  If any of you hopeful ones needed proof of the final
  299. < collapse of the United States' space program, here it is.
  300.  
  301. Yes, I agree the (U.S.) space program is near collapse, and 
  302. YES I agree that sending men to Mars is not done because of
  303. science.
  304.  
  305. If you want to do space research, there are a hell of a lot
  306. better and more productive ways to spend your money than by
  307. putting people up there. There's a small class of problems
  308. that would benefit by human presence, but there's a long way
  309. to go before you've exhausted the worthy unmanned projects.
  310.  
  311. As an example: test the absurdity, given present levels of
  312. technology and more reasonable alternatives, of the 
  313. following statement:
  314.  
  315. `We must must embark on a program to send men to Pluto, since
  316.  the Voyagers didn't get out there to take any pictures and
  317.  give us a close-up view of the Pluto-Charon system.'
  318.  
  319. I'm not against a manned space program, but I do think it's a
  320. crime the way NASA fixates on bloated projects at the expense
  321. of space science, and turns around and denys there's any
  322. alternative. Don't you believe that science has EVER been a
  323. driver for the manned space program; it has ALWAYS been 
  324. primarily a politically and then technologically motivated
  325. operation. 
  326.  
  327. The scientific gains have been a bonus, not a driver, ever.
  328.  
  329. Bill Wyatt, Smithsonian Astrophysical Observatory  (Cambridge, MA, USA)
  330.     UUCP :  {husc6,cmcl2,mit-eddie}!harvard!cfa!wyatt
  331.     ARPA:   wyatt@cfa.harvard.edu
  332.     SPAN:   cfa::wyatt                 BITNET: wyatt@cfa
  333. Bill Wyatt, Smithsonian Astrophysical Observatory  (Cambridge, MA, USA)
  334.     UUCP :  {husc6,cmcl2,mit-eddie}!harvard!cfa!wyatt
  335.     ARPA:   wyatt@cfa.harvard.edu
  336.     SPAN:   cfa::wyatt                 BITNET: wyatt@cfa
  337.  
  338. ------------------------------
  339.  
  340. Date: 22 Nov 89 15:49:24 GMT
  341. From: gem.mps.ohio-state.edu!uakari.primate.wisc.edu!larry!sde@tut.cis.ohio-state.edu  (Scott Ellington)
  342. Subject: Re: Viewing Earth w/the HST
  343.  
  344. The sunlit earth is far too bright to be observed by any of the HST
  345. sensors.  In any case, the guidance system cannot slew anywhere near
  346. fast enough to track a target on the surface of the earth.
  347.  
  348. ------------------------------
  349.  
  350. End of SPACE Digest V10 #273
  351. *******************
  352.