home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT / SPACEDIG / V13_4 / V13_424.TXT < prev    next >
Internet Message Format  |  1991-06-28  |  20KB

  1. Return-path: <ota+space.mail-errors@andrew.cmu.edu>
  2. X-Andrew-Authenticated-as: 7997;andrew.cmu.edu;Ted Anderson
  3. Received: from hogtown.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/wc3bxfy00WBw8YUU4:>;
  5.           Fri, 19 Apr 91 01:26:06 -0400 (EDT)
  6. Message-ID: <gc3bxXW00WBw8YSk4R@andrew.cmu.edu>
  7. Precedence: junk
  8. Reply-To: space+@Andrew.CMU.EDU
  9. From: space-request+@Andrew.CMU.EDU
  10. To: space+@Andrew.CMU.EDU
  11. Date: Fri, 19 Apr 91 01:25:56 -0400 (EDT)
  12. Subject: SPACE Digest V13 #424
  13.  
  14. SPACE Digest                                     Volume 13 : Issue 424
  15.  
  16. Today's Topics:
  17.              Servicing Faulty Satellites
  18.              Re: Laser launchers
  19.         Re: comsat cancellations and lawsuits
  20.                Re: anniversary
  21.       Re: spacesuits (Was: Re: HST in-orbit Maintenance)
  22.              Re: Laser launchers
  23.              Re: Laser launchers
  24.               Re: Nuclear powered rocket
  25.  
  26. Administrivia:
  27.  
  28.     Submissions to the SPACE Digest/sci.space should be mailed to
  29.   space+@andrew.cmu.edu.  Other mail, esp. [un]subscription requests,
  30.   should be sent to space-request+@andrew.cmu.edu, or, if urgent, to
  31.              tm2b+@andrew.cmu.edu
  32.  
  33. ----------------------------------------------------------------------
  34.  
  35. Date: 19 Apr 91 08:22:16 GMT
  36. From: comp.vuw.ac.nz!am.dsir.govt.nz!marcamd!mercury!kcbbs!kc@uunet.uu.net  (George Muzyka)
  37. Subject: Servicing Faulty Satellites
  38.  
  39. Insurance companies that sell insurance to satellite owners are of course
  40. having to increase their insurance premiums somewhat lately, and are
  41. expressing concern in that they don't want to have to up the premiums
  42. so high as to scare away satellite owners. :-)
  43.  
  44. There have of course been sugesstions and proposals for robot spacecraft
  45. to service satellites in low or medium height orbits, but have suffered
  46. from governmental budget constraints.
  47.  
  48. Could it be better that an international group of insurance companies 
  49. get together and jointly fund such a robot spacecraft project themselves?
  50. They could use a slight rise in insurance premiums (to satellite owners)
  51. to constribute money towards the project. (Satellite owners would, 
  52. in effect, would be securing their future, at least in the sense of 
  53. what to do if something goes wrong). Satellite owners that intend to 
  54. have more than one satellite launched in the near future.
  55.  
  56. Are there any specific major technical (or political) barriers stopping
  57. a robot spacecraft of this sort be commissioned in the very near future?
  58. Funding should be considered a negligible problem if we are to solve 
  59. this one.
  60.  
  61. In case there are numerous arguments as to what a robot spacecraft intended
  62. to service a faulty satellite should actually comprise of, let's home 
  63. in on what we shouldn't have to _bulk_ our service craft up with. For
  64. instance a year's supply of garage parts. :-) A laboratory robot capable
  65. of good enough stability and fine adjustments to me sounds an excellent
  66. candidate. Let's get Roby up there now!
  67.  
  68. I am interested in knowing what any (and all) the major barriers are 
  69. with getting such a project underway. I wouldn't be surprised if someone
  70. has already built something for this purpose already. So what's stopping
  71. you get further?? 
  72.  
  73. Maybe pull out a redundant ex-backup spacecraft/satellite that a group 
  74. of lab specialists can mount our dear Roby onto.
  75.  
  76. Imagine the large, glossy, colour advertisements these insurance companies
  77. could have in popular magazines and newspapers. ''Meet our space service
  78. technician, Roby. Roby's there when you need extra insurance''.
  79. (A picture of Roby atop his spacecraft, a big smile with his robotic
  80. thumbs up).
  81.  
  82. (Call him what you like, Roby is just an example).
  83.  
  84. So why the fuss now? Well Freedom's service center could still be a 
  85. long way off yet, probably in the next decade. So let's get a test
  86. service spacecraft up there now!
  87.  
  88. George Y. Muzyka
  89.  
  90. (George_Muzyka@kcbbs.gen.nz)
  91.  
  92. ------------------------------
  93.  
  94. Date: 18 Apr 91 12:46:53 GMT
  95. From: agate!bionet!uwm.edu!zaphod.mps.ohio-state.edu!sol.ctr.columbia.edu!emory!wa4mei!ke4zv!gary@ucbvax.Berkeley.EDU  (Gary Coffman)
  96. Subject: Re: Laser launchers
  97.  
  98. In article <1991Apr9.183817.15903@zoo.toronto.edu> henry@zoo.toronto.edu (Henry Spencer) writes:
  99. >In article <2706@ke4zv.UUCP> gary@ke4zv.UUCP (Gary Coffman) writes:
  100. >>
  101. >>Even to place a 20 kg payload in orbit would be quite a trick. The only
  102. >>laser technology capable of sufficient power is the gas dynamic laser.
  103. >
  104. >Nonsense.  Outfits like Avco will happily build you a CO2 laser of the
  105. >required size, if you're willing to pay for it.  (Well, it will be a bank
  106. >of lasers rather than a single tube, but the net effect will be the same.)
  107. >There is some small risk involved, since it will be an unprecedentedly
  108. >large laser, but for a 20kg system it's felt to be a reasonably understood
  109. >scaling of existing lasers.
  110. >
  111. >>... It would take at least 100 times
  112. >>as much fuel to power such a laser as would be required by a chemical
  113. >>rocket to launch the same payload.
  114. >
  115. >The economics of the matter have been studied; they look feasible.  CO2
  116. >lasers run on electrical power, not chemical fuels.  The amount of power
  117. >needed for a 20kg system is hefty, but not to the point of needing to
  118. >build your own power plant.
  119. >
  120.  
  121. The only *single* tube technology currently understood that can generate
  122. the required power is a flourine gas dynamic laser. CO2 lasers have
  123. horrible efficiencies and terrible cooling problems. Most others are
  124. even worse. Getting a laser system to approach 10% efficiency is very
  125. difficult. When you have to throw away over 90% of your input energy
  126. as waste heat before you even start beaming energy through the dense
  127. atmosphere, you've got real problems.
  128.  
  129. Even with a gas dynamic laser where the reactants pass through only once, 
  130. the cooling problem is severe but tractable, much like a conventional
  131. rocket engine. Then you have to look at the problem of beaming energy 
  132. through the lower atmosphere to your spacecraft. Very high power laser beams, 
  133. even long wave IR beams, heat the atmosphere through which they pass to a 
  134. superheated plasma. That plasma then becomes a very good absorber of optical 
  135. energy further heating the gas and causing rapid expansion or "blooming" that 
  136. sharply defocuses the beam. Suddenly, you aren't delivering much energy to
  137. your spacecraft anymore.
  138.  
  139. >>... Like the chimera of controlled nuclear fusion, they are
  140. >>unlikely to deliver any useful results even after hundreds of billions
  141. >>of dollars and decades of effort are expended on them.
  142. >
  143. >My my, aren't we negative today? :-)  These systems are somewhat speculative,
  144. >but we'd know a whole lot more about how practical they are if we spent, say,
  145. >a few hundred million on building and testing prototypes.  The 20kg laser
  146. >launcher, win or lose, would not cost billions.
  147.  
  148. Both the laser fusion people and the SDI folks have been playing with the
  149. problem for a while now without taking money from the space program. I
  150. think we should let them play a while longer before funding a system that
  151. wouldn't put much useful payload in orbit.
  152.  
  153. >>small clever rockets like Pegasus, and eventually, direct to orbit 
  154. >>aerospace planes are much more likely to be sucessful at delivering
  155. >>payloads to orbit economically and in a realistic timeframe.
  156. >
  157. >Ah, direct-to-orbit aerospace planes.  As Gary Hudson put it, roughly,
  158. >"this thing is a cross between the Concorde and the Shuttle and you
  159. >think it's going to be cheap and on schedule?".
  160.  
  161. I think that SSTO is realistically 50 years away from routine operation.
  162. It requires a much better grasp of SCRAMJET technology and hypersonic
  163. lifting bodies than we have at present. An interm step, advocated by 
  164. Von Braun and the original shuttle designers, of a flyback first stage 
  165. is closer to current technology. Rather than their design, however, I 
  166. envision a very large scale version of the launch system used by Pegasus. 
  167. A conventional aircraft designed to carry an orbiter to a 40,000 or 50,000 
  168. foot starting point. Most of the fuel of a conventional rocket is expended 
  169. gaining those first eight miles. It's surely more efficient to take advantage 
  170. of aerodynamic lift and air breathing engines during this early phase of 
  171. spaceflight.
  172.  
  173. Gary
  174.  
  175. ------------------------------
  176.  
  177. Date: 16 Apr 91 12:44:15 GMT
  178. From: pasteur!agate!bionet!uwm.edu!zaphod.mps.ohio-state.edu!mips!pacbell.com!iggy.GW.Vitalink.COM!widener!hela!aws@ucbvax.Berkeley.EDU  (Allen W. Sherzer)
  179. Subject: Re: comsat cancellations and lawsuits
  180.  
  181. In article <21541@crg5.UUCP> szabo@crg5.UUCP (Nick Szabo) writes:
  182. >* NASA does not care about their customers.  
  183.  
  184. Agreed. The US today would have had 95% of the launch market instead of
  185. about 40% if NASA operations people cared about providing good service.
  186.  
  187. >Other examples include... the removal of microgravity scientists out of
  188. >the Fred plan when they asked for politically unpopular design changes they 
  189. >require for their work.
  190.  
  191. Actually, this was a pretty gutsy move by NASA. Freedom would have long term
  192. utility as a life science lab but not much as a microgravity facility. The
  193. appropriations people in Congress however wanted microgravity done first.
  194. NASA is telling the people who sign the checks to go to hell which is not
  195. good politics. 
  196.  
  197.   Allen
  198.  
  199. -- 
  200. +-----------------------------------------------------------------------------+
  201. |Allen W. Sherzer | If you love something, let it go. If it doesn't come back |
  202. |   aws@iti.org   | to you, hunt it down and kill it.                         |
  203. +-----------------------------------------------------------------------------+
  204.  
  205. ------------------------------
  206.  
  207. Date: 17 Apr 91 16:31:54 GMT
  208. From: ptolemy!ptolemy.arc.nasa.gov!glass@ames.arc.nasa.gov  (Jay Glass)
  209. Subject: Re: anniversary
  210.  
  211. In article <SHAFER.91Apr16094320@skipper.dfrf.nasa.gov> 
  212. shafer@skipper.dfrf.nasa.gov (Mary Shafer) writes:
  213. > We got a little cloisenne pin and a sticker too.  Kinda cute, if you're
  214. > in to spacy mementos.
  215.  
  216. Yup. I also noted that the above-mentioned STS-1 tenth anniversary pin 
  217. came in a little plastic bag labeled "Made in Taiwan"...
  218.  
  219. Jay Glass
  220. glass@ptolemy.arc.nasa.gov
  221.  
  222. ------------------------------
  223.  
  224. Date: 18 Apr 91 13:46:18 GMT
  225. From: agate!bionet!uwm.edu!caen!sol.ctr.columbia.edu!emory!wa4mei!ke4zv!gary@ucbvax.Berkeley.EDU  (Gary Coffman)
  226. Subject: Re: spacesuits (Was: Re: HST in-orbit Maintenance)
  227.  
  228. In article <1991Apr13.183925.11365@walter.uucp> fred@walter.uucp (Fred Walter) writes:
  229. >
  230. >But 100kg suits aren't a problem in a weightless environment (once you've
  231. >actually got them up there). So this isn't that big of a disadvantage.
  232.  
  233. Can you say "inertia"? I knew you could.
  234.  
  235. Gary
  236.  
  237. ------------------------------
  238.  
  239. Date: 18 Apr 91 12:54:40 GMT
  240. From: agate!bionet!uwm.edu!caen!sol.ctr.columbia.edu!emory!wa4mei!ke4zv!gary@ucbvax.Berkeley.EDU  (Gary Coffman)
  241. Subject: Re: Laser launchers
  242.  
  243. In article <11295@exodus.Eng.Sun.COM> fiddler@concertina.Eng.Sun.COM (Steve Hix) writes:
  244. >In article <2706@ke4zv.UUCP> gary@ke4zv.UUCP (Gary Coffman) writes:
  245. >>Even to place a 20 kg payload in orbit would be quite a trick. The only
  246. >>laser technology capable of sufficient power is the gas dynamic laser.
  247. >
  248. >Shouldn't that be "currently capable"?
  249. >
  250. >Free-electron lasers have been listed fairly commonly as potential future
  251. >laser launch candidates.
  252. >
  253. >So far, any type of laser is still only a candidate for laser launch system.
  254.  
  255. Well that's true, but the gas dynamic laser does have a substantial edge
  256. in the cooling department since it's a pass through system. Any electrically
  257. powered laser is going to be less efficient overall than a system using
  258. primary reactants since electricity generation is, at best, a 40% efficient
  259. system. 10% of 40% gives a 4% efficient system and that neglects all
  260. conversion losses which would probably cut the figure in half again. And
  261. it neglects the very real energy costs of *cooling* the laser. Electrically
  262. powered gigawatt lasers present some awesome engineering problems.
  263.  
  264. Gary
  265.  
  266. ------------------------------
  267.  
  268. Date: 18 Apr 91 13:42:51 GMT
  269. From: agate!bionet!uwm.edu!wuarchive!zaphod.mps.ohio-state.edu!sol.ctr.columbia.edu!emory!wa4mei!ke4zv!gary@ucbvax.Berkeley.EDU  (Gary Coffman)
  270. Subject: Re: Laser launchers
  271.  
  272. In article <21528@crg5.UUCP> szabo@crg5.UUCP (Nick Szabo) writes:
  273. >In article <2706@ke4zv.UUCP> gary@ke4zv.UUCP (Gary Coffman) writes:
  274. >>...Lasers in general 
  275. >>are very inefficient with less than ten percent of their input power delivered
  276. >>as usable energy in the beam. It would take at least 100 times
  277. >>as much fuel to power such a laser as would be required by a chemical
  278. >>rocket to launch the same payload.
  279. >
  280. >Wow.  Let's start from the top:
  281. >
  282. >* Rocket fuel is primarily used to lift rocket fuel, not payload.  
  283. >  Given this, rocket fuel turns out to be much less than 10% efficient.
  284. >  Laser launch will use less fuel than chem launch of the equivalent
  285. >  payload, not your fantastic factor of 100.
  286.  
  287. Well consider that for an electrically powered laser, conversion of
  288. primary fuel to electricity is, at best, 40% efficient. Transmission,
  289. control, and application of the electrical energy is, at best, 80%
  290. efficient. And laser conversion is, at best, 10% efficient. That's
  291. an overall efficiency of 3.2% right there. Then add in the fact that
  292. atmospheric blooming will reduce the delivered energy of the beam
  293. by a factor of 1000 to 1000000 at high altitudes, and you have a system
  294. with terrible efficiency. While for a rocket, the longer it runs, the
  295. faster it goes since it's mass ratio is continually improving right
  296. up until burnout.
  297.  
  298. >* The laser fuel is stored on the ground, in a convenient, cheap
  299. >  tank or capacitor (depending on the kind of laser), not in a fragile, 
  300. >  aerodynamic, high-tolerance, throw-away structure.  This makes all the 
  301. >  difference in the world, as this tank and controlling this
  302. >  tank through flight is a major part of chem rocket launch costs
  303. >  and reliability problems.
  304.  
  305. This is *the* advantage of the laser scheme. If the power stored in
  306. those ground mounted tanks could really be delivered to a spacecraft
  307. at high altitude with good efficiency, then laser launching would
  308. be practical.
  309.  
  310. >[Technology problems need to be solved for laser launch to work] 
  311. >
  312. >No duh.  That's why I am calling for R&D funding here.  It's no
  313. >wonder that a launch technology that has gotten practically zero funding
  314. >from the space establishment still has problems that need to be
  315. >solved.  These problems are considered tractable by the folks who 
  316. >have done the most high-power laser R&D, SDI.  The basic rationale 
  317. >for funding the new launch technologies are the potential improvements to 
  318. >be made in the basic launch cost variables, like what fuel is used and 
  319. >where/how it is stored.  Laser launch is far superior to the current
  320. >art in these basics, therefore it should be researched.  To argue that 
  321. >R&D problems remain, therefore we should not fund the R&D, shows a 
  322. >massive conservativism opposed to progress in reducing the costs of 
  323. >getting into space.  
  324.  
  325. I wasn't arguing that R&D engineering problems need to be solved so
  326. much as I was arguing that fundamental physical laws prevent the system 
  327. from being a practical, efficient, alternative to rockets. We could
  328. throw hundreds of billions into an R&D engineering program to develop
  329. anti-gravity too, but fundamental physical laws would have to be broken
  330. for it to pay off. At the power levels required to loft real payloads
  331. into orbit, atmospheric blooming is an intractable physical problem.
  332. Once the air is ionized into a plasma, the plasma is optically opaque
  333. cutting off further power transfer. Talk to the guys who have actually
  334. fired high power lasers, the laser fusion folks, and see what they
  335. say about the absolute necessity of having a hard vacuum to fire the
  336. beam through.
  337.  
  338. >>Another technique discussed here recently is the railgun.
  339. >
  340. >It is thought by most that the best EML for space launch
  341. >is a coilgun, not railgun.  You also ignore gas gun, tethers, and
  342. >several other options that have been discussed as potentially
  343. >delivering large improvements and needing more R&D funding.
  344. >You mention NASP, which is also interesting, but the potential
  345. >advance is probably not more than a factor of two, and unless the 
  346. >development costs can be brought down significantly it will not 
  347. >lower launch costs.   If costs can be brought down, a comparable 
  348. >share, about 10%, of funding for hypervelocity and scramjet research 
  349. >is desirable.
  350.  
  351. Railgun, coilgun, gasgun, whatever, all are technically feasible for
  352. small payloads that don't mind thousands of Gs. If you try to scale
  353. them up to worthwhile payload size, or try to stretch them out for
  354. reasonable G forces, then either the enviornmental problem of ground
  355. level hypersonic shock waves, or the sheer physical size of the launcher
  356. make them impractical.
  357.  
  358. Tethers need to exceed the theoretical strength of materials limits by
  359. orders of magnitude to work. Again, a fundamental scientific breakthrough,
  360. not engineering R&D, needs to occur before tethers can become reality, if
  361. ever.
  362.  
  363. Science fiction is all well and good, but the best way we know to go
  364. up through the atmosphere is with wings and air breathing engines.
  365. Above the sensible atmosphere, the rocket is still king. A combination
  366. of the two technologies, either with a flyback carrier, like Pegasus,
  367. or with a scramjet hypersonic lifting body is the technically feasible
  368. path to the future.
  369.  
  370. Gary
  371.  
  372. ------------------------------
  373.  
  374. Date: 18 Apr 91 17:26:06 GMT
  375. From: agate!bionet!uwm.edu!zaphod.mps.ohio-state.edu!rpi!news-server.csri.toronto.edu!utzoo!henry@ucbvax.Berkeley.EDU  (Henry Spencer)
  376. Subject: Re: Nuclear powered rocket
  377.  
  378. >From: rcg@lpi.liant.com (Rick Gorton)
  379. >>I remember some program back in the 50s-60s era of a nuclear rocket engine that
  380. >>left radioactive material all over the atmosphere...
  381. >The name of the project was Project Pluto...
  382. >    [Hmm, sounds like Project Orion.  You're better off
  383. >     asking in sci.space anyway. --CDR]
  384.  
  385. Actually this confuses two separate projects, and asking about Project Pluto
  386. in sci.space might be unproductive.
  387.  
  388. Project Orion was a (large!) rocket propelled by nuclear bombs.  Fallout
  389. from an Orion launch would have been comparable to a single atmospheric
  390. hydrogen bomb test, and it would have launched several thousand tons of
  391. payload into orbit.  Despite some attempts to get funding out of the
  392. military, Orion was basically a civilian space project.
  393.  
  394. Project Pluto was an intercontinental cruise missile powered by a nuclear
  395. ramjet, with a cruising speed of Mach 3 at sea level and an essentially
  396. infinite range.  This is what the Air&Space article was about.  Pluto was
  397. undertaken more or less as a backup project when ICBMs still looked iffy.
  398. The extremely high speed would have made it fiercely difficult to intercept.
  399. Design work got as far as a test firing of an experimental (not flight
  400. ready) engine, which worked.  The success of the ICBM projects removed much
  401. of the need for Pluto, and certain practical problems started to get more
  402. attention:  it was decidedly unstealthy, the need to fly it over friendly
  403. territory to reach the Soviet Union was troublesome because its radiation
  404. (an unshielded gigawatt reactor) and shock wave were lethal to anything
  405. near its path, and the final nail in its coffin was the impossibility of
  406. testing it safely.
  407. -- 
  408. And the bean-counter replied,           | Henry Spencer @ U of Toronto Zoology
  409. "beans are more important".             |  henry@zoo.toronto.edu  utzoo!henry
  410.  
  411. ------------------------------
  412.  
  413. End of SPACE Digest V13 #424
  414. *******************
  415.