向赛德纳发探测器的可能性有多大？

大约在2020-2035年发射就可以了，到那时中国的技术和能力肯定比现在强得多。如果是行星借力航行，还能顺便看看路上的风景。
我的意思是，中国先把这个远期目标提出来，也就是先把赛德纳的坑占上，能不能实现另说。

就怕日本架着太阳帆、点着离子喷，风风光光往那奔，到时候中国航天情何以堪:dizzy:
鬼子现在做的深空技术储备，早晚还会出更多的彩，隼鸟号只是个开始而已

大约在2020-2035年发射就可以了，到那时中国的技术和能力肯定比现在强得多。如果是行星借力航行，还能顺便看看路上的风景。
我的意思是，中国先把这个远期目标提出来，也就是先把赛德纳的坑占上，能不能实现另说。

就怕日本架着太阳帆、点着离子喷，风风光光往那奔，到时候中国航天情何以堪:dizzy:
鬼子现在做的深空技术储备，早晚还会出更多的彩，隼鸟号只是个开始而已

来不及的，现在美欧日俄都没有这个计划，预算编制上至少2020年左右的来不及了，2030年的另说
至于我国，技术远远达不到，测控能力经验都不远不够，没有至少火星探测的练手，谁敢上这种项目啊，苏联人终起一世，都没跨过火星这道坎

那就2050年再发射，反正它也跑不了多远（相对）

还是要早做技术储备啊，希望中国航天也干点出彩的事！

用不着等到2075年，我估计2050年就差不多了。核-电推进可以让飞船拥有比过去的飞船高的多得速度，而且可以走直飞，不用慢悠悠的绕来绕去。

电推的技术已经差不多，现在就看空间核反应堆的了，核电池恐怕不行。

主要还是看钞票，看看元老院舍不舍得花钱。

有道理，核能+电推都不是难以突破的技术，在几十年内成熟并不是难事

算了一下，在它的近日点无线电信号传到地球需要10.5个小时[:a1:]

轨道倾角好像有点大。
再说，中国现在对深空探索这类任务根本没热情。

这种级别的深空探测工程，地球上就只能指望美国，或者美国，欧洲联手进行了。其它的国家仅仅是超远程深空探测技术就没有谱。这方面JPL才是真正的大神。
另外，搞这种距离的深空探测，要想赶速度，竭尽全力压缩探测时间周期。没有中间运力型乃至巨型火箭是没有希望的。
另外还感谢楼主帖了好资料，要不我还不知道太阳系还有这一个星球呢！

这种任务没有任何实际利益，还不如去月球挖窑洞来的实在，圈地啊，有一个这么搞，大家都热乎开了

高凉陈君CT 发表于 2010-7-1 17:33
超远航行不需要巨型火箭，细水长流的动力才是重要的
这个计划的难点是怎样在苍茫的空间里确定自己的准确位置，再就是元器件的可靠性也很难办

1楼第一张图左上Eris是阋神星，它的倾角有44度
阋神星的远日点是97.56AU，赛德纳的近日点是76.156 AU


1楼第一张图左上Eris是阋神星，它的倾角有44度
阋神星的远日点是97.56AU，赛德纳的近日点是76.156 AU

楼主的想法很好，Sedna可能是一个Oort cloud天体，有很高的科学价值。但要抢在NASA前面必须在十年内开始规划并进行一系列的技术验证，包括RTG、电推、木星重力辅助或太阳帆等，还要建立类似DSN的深空网，可行性不大。

APL目前正在规划的星际探测器使用RTG、电推和木星重力辅助可以在30年左右到达200AU的距离。即使2020s发射，到达Sedna也只需15-20年时间，一个New Frontier级别的任务即可实现类似New Horizons的Sedna flyby。



楼主的想法很好，Sedna可能是一个Oort cloud天体，有很高的科学价值。但要抢在NASA前面必须在十年内开始规划并进行一系列的技术验证，包括RTG、电推、木星重力辅助或太阳帆等，还要建立类似DSN的深空网，可行性不大。

APL目前正在规划的星际探测器使用RTG、电推和木星重力辅助可以在30年左右到达200AU的距离。即使2020s发射，到达Sedna也只需15-20年时间，一个New Frontier级别的任务即可实现类似New Horizons的Sedna flyby。

想不到RTG、电推和木星这些现成的（有过成熟应用？我不确定）技术能加速到一年8AU的速度。不过要想被Sedna的引力捕获，速度就不能冲的那么快了，15-20年的时间至少要加倍吧。
假设在人类2040-2050年发射Sedna探测器，很可能是核能的，比RTG又牛了不少，也许30年就能到，不仅有加速阶段，还有减速阶段。

想不到RTG、电推和木星这些现成的（有过成熟应用？我不确定）技术能加速到一年8AU的速度。不过要想被Sedna的引力捕获，速度就不能冲的那么快了，15-20年的时间至少要加倍吧。
假设在人类2040-2050年发射Sedna探测器，很可能是核能的，比RTG又牛了不少，也许30年就能到，不仅有加速阶段，还有减速阶段。

cmj9808 发表于 2010-7-1 21:07
rtg、重力辅助，他们的想法也太保守了，用几十年的时间来等待一个考察结果，未免时间也太不值钱了，老教授只能在地下欣赏成果了。

我觉得热离子反应堆+电推+大型燃料箱，是完全可以支持无窗口发射、10年入轨的。

使用反应堆的星际探测器方案也有，但预算就是旗舰级别的（Flagship，20亿+），NASA未来50年的旗舰级任务表都已经排满了（火星/金星取样返回，木星-欧罗巴/土星-泰坦/海王星-Triton轨道器，每10年一次），还有一大堆候选方案，以Sedna或星际探测器的优先级是不可能排到旗舰级的任务的。

PS：这还只是Sedna Flyby，轨道器的方案没有50亿美元拿不下来，NASA是不会考虑这种任务的。

cmj9808 发表于 2010-7-1 22:35
唉，在阿富汗烧钞票就像烧劈柴。在这上面花点钱就心疼得要命，抠得要死。待遇不一样啊。   

另外，你说的那个金星取样任务真的有？要是能干成这一件的话，也算是本事了。

算了，还是2080年再说吧，那时候也来的及，再晚就不行了

谷神星似乎有些探索价值，它表面下有水层（见wikipedia），而且只在小行星带里，比较近。

miaomiaomiao 发表于 2010-7-1 23:04


呵呵，主要是为了书写方便。目前已确定火星取样返回和木星-欧罗巴轨道器是未来20年的旗舰级任务，金星的旗舰级任务距离最终确定尚早，取样返回是只是选项之一。

搞这种级别的深空探测工程，一定要有中间运力型乃至巨型火箭才行的，这样深空探测器也许只有2000至5000KG重量（卡西尼飞船级别），但在脱离地球轨道时却要使用上土星五火箭级别的J2巨型低温上面级。目的就是要象新地平线探测器那样尽可能获得尽可能高的“初始飞行速度”；而只使初始速度不高，但如果要持续使用电力推进器，其所带的巨型电力推进器也一样要使用很多的燃料，持续工作几十年才能够同样达到极高的飞行速度。总之，飞船的体积与重量也注定不能够小。
要尽量压缩探测的时间周期（最好能够在30年内抵达目标星球），最好初始时速就达到50千米/秒甚至100千米/秒以上。
这就是超高速度深空探测器概念思维。
这样探测飞船就能够以最快的速度抵达目标星球进行探测。否则如果飞船要持续飞行40，50多年才能够抵达目标星球。当它抵达目标星球时，地球上研制这些飞船的科学家与作出研制决定的政治家们都死得七七八八了。这种事情估计没有多少科学家与政治家有兴趣搞的。
事实上美国的旅行者飞船本身就是个例外，原先可是谁都不曾会想到这些飞船的“命”能够活得这么长的。但要探测赛德纳之类极度遥远星球，如果一开始就要计划飞行50多年光阴才能够抵达目标，估计就没有多少科学家与政治家有兴趣上马搞了。

搞这种级别的深空探测工程，一定要有中间运力型乃至巨型火箭才行的，这样深空探测器也许只有2000至5000KG重量（卡西尼飞船级别），但在脱离地球轨道时却要使用上土星五火箭级别的J2巨型低温上面级。目的就是要象新地平线探测器那样尽可能获得尽可能高的“初始飞行速度”；而只使初始速度不高，但如果要持续使用电力推进器，其所带的巨型电力推进器也一样要使用很多的燃料，持续工作几十年才能够同样达到极高的飞行速度。总之，飞船的体积与重量也注定不能够小。
要尽量压缩探测的时间周期（最好能够在30年内抵达目标星球），最好初始时速就达到50千米/秒甚至100千米/秒以上。
这就是超高速度深空探测器概念思维。
这样探测飞船就能够以最快的速度抵达目标星球进行探测。否则如果飞船要持续飞行40，50多年才能够抵达目标星球。当它抵达目标星球时，地球上研制这些飞船的科学家与作出研制决定的政治家们都死得七七八八了。这种事情估计没有多少科学家与政治家有兴趣搞的。
事实上美国的旅行者飞船本身就是个例外，原先可是谁都不曾会想到这些飞船的“命”能够活得这么长的。但要探测赛德纳之类极度遥远星球，如果一开始就要计划飞行50多年光阴才能够抵达目标，估计就没有多少科学家与政治家有兴趣上马搞了。

在未来二十年的NASA外星球探测计划中，火星取样返回工程是最重要的了（计划花费100亿美元，NASA与ESA联手进行），但要搞这一工程，没有中间运力型与巨型火箭完全无解。
因此，只使美国不搞载人登月工程，中间运力型以上级别的火箭无论什么样都是要研制的了。
当然有了中间运力型火箭在手，无论是赛德纳还是火星重型无人探测车工程（东风卡车级别），乃至“木星冰月潜艇”工程都是可以“想一想”了。

旅行者实在是令人咋舌
虽说结构简单功能少，但以那时候的水准来衡量，这玩意儿也算得上是工程奇迹了

美国未来几十年的深空采样等任务需要大量化学能量克服重力、大气阻力，所以开销比较大。环绕赛德纳不需要50亿美元那样巨大的开销，要的只是漫长的飞行时间。
如果以后研制成功探索太阳系的非登陆型科考飞船（核能+电推+部分化学燃料+常用仪器+VLBI站+船载空间机器人，寿命有几十年，可以重复加注化学燃料）并批量生产，那么这种飞船也有能力实施环绕赛德纳的任务，任务成本会进一步下降。


看12楼的图，1200KG的飞船（包括450KG燃料）就可以加速到一年8AU的速度，所以不需要巨型火箭，细水长流的动力才是最重要的。
有一点说得很好，这种事是本朝人花钱，后人摘果子，还不一定能成功，花费也不少，在目前发射并不现实。
所以还是等几十年后再说吧，说不定那时候空天飞机已经服役，发个批量生产的科考飞船环绕赛德纳跟玩似的。:D


它跑不了，不着急，赛德纳跑远了就难办了

附：谷神星轨道


美国未来几十年的深空采样等任务需要大量化学能量克服重力、大气阻力，所以开销比较大。环绕赛德纳不需要50亿美元那样巨大的开销，要的只是漫长的飞行时间。
如果以后研制成功探索太阳系的非登陆型科考飞船（核能+电推+部分化学燃料+常用仪器+VLBI站+船载空间机器人，寿命有几十年，可以重复加注化学燃料）并批量生产，那么这种飞船也有能力实施环绕赛德纳的任务，任务成本会进一步下降。

搞这种级别的深空探测工程，一定要有中间运力型乃至巨型火箭才行的，这样深空探测器也许只有2000至5000KG重 ...
高凉陈君CT 发表于 2010-7-2 13:35

看12楼的图，1200KG的飞船（包括450KG燃料）就可以加速到一年8AU的速度，所以不需要巨型火箭，细水长流的动力才是最重要的。
有一点说得很好，这种事是本朝人花钱，后人摘果子，还不一定能成功，花费也不少，在目前发射并不现实。
所以还是等几十年后再说吧，说不定那时候空天飞机已经服役，发个批量生产的科考飞船环绕赛德纳跟玩似的。:D

谷神星似乎有些探索价值，它表面下有水层（见wikipedia），而且只在小行星带里，比较近。
jiandingzhe 发表于 2010-7-2 09:30

它跑不了，不着急，赛德纳跑远了就难办了

附：谷神星轨道

批量生产电推和空间反应堆才是未来深空探测的拐点。探索远一点的行星只消多背几罐‘燃料’就是了，其他的可以大致相同，这样连飞回来都问题不大。

先用联盟火箭打个8吨的探测器主体，再用质子打个20吨的水银罐。发射费用也用不了多少钱。跑起来快着呢。

批量生产电推和空间反应堆才是未来深空探测的拐点

赞同，日本刚搞的太阳帆也许到那时候就淘汰了:D
不过电推和反应堆中国还几乎是零:L

minghegy 发表于 2010-7-2 16:53
也未必，日本的太阳帆是光电两用帆。在内太阳系探测（火星轨道以内），个人认为还是大功率太阳能（至于是光电还是光热，看最后的性能对比了）+电推为好。这样轻松一些。

但不管怎么说，纯粹的光压帆，玩玩就算了。

至于中国，先看几年热闹再说吧。

太阳帆可以达到现有电推难以想象，即使是革命性的VASIMR上也难以达到的高速。

30年飞行2500AU探索奥尔特云，多么令人神往啊

赞同，日本刚搞的太阳帆也许到那时候就淘汰了
不过电推和反应堆中国还几乎是零
minghegy 发表于 2010-7-2 16:53

太阳帆可以达到现有电推难以想象，即使是革命性的VASIMR上也难以达到的高速。

30年飞行2500AU探索奥尔特云，多么令人神往啊

to 楼上二位：
受教了[:a15:]

2020年的时候，PPP就是中国第一了。2050年就是中国GDP第一了。那时候的中国航天，至少和MD平起平坐。难说那时候究竟谁去做这些事，也许就只能靠中国了。

hjfgcx 发表于 2010-7-3 13:24
别做梦了~~

反应堆的缺点是自重比较大，热电转换效率较低，更适合较大的载人飞船而非较小的机器人飞船。如TOPAZ约1吨的自重仅仅产生了10kWe的电功率，而猎户座用的两个“米老鼠耳朵”就可以产生15kWe。

长远看，使用高功率激光推进的光帆/太阳帆应该是深空探索的最佳选择。

cmj9808 发表于 2010-7-3 16:10
前面我已经指出了，在内太阳系，太阳能系统要压核电一头，但在外太阳系探索，那个太阳能大耳朵还是那凉快那歇着吧。

不过在俺构思外太空核动力台测器上也有两个耳朵，但是散热器用的，尽量扩大散热面积，减少冷端温度。

另外空间反应堆有一个好处就是随着堆功率的提高，总重不是线性同步增长的。这对远景发展有好处。至于核热电池，就没必要进来比较了吧。

对于老兄提出的激光推进和光帆，本人实在看不出将来它们能居主力地位的理由，老兄给说道说道吧。个人看法将来它们能做花边就不错了。

另外，现在空间核反应堆功率一般，但还有另外一种弥补方式，那就是选用变冲量大推力电推。多带自重十几倍的燃料，让电推在低比冲（当然也得比化学喷高点）下可劲的喷。这样飞船具有的总变速能力不会太差。可惜，那几个国家都抠的不舍得多发一枚大点的火箭。

其实在深空探测上我看还有一种降低成本的办法，那就是‘可复用’探测器。大型核动力探测器造起来很贵，造小了没意思，所以不如让它多带点‘燃料’，几年就跑个来回，反正取样返回任务也要它回来一趟。

回来后轨道待机，更换着陆器加注燃料后再跑下一趟。岂不方便。这个应该叫探测船了，而不是探测器。

激光推进和光帆
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用同步轨道上的太阳能电站产生大功率激光，照射探测器上的光帆，也就是《阿凡达》里的恒星际飞船采用的推进方式，曾当过NASA顾问的卡梅隆对此很熟悉。优点是探测器加速不需要燃料，只需携带入轨所需的燃料即可。

总重不是线性同步增长的
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反应堆的重量主要来自于屏蔽层和散热器，即使按热电转换效率10%算，电功率每增加1，热功率就要增加9，多出来的9都要通过增加散热器的辐射面积散失掉

核动力拖船的方案NASA也考虑过，环境风险太大，进入地球轨道的时候一旦轨道调整失误导致再入大气层。。。那可是全球性的灾难

激光+太阳帆探索太阳系之外非常好，太阳系内就不需要了，因为只有单向加速的功能，而且也不需要跑那么快

在太阳系内，非登陆型科考飞船是个好选择，以下是它的配置
核能、电推：见网友的讨论
化学燃料：入轨或机动时使用化学发动机
常用仪器：有行星探测器的绝大部分功能，最好装个小型望远镜，可以评估十万公里外目标的科学价值
VLBI天线：兼作对地通讯天线，在漫长的飞行里进行十亿公里级的VLBI联网观测
船载空间机器人：可以在小行星、彗星上取样

这种科考飞船寿命几十年，可以重复加注化学燃料（在近地轨道或深空加油站），造它个十几艘，然后就往太阳系里扔，光十亿公里级的VLBI网就够本了

以后人类进行XX星采样，只要把样品射到XX星的轨道就可以，让科考船捕获后慢慢带回地球，这样能省些钱吧

当然现在的技术还不成熟，几十年后相关的技术肯定就成熟了（包括反应堆的小型化和安全性），整个科考飞船能做到10吨级别，感觉这就是大规模探索太阳系的理想飞船

核电受散热器黑体辐射能力限制，功率密度（极限）没有薄膜发电帆高

薄膜发电帆比散热器薄3个数量级，要达到同等的散热功率密度（假设效率也相等，则电功率相等），按黑体辐射的四次方定律，温度是前者的5.6倍。膜在太阳照射下的平衡温度在200~300K，散热器温度至少要1000K，涡轮后温度这么高，涡轮前温度只有天顶星材料受得了。

现在的薄膜发电帆效率低，但随着半导体材料技术发展最终有希望达到20~30%，与涡轮机扯平

目前看来小鬼子的方向选择相当正确，第一步电推，第二步薄膜发电帆+金星轨道耐热试验。下一步用大功率薄膜发电帆在内太阳系冲刺式加速（从金星轨道开始，充分利用能量），在光照不足的外太阳系即使惯性滑行，也能做到外太阳系随便去。

况且，目前这两个项目成本只是旅行者的一个零头。

核电受散热器黑体辐射能力限制，功率密度（极限）没有薄膜发电帆高

薄膜发电帆比散热器薄3个数量级，要达到同等的散热功率密度（假设效率也相等，则电功率相等），按黑体辐射的四次方定律，温度是前者的5.6倍。膜在太阳照射下的平衡温度在200~300K，散热器温度至少要1000K，涡轮后温度这么高，涡轮前温度只有天顶星材料受得了。

现在的薄膜发电帆效率低，但随着半导体材料技术发展最终有希望达到20~30%，与涡轮机扯平

目前看来小鬼子的方向选择相当正确，第一步电推，第二步薄膜发电帆+金星轨道耐热试验。下一步用大功率薄膜发电帆在内太阳系冲刺式加速（从金星轨道开始，充分利用能量），在光照不足的外太阳系即使惯性滑行，也能做到外太阳系随便去。

况且，目前这两个项目成本只是旅行者的一个零头。