Марсиане
Сол 418
Запись в журнале – Сол 418
Прошло уже немало времени с моей последней записи, но я был очень занят тем, что искал утечки тока в электросистеме "Виннибаго", помогал проводить предпоездочный медосмотр и другие подготовительные работы. Так что мне придётся немало вам рассказать, чтобы объяснить, как я оказался там, где я сейчас нахожусь, а именно в Доме после очередной попытки "Сириуса 7".
Очень помогает то, что небо снова чистое – ну, за исключением того факта, что в "Виннибаго" теперь значительно холоднее ночью. РИТЭГ и изоляция в обитаемом отсеке помогают с этим, однако сегодня утром мы проснулись, сбившись в одну кучку, хотя определённо не засыпали таким образом. И вставать и одеваться в прохладе было совсем не весело, вот что я вам скажу. Но всё пока ещё терпимо, так что мы это как-нибудь переживём.
Всю последнюю неделю я наблюдал за выходной мощностью солнечных батарей в полдень. На сол 410, когда облака ещё были в полной силе, тестируемая панель в полдень вырабатывала 108 Вт. Сегодня, на 418 сол, с полностью чистым небом, не считая обычной розовой дымки, мы получили 122 Вт. Это отличные новости. Пока у нас такая погода, мы сможем получить максимальную подзарядку от системы.
За прошедшую неделю мы дважды осмотрели электрическую систему "Виннибаго" и один раз – Ровера 2. Мы обнаружили четыре оголённых участка на проводке и один полный обрыв (в неработающей части системы, естественно), не считая тех четырёх кабельных жгутов, которые мы полностью удалили, потому что ничего из того, к чему они были подключены, уже не использовалось. Но мы их не выбросили – просто добавили к утилю и инструментам в задней части ровера 2. У проводов так много потенциальных применений, что я пока просто не хочу с ними расставаться, если только не придётся.
В ходе этой проверки и перепроверки того, что все обрезанные концы отключены и заизолированы, мы обеспечили безопасность цепей настолько, насколько могли, если не разбирать корабль пони окончательно. В смысле, больше, чем он уже и так разобран. Эта штука уже и без того выглядит так, будто она провела шесть месяцев на дворе захудалой авторазборки.
И наконец, мы выполнили два теста для "Сириус 7Б". Вчера за час до рассвета мы покинули Дом при полном электрическом заряде, с отсоединённым жгутом от солнечных батарей на крыше трейлера, так что только РИТЭГ по-прежнему подавал питание в систему. Все остальное, естественно, только вытягивало заряд. Мы двигались, пока отображаемая мощность не достигла 10%, что более или менее соответствует 48 600 ватт-часов. Пройденное расстояние: пятьдесят семь и одна десятая километра при снижении расхода до 850 ватт-часов на километр, вероятно, из-за тех утечек электроэнергии, которые мы исправили.
Мы снова подключили солнечные панели, разложили запасные вокруг второго ровера и провели день более или менее, как и раньше. Мы запекли запас картофеля на четыре дня перед отъездом, поэтому каждая партия картошки требовала всего около четырех минут, чтобы перевести её из замороженного состояния в съедобное. (Заметка на полях: если мы будем переносить завтрашний рацион картофеля из седельных сумок в кабину ещё накануне и давать ему оттаять в течение дня, мы сможем сократить это время ещё вдвое). Во всем остальном мы действовали так же, как раньше – играли с компьютерами, разговаривали, читали, перезаряжали аккумуляторы скафандров и занимались прочей ерундой. А сегодня утром, когда мы проснулись, заряд батареи был в пределах 1% от полного.
Да! Вперёд, команда! Защищайте своих пиратов-ниндзя!
Это привело нас к сегодняшнему эксперименту: дорога назад тем же путём, каким мы пришли, снова с отключёнными солнечными батареями – в общем, фактически те же условия, что и раньше, но с отключёнными муфтами двигателей на двух задних колёсах Ровера 2.
Логика тут такова. Системы мотор-колёс предназначены для создания относительно низкой скорости, но невероятного уровня крутящего момента. Вспомните, что Ровер 2 в одиночку тащил обломки корабля-пони – весом в два с половиной раза больше его собственного. (Ладно, он не делал этого совсем уж в одиночку. У нас были единорог и дракон, чтобы помогать с оврагами. Но если бы земля была такой же ровной, как выглядит с орбиты, он бы делал это сам. И если бы пони использовали большие колёса для своего шасси, мы могли бы сделать это намного быстрее, чем со скоростью один километр в час. Серьёзно, роверы миссии "Арес" – те ещё звери).
Итак, логика заключается в том, что электродвигатели имеют практически прямой участок на кривой эффективности, т.е. при условии, что нагрузка не равна нулю и не столь велика, что двигатель вообще не может сдвинуться с места, они достигают пиковой эффективности или близки к ней, а значит, нет большой разницы, подавать ли всю электроэнергию на один двигатель или распределять её между четырьмя или восемью. Но дело в том, что это не совсем так. Фактически, как только нагрузка на электрический двигатель опускается ниже пятидесяти процентов от его номинальной мощности, его эффективность падает. А ниже двадцати процентов она становится и вовсе дерьмовой.
Причина в трении. Трение постоянно забирает часть эффективности любого двигателя – шарики в подшипниках трутся друг о друга, они трутся о корпуса и так далее. Когда вы понижаете нагрузку, вы снижаете поток электроэнергии, необходимой для собственно перемещения, да… но вы также повышаете процент электричества, которое съедается этой постоянной потерей от трения.
И, как я уже сказал, двигатели в каждом из колёс ровера – монстры. НАСА хотели энергосберегающие вездеходы, но транспортное средство, которое сможет проползти по пересеченной местности и доставить свою команду домой, они хотели намного больше. И вот те же идиоты, которые подарили нам лицевые щитки в шлемах из безопасного стекла и одноразовые фильтры CO2, сказали: "Ну, гулять так гулять" и сделали нам двигатели, которые, наверное, могли бы взять Англию на буксир, перетащить её через Ла-Манш и соединить с Францией.
Я немного преувеличиваю, но ключевое здесь то, что двигатели ровера имеют огромный запас мощности. Это хороший задел для того, чтобы привести груз массой двадцать шесть тонн в движение, но как только он начнёт двигаться, требуется всего лишь немного энергии, чтобы он продолжал движение. Наблюдаемая нагрузка падает, словно с обрыва, а трение, усугубляемое избыточным весом "Виннибаго", начинает пожирать эффективность. А говорить компьютеру отключить всю мощность от каких-то двигателей ничем не поможет, потому что в таком случае двигатели сразу превратятся в динамомашины, создающие огромное сопротивление для других двигателей, которое сведёт на нет всю энергию, которую они смогут произвести.
Конечно, отключение двух колёс из восьми не даст нам повышения эффективности на двадцать пять процентов. Во-первых, когда мы набираем скорость, весь этот крутящий момент лишь приветствуется. Как ни крути, эти двигатели тащат двадцать шесть тонн, которые необходимо стронуть с места на шести двигателях. Это составляет чуть больше, чем сто процентов от их номинальной нагрузки, поэтому эффективность будет снижена, пока мы не наберём скорость. Кроме того, каждый раз, когда мы тормозим, подключенные двигатели возвращают немного электричества, которое мы потеряли, но колёса с отключенными сцеплениями этого не делают. Свободно вращающиеся колеса не крутят динамо. Таким образом, в конфигурации с шестью колёсами мы теряем эффективность как при старте, так и при остановке.
А потом ещё есть склоны. Конфигурация с шестью колёсами не терпит ничего более крутого, чем подъём 1:4. Сегодня мне даже пришлось целых четыре раза выходить для того, чтобы снова на время включить два колёсных сцепления, пока мы не выберемся из оврагов, которые нам пришлось пересекать, потому что мы не смогли найти ни одного берега с уклоном меньше тридцати градусов. Когда мы отправимся в настоящую поездку, это будет означать потерянное время, а значит меньше времени для подзарядки, что в свою очередь значит меньше пройденных километров в день. Также означает ещё больше потерь на торможение и повторное ускорение.
НАСА провело эксперимент на улицах, прилегающих к Космическому центру Джонсона (и это, должно быть, было отличное зрелище для туристов, хотя мне и жаль инженеров, которым пришлось переставлять свои машины с парковки на улице). Они получили повышение эффективности на 12% в условиях гравитации Земли на совершенно ровных улицах без препятствий и активного торможения или ускорения.
Итак, что же у нас получается? Вчера мы прошли 57,11 км, израсходовав 48 600 ватт-часов. Сегодня мы прошли… барабанная дробь… 60,53 км. Это повышение эффективности на 5,5%, 805 или около того ватт-часов на километр вместо 850. После этого мы перезарядились в течение пары часов и проехали то небольшое расстояние до Дома, которое нам оставалось. И вот мы здесь.
Пять с половиной процентов тоже не повредят, но это не ужас как много, особенно если учесть, что впереди будет множество мест, где мы не сможем двигаться без этих двух дополнительных колёс. И что ещё очень важно, мы более или менее ехали по своим собственным следам, возвращаясь к Дому во втором тесте, так что, по крайней мере отчасти, это повышение эффективности связано с тем, что нам не нужно было замедляться, чтобы обойти препятствия. (А там, куда мы собираемся, их будет гораздо больше, чем в Ацидалии).
Короче говоря, мы можем отключить два мотора, только если можем рассчитывать на очень длинный, в основном горизонтальный участок пути, который мы можем проскочить на всех парах. В противном случае это не стоит хлопот.
Теперь, честно говоря, проблема не столько в потреблении энергии, сколько в её генерации. Вы можете мириться с дерьмовой эффективностью, пока у вас есть избыток топлива, чтобы забросать им проблему. И у нас есть то преимущество, что прямо сейчас Марс быстро приближается к солнцу и будет продолжать приближаться всё время нашей поездки. Что ещё лучше, Скиапарелли находится почти на экваторе – 3 градуса южной широты. Это означает, что мы так или иначе получим небольшое увеличение мощности от солнечных батарей в ходе поездки.
Но этого недостаточно. Мы не знаем, что Марс готовит нам в будущем. Мы можем сломаться на несколько дней по какой-то причине. Мы можем наткнуться на препятствие, которое НАСА не разглядит из космоса, что заставит нас идти в обход. У нас может случиться больше пыльных бурь – в конце концов, осень это начало основного сезона пыльных бурь, поскольку южное полушарие нагревается и становится очень активным. Нам очень нужны эти семьдесят километров в день.
Итак, давайте посмотрим на текущие идеальные, лучшие варианты перезарядки. С одиннадцатью полными часами перезарядки в день, если мы используем их полностью, нам гарантирован полный заряд батареи. Но мои подсчёты говорят, что там очень мало запаса для манёвра. Если мы потеряем более получаса основного времени перезарядки, мы стартуем на следующий день при не полностью заряженной батарее.
Я говорю одиннадцать часов, но это не совсем правда. Почти двенадцать часов нормального дневного света каждый день. Проблема в том, что каждый день я использую час из этого времени для вождения, в дополнение к тому времени, что я еду перед рассветом. Если я снова подключу солнечные элементы и буду заряжаться на ходу, то получу около 3,6 пиратов-ниндзя за этот час, или примерно три с половиной дополнительных километра. Менее эффективная зарядка прямо на рассвете, вероятно, растянет эту величину до четырёх, что потребует ещё, может быть, девять минут вождения. Если экстраполировать эту зависимость немного дальше, ситуация становится неопределённой.
Я не могу бросить на это ещё больше солнечных батарей. Во-первых, у нас есть только шесть запасных, во-вторых, в любом случае место в седельных сумках и площадке на крыше уже расписано – их просто некуда положить.
Может быть, Старлайт Глиммер сможет прикрепить те солнечные ловушки, которые она сделала для пещерной фермы, сверху на панели. Ну, конечно, не те же самые. Солнечные панели легкие и не смогут выдержать эти охрененные кварцевые плиты. Но, может быть, тонкий слой стекла…
Пожалуй, я вижу выход из этого. Мда. Время поговорить с человеком с планом… или с единорогом с рогом… или типа того.