Полет на Альфа Центавра

[aureliano]

Звездолеты с преобразованием ядерной энергии (ионные, плазменные и прочие) выше 1000 км\с не разгоняются - количество топлива (уран, торий, плутоний и т.д.) становится сравнимым с массой корабля, а радиаторы довершают картину. Для средних скоростей (3000-30000 км/с) нужно прямое использование термоядерной энергии (решить проблемы взрыволета, лазерного поджига или двигателя с амбиполярной ловушкой).
На солнечном свете да, можно разогнаться до тысячи км/с - подобные проекты были.

А у меня вот дилетантский вопрос к специалистам: а возможен в теории аннигиляционный двигатель? Антиматерию создавать на Земле на каких-нибудь супер-реакторах (тогда эти реакторы и топливо для них не придётся тащить с собой в космос), хранить в ёмкости с сильным э/м полем, не позволяющем антиматерии соприкасаться с материей. Собственно, вся масса превращается в энергию. Сейчас, правда, глянул в Википедию, там утверждается, что только 2/3 массы, но тоже неплохой КПД. Есть какие-то непреодолимые препятствия для создания такого двигателя, при современном научно-техническом уровне и неограниченном финансировании? Всякие мелочи, типа проблемы защиты экипажа от радиации и пр. -- не в счёт, они, я думаю, в принципе преодолимы.

[ivanij]

 Думаю, не надо быть специалистом, чтобы на этот вопрос ответить. Наверное, в теории такой двигатель возможен. Современный уровень знания позволяет наже рассчитать его. Но вот на практике вряд ли получится его построить. Ведь проблема управляемой
термоядерной реакции так и не решена. А аннигиляционный двигатель примерно тот же принцип использует.

[Ssid]

Мы не объёмы шаров сравниваем.

А что ? Площади сфер ?

Именно их.

И на кой нам нужны площади сфер ?

Для определения числа звёзд на каждой сфере. А вот на кой нам объёмы шаров -- действительно непонятно.

потому, что звезды расположены не на плоскостях!!! (2 - строго на плоскости сферы 4 св.года, 8 - строго на плоскости...., 16 - строго на плоскости...)
а в объеме пространства между разными плоскостями (например в пространстве между 2 и 5 световыми годами)
тоже мне - поклонники "небесных сфер" нашлись.....

[aureliano]

Наверное, в теории такой двигатель возможен. Современный уровень знания позволяет наже рассчитать его. Но вот на практике вряд ли получится его построить. Ведь проблема управляемой
термоядерной реакции так и не решена. А аннигиляционный двигатель примерно тот же принцип использует.

Почему? Мощность микровзрывов можно контролировать скоростью истечения антивещества из э/м резервуара. Разумеется, возникшие при аннигиляции частицы будут разлетаться во все стороны, поэтому как минимум ещё 50% от исходных 2/3 мы потеряем. Однако те гамма- и другие частицы, которые будут двигаться в нужную нам сторону, будут давать импульс, а остальные просто будут улетать в космос. Не вижу тут каких-то непреодолимых сложностей, если оставить вопрос "где взять деньги" за скобками.

Я думаю, серьёзным возражением против возможности создания такого двигателя при существующих технологиях могла бы быть масса э/м генераторов, которые удерживали бы антивещество, в т. ч. во время перегрузок в несколько g. А может, необходимая масса не так уж и велика в сравнении с получаемым импульсом? Может у кого-то есть какие-то приблизительные прикидки?

потому, что звезды расположены не на плоскостях!!! (2 - строго на плоскости сферы 4 св.года, 8 - строго на плоскости...., 16 - строго на плоскости...)
а в объеме пространства между разными плоскостями (например в пространстве между 2 и 5 световыми годами)

Так речь и шла о том, что небольшие объёмные оболочки можно рассматривать с высокой степенью точности как сферы. Другой вопрос, какая должна быть максимальная толщина этих оболочек и сколько должно быть в каждой из них звёзд по минимуму, чтобы такие приближения были оправданы. Конечно, можно рассчитать более точно, с учётом объёма. Автор темы прикинул примерно, "в первом приближении", рассматривая оболочки как сферы. Кстати, я с его оценкой не согласился, т. к. оболочки он взял чересчур толстые: если уменьшить их всего в полтора раза, получится прямо противоположная оценка. Но с тем, что подобный подход в принципе имеет право на существование, согласился, о чём и сказал. Если хотите, можете подсчитать точнее, можно даже на основании той таблицы создать гистограмму и сравнить её с ожидаемой плотностью. Это не так сложно сделать, но мне этим заниматься лень, и не потому, что расчёты слишком сложны (существуют готовые программы типа gnuplot и др.), а просто вбивать кучу цифр неохота. По моей очень приблизительной визуальной оценке звёзды в местном скоплении распределены более-менее равномерно.

[Ssid]

Другой вопрос, какая должна быть максимальная толщина этих оболочек и сколько должно быть в каждой из них звёзд по минимуму, чтобы такие приближения были оправданы.

толщиной в одну точку

а если взять (очень грубо) - в диаметр звезды - то на один слой будет приходиться одна звезда и миллионы пустых слоев...
что с чем будете сравнивать??

а промежутки хотя бы по несколько световых лет (что бы по несколько звездочек попадалось) - однозначно объем

[олигарх]

...радиоизотопные источники электроэнергии для плазменного двигателя, такой корабль может разогнаться довольно сильно, порядка 10 тыс км в сек, и можно лететь до ближайших звезд, и при этом не понадобятся крайне сложные и дорогие ядерные технологии!
радиоизотопный реактор весьма выгоден!
Если не будет изотопного генератора, то на одном солнечном свете можно до разогнаться порядка тысячи км в сек.  Этой скорости достаточно для полета на ближайший коричневый карлик, если их найдут

Представил себе радиоизотопный источник требуемой нам мощности (где-то гигаватт). Впечатлился. Это уже реактор (причем не один) вообще-то (посмотрите разницу). С полотнами радиаторов в квадратные километры. Звездолеты с преобразованием ядерной энергии (ионные, плазменные и прочие) выше 1000 км\с не разгоняются - количество топлива (уран, торий, плутоний и т.д.) становится сравнимым с массой корабля, а радиаторы довершают картину. Для средних скоростей (3000-30000 км/с) нужно прямое использование термоядерной энергии (решить проблемы взрыволета, лазерного поджига или двигателя с амбиполярной ловушкой).
На солнечном свете да, можно разогнаться до тысячи км/с - подобные проекты были. Но это парус толщиной в сотню нанометров, разворачиваемый у самого Солнца и "выстреливаемый" с начальным ускорением под 600g. Полезная нагрузка - граммы.

А большой мощности и не требуется, для малого звездолета мегават хватит с головой, минимальное ускорение в течение десятков лет позволит разогнаться до приличных скоростей.
Было кстати одним товарищем предложено  наносить альфа активный радиоизотоп на одну сторону тонкой пленки типа паруса, суммарное излучение паруса больших габаритов может достигать весьма значительных величин и создавать приличную силу тяги.
Что касается ядерного реактора, то можно сделать ядерный звездолет со скоростью существенно выше 1000 км сек, по схеме, данной мною раньше.  Жидкофазный ядерный реактор на быстрых нейтронах, на борт загружается много урана 238, из жидкой фазы извлекаются продукты деления урана, их можно или подавать как рабочее тело плазменного двигателя, или использовать сначала в радиоизотопном реакторе.  Такой ядерный звездолет может конкурировать с термоядерным звездолетом по скорости полета и энергетической эффективности.
Что касается анигиляционного звездолета, то там можно использовать обычную магнитную ловушку, и его работа будет весьма проста, вопрос в том, что получить антивещество чрезвычайно сложно, и нужны затраты колоссальной энергии, так что по-сути это не реально. Вот если б антивещество можно было бы где-то ловить, то тогда проблема была бы решаема

[олигарх]

Использование солнечного света для плазменного двигателя на много эффективнее, чем полет корабля с огромным фотонным парусом, поэтому этим способом можно разогнать в солнечной системе довольно массивный корабль, в отличие от парусника, а далее корабль будет ускоряться уже на ядерных источниках энергии

[Ssid]

Было кстати одним товарищем предложено  наносить альфа активный радиоизотоп на одну сторону тонкой пленки типа паруса, суммарное излучение паруса больших габаритов может достигать весьма значительных величин и создавать приличную силу тяги.

а альфа-излучение у нас кумулятивно???
поток частиц только в одну сторону идет?

[олигарх]

Ну естественно, что в одну сторону, ибо пленку пробить альфа частицы не в состоянии

[ivanij]

микровзрывов можно контролировать скоростью истечения антивещества из э/м резервуара.

Ну если вы предложите реальную конструкцию такого резервуара, то тогда создание двигателя на этом принципе возможно. Есть устойчиво работающая электромагнитная ловушка, способная стабильно удерживать антивещество в течение длительного времени?

[AlexOrex]

А большой мощности и не требуется, для малого звездолета мегават хватит с головой, минимальное ускорение в течение десятков лет позволит разогнаться до приличных скоростей.

Кинетическая энергия тонны, летящей со скоростью 15 000 км/с, равна 1,125*10¹⁷ Дж. С учетом максимального КПД реактивного движения 64%, ей надо сообщить 1,76*10¹⁷ Дж. Это полная энергия распада 1300 кг урана. То есть масса топлива уже больше, чем сухая масса корабля. Разгон в течение 100 лет (3,156 млрд. секунд) потребует мощность 55,7 МВт на тонну, без учета потерь. Для сравнения, радиоизотопный термоэлектрический генератор марсохода "Curiosity" имеет 125 Вт электрической и 2500 Вт тепловой мощности при массе только плутония 4,8 кг и сроке службы 14 лет.

[VAKT]

При этом масса перелётного модуля, спускаемого аппарата и марсохода равна 3893 кг. Не так уж и много 1/4,33 по сравнению со Опортьюнити у которого отношение масс 185/1063 = 1/5,75. Но это не считая вывода и разгона к Марсу ракетой Атлас-5.

[олигарх]

А большой мощности и не требуется, для малого звездолета мегават хватит с головой, минимальное ускорение в течение десятков лет позволит разогнаться до приличных скоростей.

Кинетическая энергия тонны, летящей со скоростью 15 000 км/с, равна 1,125*10¹⁷ Дж. С учетом максимального КПД реактивного движения 64%, ей надо сообщить 1,76*10¹⁷ Дж. Это полная энергия распада 1300 кг урана. То есть масса топлива уже больше, чем сухая масса корабля. Разгон в течение 100 лет (3,156 млрд. секунд) потребует мощность 55,7 МВт на тонну, без учета потерь. Для сравнения, радиоизотопный термоэлектрический генератор марсохода "Curiosity" имеет 125 Вт электрической и 2500 Вт тепловой мощности при массе только плутония 4,8 кг и сроке службы 14 лет.

Ну 15 тыс км в сек это даже для ядерного реактора многовато! 10 тыс км в сек с учетом предразгона в СС более реальная цифра. Да, мощность больше мегавата  получается, но не гигаватт, по-крайней мере, вполне реализуемо, и гораздо проще, чем фотонные паруса, или ядерные и термоядерные ракеты.

[олигарх]

Ну естественно, что в одну сторону, ибо пленку пробить альфа частицы не в состоянии

Не смгли бы огласить толщину Вашего паруса.  И совет. Ознакомьтесь с https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,101037.msg2150033.html#msg2150033

Парус не мой, а один человек на мембране пару лет назад предложил, и толщину пленки, которая была у него, не помню, видимо порядка толщины бумаги, ибо бумага задерживает альфа частицы, сила довольно приличная получалась, можно чуть ли не с земли стартовать и выводить на орбиту корабль

[олигарх]

Как известно, галактики во вселенной образуют крупноячеистую структуру в пространстве, нечто подобное есть оказывается и для звезд, в окрестности Солнца, звезды как правило, тяготеют к асоциациям и цепочкам, учитывая что, в таких масштабах ассоциации не могут долго сохраняться, тем более что в них входят и старые и молодые звезды, весьма любопытен механизм группировки звезд в ассоциации

[aureliano]

Для средних скоростей (3000-30000 км/с) нужно прямое использование термоядерной энергии

Вот тут всё-таки решил прикинуть, сколько потребуется позитронов для разгона звездолёта в 2000 т. (это примерная масса шаттла, вряд ли звездолёт для перевозки людей удастся сделать легче) до 30 тыс. км./с. (1/10 c, тогда до Центавры можно долететь примерно за 40 лет, назад при такой скорости живым вернуться уже проблематично, но хотя бы туда) при 100% КПД, без учёта необходимости последующего торможения и предполагая, что электроны для аннигиляции тащить с собой не надо (будем брать из космоса). Прикинул и офигел: получилось около 5 тонн невозбуждённых позитронов. Может, конечно, ошибся, но не представляю где. Расчёт такой:

E == mv^2/2 == 2000000 кг. * (30000000 м./с.)^2 / 2 == 0.9e+21 Дж. -- необходимая энергия для разгона 2 тыс. тонн до 30 тыс. км./с.

При аннигиляции 1 невозбуждённого позитрона и электрона выделяется ~ 1 МэВ == 1.602*10^-13 Дж.

0.9*10^21 Дж / 1.602*10^-13 Дж. == 5.61797752809e+33 атомов позитрония нужно (читай просто позитронов, т. к. электроны добываем по пути). Ну и далее число позитронов умножаем на массу позитрона и получаем чуть более 5 т. А ведь водорода для термояда потребуется раз в 100 -- 200 больше. Да и для разных лазерных пушек с парусами джоулей-то потребуется не меньше, а где их взять? Посчитал, прослезился и из оптимиста превратился в пессимиста. Видимо, на первое время придётся ограничиться беспилотником (его можно сделать полегче, т. к. ему не надо будет нести космонавта с продуктами, водой, воздухом, экранами от радиации и прочими необходимостями) или лететь помедленнее, но тогда космонавта придётся замораживать, а потом воскрешать поцелуем, т. к. других способов воскрешения человека после заморозки по моим сведениям пока не придумали.

Что касается анигиляционного звездолета, то там можно использовать обычную магнитную ловушку, и его работа будет весьма проста, вопрос в том, что получить антивещество чрезвычайно сложно, и нужны затраты колоссальной энергии, так что по-сути это не реально.

Да, я уже убедился. :-) Кстати, до кучи посчитал, сколько АЭС придётся задействовать для выработки 5 тонн позитронов. Получил цифру 333 333.(3) АЭС, которые должны работать в течение года (это, опять же, при 100% КПД).

Ну если вы предложите реальную конструкцию такого резервуара, то тогда создание двигателя на этом принципе возможно. Есть устойчиво работающая электромагнитная ловушка, способная стабильно удерживать антивещество в течение длительного времени?

Вот этого не знаю. Не конструктор, увы. Но, думаю, тут-то как раз неразрешимых проблем возникнуть не должно. Вопрос, какой массы такая ловушка получится. Но главный вопрос, увы, -- это где взять энергию для выработки 5 тонн антивещества. Я с самого начала догадывался, что здесь возникнут проблемы, поэтому и вынес финансирование за скобки, но при таких количествах никакого финансирования не хватит: просто нет на Земле стольких электростанций. Так что вопрос с аннигиляционным двигателем снимается до лучших времён.

Как известно, галактики во вселенной образуют крупноячеистую структуру в пространстве, нечто подобное есть оказывается и для звезд, в окрестности Солнца

Ну и до кучи всё-таки загнал в gnuplot эти цифры. Получил график (см. вложение).  По оси X отложены расстояния в световых годах, по Y -- количество звёзд. Красная линия -- теоретическая функция при равномерном распределении звёзд. Формула y=4*пи*x^2/84.3756922799, где 84.3756922799 -- коэффициент приведения к одному масштабу. Зелёная ступенчатая линия -- реальное распределение звёзд, разбитых на 4 равных группы по 4 с копейками св. года (точнее, расстояние до самой далёкой звезды из таблицы самых близких звёзд/4). Синия линия -- то же самое, что и зелёная, но проведена по центрам ступенек, так нагляднее. Из графика видно, что количество возрастает пропорционально квадрату расстояния с незначительной погрешностью.

[олигарх]

Не так считали!!! Кратные звезды рассматриваются как ОДНА звездная система.тогда все иначе будет! Потом ваша формула совершенно не учитывает пространственное распределение звезд, и усредняет их плотность по всей небесной сфере!. Таким образом неравномерности никак не найти, попробуйте тоже самое для галактик сделать, никаких ячеек абсолютно не увидите!

[VAKT]

Не так считали!!!

Ваш расчёт гдё А то только языком трепать горазды. Вы - расчёт выкладываете, а участники форума смотрят.
Или опять басню про денег не дают ? Хотя наверняка как обычно - "сделаю лицо кирпичом и не буду реагировать на вопросы".

[aureliano]

Не так считали!!!

Кстати да, сейчас подумал, что расстояния можно было разбить не на 4, а на 5 и даже на 6 частей.

Кратные звезды рассматриваются как ОДНА звездная система.тогда все иначе будет!

Собственно, из звёзд в кратных системах, посчитанных отдельно, в таблице расстояний только одна "лишняя" звезда, это Проксима Центавра, ближайшая к нам. Да и она, возможно, совсем не лишняя. По крайней мере Википедия пишет:

Проксима Центавра находится примерно в 15 000±700 а. е. (около 0,21 св. года) от двух остальных звёзд системы Альфа Центавра, что в 20 раз меньше расстояния от неё до Солнца. Предполагается, что Проксима Центавра вращается вокруг системы Альфа Центавра с периодом около 500 000 лет или даже больше. На этом основании звезду иногда называют Альфа Центавра C. Пока до конца не ясно, действительно ли Проксима входит в систему Альфа Центавра и находится на орбите вокруг двух остальных звёзд. В пользу этой гипотезы свидетельствует то, что векторы движения Проксимы Центавра и остальной части звёздной системы практически совпадают.

Потом ваша формула совершенно не учитывает пространственное распределение звезд, и усредняет их плотность по всей небесной сфере!. Таким образом неравномерности никак не найти, попробуйте тоже самое для галактик сделать, никаких ячеек абсолютно не увидите!

Это да. Проверялась только гипотеза о том, действительно ли Солнце стоит особняком в местном звёздном скоплении. Судя по приведённой в статье карте там действительно выделяются некоторые направления, но, имхо, чтобы делать глобальные выводы, желательно иметь карту большей окрестности. Всё-таки 53 звезды -- не очень репрезентативная выборка, как мне кажется.

[ivanij]

Но, думаю, тут-то как раз неразрешимых проблем возникнуть не должно. Вопрос, какой массы такая ловушка получится. Но главный вопрос, увы, -- это где взять энергию для выработки 5 тонн антивещества. Я с самого начала догадывался, что здесь возникнут проблемы, поэтому и вынес финансирование за скобки, но при таких количествах никакого финансирования не хватит: просто нет на Земле стольких электростанций. Так что вопрос с аннигиляционным двигателем снимается до лучших времён.

Хорошо, спасибо и на том. Т.к. именно здесь-то и существуют неразрешимые проблемы. Пусть пока неразрешимые. тем не менее путей их решения в ближайшем и даже отдалённом будущем не предвидится.

 http://mixednews.ru/archives/4959
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%ED%F2%E8%E2%E5%F9%E5%F1%F2%E2%EE