Ракета,запитываемая лазером: способ вырваться из гравитационного колодца Земли?

[Кремальера]

А скорости истечения, заметно превышающей соответствующую для обычных РД, Вы не получите.

Не получим ,пока будем жечь то ,что жег еще СП.Как насчет метастабильного гелия?Скорость истечения около 33км/сек, ЕМНИП ,у Фрисби это описано.Вполне себе одноступенчатый выход.А лазером будем за атмосфрой подсвечивать.

[Проходящий Кот]

Так это термоглиссер Всеволодсона
Но только здесь скорости меньше.....

[bob]

Так это термоглиссер Всеволодсона
Но только здесь скорости меньше.....

Да не. Всё чисто. Всеволодсон не вполне понимал идею гравитационного джампа (что он когда-нибудь кончается). И придумал свои нагреваемые Солнцем баки для "спасения" в принципе не спасаемой идеи. А здесь-то всё понятно. Представьте себе, что Вы самолётик с электромоторчиком воткнули в розетку, а провод до него бесконечной длины и ничего не весит. Пока есть атмосфера, он ускоряется, понятное дело. В каком-то выпуске киножурнала "Хочу всё знать" за семидесятые годы показывали опыт с турбовинтовым самолётиком, работавшим от энергии наземного радара. Здесь разница в том, что воздушно-реактивный самолётик ув. Polnoch_XU работает от энергии лазера. Не спорю, что это возможно. А насчёт выгодности - чёрт знает.

[huch]

Как это посчитать, не ясно, но явно будут большие потери на рассеяние энергии. Как атмосферой, так и двигателем. А скорости истечения, заметно превышающей соответствующую для обычных РД, Вы не получите. Напомню, всё определяется термостойкостью материалов двигателя и сопла, которая и для обычных РД на пределе возможного. С другой стороны, нет баков... В общем, чёрт знает, что из этого выйдет. А УИ, относительно самой ракеты действительно бесконечный. Он теряет смысл, поскольку скорость истечения есть, а переменной массы нет. Стартовая масса равна финишной.

На самом деле "все уже украдено до нас" (с)
Схемы безтопливных ПВРД разрабатывались и испытывались еще с 50-х годов. И американцами и нами. Назывались они тогда атомолетами.
Схема вполне рабочая. По тем расчетам, чтобы разогнать 100 тонный самолет до 1.7 маха был нужен двигатель с тягой 20 тонн и реактор мощностью 40 мегаватт. И все там было нормально. В серию эти самолеты не пошли не по причине недостаточной термостойкости материалов, а из-за радиационных проблем. С другой стороны классические ПВРД обеспечивали более высокие скорости и высоты полетов.

[bob]

Схемы безтопливных ПВРД разрабатывались и испытывались еще с 50-х годов. И американцами и нами. Назывались они тогда атомолетами.
Схема вполне рабочая.

Атомолёт не совсем бестопливный. Он уран расходует. И, самое главное, он тяжёлый из-за этого. Активную зону реактора нехорошо нагревать до расплавления. А если её не нагревать до расплавления, скорость истечения нагретого воздуха получается низкой. Естественно, УИ даже до обычных керосиновых движков невозможно было дотянуть. Вот предложение топикстартера действительно бестопливное. Ему реактор на борту не нужен. Реактор стоит на земле, а оно получает энергию от него по лучу.

[huch]

Атомолёт не совсем бестопливный. Он уран расходует.

Это несущественные мелочи. 45 грамм в сутки. Это не реактивная масса, это накладные расходы. Тут для лазерного старта АЭС на десятки гигаватт считают приемлемым поставить. Или они уран не расходуют? Смысл в том, что разогревая часть двигателя (любым способом - лазером, СВЧ, реактором), можно создать вполне нормально летающую железку.

[Polnoch Ксю]

Атомолёт не совсем бестопливный. Он уран расходует.

Это несущественные мелочи. 45 грамм в сутки. Это не реактивная масса, это накладные расходы. Тут для лазерного старта АЭС на десятки гигаватт считают приемлемым поставить. Или они уран не расходуют? Смысл в том, что разогревая часть двигателя (любым способом - лазером, СВЧ, реактором), можно создать вполне нормально летающую железку.

И это тоже, но главный смысл идеи не только в том, что бы обойти закон сохранения энергии, но и в том, что бы обойти формулу циолковского. Для этого и источник энергии выносится за пределы ракеты, и на него больше не накладывается никаких жестких массо-габаритных ограничений для полета: это обычная АЭС. И обычный сверхмощный лазер, который тоже может быть (его охлаждение, и т д) любых габаритов.

[huch]

И это тоже, но главный смысл идеи ... что бы обойти формулу циолковского.

А для атомолетов формула Циолковского и не применялась. Реактивной массы атомолет с собой не несет.

Для этого и источник энергии выносится за пределы ракеты, и на него больше не накладывается никаких массо-габаритных ограничений: это обычная АЭС. И обычный сверхмощный лазер, который тоже может быть (его охлаждение, и т д) любых габаритов.

Мы не на сайте журнала "Юный техник" общаемся. Давайте сверхмощные лазеры обычными называть не будем. Давайте не будем забывать про ограничения канала передачи - расхождение луча, его затухание, проблемы прицеливания и фокусировки, защиту полезной нагрузки от перегрева, влияние на климат вокруг стартовой площадки и т.д.

[Anatoly]

Почему дороже? С чего? Как две тысячи "Протонов" могут быть дешевле ЭКСПЛУАТАЦИИ (не путать со строительством!) пары энергоблоков?

очень грубо, в расчете на 1 килограмм выводимого на орбиту груза с помощью лазерной схемы получается, что для сообщения  50МДж кинетической энергии с оптимистичными коэффициентами потерь и преобразований (КПД 50% вне лазера и 10% лазера) - потребуется снять с АЭС 4500Мдж и почти все это рассеять в районе расположения всей системы (это эквивалентно кипячению 0,1 куб.км воды) - при ускорении разгона в 1g и "нормальной работе" 1000МВт-ных энергоблоков на это нужно как минимум несколько (от 4) энергоблоков - соответственно, любая реальная выводимая на орбиту масса (от тонны и выше) по этой схеме потребует нереального количества энергоблоков и слабопредставимой системы утилизации энергопотерь лазера...
Дальше считать?

P.S Про расходуемые материалы лазера (теплообменная система + адаптивная оптика и алмазные зеркала), которые для данных мощностей имеют минутное время жизни, даже и не вспоминаю

[Polnoch Ксю]

влияние на климат вокруг стартовой площадки и т.д.

Это от гигаватта в течение нескольких минут, что ли? Как думаете, если сгорит пассажирский самолет-лайнер, полностью сгорит, заправленный бензином, из-за этого растает вечная мерзлота в Сибири? Энергия выделится примерно одного порядка.

Думаю, что мегаполис "фонит" во много раз сильнее!

[Polnoch Ксю]

Почему дороже? С чего? Как две тысячи "Протонов" могут быть дешевле ЭКСПЛУАТАЦИИ (не путать со строительством!) пары энергоблоков?

очень грубо, в расчете на 1 килограмм выводимого на орбиту груза с помощью лазерной схемы получается, что для сообщения  50МДж кинетической энергии с оптимистичными коэффициентами потерь и преобразований (КПД 50% вне лазера и 10% лазера) - потребуется снять с АЭС 4500Мдж и почти все это рассеять в районе расположения всей системы (это эквивалентно кипячению 0,1 куб.км воды) - при ускорении разгона в 1g и "нормальной работе" 1000МВт-ных энергоблоков на это нужно как минимум несколько (от 4) энергоблоков - соответственно, любая реальная выводимая на орбиту масса (от тонны и выше) по этой схеме потребует нереального количества энергоблоков и слабопредставимой системы утилизации энергопотерь лазера...
Дальше считать?

Вы забыли про:

1) конденсаторы, что нам помешает накопить энергию? Нам нужно-то всего "светить" лазером пять раз по пять-десять минут в сутки (для разгона первой ступени)
2) про то, что энергоблок рядом со стартом нам нужен только для первой ступени
3) вторая ступень будет разгоняться уже практически в вакууме орбитальным лазером, уже без потерь на нагрев атмосферы.

[Polnoch Ксю]

P.S Про расходуемые материалы лазера (теплообменная система + адаптивная оптика и алмазные зеркала), которые для данных мощностей имеют минутное время жизни, даже и не вспоминаю

Тогда сделаем тысячу излучателей, общей мощностью в гигаватт, что бы были более долговечны

[huch]

что для сообщения  50МДж кинетической энергии ...  при ускорении разгона в 1g

Это много. При ускорении в 1 g высоты 20 км мы достигнем за время порядка минуты. Наберем за это время скорость в пару махов. А дальше плотность атмосферы заставит нас переходить на другой тип двигателя.

[Polnoch Ксю]

очень грубо, в расчете на 1 килограмм выводимого на орбиту груза с помощью лазерной схемы получается, что для сообщения  50МДж кинетической энергии с оптимистичными коэффициентами потерь и преобразований (КПД 50% вне лазера и 10% лазера) - потребуется снять с АЭС 4500Мдж

Кстати, насчет 4,5 гигаватт не понятно: у Востока, с его совсем не идеальным КПД, и совсем не килограммом, забрасываемым наверх, была мощность всего на порядок больше. Что-то у Вас не сходится

UPDATE: а, Вы о Джоулях, ясно неправильно прочитала. Я сейчас на работе, тут некогда считать, вечером посчитаю сама....

[huch]

Тогда сделаем тысячу излучателей, общей мощностью в гигаватт, что бы были более долговечны

Я ждал такого предложения! :-)
Предложите систему слежения за ракетой и автоматической синхронизации на ней 1000 лучей. Как будем обеспечивать их когерентность или будем бороться с интерференцией?

[Polnoch Ксю]

Тогда сделаем тысячу излучателей, общей мощностью в гигаватт, что бы были более долговечны

Я ждал такого предложения! :-)
Предложите систему слежения за ракетой и автоматической синхронизации на ней 1000 лучей. Как будем обеспечивать их когерентность или будем бороться с интерференцией?

Посмотрите, какого размера Союз или Восток. Вы в Москве на ВДНХ были? Они такие большие, что найти не то, что тысячу, а сто тысяч мест на них легко

[Polnoch Ксю]

что для сообщения  50МДж кинетической энергии ...  при ускорении разгона в 1g

Это много. При ускорении в 1 g высоты 20 км мы достигнем за время порядка минуты. Наберем за это время скорость в пару махов. А дальше плотность атмосферы заставит нас переходить на другой тип двигателя.

Мы по пологой кривой будем разгоняться (которая, к сожалению, увеличит рассеяние лазерного луча, по тому, что расстояние до ракеты будет больше), что бы увеличить участок с максимальным УИ.
Можно, наверное, по спирали вокруг излучателя полого вверх двигаться.
Ну и предельная высота для гиперзвукового прямоточника, это, кажется, где-то 35 километров.

[Anatoly]

1) конденсаторы, что нам помешает накопить энергию? Нам нужно-то всего "светить" лазером пять раз по пять-десять минут в сутки (для разгона первой ступени)

эээ... А можно изложить физические принципы данных конденсаторов? А то что-то мне в голову ничего не приходит из энергонакопительного, способного аккумулировать такие энергии и выдавать их с нужными мощностями...

2) про то, что энергоблок рядом со стартом нам нужен только для первой ступени

ну поставьте еще один коэффициент - какая часть энергии должна быть выдана с наземной установки - но на качественную оценку нереализуемости лазерной схемы это не повлияет...

3) вторая ступень будет разгоняться уже практически в вакууме орбитальным лазером, уже без потерь на нагрев атмосферы.

можете описать логику работы и параметры орбитальной энергоустановки и орбитального лазера (известные сейчас лазеры потребной мощности - газодинамические - т.е. требуют немалых размеров и значительной массы рабочего тела)?

Еще раз повторюсь - схема "в идеале" вполне работоспособна, и даже может быть реализуема "в реале" на существующей элементной базе и известных физических принципах - но в сравнении с иными схемами вывода на орбиту оказывается чрезмерно ресурсно- и энергетически- неэффективна - т.е. свою основную задачу - снижение стоимости вывода грузов на орбиту - не решает...

[huch]

Это от гигаватта в течение нескольких минут, что ли? Как думаете, если сгорит пассажирский самолет-лайнер, полностью сгорит, заправленный бензином, из-за этого растает вечная мерзлота в Сибири? Энергия выделится примерно одного порядка.

Вы видимо считаете, что АЭС похожа на выключатель в вашей спальне? Реактор выделяет тепло, даже если не работает. И их не просто так строят на берегах рек или больших озер. В вашей схеме этих реакторов десяток. Далее вы предлагаете производимую энергию утилизировать прям на месте (не распределяя ее по линиям ЛЭП на большую территорию) Далее вы предлагаете делать пару тысяч стартов в год (6-7 стартов в сутки). В общем местный климат изменится достаточно сильно. На примерах тех же мегаполисов это неплохо видно.

[Polnoch Ксю]

эээ... А можно изложить физические принципы данных конденсаторов? А то что-то мне в голову ничего не приходит из энергонакопительного, способного аккумулировать такие энергии и выдавать их с нужными мощностями...

Может быть, кто-то изложит, я не в теме Ну ОК, хоть пятьдесят энергоблоков. Это все равно не так много в мировых маштабах. Что нам помешает во время вне пусков (в сутках 1440 минут, пять запусков по минут пять это всего двадцать пять минут) использовать энергоблоки для освещения квартир, для промышленности, и тд?
Заодно мы резко уменьшим стоимость содержания системы От нее будет прямая прибыль от потребителей на Земле (а ведь нам именно это и нужно: уменьшить стоимость килограмма на орбите! При подсчете финансового баланса прибыль от энергоблоков вычтем )

ну поставьте еще один коэффициент - какая часть энергии должна быть выдана с наземной установки -

Мне нужно подумать, как посчитать энергетику не по пологой траектории (это из тригонометрии ясно, и просто), а для спиральной траектории. Может быть, кто-то поможет?
Нам нужно набрать высоту 35километров и скорость, скажем, 8 махов.