КВС в космосе

[Андрей Курилов]

Курилов предложил (пару страниц назад) повышать массу корабля с падением скорости не квадратично (как я), а кубически.

А обе последовательности хороши. Квадратная - эквиэнергетическая, кубическая - эквимощностная получаются... Звездовозы между ними...

[alex_semenov]

Звездолёт должен лететь настолько медленно, насколько это можно позволить вообще, чтобы не отапливать вселенную.

Это НЕВЕРНО! (что тише едешь - дальше будешь)...
И я уже десять раз об этом говорил.
Энергетические затраты экспедиции определяются как СУММА двух энергозатрат. На разгон (разгон и торможение) и на поддержание жизнедеятельности корабля в пути.
Если вы летите быстро то вторые затраты исчезающее малы по сравнению с первыми и их никто особо не считает в первом приближении.
Но если вы летите медленно, то ситуация может перевернуться.
Если в процессе перелета вы на поддержание жизнидеятельности колонии  потратили энергии больше чем затратили на разгон и торможение, то где-то, на какой-то скорости перелета v должен быть ЭКСТРЕМУМ минимум "отапливания вселенной".
Его надо научиться считать.
Хотя бы в допустимом интервале.
Например для колонии надо определить массу корабля на одного человекае, скажем 300 тонн или 3000 тонн. Уже можно оценить эрергию на разгон-торможение при данной v на одного человека. И из этого v посчитать время в пути t.
Теперь надо оценить энергозатраты на этого человека (или эти 3000 тонн) в пути. Скажем 1 Мвт или 30 Квт. Умножайте на время t. Вот вам и два графика от v. Суммируйте и находите экстремум.
Медленней этой скорости лететь нет смысла.

Видно, что мегатонный корабль тратит на порядок больше энергии для разгона. Но его разгон может длиться на порядок больше, поэтому мощность бортовой энергоустановки может оставаться той же (!). Вот такой вот интересный вывод получился для кубической последовательности. Т.е. радиаторы для корабля спящих и для корабля поколений могут иметь примерно одинаковый размер. Причём для корабля поколений радиатором может стать уже и вовсе обитаемый отсек. Я вообще ожидал что размеры радиаторов будут расти, причём быстрее размеров корабля.

Вы интуитивно на пальцах вывели кубический закон зависимости мощности от скорости. Все верно. И радиатор при кубическом росте массы (от падения скорости) в вашей задаче будет как раз ДЕЙСТВИТЕЛЬНО оставаться постоянной величины.
Так и получится. Не в степени 2/3, а в степени 3/3=1. Но удельная площадь радиаторов на массу все равно заметно будет  падать.
Все верно, об этом и речь.
Когда я прикидывал тут  КВС  под мегатонную бомбу я  просто брал некую мощнось "для начала" и получал огромный радиатор.
Но это же все - прикидки.
Надо плясать от конкретного проекта. Надо для начала понять какая нам нужна масса (ее порядок) и скорость, а потом смотреть впишемся мы с КВС в массо-габариты и мощности, необходимые нам? Может КВС самого минимального размера для этого слишком велик?

Для моего максимального корабля-города он явно великоват. Но при ваших горах и долинах…

[Андрей Курилов]

Это НЕВЕРНО! (что тише едешь - дальше будешь)...
И я уже десять раз об этом говорил.
Энергетические затраты экспедиции определяются как СУММА двух энергозатрат. На разгон (разгон и торможение) и на поддержание жизнедеятельности корабля в пути.
Если вы летите быстро то вторые затраты исчезающее малы по сравнению с первыми и их никто особо не считает в первом приближении.
Но если вы летите медленно, то ситуация может перевернуться.
Если в процессе перелета вы на поддержание жизнидеятельности колонии  потратили энергии больше чем затратили на разгон и торможение, то где-то, на какой-то скорости перелета v должен быть ЭКСТРЕМУМ минимум "отапливания вселенной".

Всё как раз верно. Время полёта в каждом из случаев (килотонна, мегатонна, гигатонна) ограничивается снизу требованиями к выживаемости куда раньше, чем вашим требованием не тратить много энергии. Даже для кораблей поколений в диапазоне масс между миллионом и миллиардом тонн затраты энергии во время перелёта (гигаватты умножить на тысячи лет ~ 10^20..22Дж) не превышают затрат даже на один только разгон. Переломной ситуация становится, когда масса "корабля" превышает гигатонну. Скорость падает до пекулярной в межзвёздной среде, время жизни - десятки тысяч лет и более, перелёт становится бесмысленнен, энергия на перемещение более не тратится. Совпадение - такие массы/скорости как раз становятся характерны для межзвёздных комет/астероидов, а время в десятки тысяч лет является средним временем между близкими "встречами" таких объектов в межзвёздной среде.

[alex_semenov]

Всё как раз верно. Время полёта в каждом из случаев (килотонна, мегатонна, гигатонна) ограничивается снизу требованиями к выживаемости куда раньше, чем вашим требованием не тратить много энергии.

Я не поверил и построил успокоившие меня кривульки.
Все зависит от выбора граничных параметров.

Возьмите:
Норма масса  корабля 300 тонн/чел
Норма потребления энергии 500 Квт/чел (освещение растений требует близких параметров! Надо уточнить по оксфордскому тору. Мы когда считали убежище в Антарктиде я понял что свет в оранжереях там получается очень дорогим!)
Кпд процесса разгона и торможения  0.3.
Я тормозил тем же приводом что и разгонялся. При этом просто удвоил гасимую скорость и посчитал энергию с учетом кпд.
Дистанция полета - 10 св. лет.
Учета удлинение времени полета за счет разгона и торможения я не делал (хотя можно сделать и  ввести  дополнительный граничный параметр ускорения  и тогда оптимум сдвинется в сторону больших скоростей)

В итоге у меня получался на графике красивый плавный прогиб с минимумом где-то в районе 200-250 км/с. То есть меньшей скоростью при таких параметрах просто нет энергетического смысла на эту дистанцию выходить.

Интересно, что если взять по 3 000 тонн на человека то получается ярко выраженный минимум где-то на 110 км/с
И только 30 000 тонн на человека сдвигает оптимум на 50 км/с.

Весь вопрос - в выборе разумных параметров.

[Golossvyshe]

Вы не этот аппарат тут обсуждаете, господа?
russian pepelats rocket gazprom

[alex_semenov]

Вы не этот аппарат тут обсуждаете, господа?
russian pepelats rocket gazprom

Нет. Мы вообще то разные. Но в принципе похожие...
Например я только что таки посчитал "звезду смерти"...

Для разгона парусника в 100 000 тонн массой ( 34 000 тонн сам корабль) до скорости 0.5с в течении 5 лет (дистанция разгона 1.25 св. года) нужно следующее энергетическое астросооружение.

Наружная поверхность сооружения (радиатор) имеет диаметр почти что с Луну (на 18 км больше) и температуру  -23 С. Видимо из армированного водяного льда (массу этой корки пока не считал).
Сооружение в общем то полое (небольшое давление углекислого газа и конвекционные потоки), внутри есть еще одно более толстое и твердое ядро диаметром 170-180 км. Это собственно сам реактор с генераторами внутри которого и находится пылевое облако - термоаккумулятор. Я считал параметры облака для железа, но скорей всего какой-нибудь оливин перетертый в порошек (вообще он и так находится на кометах в виде мелкой пыли).

И так, надо ядро из пылинок железа суммарной массой в 2 тератонны. Она поглащает тепло, импульс и радиацию мощных термоядерных взрывов  в центре и постоянно разогрето не ниже 1500 К. Каждый взрыв поднимает температуру до 1600 К (часовые колебания).  Если собрать это все в плотную массу то получим сферу 8 км в диаметре.
То есть радиационная изоляция практически идеальная.

Теперь что касается взрывов (самое интересное). Ежечасно в центре сооружения взрывается водородно бомба-матрешка (где-то на 6 ступеней) мощностью в  22 тетатонны пардон переврал гига (миллиардов) тонн ТНТ (Никита Хрушев нервно курит в стороне и сгорает от зависти).
Кому интересно попробуйте прикинуть РАЗМЕР этого изделия…

И каждый час такая штука уходит в центр сооружения.
Лукас и рядом не лежал со своей жалкой "звездой смерти"!

Вот такой вот привод для  межзвездного паравоза в первом приближении...
Что о массе в целом? Надо считать отдельно. Но я думаю что теплоноситель составит где то половину или (в худшем случае), десятую часть массы всего сооружения. То есть весь этот мыльный пузырь будет иметь массу порядка 20 тератонн и это сравнимо с массой камней, которых в СС можно найти тысячами, если не больше. То есть, было бы желание, ум и стальные трудовые руки такое чудо построить...
Построить такое можно практически у любой звезды.

Кстати. Изюминка. Если мы взрываем ежечасно по бомбе 5 лет к ряду (запуск одного корабля),  то это 43800 зарядов. Если триггер для каждой бомбы содержит по 30 кг урана или плутония (что в общем то очень жирно) то расход актиноида на один запуск чудо-звездолета  всего 1 314 тонн. В общем через трансмутатор надо прогнать порядка 2 -5 тысяч тонн сырого урана или тория. По-моему просто смешная цифра даже для нас.
Два- три старта "морского дракона" из нашей гравитационной ямы если этого тория негде больше взять еще.
Основной источник энергии - бросовый дейтерий. Ну и много упорного труда, видимо, машин-саморепликаторов. Люди такое не осилят. При этом заметьте, не обязательно каких-то там нано-машин… Простых машин-пролетариев в духе AASM.


Да, предупреждаю сразу. Термобаланс паруса я проверил. Парус 1000 км в диаметре.
Температура при поглощении света 4% (обычный алюминий) и коэффициенте черноты  по обеим сторонам 0,06  (простая алюминиевая фольга 0.04, алюминиевый лист 0.09.) 597 К. 2/3 от температуры плавления алюминия (выбранный Форвардом термический предел парусу) - 622 К. То есть термически мы вписываемся.
О набегающем потоке и пыли мы спорили уже. Вопрос сложный и открытый. Но в целом надежного смертельного  вердикта парусу нет.
Толщину  паруса не считал, но знаю что будет более 40 нм (толстенный будет парус! Потому что я его перетяжелил на 10 000-20 000 тонн! Массу не экономил. Ибо предполагался "Драккар" сами знаете для чего…).
Еще тонкость. Для такого огромного паруса нужна относительно небольшая фокусирующая оптика. При длине волны 10 мкм, апертура собирающей линзы на 1.25 св. года будет 290 км в диаметре. Поэтому, если линзу или сразу излучатель сделать 580 км в диаметре (это много меньше нашей "звезды смерти" и он там поместится как очень большой кратер, поэтому и "звезда смерти") то луч можно сделать и  на 20 мкм. Чем длинней волна излучения, тем легче его генерировать и поддерживать как монохроматичный, когерентный объект.



Вот где-то так получается…



 
Последнее. "Звезда смерти"  - очень дурацкое название. Мне не нравится. Но, думаю прилипнет к проекту - точно.
 

[alex_semenov]

ГолосСвыше навеял... Гравицапа - идеальное название для сооружения.
Согласны?!
Гравицапа - то что надо!
Хочу застолбить как автор.
Гравицапа Семенова!
Класс!
 

[Okub62]

Данелия уже списан со счетов?

[vika vorobyeva]

От всех этих проже проектов ощущение лютого стрим-панка
На паровой тяге на Луну. Даже Жюль Верн выглядит реалистичнее.

Но участники дискуссии делают очень полезное дело - остужают горячие головы Если какой-нибудь восторженный вьюнош прибежит, размахивая руками и крича о полетах к звездам, я буду сразу давать ему ссылку на эту тему. Чтобы представлял, что и сколько стоит добраться до звезд.

[Андрей Курилов]

Наружная поверхность сооружения (радиатор) имеет диаметр почти что с Луну (на 18 км больше) и температуру  -23 С. Видимо из армированного водяного льда (массу этой корки пока не считал).

Экий волшебный радиатор-то. Как будете выравнивать температуру по всей его площади? Даже если теплоноситель будет бегать со скоростью хорошего поезда по трубам (80 км/ч), от середины до края такого радиатора ему ехать сутки. Сколько раз говорил - не бывает больших радиаторов. Это фентази теплопроводность не масштабируется по хотению вместе с радиатором. Если у вас работает вполне себе радиатор поперечником 1 метр в виде обычного металлического листа, то для радиатора 10 м уже понадобятся насосы и теплоноситель, жрущие дополнительную энергию и, соответственно, ещё больше увеличивающие размер радиатора. Для радиатора размером 100 м придётся поднатужиться - какие-нибудь там левитирующие капли, высвечивающие тепло. Радиатор поперечником 1000 м скорее всего, уже тупо невозможен физически. Ну а радиатор размером с Луну вообще не бывает в принципе даже в сказках.

[Андрей Курилов]

Парус 1000 км в диаметре.

Я предлагаю сразу радиатор размером с Жупитёр и парус размером с Солнечную Систему. И усё - Галактика в опасности у нас в кармане!

Любите астросооружения, значит, побольше... Вы хотите поговорить о размерах? Вас это беспокоит?

[gans2]

Так вот он какой, бустер Чистильщиков.

[Инопланетянин]

Это фентази теплопроводность не масштабируется по хотению вместе с радиатором.

Наверное, придётся сооружать миллиарды мелких излучателей (Рой Светлячков ). Это и масштабируемость теплопередачи решит и проблему механических конструкций большого размера. Правда, создаст проблему синхронного управления всем этим богатством, но это меньшая проблема.

[Андрей Курилов]

Наверное, придётся сооружать миллиарды мелких излучателей (Рой Светлячков ).

ОК, ну допустим вы расположите их на поверхности виртуальной сферы радиусом 1000 м. А им как вы тепло передавать будете? Ведь радиатор - это холодильник.

Кстати, на поверхности айсберга в межзвёздной среде ситуация проще. Просто устраиваем фонтан твёрдого вещества, охлаждающий собственно радиатор и выбрасывающий вещество на скорости чуть меньше местной первой космической (несколько метров в секунду). Всё это барахло, поболтавшись в межзвёздной среде вдали в течение времени около часа, падает обратно уже остывшим до температуры фона (15-30 К).

[Инопланетянин]

ОК, ну допустим вы расположите их на поверхности виртуальной сферы радиусом 1000 м. А им как вы тепло передавать будете?

Я имел ввиду не одну установку с каким-то сложным радиатором, а множество установок каждая со своим излучателем. Которые совместно излучают на парус звездолёта. См. Рой Светлячков.

Кстати, на поверхности айсберга в межзвёздной среде ситуация проще.

А поверхность атмосферы нашей Земли тоже очень хороший и дармовой радиатор, помимо всего прочего. Как и любое космическое тело с хорошей гравитацией. Действительно получается радиатор с Луну или, лучше, Титан за просто так.
Но конкретно для разгона (и необходимости свободно выходить лучу из установки) надо миллиарды мелких установок возле Солнца. Каждая собирает солнечный свет, каждая питает от него лазер, каждая целится в парус, каждая сбрасывает тепло через свой личный небольшой радиатор.

P.S. Осталось продумать, кто будет чинить установки в кол-ве эквивалентном лунному излучателю. Или они саморепликаторами будут?

[alex_semenov]

Данелия уже списан со счетов?

Нет конечно! Гравицапа Данелии - совсем другой системы!
Но общий  смысл - тот же. Без гравицапы пепелац только так летать может, а с гравицапой…

Да и вселенные у него и у меня (с Мазуром) - как две капли воды. Безнадега и одни бесплодные камни. Воду и ту на луц (дейтерий) собираемся перевести... ибо больше не из чего делать...

[Андрей Курилов]

Я имел ввиду не одну установку с каким-то сложным радиатором, а множество установок каждая со своим излучателем. Которые совместно излучают на парус звездолёта. См. Рой Светлячков.

ОК. Хороший подход.

Но конкретно для разгона (и необходимости свободно выходить лучу из установки) надо миллиарды мелких установок возле Солнца. Каждая собирает солнечный свет, каждая питает от него лазер, каждая целится в парус, каждая сбрасывает тепло через свой личный небольшой радиатор.

И здесь не нужно ни радиатора, ни электричества. Есть активные среды для лазеров на солнечной накачке. Я бы их везде натыкал: у Земли - на ГСО для освещения полярных регионов, у Солнца - для освещения всех колоний в СС.

[alex_semenov]

От всех этих проже проектов ощущение лютого стрим-панка
На паровой тяге на Луну. Даже Жюль Верн выглядит реалистичнее.

Э-хэ-хэ…
Ну почему нереалистичный проект? Грандиозный! Неподхемный!
Но как раз реалистичный. Именно потому что стимпанк. 
Нереалистичный в смысле не осилим строительные работы?
Вика, а может просто мы стали слишком МЕЛКО мыслить?
Обмельчали?
Вот посмотрите, 1968-й год (еще эпоха великих строек)!:



http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/tm/1968/4/kontury.html

А я не предлагаю в данном случае оседлать планету и лететь куда то (на это у нас Курилов, как я понимаю, гравный конструктор). Я предлагаю построить основательный межзвездный космодром. Разумеется в космосе.



Комплекс, пропорциональный масштабу поставленной  задачи!

Нереалистичен только огромный объем "земляных" и строительных работ. А физика вся вроде как срастается очень даже гладко (пока).
Я честно говоря сам не ожидал что получится всего лишь Луна. Думал с Землю выйдет.
Но тут надо считать и пересчитывать. Уточнять.
Это пока только первый набросок.

Но участники дискуссии делают очень полезное дело - остужают горячие головы Если какой-нибудь восторженный вьюнош прибежит, размахивая руками и крича о полетах к звездам, я буду сразу давать ему ссылку на эту тему. Чтобы представлял, что и сколько стоит добраться до звезд.

Да, вот это - да. Ради этого уже стоит очень красочно рассчитать, расчертить мою гравицапу. Люди, глядя на тысячи террават просто не могут представить  ЧТО ЭТО ТАКОЕ, сколько стоит разогнать линкор (100 000 тонн) до половины света. У них просто воображения не хватает. А тут - все четко и наглядно получается.
И самео смешное - по другому ведь и не получится! Термодинамика она и есть термодинамика. Никакая аннигиляция ее не отменит.

[alex_semenov]

Так вот он какой, бустер Чистильщиков.

Ганс, я  вам картинки нарисовал бы... Вы бы вообще в восторг пришли!
 
Но они у меня пока в голове тольк. И там масса нюансов, деталей... Это же так, первая попытка оценить некоторые параметры. А вообще я эту гравицапу задумал еще пару лет назад, когда на Цереру лепил "Одуванчик" понял, что планетоид маловат по размерам. А покрупнее тела  - редки и там масса проблем.
Потом мне запало вот это сооружение...



Я думаю что гравицапу Семенова из исходного куска камня и льда (астероида) выворачивать надо  примерно как глобус казус  планировали. При этом задача не в пример проще чем перестройка Земли.
По сути астросооружение сравнимое с какой-нибудь Рамой Кларка. Да, впечатляющее но не настолько и большое, что бы цивилизация в 1/100 первой по Кардышеву не осилила задачу (если понадобится).

[Андрей Курилов]

Александр, так что там с вашими резиновыми радиаторами? Как тепло размазывать будем по всей площади?