КВС в космосе

[Андрей Курилов]

А считать идеи вокруг  КВС реакторов никто не так и не взялся?

Я тут прикинул, что электроплазменный двигатель очень даже годится для корабля спящих, если оставить за скобками радиаторы. Для корабля поколений актиноидов жалко, посему может пригодиться КВС в целях экономии. Но тут загвоздка вот в чём. Тяжёлый звездолёт на электричестве - это очень плохо. Ибо при кубическом росте массы кубически должна расти площадь радиаторов при прочих равных. А это означает рост линейных размеров радиатора в степени 3/2. Т.е. если корабль весит 1000 тонн и имеет радиатор площадью квадратный километр, то корабль массой в миллион тонн должен уже будет иметь размер радиаторов не в 1000 раз больше, а в 31000 раз (при прочих равных параметрах) - т.е. 31000 кв. км. Проблемы при увеличении радиатора тоже растут быстро. Поэтому считать КВС я не возьмусь даже. Для выживания/дрейфа в собственно межзвёздной среде КВС тоже не годится - об этом я уже писал выше.

[Андрей Курилов]

Ой не факт, половина физиков в это верит, вторая половина считает, что вертушка крутиться из-за иных тонких эффектов. Когда-то сам сделал чуйствительные крутильные весы (микронить, берилиевая микронная фольга до идеального зеркала, световая стрелка метров на 20, вакуум -8 мм ртути). И светанул киловаттами монохромного рубина- хоть бы шевельнулась

Т.е. вы не верите в давление света? Или что фотон имеет ненулевую массу, которую он вообще-то уносит от источника - ?
И кому вы тут рассказываете о чтении учебников физики после этого?

[Андрей Курилов]

При чем тут вера? Речь о достоверно установленных фактах. Я изучал физику по 10-ти томнику Поля (зам фон Арденне так на минуточку), он объяснял "давление света" фотоэмиссией электронов. Подтверждено экспериментально.

Охренеть. Давно не видел людей, которые отрицают даже такие базовые вещи. Вся теория Максвелла ведь коту под хвост! Просто праздник какой-то! Ничё, что величина светового давления соответствует экспериментально именно импульсу фотонов, а не какой-то там эмиссии электронов, не?

[Андрей Курилов]

Сделать температуру радиаторов 300К и разместить внутри них жилую зону.

Обитаемые отсеки не могут быть тонкими плёнками, защита от радиации нужна.

[Андрей Курилов]

Я предлагал вот как считать (по диаграмме Курилова-Семенова ).
С линейным падением скорости корабля, его масса может расти квадратично (а не кубически). Эквиэнергетически (так сказать). На оба корабля вы затрачиваете одну и ту же энергию.
Тогда если у вас корабль имел на скорости v массу 1000 тонн, то на скорости 1/10 от v он должен иметь массу 100 000 тонн (энергозатраты будут те же). Но при этом удельная мощность у него упала в кубе, хотя из-за роста массы возросла в квадрате. То есть площадь радиатора возросла в степени 2/3.
Если у вас на корабле в 1000 тонн был радиатор в 1 км2 (1000 000 м2) на скорости v, то при таком вот масштабировании как я предлагаю для нового, в десять раз более медленного корабля, вам нужен радиатор в 10 000 м2 (миллионв в степени 2/3). Теперь посчитайте сколько м2 на тонну массы приходится у первого и второго корабля.

У первого 1000 000м2 / 1000 тонн = 1000 м2/тонну.
У второго 10 000 м2 / 100 000 тонн  = 0.1 м2/тонну.

Кубическая зависимость получается из требований к продолжительности полёта, а не из постоянства энергии, затрачиваемой на полёт. Звездолёт должен лететь настолько медленно, насколько это можно позволить вообще, чтобы не отапливать вселенную.
Берём две точки - для килотонны ПН и для мегатонны. Соответственно, скорости будут С/100 и С/1000. Если тупо умножить тонны на скорость в таком виде в квадрате, то получим безразмерные 0,1 и 1. 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.

И нужен хотя бы "Кон-тики"... Какой никакой...

Кон-тики нужен раз в десятки тысяч лет, когда происходит исчерпание ресурсов одного айсберга и происходит сближение с другим. Средняя характерная взаимная скорость при сближении будет около 20-50 км/с. Выглядеть это будет так, как будто соседний айсберг пролетает мимо на минимальном расстоянии, скажем 10¹² м (6²/₃ АЕ). Перелёт раскладывается на 2 перемещения по 2-м перпендикулярным осям. В одном направлении потребуется покрыть этот тераметр за время перелёта, т.е. разогнаться и затормозить снова, а в перпендикулярном направлении - разогнаться до скорости, с которой соседний айсберг пролетает мимо (20-50 км/с).

Наиболее энергетически выгодно стартовать так, чтобы когда корабль наберёт необходимые 20-50 км/с по одной из осей, он как раз поравнялся с целевым объектом по другой оси. Задача из разряда - как наиболее выгодно запрыгнуть в поезд на полном ходу
По моим прикидкам - в таком случае надо стартовать примерно за год до максимального сближения, когда соседний айсберг ещё находится на расстоянии примерно 10 АЕ или чуть меньше. Это накладывает серьезное ограничение снизу на дальность обнаружения соседних айсбергов в межзвёздной среде и является отдельной проблемой (в общем-то уже решённой). Значит, примерно за 2 года надо разогнаться до 20..50 км/с в одну сторону и преодолеть расстояние в тераметр - в перпендикулярную. Если всё время перелёта равномерно разгоняться и тормозить, то получаем, что за год надо развить по одной оси 10..25 км/с, по другой - преодолеть 500 млн. км (и начать торможение преодолевая оставшиеся 500 млн. км). Получаем по каждой из осей разгон до 20 и 30 км/с, что потребует дельта-v за первый год в 35..40 км/с. Второй участок длиной в год - тоже самое, только вектор будет другим. Итого, дельта-v составляет 70..80 км/с с большой дисперсией, т.е. в более широком диапазоне случаев - 50..100 км/с. Среднее ускорение - 2..2,5 мм/с за секунду. Если перевозить 4..5 килотонн багажа, то потребуется тяга 10 кН. Требуемый УИ, соответственно 20-30 км/с, так что выбор двигателя тут невелик - либо это тот же VASIMR на электричестве, либо двухступенчатая ракета с ТфЯРД. Чтобы VASIMR мог обеспечить такую тягу, потребуется 20 ГВт электроэнергии подводить в течение 2-х лет. Что равно всего 8 тонн урана при КПД добычи электричества в 40%. В случае с ТфЯРД потребуются те же тонны урана-233. Вот так вот вкратце. Жить, в принципе, можно, если будет чистый дейтериевый УТС. Если не будет - то усё, никак.

[Андрей Курилов]

Почему? А всем этим кораблям нужна одинаковая МОЩНОСТЬ запускающего привода.

Только что сказал это сообщением выше:

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.

[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...

[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.

[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?

[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).

[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.

[Андрей Курилов]

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

[Андрей Курилов]

Да очень просто. Возмем побольше теплоносителя. Это на ракете лишний теплоноситель - лишняя масса системы охлаждения. А тут это не проблема.

А рассчётик радиатора такого можно? С какой скоростью должен будет двигаться теплоноситель, какова пропускная способность труб должна быть - ? Сколько энергии будут кушать насосы?

Я не верю в радиатор размером больше 1 км.

[Андрей Курилов]

Значит и теплоноситель может годами (буквально!) путешествовать туда-сюда.

Не факт, ибо это зависит от того, сколько тепла надо успевать разносить по всему радиатору. Когда покажете пропускную способность, тогда может и поверю.

Поэтому я и собирался использовать лед в качестве внешней оболочки (в основном). Ибо на исходном теле (где-нибудь в Койпере) этого льда будет ешь- не хочу (а еще он источник основного топлива). Лед, кстати, имеет очень хороший коэффициент черноты (хотя и белый на вид). То есть как поверхность радиатора - почти идеален.
При этом. Обратите внимание.
Вы можете себе представить радиатор при -23 градуса С?
Как и сколько тепла он сбрасывает с м2?

При -23Ц лёд в космосе будет быстро сбрасывать тепло вместе с собой, если что.

Гравицапа запускает пепелац  на 100 000 тонн со скоростью  0.5с - это что называется предел мечтаний!

Чё-то много. Если со скоростью С/2, то хватит и 1000 тонн для корабля с кое-каким экипажем. Правда на скорости С/2 будет уйма проблем с эрозией встречным потоком и радиацией. И ещё - тормозить как? Или это камикадзе какой-то?

И вообще я не понял, зачем все эти астросооружения, когда можно понатыкать лазеров с солнечной накачкой вблизи Солнышка. Чисто для того, чтобы было что-то большое и толстое? Вы уверены что вы не хотите об этом поговорить? 

[Андрей Курилов]

Они, кстати, термояда не потребуют. Если их расположить ближе орбиты Меркурия, то можно будет дёшево собирать эту самую низкокачественную световую энергию. Правда, они потребуют саморепликаторов ибо в ручную обслуживать миллиарды установок...

А зачем миллиарды? Вот, например, существующая установка, собирающая до 1МВт солнечного света:



Утверждается, что рабочее тело греется до 3000^oЦ, состав весьма хитрый - иттриево-алюминиевый гранат с примесями неодима и хрома.
Есть варианты, например - "perfluoret-butyl iodide" (какой-то йодид фторбутила). Вот, например, рассчёт использования в космосе таких лазерных энергоустановок: http://www.webcitation.org/5zeqsH099
Прикрепил иллюстрацию из этой статьи ниже ещё.

[Андрей Курилов]

разгонять 100 000 тонный линкор до 0.5 св.

Блажь. Линкор сотрётся о межзвёздную среду ещё до того, как достигнет С/10.
А. Семёнов ПОЧТИ убедил в теме про паруса, что собственно парус нанометровой толщины может выжить, ибо разрушительный пик Брэгга оказывается за пределами толщины паруса при достаточно маленькой толщине. Я говорю "почти" - потому что он недостаточно это обосновал ещё. Всё что толще этих нанометров, будет беспощадно уничтожаться набегающей средой на скоростях ещё до С/10.

На самом деле, как нет смысла лететь медленнее С/1000, так и нет смысла лететь быстрее С/10.

[Андрей Курилов]

Солнечная  постоянна у Земли известна 1367 Вт/м2
Получается диск-астросооружение повернутое к солнцу диаметром... 4 800 км.
 
На 300 км больше чем НОВЫЙ диаметр моей гравицапы (ее радиатора).

Не согласен всё равно. Элементарный лазер с солнечной накачкой всё равно проще. Пусть на гигаватт всего лишь. Но зато он не требует электричества и находясь где-то внутри орбиты Меркурия может получать 100 кВт на кв. м. Ему не потребуются ни радиаторы, ни коллекторы - только система ориентации. Это практически просто кусок активной среды, болтающийся на околосолнечной орбите. Можно наращивать мощность околосолнечной энергосети постепенно чуть ли не до миллиардов тераватт постепенно, вводя новые установки. Каждая из таких установок будет невелика по размерам, светить она будет лишь в нужном направлении, поэтому со стороны будет выглядеть в самом худшем случае как пояс астероидов.

[Андрей Курилов]

Кстат, господа, мой "горизонт возможного", кажется хакнули...
 
И удалили оттуда все файлы.

Вот ведь блинство, столько труда Кому могло это понадобиться вообще? Может просто сбой какой?

[Андрей Курилов]

Надо такой, который заметно присутствует на малых телах в космосе.

Вода, метан, аммиак, угаръ, циан, этан - по мере убывания. Больше ничего особо и нету в весомых кол-вах.

Интересный у вас радиатор получился. Для корабля поколений на водяном конденсате был бы идеален. А как вы хотите доставлять конденсат обратно в ядро? Какими насосами?