"Resolution" новый корабль Дедал-типа.

[Проходящий Кот]

Интересно, когда у них Икар в ШТЫРЬ превращаться начнет?

[alex_semenov]

Хорошо.
Пока  я с вами тут "выпивал", я еще и считал.
Вот смотрите.
Задача. Масса полезной нагрузки 100 тонн (робот в духе "Чужая планета")



То что в фильме - это туфта.
А если лететь всего на 0.05с?
Полет продлиться аж 200 лет. Но мы же мудреем год от года!
Роботу, тем более, все равно же!
Ну а ждущие на земле люди… А может они жить будут по 200-300 лет?
Мало ли?


В общем я прикинул.
ПН - 100 тонн.
Тормозной парашют+ двигатель дотормаживания и манервировани+ защитный экран еще 150 тонн (приблизительно).
То есть разгоняемая масса  250 тонн.
Сам носитель-разгонщик до скорости 0.05с пускай (пока) составит те же 250 тонн сухой массы. Итого сухая масса зонда на старте 500 тонн.
Тогда заправленного в 4 раза больше. 2000 тонн (это при оптимальной скорости истечения.)

Теперь концепция привода.
Мы используем ионные двигатели на оптимальной скорости истечения (0.62 от скорости перелета 0,031с) и получаем эффективность ракетного движителя 0.64.
Но ионники надо от чего-то запитать. Бортовая энергоустановка - тяжелая (за счет радиаторов в основном). Но мы можем передавать энергию по радиолучу на борт корабля.
Скажем, КПД ректенны будет 0.8. При этом только половина от 0.2 потерянной энергии луча будет превращаться в тепло (остальное просто отразиться или пройдет насквозь).
А КПД ионников тоже очень высокий (на таких скоростях истечения). Думаю, можно довести до 0.9. В итоге можно рассчитывать получить приличное ускорение (недоступное ионнику с бортовым источником энергии). Скажем 2 м/с2
Это значит, что наш зонд до скорости 0.05с разгонится за… 87 дней.
И улететь успеет от точки старта всего на 0.006 св. года.
То есть, можно наедятся, что всю питающую установку можно было бы собрать, скажем на Луне.

Разгонный блок - парусо-подобная конструкция, которая одновременно является и антенной и радиатором и "рамой" для миллионов ионных двигателей (нагрузка от которых натягивает "парус") и топливным баком одновременно. Разумеется это будет ажурная, самонапряженная конструкция, работающая только на растяжение. Она будет плотней паруса, но все равно иметь огромные размеры (километры). Ей это надо хотя бы для того что бы сливать все-таки поглощенное ректенной и выделяемые ионниками тепло. А оно будет немалым.
Плюс принимающая энергию  антенна и должна быть большой, что бы передающая не оказалась слишком большой. В общем тут есть уже концы которые надо попытаться свести друг с другом.
Надежды мало но мало ли?

Как вам идея прикинуть такой проект?

[Андрей Курилов]

ПН - 100 тонн.

Такой корабль не сможет содержать людей 200 лет. Для замороженных минимум - 1000 тонн в рассчёте лет на 300-500. Для бодрствующих понадобится мегатонна или больше.

Торможение вы обещаете магнитным парусом, так?
И почему бы не лететь побыстрее?

[alex_semenov]

ПН - 100 тонн.

Такой корабль не сможет содержать людей 200 лет. Для замороженных минимум - 1000 тонн в рассчёте лет на 300-500. Для бодрствующих понадобится мегатонна или больше.

Опять двадцать пять!
Мы говорим  о РОБОТЕ. Робот может быть и легче чем пилотируемый корабль и МЕДЛЕННЕЙ. Роботу все равно сколько лететь. 50 лет или 500 лет…
Если в дальней перспективе - то робот может быть тем самым эмбрион-шипом. Носителем эмбрионов. Конечно это уже совсем фантастика. Надо тогда быть и фон-нейманом.
Но это уже особенности компановки ПН.
Пока ПН - исследовательский робот, который должен прилететь на октрытую поблизости живую экзопланету и передать нам виды местной флоры и фауны.
Задача, которую можно решить ТОЛЬКО с помоют такого вот зонда.

Торможение вы обещаете магнитным парусом, так?

Да.  Но не до конца.  Но это - отдельная тема. Оставим пока торможение. Если мы не можем разогнаться, толку беспокоиться о торможении?

И почему бы не лететь побыстрее?

Побыстрей не получается.
Проклятье третьей степени от скорости тут работает незыблемо. Побыстрей летают глупцы в своих незрелых фантазиях или цивилизации, которые вышли на мощности I-го типа по Кардашеву.
Нам в XXII веке при самом благоприятном раскладе это не грозит.
Быстрее - это как раз в разделе про "гравицапу". Это сосем другой проект и совсем для другой ветки развития цивилизации. "Не в этой жизни" (как гласит французская реклама).
А данный проект  - как раз для этой жизни.
На конкурс с икаровцами.
Почему нет?
Здесь интересно прикинуть проект поближе к настоящему. Приземленней.
А это АВТОМАТИЧЕСКИ означает небольшую скорость полета.
Тысячи лет ждать результата мы вряд ли будем. Но 200 лет (на дистанции 10 св. лет) - вполне можно.
Тут (на этом форуме) водятся целые стада бандерлогов которые спят и видят тысячи экзопланет в ближайшем окружении Солнца кишащих невиданными формами жизни (как в фильме "Чужая планета"). И эти бандерлоги ведь считают что мир, в котором они живут останется неизменным и 100 лет и 200 и 500.  Вот и давайте для них придумаем по-настоящему РЕАЛИСТИЧНЫЙ звездолет, а не тот что британские ученые лепят на базе "Дедала".

[AlexAV]

В итоге можно рассчитывать получить приличное ускорение (недоступное ионнику с бортовым источником энергии). Скажем 2 м/с2

2 м/c2 – слишком много. Попросту даже питающая электроника (преобразующая низковольтный ток от ректенны в высоковольтный, идущий на электроды ионника) – будет иметь совсем не маленькую массу. Только у высоковольтного трансформатора получится несколько килограмм массы на киловатт мощности. Тяга же ионника при УИ 0,031с (без учёта КПД) будет только около 2*10^-4 Н/кВт. Соответственно сложно ожидать, что при таких УИ удастся достичь ускорение более 10^-4 м/c2.

[alex_semenov]

Энергетики.
Если сухая разгоняемая масса "всего" 500 тонн, то чистая кинетическая энергия этой массы на 0.05с составит 5,625E+19 Дж.
То есть чистая разгонная мощность (без потерь) 7,5E+12 Ват (это половина вырабатываемой нашей цивилизацией сейчас 13 Твт)

Теперь какая энергия должна попасть на ректенну?
Чистую надо разделить на 0.64*0.8*0.9.
Это 1,63E+13 Ват.
Считаем для простоты (и надежности оценки), что вся разница - это поглощенное конструкцией антенны и двигателей тепло (хотя можно было бы смело взять только половину от этого).
Тогда рассеиваемая радиатором мощность
8,78E+12 Ват

Антенна-радиатро- диск. Считаем что он раскален до 700 С и имеет с двух сторон коэффициент черноты 0.9. Тогда диаметр всей конструкции получается … 11 км.
Поверхностная плотность (кг/м2) 1.6 грамма/м2
Это очень мало по нашим меркам, но это чудовищно много по сравнению с лазерным парусом. В эти 1.6 грамм/м2 надо впихнуть ректенну, радиатор, ионный двигатель и бак для топлива.
Вот такая исходная задача.


Излучатель я пока не считал. Но ясно что излучать он должен
1,63E+13/0.84 = 1,93E+13 Вт

То есть ~20 Твт.
Разместить такой излучатель можно на Луне. Тем более что оптимистично настроенные Японцы собираются на той же Луне размещать энергетику будущей цивилизации Земли.



То есть, проект можно рассчитывать сделать побочным проектом, от более крупного цивилизационного проекта.

[Кремальера]

И эти бандерлоги ведь считают что мир, в котором они живут останется неизменным и 100 лет

Ув.Александр,а ведь эти "бандерлоги" не так далеки от истины,как вам кажется.Реал,как раз таки,и будет немного подмазанным продленнным настоящим.Век это ерунда,ваш внук пройдет по той же Кременчугской мостовой,под тем же ясенем,под которым ходите вы.Увидет ту же монолитную свечку из окна трамвая(может чуть менее громыхающего).Скорее всего,вы ,да и ув.AlexAV,правы в том что никаких открытий и прорывов больше не будет.Будут локальные бои местного значения за кульманами и перетряхивание архивов.Но одновременно вы преувеличиваете роль катастрофы в конце века.,которой может быть и не случится.Просто все оптимизируется:Крузак при той же массе и габаритах, будет жрать десятку,а не двадцать литров.А в иную систему мы полетим на чем есть.И причем либо сами,либо оправим примитивного робота(без всякого ИИ).Про скорость вы уже написали.

[ВадимZero]

Мы используем ионные двигатели на оптимальной скорости истечения (0.62 от скорости перелета 0,031с) и получаем эффективность ракетного движителя 0.64.

Эффективная скорость истечения, равна текущей скорости корабля. То есть эффективная скорость истечения, это изменяющаяся скорость истечения. А 0.62 это с учетом постоянства скорости истечения.

[Андрей Курилов]

Опять двадцать пять!
Мы говорим  о РОБОТЕ.

Ок. Просто сначала вы говорили о том, что люди будут жить 200 лет и я подумал, что вы их будете отправлять.

Роботу все равно сколько лететь. 50 лет или 500 лет…

Не совсем. Масса его будет довольно сильно зависеть от срока, на который он рассчитан.

Быстрее - это как раз в разделе про "гравицапу".

Ага, понял. То есть быстрее только парусом.

[alex_semenov]

Только у высоковольтного трансформатора получится несколько килограмм массы на киловатт мощности. Тяга же ионника при УИ 0,031с (без учёта КПД) будет только около 2*10-4 Н/кВт. Соответственно сложно ожидать, что при таких УИ удастся достичь ускорение более 10-4 м/c2.

Гм... преобразовательную технику я не учитывал пока...
Разумеется, нет спора, что задача трудная. Была бы она простой - не стоило бы с ней возиться.
И тем не менее, не до конца ясно где тут ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ препятствие?
В свое время я выкладывал оценки Лендиса.
http://go2starss.narod.ru/pub/E013_IZRL.html
Идея не новая.
(совсем новых идей вообще уже нет).
Вся новизна тут была в уменьшении скорости зонда в 2 раза (то есть энергетики в 4 а мощности в 8 раз) и в переходе от лазера к мазеру (выше КПД и передатчика и приемника).
Еще уловка - РАСПРЕДЕЛИТЬ по всей поверхности антенны двигатели и всю соответствующую арматуру. Если двигатели собрать где-то в одном месте, то нужна кабельная сеть, собирающая энергию. А это проблемы (те же проблемы у всепланетной солнечной энергетики с которой вы сражаетесь до сих пор на соседней ветке)

Тут еще есть проблема излучателя. Проклятье доплеровской аберрации никто не отменял.
Хотя в данном случае мы будем иметь куда большую длину волны (скажем миллиметры) и меньшее на два порядка  фокусное расстояние. Но проблема все равно остается.

[alex_semenov]

Эффективная скорость истечения, равна текущей скорости корабля. То есть эффективная скорость истечения, это изменяющаяся скорость истечения. А 0.62 это с учетом постоянства скорости истечения.

Да, я собираюсь использовать постоянную скорость истечения.
В этом случае вы получаете массовое число 4. Если вы будете менять скорость истечения, вы можете приблизить эффективность движИтеля к 1 (0,99) но за счет резкого увеличения стартовой массы. Для 0.99 (вместо 0.64) вы должны иметь массовое число 1000. То есть при 500 т сухой массы, вам надо иметь стартовую массу зонда в 500 000 тонн.
Не думаю что это разумно для XXII века. Да и вообще для любого века овчинка вряд ли будет стоить выделки. Ионный двигатель с переменным УИ - вещь малопонятная, хотя...

[ВадимZero]

Для 0.99 (вместо 0.64) вы должны иметь массовое число 1000. То есть при 500 т сухой массы, вам надо иметь стартовую массу зонда в 500 000 тонн.
Не думаю что это разумно для XXII века.

Стремиться, к 0.99 неразумно, а к 0.9 разумно. Бочки с рабочим телом обойдуться дешевле.

[Андрей Курилов]

Этот случай нужно продифферинцировать. Первый вариант - одна ступень и постоянная скорость истечения. Второй - 2 ступени с разной скоростью истечения. И т.д. До тех пор, пока эффективность не станет достаточно высока при всё ещё удовлетворительном суммарном массовом числе.

[alex_semenov]

Ок. Просто сначала вы говорили о том, что люди будут жить 200 лет и я подумал, что вы их будете отправлять.

Это было сказано по аналогии с логикой Бонда (Алана) - главы проекта "Дедал".
Зачем они запускали "Дедал" более чен на  0.1с? Они это объясняли так: что бы наиболее молодые участники проекта, кто запускал робота могли дождаться результатов его пролета мимо Барнарды.
Поэтому полет зонда планировался длительностью в среднюю человеческую жизнь.
По этой аналогии я и ляпнул про 200-300 лет жизни в будущем.

Не совсем. Масса его будет довольно сильно зависеть от срока, на который он рассчитан.

Ну сильно - не сильно - тут тоже нужны оценки. Я помню, что мы как-то прикидывали надежность электроники, были цифры, за которые можно было зацепиться и я считал массу специального охладителя, который бы опустил массу электронных мозгов ниже фоновых 11 К (что бы срок службы электроники повысить на порядки).  Получилось не так уж и дорого (по массе). По сравнению с людьми - задача гарантированно проще.

Быстрее - это как раз в разделе про "гравицапу".

Ага, понял. То есть быстрее только парусом.

Я тут приводил оценки. Лазерный парус вообще нет смысла использовать на скоростях ниже 0.1с.
То есть. Если вы собираетесь лететь медленней (как здесь), то забудьте о лазерном парусе. Не того класса привод.

[Проходящий Кот]

Таблица есть у Левантовского в конце книги....

[alex_semenov]

Этот случай нужно продифферинцировать. Первый вариант - одна ступень и постоянная скорость истечения. Второй - 2 ступени с разной скоростью истечения. И т.д. До тех пор, пока эффективность не станет достаточно высока при всё ещё удовлетворительном суммарном массовом числе.

А есть ли смысл возиться со ступенями?
Какой смысл гнать эффективность движителя до 0.9, если у нас в других звеньях энергопреобразования теряется...
0.8 - ректена. 0.9 - ионник. 0.84 - пятно Эйри. То есть на других стадиях мы теряем 0.6

Хотя я совсем не отказываюсь от этой версии. На самом деле я по-дилетантски не вижу причины, почему ионник нельзя сделать двигателем переменной скорости истечения без особых издержек. Увеличивай потенциал на сетке и... Но это только в первом приближении.

Кстати. С самого начала болтается в голове идея вот какая. А нельзя ли саму АНТЕННУ как-то сделать большим ракетным двигателем? Ну типа прямоточки…
То есть не надо отдельно двигателя и антенны. Надо как-то придумать чтобы сама антенна и была двигателем-разгонником.
Сразу вспоминается ранняя идея, озвученная когда-то Бурдаковым…

[alex_semenov]

Бочки с рабочим телом обойдуться дешевле.

Если у вас один двигатель. Но я собирался иметь миллионы маленьких двигателей разбросанных по всему 11-и километровому диску антенны. Что бы не тянуть силовые шины и не иметь лишней массы. В идеале предполагался двигатель который чуть ли не напрямую ток ректены превращает в истекающую массу. Поэтому даже видился запас топлива не в множестве микробаков, а в виде ... собственно материала самой антенны. Ведь в качестве топлива ионника можно использовать любой материал. Вот я и собирался испарять собственно саму решетку антенны в качестве топлива, предварительно сделанную в 4 раза более тяжелой чем надо для приема сигнала. Антенна по мере разгона истоняается и...

ЗЫ.
Кстати, в этом случе массовое чилсо 4 или 10 было бы не важно.

[Андрей Курилов]

Увеличивай потенциал на сетке

Никаких сеток на двигателях с временем работы больше минуты или тягой больше микроньютона. Только бесконтакный нагрев плазмы, только хардкорвасимр.

Сразу вспоминается ранняя идея, озвученная когда-то Бурдаковым…

Не "гребля" ли о межзвёздную среду?

[Проходящий Кот]

Бочки с рабочим телом обойдуться дешевле.

Если у вас один двигатель. Но я собирался иметь миллионы маленьких двигателей разбросанных по всему 11-и километровому диску антенны. Что бы не тянуть силовые шины и не иметь лишней массы. В идеале предполагался двигатель который чуть ли не напрямую ток ректены превращает в истекающую массу. Поэтому даже видился запас топлива не в множестве микробаков, а в виде ... собственно материала самой антенны. Ведь в качестве топлива ионника можно использовать любой материал. Вот я и собирался испарять собственно саму решетку антенны в качестве топлива, предварительно сделанную в 4 раза более тяжелой чем надо для приема сигнала. Антенна по мере разгона истоняается и...

ЗЫ.
Кстати, в этом случе массовое чилсо 4 или 10 было бы не важно.

А как вы это испаряющееся вещество соберете для использования в ускорителях.
Ведь оно будет просто расходиться во все стороны?

[alex_semenov]

Никаких сеток на двигателях с временем работы больше минуты или тягой больше микроньютона.

Почему?

Только бесконтакный нагрев плазмы, только хардкорвасимр.

Да ну! Это тяжеленная труба! Ее нельзя масштабировать вниз. А значит получить парус (как я задумал в начале) на этих "дрынах" не получится.
Как мне кажется двигаться в этом направлении - двигаться в тупик.

Сразу вспоминается ранняя идея, озвученная когда-то
Бурдаковым…

Не "гребля" ли о межзвёздную среду?

Да. Именно "гребля".
 
Но при заборнике в 11 км в диаметре мы много не загребем (да и скорости полета).
Но можно предположить создать некую корону, в которой и будет происходить ускорение "испаряющегося" с поверхности сетки топливо.
В общем, я не понимаю пока физики. Но идея видится ИНЖЕНЕРНО красивой.