Новости проектов освоения дальнего космоса

[Valerij56]

Американцы ведут исследования по ТЯРД, и очень неплохо продвинулись в этом.

Это сильно не соответствует действительности. Собственно в мире к околореакторным параметрам из термоядерных систем приблизились только ТОКАМАКи, но из них двигатель сделать вообще невозможно. Всё остальное на столько далеко от достижения хотя бы Q = 1, что пока о любых реакторных перспективах тут говорить пока невозможно.

 
Во первых, как мы с вами в предыдущем споре выяснили, это не совсем так - пробкотроны достаточного размера могут зажечь термояд. Это не выгодно экономически - большие пробкотроны дороги и в строительстве, и в эксплуатации.
   
Но главное не в этом. По ссылке пульсационные термоядерные двигатели (точнее, две фазы разработки одного двигателя), с поджигом термояда импульсным магнитным полем и магнитным соплом. Грубо говоря, это обычная термоядерная бомба, только запал у неё отдельный и многоразовый, и термоядерное топливо - миниатюрная таблетка, поэтому взрывы относительно небольшой мощности.
     

В силу отсутствия каких-то радикальных подвижек в деле построения термоядерного реактора вообще (хотя бы какого-нибудь) никто реально ТЯРД в мире не занимается вообще. Публикуется какое-то количество бумажных идей, но в большинстве - это даже не бумажные проекты, а чистейшие фантазии за которыми даже серьёзного обоснования, что это хотя бы в принципе может работать с точки зрения физики плазмы - нет.

   
В НАСА думают иначе. Иначе бы денег не давали.

[crazy_terraformer]

Это правда, но, как обычно, не вся. Американцы ведут исследования по ТЯРД, и очень неплохо продвинулись в этом. Это намного круче. Возможно поэтому они и не очень заинтересованы в таком межорбитальном буксире.

Откуда дровишки?

   
Я уже неоднократно давал на форуме ссылки.
https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2017_Phase_I_Phase_II/Gradient_Field_Imploding_Liner_Fusion_Propulsion_System
https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2018_Phase_I_Phase_II/PulsedFission-Fusion_Propulsion_Concept

https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20170009161.pdf
В копилку Вам разукрашка.
Очередной способ чиновников ΝΑSA по распилу бабла как разработка варп-двигателя?!

[Valerij56]

     
Это как раз и есть - фантазии.  Скажем по второй - самая очевиднейшая чушь. Там явно забыли при излучение, которое заведомо для такой малой мишени содержащей тяжёлые ядра охладит плазму (больше 100 - 200 эВ в урановой плазме там не будет точно) и никакого "The fission energy boosts the fusion reaction rate, generating more neutrons which boost the fission process." там не будет и близко.
   
Первое - выглядит не сильно лучше (там можно задать серьёзные вопросы по МГД стабильности всего этого).
     
За всем этим не то что нет какой-то работающей экспериментальной установки, но хотя бы убедительного обоснования, что это вообще может работать хотя бы теоретически.

   
В конечном счёте, когда всё заработает, появятся претензии к тому, что всё реализовано не совсем так, как это нарисовано на этой картинке. Так некоторые до сих пор шпеняют Маску, что он запустил многие спутники, которые планировались изначально, когда был Фалькон-9 вер 1.0, к запуску на Фальконе Хэви, а запустил на Фальконе-9 более мощных версий. Или к тому, что отказался от парашютной посадки ступени, реактивной посадки пилотируемого Дракона, и т.д.
   
З.Ы.
"Второе", где "излучение охладит плазму" ЕМНИЛ, магнитное сопло, где она и так охлаждается.

[Valerij56]

   
Я уже неоднократно давал на форуме ссылки.
...

https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20170009161.pdf
В копилку Вам разукрашка.
Очередной способ чиновников ΝΑSA по распилу бабла как разработка варп-двигателя?!

   
Спасибо. Намного больше информации, чем в сообщении. Теперь у AlexAV будет больше информации к размышлению.

[AlexAV]

Helion Energy заканчивает установку на которой собираются в следующие два года достичь breakeven. http://www.helionenergy.com/?page_id=199

Это обещания ещё менее обоснованные, чем обещания Рогозина. Пока они вообще плазменных параметров хоть отдалённо приближающихся к термоядерным не получили (и для своей магнитной конфигурации и не получат).

Во первых, как мы с вами в предыдущем споре выяснили, это не совсем так - пробкотроны достаточного размера могут зажечь термояд.

Теоретически могут. Но понимаете, что  от "теоретически могут" до "'это действительно работает" гигантский путь на котором регулярно встречаются препятствия, которые иногда вообще преодолеть невозможно. Сейчас нет ни одной установки в мире на базе открытых ловушек, которая хотя бы приблизилась хоть к значению Q=1. И при продвижение в этом направление неизбежно будут возникать проблемы как физического так и технического плана, так и физического (скажем туже проблему с продольной электронной теплопроводностью там до сих пор не удалось в полной мере побороть, хотя определённые подвижки тут есть), которые не факт, что удастся преодолеть.

Впрочем открытые ловушки - старое и уважаемое направление термоядерных исследований, которое действительно имеет перспективы (однако от "имеет перспективы", до рабочего ТЯРД - гигантская дистанция). Но по вашей ссылке хороший процент проектов - вообще какой-то клинический бред.

 

По ссылке пульсационные термоядерные двигатели (точнее, две фазы разработки одного двигателя), с поджигом термояда импульсным магнитным полем и магнитным соплом. Грубо говоря, это обычная термоядерная бомба, только запал у неё отдельный и многоразовый, и термоядерное топливо - миниатюрная таблетка, поэтому взрывы относительно небольшой мощности.

Нет, не тоже самое. Особенно по первой ссылке, физика там совсем иная. В ядерной бомбе необходимые параметры достигаются радиационной имплозией, а это совершенно иной процесс. Опять же если можно заставит гореть килограмм термоядерного горючего, то отсюда совсем не следует, что удастся это же сделать с микрограммом. Там есть ряд существенных отличий, начиная от от того, что в первом случае плазма практически непрозрачна для собственного излучение и имеет место локальное термодинамическое равновесие между излучением и веществом, а во втором уже не так. Вообще инерционные системы с микромишениями из всех термоядерных направлений пожалей один из самых безнадёжных вариантов вообще. Там явное есть минимальный порог массы топлива, который так ещё технически реально зажечь и этот порог скорее тяготит к мощности энергопотребления уровня сотен тонн тротилового эквивалента.

В НАСА думают иначе. Иначе бы денег не давали.

Да там и на откровенный лженаучный бред дают иногда, вроде White–Juday warp-field interferometer. Там товарищи может может и измеряют правильно, но их интерпретации вполне достойны наших дорогих торсионщиков, и ничего.

[Кремальера]

а там и на откровенный лженаучный бред дают иногда, вроде White–Juday warp-field interferometer. Там товарищи может может и измеряют правильно, но их интерпретации вполне достойны наших дорогих торсионщиков, и ничего.

Ну хорошо.Все мы тут знаем ваше мнение,что мол "никаких прорывов не будет", "не в этой жизни".Ну а если абстрагироваться от груза стереотипов,все-таки какая тех.идея(или команда разработчиков) на ваш взгляд, наиболее близка на сегодняшний день к пресловутой Q=1?

[AlexAV]

Ну а если абстрагироваться от груза стереотипов,все-таки какая тех.идея(или команда разработчиков) на ваш взгляд, наиболее близка на сегодняшний день к пресловутой Q=1?

Для токамаков он просто уже получен (ну почти, т.е. реально эксперименты ставили с дейтериевой плазмой, а затем перерассчитывали на D-T, но это не очень существенно), правда дистанция от Q>1 до работающего реактора всё ещё очень большая и в процессе движения к этой конечной цели установки становятся всё более сложными и монструозными, построить реактор на этой основе с физической точки зрения скорее всего возможно, но вот будут ли в нём экономический смысл - большой вопрос. Этим направлением естественно занимается много кто, это собственно основное направление существующей науки в этой области сейчас.

Классические схемы открытых ловушек также остаются совсем небезнадёжным направлением. Реальные результаты там правда всё ещё находятся на уровне какого-нибудь Т-3. До получения хотя бы того, что уже получено на токамаках - отсюда большая дистанция. Занимается скажем наш Новосибирск.

Из относительно нового (сама идея не особо новая, но хоть что-то получаться стало сравнительно недавно) - весьма интересен FRC от Tri Alpha Energy. Этот подход достаточно интересен и в принципе тут может что-то получиться. Бор-водородного синтеза, как товарищи обещают, там не получится никогда, поскольку это просто невозможно, откуда они его взяли вообще непонятно и никакой сколько-нибудь убедительной кинетической модели для обоснования его возможности они нигде не опубликовали, но D-T может быть и получится. Как и в предыдущем случае реальные достижения здесь не особо велики, до Q=1 - очень далеко, а до реактора ещё дальше, но подход точно имеет ненулевые перспективы.

Для космоса имеет смысл присмотреться ещё к конфигурации левитирующего диполя. На земле он особых перспектив не имеет из-за проблем с обеспечением этой левитации и медленно спадающего профиля плотности плазмы из-за чего нужна вакуумная камера неадекватных размеров, но ведь в космосе с левитацией проблем нет, а вакуум бесплатный.   В MIT сделали небольшую установку. Как в двух случаях выше до термоядерных параметров там очень далеко, но именно для ТЯРД - очень интересное направление может быть.

К левитирующему диполю примыкает большая группа многосвязных ловушек с аналогичными проблемами. Но тут вообще пока чистая бумага, сколько-нибудь крупных установок нет нигде. Хотя физическое обоснование достаточно солидное.

Как-то так. Реально какие-то работы по проектированию именно реактора идут только в связи с токамаками, в рамках остальных из перечисленных направлений пока только исследуют поведение плазмы в рассматриваемых конфигурациях и пытаются решить связанные с эти физические проблемы. Собственно пока не построена в металле реальная установка, дающая достаточно высоких коэффициент мощности, говорить о проектирование хоть реактора, хоть ТЯРД очень рано. 

[Vadims]

Классические схемы открытых ловушек также остаются совсем небезнадёжным направлением.

А что скажете насчет двигателей на основе открытой ловушки?

В Новосибирске запустили прототип плазменного двигателя для межпланетных космических кораблей
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,141692.msg4255367/topicseen.html#msg4255367

[Vadims]

«Лунная Одиссея» была представлена на космодроме «Восточный»

11 и 12 октября 2018 года в ходе IV-го Всероссийского космического фестиваля «Космофест Восточный — 2018» в городах Благовещенск и Циолковский компания LEGO Education провела серию мастер-классов для школьников и представила образовательное робототехническое решение «Лунная Одиссея», разработанное на основе действующей российской программы освоения Луны.

В ходе мастер-классов дети решали задачи, с которыми столкнутся космонавты при высадке на Луну: от подготовки ракеты-носителя до строительства лунной базы.

«Проект «Лунная Одиссея» в точности повторяет все детали, предусмотренные при разработке космических объектов. Помимо внешних признаков, была выработана правильная методика изучения точных наук, что дает детям возможность получать и знания, и удовольствие от обучения одновременно», — отмечает Максим Васильев, президент Российской Ассоциации образовательной робототехники.

Комплект разработан компанией совместно с госкорпорацией «Роскосмос» и Объединенной Ракетно-Космической корпорацией для того, чтобы помочь учащимся основной школы применять на практике знания в области физики, технологии и информатики для решения реальных задач в рамках российской программы освоения Луны до 2035 года.

Образовательное робототехническое решение было создано на базе платформы LEGO® MINDSTORMS® Education EV3. В учебно-методический комплект набора включены 20 многочасовых творческих проектов с открытыми заданиями, основанных на реальных российских аэрокосмических технологиях.

http://life-24.com/post/82184

[Valerij56]

Во первых, как мы с вами в предыдущем споре выяснили, это не совсем так - пробкотроны достаточного размера могут зажечь термояд.

Теоретически могут. Но понимаете, что  от "теоретически могут" до "'это действительно работает" гигантский путь на котором регулярно встречаются препятствия, которые иногда вообще преодолеть невозможно. Сейчас нет ни одной установки в мире на базе открытых ловушек, которая хотя бы приблизилась хоть к значению Q=1. И при продвижение в этом направление неизбежно будут возникать проблемы как физического так и технического плана, так и физического (скажем туже проблему с продольной электронной теплопроводностью там до сих пор не удалось в полной мере побороть, хотя определённые подвижки тут есть), которые не факт, что удастся преодолеть.

Впрочем открытые ловушки - старое и уважаемое направление термоядерных исследований, которое действительно имеет перспективы (однако от "имеет перспективы", до рабочего ТЯРД - гигантская дистанция). Но по вашей ссылке хороший процент проектов - вообще какой-то клинический бред.

   
Давайте просто остановимся здесь на том, что "теоретически могут". Об остальном по очереди.
     

По ссылке пульсационные термоядерные двигатели (точнее, две фазы разработки одного двигателя), с поджигом термояда импульсным магнитным полем и магнитным соплом. Грубо говоря, это обычная термоядерная бомба, только запал у неё отдельный и многоразовый, и термоядерное топливо - миниатюрная таблетка, поэтому взрывы относительно небольшой мощности.

Нет, не тоже самое. Особенно по первой ссылке, физика там совсем иная. В ядерной бомбе необходимые параметры достигаются радиационной имплозией, а это совершенно иной процесс. Опять же если можно заставит гореть килограмм термоядерного горючего, то отсюда совсем не следует, что удастся это же сделать с микрограммом. Там есть ряд существенных отличий, начиная от от того, что в первом случае плазма практически непрозрачна для собственного излучение и имеет место локальное термодинамическое равновесие между излучением и веществом, а во втором уже не так. Вообще инерционные системы с микромишениями из всех термоядерных направлений пожалей один из самых безнадёжных вариантов вообще. Там явное есть минимальный порог массы топлива, который так ещё технически реально зажечь и этот порог скорее тяготит к мощности энергопотребления уровня сотен тонн тротилового эквивалента.

   
Это лишь означает, что у нас есть определнный минимум массы корабля, на котором может стоять такой двигатель, иначе ускорение окажется чрезмерным. А практику поджига термояда в микротаблетках вполне себе исследуют создатели термоядерных реакторов взрывного горения, это тоже вполне себе уважаемая ниша. https://www.nkj.ru/archive/articles/4460/ Здесь речь о десятках килотонн, но, мне где-то попадалось, что сейчас используя, в частности, лейнеры и другое топливо, минимальную мощность снизили до сотен тонн эквивалента.
     

[petrovich1964]

Российские базы на Луне могут создать в районах магнитных аномалий

Ученые отмечают, что места остаточной намагниченности лунной коры могут быть использованы в качестве естественной защиты от солнечного ветра

Мне конечно, как не специалисту невозможно привести точный расчёт. Но моё собачье имхо, что метра три грунта над базой защитят базу от солнечного ветра лучше чем магнитное поле. А если три не хватит, то пять.

[Valerij56]

Российские базы на Луне могут создать в районах магнитных аномалий

Ученые отмечают, что места остаточной намагниченности лунной коры могут быть использованы в качестве естественной защиты от солнечного ветра

Мне конечно, как не специалисту невозможно привести точный расчёт. Но моё собачье имхо, что метра три грунта над базой защитят базу от солнечного ветра лучше чем магнитное поле. А если три не хватит, то пять.

   
По поводу грунта согласен, но всё же иногда придётся выходить из помещения. И опасность педставляет не солнечная радиация (в норме она невелика, а солнечный шторм можно и переждать на базе), а галактическая, которая, в среднем тоже не велика, но статистически возможно попадание под одну из пресловутых ТЗЧ, где одна частица может иметь энергию пули. Так вот, благодаря тому, что это заряженная частица, её тоже отклонит магнитное поле - естественное или искусственное.
   
Другое дело, что это вряд ли будет российская база.

[petrovich1964]

её тоже отклонит магнитное поле - естественное или искусственное.

Цифры?

[Кремальера]

Для токамаков он просто уже получен (ну почти, т.е. реально эксперименты ставили с дейтериевой плазмой, а затем перерассчитывали на D-T, но это не очень существенно), правда дистанция от Q>1 до работающего реактора всё ещё очень большая и в процессе движения к этой конечной цели установки становятся всё более сложными и монструозными, построить реактор на этой основе с физической точки зрения скорее всего возможно, но вот будут ли в нём экономический смысл - большой вопрос. Этим направлением естественно занимается много кто, это собственно основное направление существующей науки в этой области сейчас.

А как же Wendelstein 7-X? Он же вроде как рекордсмен по количеству продуктов слияния..

[Valerij56]

её тоже отклонит магнитное поле - естественное или искусственное.

Цифры?

   
Увы, с цифрами всё сложнее, но всё больше публикаций о подобных методах защиты, и разногласий, в общем, уже нет. Но пока нет и реализации, а потому нет и цифр.
   
Кстати, вот Маск на свои корабли вполне может её поставить, а КОМ разместить на Марсе, прикрыв колонию магнитным колпаком. Ссылки - пожалуйста:
   
http://www.membrana.ru/particle/3298
http://www.minimagnetosphere.rl.ac.uk/
https://www.innoros.ru/publications/analytics/15/nasa-prorabatyvaet-metody-radiatsionnoi-zashchity-dlya-poleta-na-mars
http://forums.airbase.ru/2004/07/t26051--magnitnaya-zaschita-ka-ot-radiatsii.html

[AlexAV]

Wendelstein 7-X

Это стелларатор, в определённом смысле родственник токамаков и практически их ровесник. Само направление в техническом плане скорее всего тупик, т.е. они даже теоретически не имеют каких-то очевидных преимуществ над токамаками, но магнитная конфигурация там на много более сложная в техническом исполнение.

Wendelstein 7-X - самый крупный из действующих сейчас стеллаторов, но до Q>1 ему достаточно далеко. Параметр удержания \( n\tau \) там где-то в 10 ниже, чем требуется для этого. Наибольшее его значение получено для совсем не для Wendelstein 7-X, а для китайского токамака EAST.

[AlexAV]

прикрыв колонию магнитным колпаком.

Магнитное поле разумного объёма практически бесполезно против галактических лучей (у них слишком высокая энергия). От них как раз так сколько-нибудь эффективно защищаться не получится.

Для эффективной защиты тут должно выполняться условие:

\[ BR > \frac{E}{q}\frac{V}{c^2} \]

B - характерная величина поля в теслах, R - его характерный размер в метрах, E - релятивистская энергия частицы, q - её заряд, V - скорость частицы, с - скорость света. Для частицы с энергией 10 ГэВ это произведение получается 33,3 Тл м. Для 100 ГэВ 333 Тл м. Создать даже поле 1 Тл в радиусе порядка даже 30 метров, не говоря уж о 300, потребует магнитной системы совершенно неадекватной массы и размера. Это уже не говоря о том, что постоянно жить в таких сильных полях тоже не слишком хорошая мысль. Для более слабых полей требуемы объём поля получится совсем уж неадекватным.

[AlexAV]

Но моё собачье имхо, что метра три грунта над базой защитят базу от солнечного ветра лучше чем магнитное поле. А если три не хватит, то пять.

Слой грунта с толщиной 10 т/м2 будет давать защиту от космических лучей на уровне земной атмосферы, что более чем достаточно. Если у лунного грунта насыпная плотность скажем 1,6 т/м3, то под 6 метрами точно можно будет жить совершенно спокойно.

[sharp]

Слой грунта с толщиной 10 т/м2 будет давать защиту от космических лучей на уровне земной атмосферы, что более чем достаточно. Если у лунного грунта насыпная плотность скажем 1,6 т/м3, то под 6 метрами точно можно будет жить совершенно спокойно.

Хватит и двух, кмк. Защита как треть земной атмосферы - это все равно далеко от опасных уровней. А конструктивно значительно легче.

[Valerij56]

прикрыв колонию магнитным колпаком.

Магнитное поле разумного объёма практически бесполезно против галактических лучей (у них слишком высокая энергия). От них как раз так сколько-нибудь эффективно защищаться не получится.

Для эффективной защиты тут должно выполняться условие:

\[ BR > \frac{E}{q}\frac{V}{c^2} \]

B - характерная величина поля в теслах, R - его характерный размер в метрах, E - релятивистская энергия частицы, q - её заряд, V - скорость частицы, с - скорость света. Для частицы с энергией 10 ГэВ это произведение получается 33,3 Тл м. Для 100 ГэВ 333 Тл м. Создать даже поле 1 Тл в радиусе порядка даже 30 метров, не говоря уж о 300, потребует магнитной системы совершенно неадекватной массы и размера. Это уже не говоря о том, что постоянно жить в таких сильных полях тоже не слишком хорошая мысль. Для более слабых полей требуемы объём поля получится совсем уж неадекватным.

   
Всё верно, кроме одной мелочи - такие сильные поля не нужны. В космосе, когда космические лучи встречаются с магнитным полем, происходят более сложные взаимодействия между ними, чем описанные вашей формулой, возникает нечто вроде маленькой магнитосферы:
   

   
Вот вам ещё одна ссылка, где об этом написано больше, и как раз с формулами и цифрами, как раз для AlexAV.
https://arxiv.org/abs/1406.1159 Для меня здесь достаточно того, что на этом принципе можно защититься. Превращать комментарий в форуме в проект звездолёта я не намерен. Я понимаю, что вопрос требует тщательного изучения, включая эксперименты в космосе.
   
З.Ы.
Данные статьи подтверждаются наблюдаемым фактом - при максимуме активности Солнца уменьшается фон галактического излучения. Плазма солнечного ветра становится своего рода щитом.