Пределы человечества:проект, межзвездный аппарат со скоростью от 100 до 300 км/с

[ВадимZero]

Как долго и для кого?

Для фосинтетиков.

[bob]

Первое.
Чтобы набрать скорость 0.1с вам нужна скорость истечения рабочей массы из сопла ЛЮБОЙ  ракеты, СОПОСТАВИМАЯ (по порядку) с этой скоростью.
Вот где МЕЖЗВЕЗДНАЯ пропасть.
Не в дистанции.
В удельной мощности, которую мы можем сконцентрировать в транспортном средстве.

Хорошая иллюстрация к невозможности достижения околосветовых скоростей ракетным способом. Но всё это не совсем так. Ракета может достигать скоростей выше скорости истечения рабочего тела (хорошие примеры - Сатурн-V, Энергия, Протон), но масса потребного рабочего тела при этом опасно нарастает, поскольку оно не экономно используется.  Для решения задачи, поставленной оппонентом "можно" было бы применить любые современные ЖРД, но с баком горючки массой около земного шара, наверное. 
Но самая кошмарная проблема даже не в этом, а в термодинамическом и механическом износе двигателя. Вот представьте себе, что мы извернулись и таки-достигли желаемой "удельной мощности, которую мы можем сконцентрировать в транспортном средстве". А что дальше? Материал двигателя-то остаётся обычным, сермяжным. Нет такого материала, который смог бы долго сопротивляться желаемой "удельной мощности, которую мы можем сконцентрировать в транспортном средстве". За этим Стругацким и понадобился "идеальный отражатель" в их фантастических книжках про "прямоточные звездолёты". Если хоть миллионная доля понадобившейся нам энергии вернётся к ракете (теплом, вибрациями и т. п.), то не станет у нас ракеты, как и из чего бы мы её ни сделали. 
То есть у нас мало того, что нет достойного задачи компактного и мощного источника энергии. Если он вдруг появится, то нечем будет обуздать его энергию.

[VimanaPro]

Хорошая иллюстрация к невозможности достижения околосветовых скоростей ракетным способом

Золотые слова если добавить разумно-экономически и технически-оправданного.
Поэтому здравомыслящие идут ( без труб и барабанов ) другим путём https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,143264.msg3690902.html#msg3690902 https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,131234.msg3270573.html#msg3270573

[sharp]

Но самая кошмарная проблема даже не в этом, а в термодинамическом и механическом износе двигателя. Вот представьте себе, что мы извернулись и таки-достигли желаемой "удельной мощности, которую мы можем сконцентрировать в транспортном средстве". А что дальше? Материал двигателя-то остаётся обычным, сермяжным. Нет такого материала, который смог бы долго сопротивляться желаемой "удельной мощности, которую мы можем сконцентрировать в транспортном средстве". За этим Стругацким и понадобился "идеальный отражатель" в их фантастических книжках про "прямоточные звездолёты". Если хоть миллионная доля понадобившейся нам энергии вернётся к ракете (теплом, вибрациями и т. п.), то не станет у нас ракеты, как и из чего бы мы её ни сделали.

Можно дать этому какую-то численную оценку?
Допустим, удельная мощность паразитной энергии - 10 Вт/кг. При этом исходим из допущения, что мы добились требуемой скорости теплоотвода, то есть перегрев нам не грозит.
Можете привести оценки, за какой срок при такой мощности воздействия произойдет критический износ материалов?

[bob]

]Можно дать этому какую-то численную оценку?
Допустим, удельная мощность паразитной энергии - 10 Вт/кг. При этом исходим из допущения, что мы добились требуемой скорости теплоотвода, то есть перегрев нам не грозит.
Можете привести оценки, за какой срок при такой мощности воздействия произойдет критический износ материалов?

Сначала надо дать качественную оценку. Итого, например - износ ЖРД зависит в основном от температуры стенок, давления и механического воздействия реактивной струи на сопло. Там Вы сами понимаете, что удельная мощность "паразитной" энергии ну никак не 10 Вт/кг - там полная хана, что и затрудняет создание надёжных многоразовых двигателей.
Если Вы задали 10 Вт/кг, меньше чем у электрического чайника, значит Вы заложили некий двигатель малой тяги, наподобие ионного ЭРД или что-то в таком роде. У ионного двигателя истачивается ускоряющая решётка. Причём, там износ не термодинамический, а радиационный. Часть ускоряемых ионов попадает в неё, а не в космос. Они сами разрушают ионную решётку металла и вызывают вторичные фотонные ливни тормозного излучения, которые занимаются тем же самым. Поэтому теплоотвод нам в этом случае никак не поможет. Надо просто знать радиационную стойкость материала решётки.
А теперь вспоминаем семёновскую оценку:

Посчитаем  секундную энергию или МОЩНОСТЬ на килограмм пустой ракеты (то есть удельную мощность или энерговооруженность) в таком случае. Это просто. Она не может быть меньше чем  кинетическая энергия, сообщенная этим  0,0000001 кг. То есть
W/M =0,0000001 * (10 000 000)^2/2 =5 000 000 Дж.
Или 5 Мегаватт/кг пустой ракеты.
НЕ НИЖЕ.
Реально будет выше, ибо мы не учитываем кпд преобразований, потери, паразитки и т.д.
Что такое 5 Мегаватт на один килограмм транспортного средства?
Это ТЕХНИЧЕСКИ запредельная величина.
Это, сынок, ФАНТАСТИКА!

Про 10 Вт/кг мы уже забываем, так как радиационные повреждения не восстанавливаются. И ускоряющая решётка просто должна выдержать в сумме 5 Мегаватт/кг ионного и черенковского потока, с энергией для скорости истечения 40-50 км/с. Расчёты, думаю, излишни - это очень кислая картинка.
Можно поступить и проще. Действие равно противодействию, и если не использовать какую-нибудь хитрую электростатическую или магнитную "бутылку" для защиты стенок двигателя, то поглощённая мощность примерно равна испущенной. Итого получается, что энерговооружённость Вашего двигателя 20 Вт/кг. Ну и куда на нём прикажете лететь? Проще сделать из него карманный фонарик.

[sharp]

Про 10 Вт/кг мы уже забываем, так как радиационные повреждения не восстанавливаются. И ускоряющая решётка просто должна выдержать 5 Мегаватт/кг ионного и черенковского потока, с энергией для скорости истечения 40-50 км/с. Расчёты, думаю, излишни - это очень кислая картинка.
Можно поступить и проще. Действие равно противодействию, и если не использовать какую-нибудь хитрую электростатическую или магнитную "бутылку" для защиты стенок двигателя, то полгощённая мощность примерно равна испущенной. Итого получается, что энерговооружённость Вашего двигателя 20 Вт/кг. Ну и куда на нём прикажете лететь? Проще сделать из него карманный фонарик.

Напомню, что в посте выше вами было сказано:

Если хоть миллионная доля понадобившейся нам энергии вернётся к ракете

Предлагаю считать, что эта доля если не миллионная, то - 10-тысячная, максимум тысячная. Никак уж не 50%.
Под 10 Вт/кг подразумеваю, естественно, именно эту долю, а не общую энергоемкость источника энергии.

[bob]

Напомню, что в посте выше вами было сказано:

Если хоть миллионная доля понадобившейся нам энергии вернётся к ракете

Это была фигура речи. Цепляетесь к словам.

Предлагаю считать, что эта доля если не миллионная, то - 10-тысячная, максимум тысячная. Никак уж не 50%.
Под 10 Вт/кг подразумеваю, естественно, именно эту долю, а не общую энергоемкость источника энергии.

Тогда считать точно нечего. 10 Вт/кг, если они полностью отводятся радиатором, можно выдерживать вечно. Сворачиваем двигатель из листа бумаги, и летим на альфу. Бумага даже не выцветет, не то, что не загорится.
Это всё равно, что применить "идеальный отражатель" для "прямоточного звездолёта". Жюль Верн написал "20 тыс. лье под водой", а мы можем написать фантастический роман "Десять ватт на килограмм". 

[OratorFree]

Золотые слова если добавить разумно-экономически и технически-оправданного.
Поэтому здравомыслящие идут ( без труб и барабанов ) другим путём https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,143264.msg3690902.html#msg3690902 https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,131234.msg3270573.html#msg3270573

  Недавно где-то прочитал хорошее словосочетание для обозначения подобного : "математические шалости". Есть ли экспериментальное подтверждение возможности реализации таких "шалостей"? Вопрос наверное риторический.
  Семенов прав в главном - природа не создана богом для нашего удобства - она безразлична и холодна. При попытке реализовать указанное скорее всего будут сделаны новые открытия в физике, интересные для познания, но ограничивающий наши "степени свободы", какой-нибудь запрещающий постулат "новой физики", не позволяющий реализовать задуманное. Вам я верю, природе нет.    

[crazy_terraformer]

Если Вы задали 10 Вт/кг, меньше чем у электрического чайника, значит Вы заложили некий двигатель малой тяги, наподобие ионного ЭРД или что-то в таком роде. У ионного двигателя истачивается ускоряющая решётка. Причём, там износ не термодинамический, а радиационный. Часть ускоряемых ионов попадает в неё, а не в космос. Они сами разрушают ионную решётку металла и вызывают вторичные фотонные ливни тормозного излучения, которые занимаются тем же самым.

Лучше использовать различные типы безэлектродных плазменных ускорителей.

[sharp]

Тогда считать точно нечего. 10 Вт/кг, если они полностью отводятся радиатором, можно выдерживать вечно. Сворачиваем двигатель из листа бумаги, и летим на альфу. Бумага даже не выцветет, не то, что не загорится.
Это всё равно, что применить "идеальный отражатель" для "прямоточного звездолёта". Жюль Верн написал "20 тыс. лье под водой", а мы можем написать фантастический роман "Десять ватт на килограмм". 

Считать в любом случае есть чего А именно - зависимость времени жизни от мощности побочной энергии. Предельные значения у нас уже есть, и из них мы делаем вывод, что функция скорее всего асимптотическая. Но параметров мы пока не знаем. При каких энергиях срок упадет ниже 10 лет, например?
Кстати, попробуйте на примере ядерного реактора прикинуть, какую энергию принимают на себя его составные части, и какой срок службы они при этом имеют. Имхо, при отсутствии или минимальном количестве движущихся деталей, то есть при отсутствии износа из-за трения, срок службы может измеряться десятилетиями при десятках киловатт нагрузки.

[VimanaPro]

Золотые слова если добавить разумно-экономически и технически-оправданного.
Поэтому здравомыслящие идут ( без труб и барабанов ) другим путём https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,143264.msg3690902.html#msg3690902 https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,131234.msg3270573.html#msg3270573

  Недавно где-то прочитал хорошее словосочетание для обозначения подобного : "математические шалости". Есть ли экспериментальное подтверждение возможности реализации таких "шалостей"? Вопрос наверное риторический.
  Семенов прав в главном - природа не создана богом для нашего удобства - она безразлична и холодна. При попытке реализовать указанное скорее всего будут сделаны новые открытия в физике, интересные для познания, но ограничивающий наши "степени свободы", какой-нибудь запрещающий постулат "новой физики", не позволяющий реализовать задуманное. Вам я верю, природе нет.   

Есть ли экспериментальное подтверждение возможности реализации таких "шалостей"? Пожалуй, пока просто не отвечу.
Есть наблюдательное подтверждение возможности реализации таких "шалостей" - поле пекулярных скоростей галактик в Ланиакее, есть динамический эффект Казимира, есть репульсивная сила ...
... имхо: по-моему 1/8 слишком долго засиделись в девяностых, но дело Ваше: дауншифтингуйте дальше

[bob]

Кстати, попробуйте на примере ядерного реактора прикинуть, какую энергию принимают на себя его составные части, и какой срок службы они при этом имеют. Имхо, при отсутствии или минимальном количестве движущихся деталей, то есть при отсутствии износа из-за трения, срок службы может измеряться десятилетиями при десятках киловатт нагрузки.

По максимуму. Лет десять-пятнадцать до смены твэлов. Лет тридцать-сорок до консервации или капремонта расшатавшейся АЭС в целом. Так, из практики. Как это считать - не знаю.

Лучше использовать различные типы безэлектродных плазменных ускорителей.

А это как? Магнитоплазмодинамический, что-ли, из проектов? Если взять любую другую плазменную схему, то она будет очень "горячей". И опять к.п.д. окажется не намного выше, чем у ЖРД - из-за перегрева камеры движка.

[VimanaPro]

По максимуму. Лет десять-пятнадцать до смены твэлов. Лет тридцать-сорок до консервации или капремонта расшатавшейся АЭС в целом. Так, из практики. Как это считать - не знаю.

А это как? Магнитоплазмодинамический, что-ли, из проектов? Если взять любую другую плазменную схему, то она будет очень "горячей". И опять к.п.д. окажется не намного выше, чем у ЖРД - из-за перегрева камеры движка.

То есть, по факту, формуле Циолковского меж звёзд делать нечего ?

[bob]

То есть, по факту, формуле Циолковского меж звёзд делать нечего ?

Естественно. Всенепременно и ракообразно.

[Rattus]

Как это считать - не знаю.

Б.Штерн в "Ковчеге" возможно, уже посчитал. Почитайте как будет возможность обязательно.

Магнитоплазмодинамический, что-ли, из проектов?

Ага. Оттуда же.

[crazy_terraformer]

Тогда вперёд на термоядерных взрыволётах.

[AndrejM]

Тогда вперёд на термоядерных взрыволётах.

Вопрос специалистам:
Если на шаре из монолитного железа (или может кварца) сбоку на небольшом расстоянии взрывать ядерные бомбы с частичным испарением с поверхности материала. То чего можно добиться максимум?
(Шар от 100 м до 100 км, другие размеры не интересны)

[sharp]

Вопрос специалистам:
Если на шаре из монолитного железа (или может кварца) сбоку на небольшом расстоянии взрывать ядерные бомбы с частичным испарением с поверхности материала. То чего можно добиться максимум?
(Шар от 100 м до 100 км, другие размеры не интересны)

Про "Орион" почитайте. https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Orion_(nuclear_propulsion)

Там есть табличка для двух вариантов. "Momentum Limited Orion" - самый быстрый из всех существующих концептов. Ускоряется со средним ускорением 1g в течение 10 дней, после чего может долететь до Проксимы за 130 лет.

[bob]

Про "Орион" почитайте. https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Orion_(nuclear_propulsion)

Вы же сами должны понимать, что шутка, фантазия.

[sharp]

Вы же сами должны понимать, что шутка, фантазия.

Самое фантастичное здесь, имхо - поднять эти 400 тысяч тонн на орбиту. Но в полете как таковом нет никакой фантастики, имхо. Особенно если на борту из полезной нагрузки только исследовательское оборудование.