Газовые гиганты - источник термоядерного топлива

[LonelyWanderer]

Если верить Википедии по составу атмосферы, то на гелий придётся 47 грамм/секунду.
Если изотопное соотношение гелия-3 в атмосфере Юпитера такое же, как в лунном реголите, равное 0,043 %, то цифра получается 20 мг/с.
Или 1.73 кг/сутки. Согласно той же Википедии, 1 тонна гелия-3 равна 15 миллионам тонн нефти. Таким образом, 1 такой воздухозаборник с площадью 1 м2 в верхней атмосфере Юпитера способен снабжать энергией, равной 26000 тонн нефти в сутки, или почти 10 млн.тонн нефти в год. Мировая добыча нефти - около 4 млрд.нефти в год. Соответственно, нужен воздухозаборник площадью 400 м2 или совокупность их меньшего размера.

В первом посте темы я предлагаю использовать группировку из 200 шаттлов, курсирующих между Землей и Юпитером. Если площадь воздухозаборников каждого шаттла 10 м2, то имеем добычу, эквивалентную 20 млрд тонн нефти в год.

Какой-то слишком простой расчёт Да не взлетит ни один шаттл из юпитерианской атмосферы. И с Земли его поднять очень трудно, а тут нужно приложить в десятки раз больше энергии, причём непонятно какого происхождения. Да и КПД будет крайне низким. Масса тягаемого туда-сюда корабля (даже, если бы вам удалось чудом его отправить с Юпитера назад) гораздо больше носимого полезного груда. И подавляющее большинство времени он будет в пути туда-обратно и не занят непосредственно добычей. Если уж и создавать добычу на Юпитере, то корабли/механизмы и т.д. это осуществляющие должны постоянно там находиться, или в окрестностях, но никак не летать туда-сюда. Отправлять на Землю нужно специально созданный для этого транспорт, который не будет заниматься добычей.
А ещё не учтены соотношения положения Юпитера и Земли. Нельзя просто слетать на Юпитер и назад. Для этого должны использоваться стартовые окна, в часть времени, и в большую его часть, вообще такой маршрут невозможен.

[ВадимZero]

Вряд-ли получится на такой скорости прохождения газов.

Поглощение квантов света атомами не зависит от их скорости.

[LonelyWanderer]

Вряд-ли получится на такой скорости прохождения газов.

Поглощение квантов света атомами не зависит от их скорости.

Зато этот атом просто не прилипнет туда, куда вы хотите, какой бы он там заряд не имел, и какое бы магнитное поле вы там не создали. Скорость прохождения газа слишком велика, да ещё это броуновское движение, когда атом гелия то и дело будет наталкиваться на атомы водорода, и пока он будет прорываться, ведомый магнитным полем, вся смесь давно покинет улавливатель. Или вы о стационарных дирижаблях?

[ВадимZero]

Или вы о стационарных дирижаблях?

Я о шатле который летит в сильно разряженной атмосфере, где столкновениями атомов можно пренебречь.

[sharp]

Да не взлетит ни один шаттл из юпитерианской атмосферы. И с Земли его поднять очень трудно, а тут нужно приложить в десятки раз больше энергии, причём непонятно какого происхождения.

Почему непонятно какого? Компактный термоядерный реактор на борту. В качестве рабочего тела использовать водород или гелий-4, закачанные из атмосферы. То есть, дейтерий и гелий-3 накапливаем как полезную нагрузку, остальное - как рабочее тело.
Для выхода на орбиту используем ЭРД с высокой большим расходом рабочего тела. Если корабль+полезная нагрузка весят 10 тонн, то всего 5 тонн р/т при скорости истечения 100 км/с будет достаточно, чтобы накинуть шаттлу 40 км/с скорости.

Если уж и создавать добычу на Юпитере, то корабли/механизмы и т.д. это осуществляющие должны постоянно там находиться, или в окрестностях, но никак не летать туда-сюда. Отправлять на Землю нужно специально созданный для этого транспорт, который не будет заниматься добычей.

Возможно, так и есть, в этом случае шаттлы должны курсировать между Юпитером и базой на одном из спутников (или орбите).

[ВадимZero]

Для выхода на орбиту используем ЭРД с высокой большим расходом рабочего тела.

ЭРД для старта с Юпитера...оригинально

[LonelyWanderer]

Или вы о стационарных дирижаблях?

Я о шатле который летит в сильно разряженной атмосфере, где столкновениями атомов можно пренебречь.

Да, но там, думаю, и улавливаемыми атомами гелия-3 тоже тогда можно будет пренебречь

[LonelyWanderer]

Почему непонятно какого? Компактный термоядерный реактор на борту. В качестве рабочего тела использовать водород или гелий-4, закачанные из атмосферы. То есть, дейтерий и гелий-3 накапливаем как полезную нагрузку, остальное - как рабочее тело.
Для выхода на орбиту используем ЭРД с высокой большим расходом рабочего тела. Если корабль+полезная нагрузка весят 10 тонн, то всего 5 тонн р/т при скорости истечения 100 км/с будет достаточно, чтобы накинуть шаттлу 40 км/с скорости.

Компактный термоядерный реактор на шаттле? Ну-ну. Хотел бы я себе термоядерный реактор в телефоне иметь, или вместо батареек в часах

[EvilShurik]

там, или даже десятки километров плазменной камеры "бублика" зажечь протон-протонный цикл синтеза?

дай догадаюсь чтот же нам мешает - наверное ....наверное....температура....я выиграл главный приз?

Рассуждения о снижающейся сложности повеселили...камрад берешь книгу по звездному неклеосинтезу....смотришь плотность и температуру плазмы необходимой для загорания звезды....потом изучаешь неутойчивости...а все потому шо не надо путать слабые и сильные ядерные силы

Не. Книжки по термояду я смотрел. Как раз, при гигаградусной температуре становится возможна реакция превращения протона в нейтрон при соударении с электроном. Получившийся нейтрон практически мгновенно связывается сначала с одним, а затем другим протоном давая гелий-3.
Увеличение размера "бублика" токамака упрощает удержание плазмы на длительном интервале времени, а следовательно, делает возможным достижения "критерия Лоусона" для протон-протонной реакции.
Поскольку основное количество энергии выделяется в реакции гелий-3 + гелий-3, то потери выделившейся энергии с нейтрино пренебрежимо малы. Не более процентов от общего баланса энергии реакции получения альфа-частиц из протонов.
В космосе можно относительно просто создавать токамаки исполинских размеров. При этом "утечка" тех же нейтронов из плазмы становятся пренебрежимо малыми, из-за большой толщи плазмы.

Строительство токамаков-гигантов возможно естественно, при развитой космической индустрии. Когда всё необходимое добывается в космосе. С астероидов, малых планет.
Поэтому протон-протонный синтез может представлять интерес, для удалённых от Солнца областей солнечной системы. Если требуется производство громадного количества энергии для какого-нибудь производства в поясе Койпера или вообще, за Плутоном, то эта установка становится оправданной. А топливо для неё - широко встречающимся и практически безплатным!

[sharp]

Компактный термоядерный реактор на шаттле?

Относительно компактный, массой около 5 тонн. Для часов и телефона тяжеловато, все-таки

[Kaiserfrogling]

Остальное бесполезный водород который не в одном термоядерном реакторе(за исключением солнца) вы не сожгете.

Помимо протон-протонной реакции водород может гореть в CNO-цикле, который имеет самые жесткие условия их всех термоядерных реакций, но зато самый неприхотливый к топливу и абсолютно безнейтронен.

[crazy_terraformer]

Какого минимального размера должны быть электромагнитные катапульты для выброса из атмосферы Юпитера грузовых контейнеров с ракетными движками для перехода на НОО?
Размер определяется наибольшей мощностью магнитного поля, которое смогут развивать сверхпроводящие катушки не теряя сверхпроводимость и не разрываясь на части.

Электромагнитная катапульта, выстреливающая груз со скоростью 47 км/с (для Юпитера) ?

Выстреливать надо с экватора в одну сторону с направлением вращения, чтобы уменьшить первую космическую на скорость вращения экваториальных верхних слоёв атмосферы.
Первая космическая скорость (v1) 42,073 км/с
Экваториальная скорость вращения 12,6 км/с
Разность 42,073-12,6=29,473 км/сек
Таким образом выходим на НОО и закрепляемся на ней работая ракетными двигателямими водородно-кислородными или электроракетными термическими, если грузовой транспорт будет обладать развертываемой ректенной или солнечными панелями для приёма энергии с системы орбитальных трансиверов.
Используя внешний источник энергии и запас сжиженного водорода грузовой транспорт может покинуть НОО и уйти на более высокие орбиты в системе Юпитера ч/з точки Лагранжа для экономии топлива, чтобы сбросить груз на орбитальной базе или в космотанкер, а затем вернуться обратно в атмосферу Юпитера.
Электрические термические двигатели похоже могут заменить ЖРД в космосе.

Электрический ракетный двигатель термический.

Остаётся применение твердого металлического водорода,если можно его получить в промышленных масштабах в достаточно стабильном состоянии.

Свят-свят....

Вот и я тоже в получении его в стабильном виде глубоко сомневаюсь.

А ещё не учтены соотношения положения Юпитера и Земли. Нельзя просто слетать на Юпитер и назад. Для этого должны использоваться стартовые окна, в часть времени, и в большую его часть, вообще такой маршрут невозможен.

Учитывая,что термоядерные реакторы к этому времени будут существовать, такая мелочь как окна для доставки термоядерного горючего может быть обойдена. Гелий-4 или протий могут служить как газы-охладители в каком-нибудь открытом контуре теплоохлаждения реактора, а затем сбрасываться ч/з электротермический двигатель питаемый от реактора. Либо протий и гелий-4 будут впрыскиваться для увеличения тяги в плазму, вырабатываемую термоядерным реактором в режиме термоядерного двигателя. 

там, или даже десятки километров плазменной камеры "бублика" зажечь протон-протонный цикл синтеза?

...при гигаградусной температуре становится возможна реакция превращения протона в нейтрон при соударении с электроном. Получившийся нейтрон практически мгновенно связывается сначала с одним, а затем другим протоном давая гелий-3.
Увеличение размера "бублика" токамака упрощает удержание плазмы на длительном интервале времени, а следовательно, делает возможным достижения "критерия Лоусона" для протон-протонной реакции.
Поскольку основное количество энергии выделяется в реакции гелий-3 + гелий-3, то потери выделившейся энергии с нейтрино пренебрежимо малы. Не более процентов от общего баланса энергии реакции получения альфа-частиц из протонов.
В космосе можно относительно просто создавать токамаки исполинских размеров. При этом "утечка" тех же нейтронов из плазмы становятся пренебрежимо малыми, из-за большой толщи плазмы.

Такой реактор мог бы пригодиться.
Однако, если будет возможно построить сеть трансиверов солнечной энергии к планетам-гигантам, то можно будет использовать бесполезно сливаемую в космос энергию Солнца для добычи водорода с целью использования его для синтеза воды на каменных безводных телах СС (Меркурий, Луна, безводные астероиды, Венера, а в очень дальней преспективе Марс) из бесполезно хранящейся массы кислорода выделенного из их пород в процессе выделения металлов и др. хим элементов из различных силикатов и алюмосиликатов и пр. кислородных соединений и минералов.

[Diman]

"Учитывая,что термоядерные реакторы к этому времени будут существовать, такая мелочь как окна для доставки термоядерного горючего может быть обойдена. Гелий-4 или протий могут служить как газы-охладители в каком-нибудь открытом контуре теплоохлаждения реактора, а затем сбрасываться ч/з электротермический двигатель питаемый от реактора. Либо протий и гелий-4 будут впрыскиваться для увеличения тяги в плазму, вырабатываемую термоядерным реактором в режиме термоядерного двигателя"

Достойный ответ теме "Нет термояда, нет ископаемых..."

[crazy_terraformer]

Сжиженный водород - протий как термоядерное топливо в протон-протонном цикле неудобен, там большая часть энергии уносится нейтрино.

При преобладании более чем на три порядка над кларком дейтерия - унос энергии нейтрино-сомнительный недостоток....

Если бы коммерческий термоядерный реактор на протон-протонном цикле можно было бы реализовать на Земле я бы согласился.

Стальной трос длиной 2000 километров, неизменяющейся толщины, с площадью сечения 1 м2 (беру это сечение, чтобы не переводить цифры) при средней гравитации 0.068g будет весить: 1060800000 кг или 1060000 тонн.
Предел прочности высоколегированной стали марки 30ХГСА 1.4·109 Па. Паскаль = нюьтон на метр2, или 0.102 кг/м2.
Соответственно, данная марка стали может выдержать 1.4·108 кг веса с площади сечения 1 м2.
Итак, сравниваем:
Предел прочности 140000000 кг
Вес:                      1060800000 кг
Разница всего 7.58 раз.
Соответственно, реализуемости такого космического лифта можно добиться применением, естественно, не стали для сооружения космического лифта, а более пригодных для этого материалов. Тут даже нанотрубки не нужны. По данным Википедии, плотонсть углеволокна 1900 против 7780 у стали 30ХГСА , а прочность углеволокна 4·109 против 1.4·108 у стали.
Итого углеволокно лучше стали в 11.7 раз. И это ещё не учитывая возможности по экономии веса с помощью изменения толщины.
Таким образом космический лифт с подобными параметрами реализуем с помощью применения углеволокна.

Жаль, что самый близкий к планете спутник - Метида находится слишком далеко.
Средний радиус орбиты (r)    128 000 км.
Экваториальный радиус Юпитера 71 492 ± 4 км
Разность 128000-71 492 ± 4=56508 ± 4 км
Точки Лагранжа системы Юпитер-Метида тоже не подходят.
Но у Юпитера есть кольца, в которых имеются глыбы с максимальным размером в 0,5-1 км. Эти глыбы можно попробовать подогнать поближе к Юпитеру и использовать в качестве якорей для космических лифтов.

[Diman]

Здорово! Хорошие математические расчеты!

[Kaiserfrogling]

Увеличение размера "бублика" токамака упрощает удержание плазмы на длительном интервале времени, а следовательно, делает возможным достижения "критерия Лоусона" для протон-протонной реакции.

Один неудобный момент - протон-протонная реакция идет не через сильное а через слабое взаимодействие, для покрытия критерия Лоусона токамак должен быть не менее 100 км.

[sharp]

А я за большие автоматические летающие атмосферные платформы - гибрид монгольфьера (подъёмный газ-атмосферный воздух подогреваемый в баллонах или шарах) с электрическими вертолётными или турбореактивными двигателями, работающими в аварийном режиме.

На Земле отношение тяги к весу вертолетного двигателя - около 20-30. В атмосфере Юпитера при давлении 1 бар плотность газа в 10 раз меньше земной, следовательно и тяга в 10 раз меньше.
Допустим, мы повысим мощность двигателя в несколько раз, и доведем соотношение до 10. То есть, каждый двигатель массой 2 тонны удерживает на себе 18 тонн веса платформы...

Каков вес одной платформы? Так навскидку, каркас, перерабатывающие мощности, реактор - не менее 10000 тонн, на удержание которых потребуется 560 двигателей. Мрщность одного двигателя будет равна не менее 30000 л.с, или 22 МВт, а совокупная мощность двигательных установок - 12 ГВт. С учетом КПД, вам нужен термоядерный реактор мощностью около 20 ГВт. И, даже если допустить, что он впишется в заявленную массу, вам придется расходовать 300 грамм/сек термоядерного топлива, или 25 тонн в сутки. И это только на удержание платформы на плаву. Скорее всего, это меньше, чем дневная выработка такой платформы. А при увеличении добычи и мощности реактора пойдет вверх и вес...

Про монгольфьер забудьте, при такой низкой плотности практически невозможно создать подъемную силу таким путем.

[crazy_terraformer]

А я за большие автоматические летающие атмосферные платформы - гибрид монгольфьера (подъёмный газ-атмосферный воздух подогреваемый в баллонах или шарах) с электрическими вертолётными или турбореактивными двигателями, работающими в аварийном режиме.

На Земле отношение тяги к весу вертолетного двигателя - около 20-30. В атмосфере Юпитера при давлении 1 бар плотность газа в 10 раз меньше земной, следовательно и тяга в 10 раз меньше.
Допустим, мы повысим мощность двигателя в несколько раз, и доведем соотношение до 10. То есть, каждый двигатель массой 2 тонны удерживает на себе 18 тонн веса платформы...

Ладно вертолёт хуже самолёта, т.к. тратит больше топлива. У вертолётного двигателя слишком много деталей, это увеличивает вероятность поломки.
Возможно гибрид дирижабля с реактивным самолётом или дирижабль с реактивными двигателями решит проблему.
Кроме того использование двигателей - это будет аварийный режим на время ремонта.

Про монгольфьер забудьте, при такой низкой плотности практически невозможно создать подъемную силу таким путем.

Плотность зависит от давления, а давление от глубины погружения в атмосферу и температуры среды. Можно опустится до 10 бар. Покрыть баллоны или баллонеты с нагреваемым газом лёгкой теплоизоляцией, и что мешает их объём сделать больше.

[druid3]

Ладно вертолёт хуже самолёта, т.к. тратит больше топлива. У вертолётного двигателя слишком много деталей, это увеличивает вероятность поломки.
Возможно гибрид дирижабля с реактивным самолётом или дирижабль с реактивными двигателями решит проблему.

А что насчет ионолета? Не ионно-катодный двигатель(для малых тяг в дальнем космосе) а именно ионный привод. Очень высокий К.П.Д. + устойчивая работа при малых давлениях.

[druid3]