Полет на Марс может занять всего 39 дней - инженеры

[gans2]

В 2006 году был произведён первый пуск EAST.[5]
В 2007 году соотношение произведенной и затраченной энергии на токамаке превысило единицу.[4]
В 2009 году в ходе экспериментов в токамаке удалось 400 секунд удержать плазму с температурой 10^7 К, и удержать 60 секунд плазму с температурой 10^8K.[1]

[библиограф]

Только масса космического корабля должна быть около 1 тонны

Да, формулу Циолковского никто не отменял!
Минимальная скорость, необходимая для достижения орбиты Марса 11.6 км/с.
Продолжительность полета 258 суток, так летают АМС к Марсу. При увеличении
скорости до11.8 км/c продолжительность полета сокращается до 164 суток, при
12км/с -до 144, при 13 км/с - до 105, а параболическая траектория позволит
достичь Марса на третьей космической скорости (16.7 км/с) за 69 суток.
Как видим, увеличение скорости становится всё менее эффективно и полеты
по гиперболическим орбитам в пределах Солнечной системы - дело весьма далекого
будущего. Проще говоря, конструкторам сейчас приходится выбирать между ЯРД
с открытым циклом и огромными баками жидкого водорода - либо кораблем с
электрическим двигателем и атомной электростанцией мощностью десятки/сотни
мегаватт. Поскольку КПД такой станции в лучшем случае 50%, наиболее громоздкой
частью корабля становится громадный теплообменник, рассеивающий остальные 50%
мощности.
Так что, мечты о гигантском крейсере, с легкостию преодолевающем космические просторы
и свободно садящимся и взлетающим с любой планеты, пока остаются областью фантастики,
без лишней скромности именующей себя научной:
      Корабль терял скорость. Планета закрыла звезды, вся в рыжей вате облаков. Выпуклое зеркало океана, отражавшее Солнце, двигалось все медленнее. На экран выполз бурый, испещренный кратерами континент. Люди, находившиеся в отсеках, ничего не видели. Глубоко под ними в титановом чреве двигателя нарастало сдавленное рычание, чудовищная тяжесть стягивала пальцы с рукояток. Туча, попавшая в огненную струю, засеребрилась ртутным взрывом, распалась и исчезла. Рев двигателей на мгновение усилился. Бурый диск расплющивался, планета превращалась в материк. Уже были видны перегоняемые ветром серпообразные барханы. Полосы лавы, расходящиеся от ближайшего кратера как спицы колеса, переливаясь, отразили пламя ракетных дюз.
      – Полная мощность на оси. Статическая тяга.
      Стрелки лениво передвинулись в соседние секторы шкал. Маневр был произведен безошибочно. Корабль, как перевернутый вулкан, извергающий огонь, висел над рябой равниной с утонувшими в песке скальными грядами.
      – Полная мощность на оси. Уменьшить статическую тягу.
      Уже было видно место, где рвущийся вертикально вниз столб огня ударял в грунт. Там поднялась рыжая песчаная буря. Из кормы, беззвучные в оглушительном реве газов, стреляли фиолетовые молнии. Разность потенциалов выровнялась, молнии исчезли. Двигатели выли, корабль падал без единого толчка, как подвешенная на невидимых канатах стальная гора.
      – Половина мощности на оси. Малая статическая тяга.
      Кольцевыми гребнями, как валы настоящего моря, во все стороны разбегались дымящиеся волны песка. Эпицентр, в который с небольшого расстояния било кустистое пламя, уже не дымился – кипел. Песок исчез, он превратился в багровое зеркало, в кипящее озеро расплавленного кремнезема, в пену грохочущих взрывов и, наконец, испарился. Обнаженный, как кость, старый базальт планеты начал размягчаться.
      – Реакторы на холостой ход. Холодная тяга.
      Голубизна атомного огня погасла. Из дюз вырвались наклонные струи бороводорода, и в одно мгновение пустыню, склоны кратеров и тучи над ними залила призрачная зелень. Базальтовый монолит, на который должна была осесть широкая корма «Непобедимого», уже не грозил расплавиться.
      – Реакторы ноль. Холодной тягой на посадку.
      Сердца людей забились быстрее, глаза приблизились к приборам, рукоятки вспотели в сжатых ладонях. Эти слова означали, что возвращения уже нет, что ноги встанут на настоящий грунт, пусть это только песок пустынного мира, но там будет восход и заход солнца, горизонт, и тучи, и ветер.
      – Посадка в точке надира.
      Корабль был наполнен воем турбин, нагнетающих вниз горючее. Зеленый, конусно расходящийся столб огня соединил его с дымящейся скалой. Со всех сторон поднялись тучи песка, перископы центральных отсеков ослепли, только в рубке на экранах радаров неизменно появлялось и гасло изображение местности, тонущей в хаосе тайфуна.
      – Стоп в момент контакта.
      Огонь гневно бурлил под кормой, его миллиметр за миллиметром сдавливала спускающаяся громада звездолета, зеленое пекло стреляло длинными брызгами в глубь грохочущих песчаных туч. Промежуток между кормой и обожженным базальтом скалы стал узкой щелью, ниточкой зеленого пламени.
      – Ноль-ноль. Все двигатели стоп.
      Один-единственный удар словно бы огромного разорвавшегося сердца. Звездолет стоял. Главный инженер сжимал рукоятки аварийного реактора: скала могла податься. Все ждали. Стрелки секундомеров продолжали двигаться своими насекомьими скачками. Командир некоторое время не отводил глаз от указателя вертикали: серебристый огонек ни на волосок не отошел от красного нуля. Все молчали. Разогретые до вишневого каления дюзы начинали сжиматься, издавая характерные звуки, похожие на хриплое покашливанье. Красноватая туча, подброшенная на сотни метров, опускалась. Из нее вырос тупой нос «Непобедимого», его корпус – опаленный трением в атмосфере и поэтому приобретший цвет старой скалы шершавый двойной панцирь. Рыжая пыль все еще клубилась и завихрялась у кормы, но сам корабль стоял прочно, как будто давно уже стал частью планеты и теперь ленивым движением, продолжающимся века, вращался вместе с ее воздухом, под фиолетовым небом, в котором были видны наиболее яркие звезды, гаснущие только в непосредственной близости от красного солнца.
 
 Станислав Лем "Непобедимый".

[Святогор]

А ваша модель учитывала набор и торможение скорости от 1 космической до 3 и от 3 до 1 марсианской?

[библиограф]

 Старт с поверхности Земли, прибытие к Марсу со скоростью 3.61 км/с при полете по
гомановской траектории с минимальной начальной скоростью; для остальных траекторий
скорость прибытия, сооответственно, больше. Задача выбора благоприятных окон для
полета на Марс ещё затрудняется необходимостью учитывать наклон орбиты Марса к
эклиптике и эксцентриситет. Всё получается очень сложно! Подробности смотрите в
превосходной книжке В.И. Левантовский Механика космического полета в популярном
изложении, лучше всего в третьем издании 1980 года.

[Dem]

Dem, хоть и оффтоп, но термоядерный взрыв -- это неуправляемый ТЯ синтез. "Бабахнуть" управляемо нельзя, т.к. управение подразумевает сдерживание от неуправляемого равития реакции, т.е. взрыва.

Это с чего? Вот в обычном движке машины тоже топливо поджигают и оно сгорает в цилиндре как попало. Но никто же не называет автомобиль неуправляемым, хотя фактически мы только частотой и мощностью этих взрывов управляем...

[ArbaletVlz]

Когда в двигателе внутреннего сгорания начинаются взрывы - это уже детонация и хана поршням, а в нормальном режиме там идет "плавное" горение - порядка 10 м/с, при детонации скорость фронта огня в десятки, а то и сотни раз быстрее.

[ar4184]

а перегрузки которые будут испытывать "марсонавты" при разгоне и торможении учитывали?

[AlexOrex]

а перегрузки которые будут испытывать "марсонавты" при разгоне и торможении учитывали?

Перегрузки только при старте с Земли и посадке на Марс. Межпланетный корабль с электрореактивной двигательной установкой чисто технически не сможет разгоняться быстрее, чем с ускорением в сотые доли земной силы тяжести.
Или речь про импульсный (термо)ядерный корабль?

[Алексей Шевченко]

А корабль с ВАСИМР с каким предельным ускорением может разгоняться ?

[AlexOrex]

А корабль с ВАСИМР с каким предельным ускорением может разгоняться ?

Не знаю, как у 200-мегаваттного, но масса проектируемого 6-мегаваттного VASIMR предварительно оценивается в 10 тонн, он потребует 10 МВт энергии и даст тягу 400Н на минимальной скорости истечения 30 км/с. Добавим к нему оптимистично-легкий 10-тонный реактор с КПД 40% и тепловой мощностью 25 МВт. Добавим радиатор на 4+15=19 МВт массой 4 т и маленькую полезную нагрузку в 6 т. Рабочее тело не считаем, предположим, оно уже почти все выработано. Тогда получившийся 30-тонный мини-корабль сможет выжать ускорение 400Н/30 000кг = 0,013 м/с², 1/750 доля g. За сутки разгона корабль выжмет 1150 м/с.
Возможно, при увеличении мощности двигателя и реактора это ускорение удастся немного поднять.

[Алексей Шевченко]

А корабль с ВАСИМР с каким предельным ускорением может разгоняться ?

Не знаю, как у 200-мегаваттного, но масса проектируемого 6-мегаваттного VASIMR предварительно оценивается в 10 тонн, он потребует 10 МВт энергии и даст тягу 400Н на минимальной скорости истечения 30 км/с. Добавим к нему оптимистично-легкий 10-тонный реактор с КПД 40% и тепловой мощностью 25 МВт. Добавим радиатор на 4+15=19 МВт массой 4 т и маленькую полезную нагрузку в 6 т. Рабочее тело не считаем, предположим, оно уже почти все выработано. Тогда получившийся 30-тонный мини-корабль сможет выжать ускорение 400Н/30 000кг = 0,013 м/с², 1/750 доля g. За сутки разгона корабль выжмет 1150 м/с.
Возможно, при увеличении мощности двигателя и реактора это ускорение удастся немного поднять.

Александр, спасибо за Ваши расчеты, но при увеличении мощности двигателя и реактора ведь и масса корабля возрастет? Интересно, сколько минимальная масса двухсотмегаватного реактора?

[AlexOrex]

Вот здесь, таблица 3.6
http://energetika.in.ua/ru/books/book-4/part-1/section-3/3-2
дается удельная масса 0,13 кг/кВт для 100-200МВт. То есть реактор будет иметь массу около 26 т. Входят ли в эту массу радиаторы, не знаю (если брать ориентировочно 0,15 кг/кВт для капельных радиаторов, получится на 300-400 МВт лишнего тепла, соответственно, 45-60т)

[Алексей Шевченко]

То есть значительная доля массы космического корабля будет приходится на реактор