Насколько возможен такой проект звездолета?

[vsevolodson]

Парадокс, но авторы предлагают даже использовать на начальном этапе разгона балласт, который потом сбрасываетя.
 

это какбы намекает на то, что вместо паруса лучше использовать что-нибудь другое
какую-нибудь реактивную массу

[Прохожий]

Я имею в виду солнечный парус.

Там же
http://path-2.narod.ru/02/02/list.htm

Пункт 10  http://path-2.narod.ru/02/02/sss.doc

Gregory L. Matloff  «Solar Sail»
К сожалению только пока на английском (у меня давно лежит перевод но незакатан в html. Каюсь...).
Но вас могут интересовать формулы 1-7

И таблица 1

V∞  / C   V0  / C    σe (kg/m2)   a_smax (gearth)
0.0014   0.0014   1.51 x10-3   6.02
0.002   - " -   7.40 x10-4   12.75
0.003   - " -   3.30 x10-4   27.51
0.004   - " -   1.86 x10-4   48.89
0.005   - " -   1.19 x10-4   76.37
0.007   - " -   6.06 x10-5   149.65
0.009   - " -   3.67 x10-5   247.37
0.011.   - " -   2.45 x10-5   369.51
0.012   - " -   2.06 x10-5   439.00
0.013   - " -   1.76 x10-5   516.09
0.015   - " -   1.32 x10-5   687.09
0.002   0.002   1.51 x10-3   6.02
0.003   - " -   4.26 x10-4   21.28
0.004   - " -   2.13 x10-4   42.62
0.005   - " -   1.29 x10-4   70.14
0.007   - " -   6.32 x10-4   143.42
0.009   - " -   3.76 x10-5   241.14
0.011   - " -   2.50 x10-5   363.29
0.013   - " -   1.78 x10-5   509.86
0.015   - " -   0.33 x10-5   680.86
Это теоретический максимум.

0.15с - максимум при проходе мимо солнца на 0.002 (грав. маневр у Сатурна) плотности паруса (с полезной нагрузкой) 0.033 г/м2 (фантастически легкая паутина) и пиковом ускорении 680 g.

Люди смогут лететь в 10 раз медленней. Но и делать сколь угодно большим парус (и массу колонии) не получится.  Есть ограничения по прочности строп.
Парадокс, но авторы предлагают даже использовать на начальном этапе разгона балласт, который потом сбрасываетя.
 

Злой Promt перевод:
http://knec-kosmonavt.narod.ru/zvezdileti/solparus.doc
Делов-то

[armadillo]

Надо цепочку тянущих парусов.

[Прохожий]

Надо цепочку тянущих парусов.

Отталкиваться от чего будем.....

[alex_semenov]

а термояд лучше на гидриде лития - можно взять с собой много дешёвого топлива, а значит и сухой массы

Термояд как ни крути лучший всего на гелий-3 плюс дейтерий.

Во-первых удельная энергия на нуклон – почти лучшая по сравнению со всем остальными реакциями (кроме D+T). То есть теоретически самая высокая скорость истечения топлива.

Во-вторых – радиационный режим. Есть нейтроны, но они уносят не более 2% энергии. До 20% - рентген (относительно мягкий) остальное (3/4) – заряженная плазма.

По легкости синтеза стоит на 2-м месте после Дейтерий-Трития, а как уверяют некоторые знакомые по НК термоядерщики куда легче поджигается в так называемых "амбиполярных ловушках".
Мне предложили "на рецензию" двигатель на такой ловушке. Даже с учетом всех "но" конторы я там смог найти, получается очень неплохо за исключением... тяги. Очень низкая удельная мощность при 100 м длины и массе двигателя 40 тонн (автор рассчитывал запускать им зонд). Что не удивительно.
Какую бы систему тяги вы не выбрали, законы термодинамики накладывают свои ограничения, которые делают многие проблемы межзвездных тяговых систему универсальными для всех.
Я предложил увеличить габариты двигателя минимум 10 раз массу в итоге в ~100 раз (квадрат) а удельную мощность в ~1000 раз (куб). Итого повысить удельную мощность в 10 раз. Автор заколебался...
А для сносного ускорения нужно повысить удельную тягу в ~50-100.
В итоге получилась ажурная труба  5 км длинной и 50 метров в диаметре. Массой в ~2000 – 4000 тонн. В принципе очень даже неплохо. Хотя разгон все равно будет длиться десятилетия.
Говорю сразу. Связывать такие трубы в пакет нельзя. Изюминка в том, что ажурная труба прозрачная для паразитной энергии реакции. И если рядом будет другая такая труба, они друг друга будут разрушать.

Возвращаясь к лучшему топливу.
Недостатков у гелия-3  два. Дороговизна. На Земле. Но это устранимо.
Второй. Гелий-3 кипит при температуре ниже 3 К. Это значит что в открытом космосе он всегда остается жидкостью (в отличие от дейтерия или водорода, которые самозамораживаются в лед) и для такого топлива нужны достаточно массивные баки.

Но.
Если вас  интересуют скорости истечений  не ~10 000 км/с, а всего 1000 км/с, то здесь в выборе термоядерного топлива вы более свободны.
Но есть всего три просто поджигаемые реакции. Тот же Гелий-3-Дейтерий,  Дейтерий-Дейтений и Дейтерий-Тририй (дейтерит лития если с ядерной инициализацией).
Перечислил в порядке противности реакций по нейтронам.
Дейтерид лития тем и плох, что львиная доля энергии реакции уносится нейтронами – самыми вредными и плохо улавливаемыми частицами.
В общем тут возникают уже другие проблемы.

[alex_semenov]

Злой Promt перевод:
http://knec-kosmonavt.narod.ru/zvezdileti/solparus.doc
Делов-то

У шайтан!
 

[alex_semenov]

предложите схему
особенно необходимые площади радиаторов интересуют

Кстати. Очень разумное замечание. Площадь радиаторов – это бич божий. Так, если я хочу расположить на Церере генератор лазерного излучения и температура нагревателя (на выходе из реактора ) +700 С а температура холодильника – 12 С,  то используя 3/4 поверхности астероида (его лед) как радиатор, я смогу получить тепловой КПД 73%. Но рассеиваемая паразитная мощность будет всего 500 ТВт и соответственно полезная 1366 ТВт. Всего в 100 раз больше чем потребляемая мощность нашей цивилизации.
Если эта вся энергия превратить в лазерный луч (что есть по сути чудо) то мы сможем разогнать за 1 год до скорости 0.23с парус массой всего 1000 тонн.
Более точный расчет урежет и эту цифру минимум в половину.
То есть  ледяной шар диаметром 900 км  как радиатор МАЛ для всего лишь 1000 тонной фотонной ракеты летящей на четверти света.
И это не есть какой-то порок данной системы.
Энергии, вовлеченные в процесс невообразимо велики.
Если вы однажды начали все это считать, вы без рвотных позывов уже не можете смотреть всякую кино-фантастику...
 

[armadillo]

Почему вам все время нужны провода и турбины? Оставьте стимпанк в покое.

[Прохожий]

Почему вам все время нужны провода и турбины? Оставьте стимпанк в покое.

Есть другие предложения?

[armadillo]

"Там" вообще другая психология и другие методы. Никаких паровозов и беговых верблюдов.

Для начала - тупо зеркало размером побольше Цереры. Безо всяких преобразований.

[vsevolodson]

Термояд как ни крути лучший всего на гелий-3 плюс дейтерий.

по энергетике - возможно один из лучших, но по условиям хранения и лёгкости добычи - далеко позади
причём на порядки, что важно
баки для хранения дейтерия и гелия-3 у вас будут тяжелее горючки
особенно гелий-3 - готов протечь чуть ли не между атомами металла, при сколь угодно низкой температуре
а гидрид лития - достаточно твёрдое и устойчивое вещество, отличная защита от радиации к тому же
баков никаких не надо громоздить

[Прохожий]

Ну поставили зеркало --- и что дальше......

[Прохожий]

Термояд как ни крути лучший всего на гелий-3 плюс дейтерий.

по энергетике - возможно один из лучших, но по условиям хранения и лёгкости добычи - далеко позади
причём на порядки, что важно
баки для хранения дейтерия и гелия-3 у вас будут тяжелее горючки
особенно гелий-3 - готов протечь чуть ли не между атомами металла, при сколь угодно низкой температуре
а гидрид лития - достаточно твёрдое и устойчивое вещество, отличная защита от радиации к тому же

А каковы массо-габаритные параметры. Скорость истечения, например.....

[vsevolodson]

Почему вам все время нужны провода и турбины? Оставьте стимпанк в покое.

там речь была о большём реакторе в космосе со стационарным режимом работы. цикл Карно в космосе - это фэйл

А каковы массо-габаритные параметры. Скорость истечения, например.....

порядка 20 Мм/с насколько я помню. нормально потянет
не так важно, на самом деле, просто дело в том, что пока один будет добывать доли грамма гелия-3 и дейтерия, другой запросто налопатит вагон гидрида лития безо всякого обогащения изотопов

[vsevolodson]

Во-первых удельная энергия на нуклон – почти лучшая по сравнению со всем остальными реакциями (кроме D+T). То есть теоретически самая высокая скорость истечения топлива.

а я думаю не так важно, 20 или 30 мегаметров в секунду на выхлопе, если лететь быстрее 10 всё равно не будем

Во-вторых – радиационный режим. Есть нейтроны, но они уносят не более 2% энергии.

при сгорании гидрида лития вообще нейтронов не получите
а 2% убьют экипаж всё равно, только в 50 раз медленней, чем на реакции D+T

Мне предложили "на рецензию" двигатель на такой ловушке. Даже с учетом всех "но" конторы я там смог найти, получается очень неплохо за исключением... тяги.

вот-вот. как и в случае с парусом - это доставка комара за приемлемое время, не более того
в том движке есть ещё недочёт - относительно долгое удержание горячей плазмы, что повлечёт за собой многократные-каскадные потери на излучение

Но есть всего три просто поджигаемые реакции.

это ограничение только для нежных стационарных режимов горения
в импульсном режиме можно сжигать и более тугое топливо

[armadillo]

Дальше используем непосредственно излучение  фокусируя его вместо лазера под парус (придумываем магнитные поля вокруг астероида), или хоть для переплавки астероида и создания обитаемой сферы. Это только один из вариантов. Просто ТАМ уже есть энергия и надо формировать способы для тех мест.

[alex_semenov]

Почему вам все время нужны провода и турбины? Оставьте стимпанк в покое.

Я бы с удовольствием. Но вы никуда не убежите от ВТОРОГО НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ.



Если вы добываете ЯДЕРНУЮ энергию в виде ТЕПЛА, то есть высокоэнтропийной энергии, то чтобы вы не делали вы никуда не денетесь от формулы Карно:

 n = (Tнаг – Тхол)/Тнаг

Никакой прогресс, никакие инновации вас от этого "СТИМПАНКА" не избавят.

Конечно, вы можете использовать высококачественные источники энергии.
Скажем, энергию вращения небесного тела (момент инерции) или собственно поступательную движению самой планеты (скажем, планеты-спутника на орбите планеты-гиганта). Вы можете исхитриться напрямую превращать эту механическую энергию в ток. Тогда вам не понадоятся такие гигантские поля радиаторов.
Но во-первых такие источники не всегда можно приспособить под то что вам надо.
Во-вторых не везде они найдутся.
В-третих. Возможно не всегда они получатся дешевле.

[vsevolodson]

Если вы добываете ЯДЕРНУЮ энергию в виде ТЕПЛА, то есть высокоэнтропийной энергии, то чтобы вы не делали вы никуда не денетесь от формулы Карно:

 n = (Tнаг – Тхол)/Тнаг

Никакой прогресс, никакие инновации вас от этого "СТИМПАНКА" не избавят.

ну почему же, ракеты ведь без турбин и проводов (почти) летают, однако энергию вырабатывают высокоэнтропийную

[alex_semenov]

Дальше используем непосредственно излучение  фокусируя его вместо лазера под парус (придумываем магнитные поля вокруг астероида), или хоть для переплавки астероида и создания обитаемой сферы. Это только один из вариантов. Просто ТАМ уже есть энергия и надо формировать способы для тех мест.

К сожалению, будет мала толку от любой оптики, собирающей солнечный свет на большие расстояния. Во-первых Солнце дает не монохромный свет (одной длины волны) а размазанный спектр абсолютно черного тела:



Это очень дрянной, некачественный свет. Это хаотический свет. Как тепло в топке паравоза. И управляться с ним очень непросто. Так, если вы попытаетесь собрать этот свет в точку, фокус некой оптической системой (скажем линзой) то вы на большом расстоянии это сделать не сможете.
И вот почему:



Вторая неприятность – солнце не точечный источник. Поэтому любая оптика удаленная от Солнца не дальше чем фокусное расстояние (а именно такова у нас ситуация) создает в фокусе ИЗОБРАЖЕНИЕ большее, чем сам объект (солнце). Это в конечном итоге приводит к тому, что для того чтобы у вас получился эффект вы должны иметь линзу большую по диаметру во много раз чем само Солнце.

Лазерный свет как раз отличается крайне низкой энтропией. Упорядоченностью. Он монохроматичен (имеет одну длину волы) и когерентен. То есть имеет одну фазу. Когерентность в свою очередь означает, что оптически (для фокусирующей линзы) лазерный луч будет выглядеть именно как точечный источник (не создающий в фокусе изображения), хотя у самого излучателя будет физически огромная апертура (допустим пол километра в диаметре). И единственная, причина, которая будет размазывать луч по парусу – законы дифракции.
Даже в случае лазерного излучения мы имеем массу проблем. Что ни говори, но передать поток энергии на 1 св. год – задача нетривиальная.

Лазеры потому, кстати, и имеют такой низкий КПД изначально (1-10%) что излучаемый ими свет очень качественный. А за качество надо платить. Хотя лазеры считаются супер технлогией ХХ вевка, но "стимпанк" (второе начало термодинамики) на них накладывает свою лапу – будь здоров!
Чем короче длина волны лазера, тем ниже (в кубе!) его максимально возможный КПД. И именно (по сути) из-за той самой "формулы Карно" для паровой машины...

[Прохожий]

Термоядерный звездолет, используя например заряды от снеженцев, можно построить с скоростью истечения 7000 км/с (на уране и дейтерии). тоесть крейсерской скоростью 10000 км/с  (1/30С).
Но это будет очень разовый объект....
А используя лазер-зеркало у Меркурия мы можем отправлять к другим звездам массовое колличество зондов.
Для ТЕХНОКОСМА самое-то.
И при этом недолет части подобных зондов будет лишь статистикой, а не трагедией, как для пилотируемого звездолета......