Насколько возможен такой проект звездолета?

[alex_semenov]

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

А  КПД сопла разве не подчиняется второму началу термодинамики?
У вас есть температура рабочей массы в камере сгорания. Т1
Скажем, 2000 градусов. И это хаотическая энергия тепла.
Когда эта масса газа проходит через сопло, происходит адиабатическое расширение, что приводит к упорядочиванию потока. То есть масса ОТБРАСЫВАЕТСЯ со скорость v – скоростью истечения... Именно эта v (v*m) и совершает полезную работу по разгону ракеты. Но какая часть энергии тепла превратилась в это самое v?
Я сразу скажу. У хорошего сопла КПД до 70%.  Но обычно 50%.
Это значит, что только половина тепловой энергии превратилась в полезную (высококачественную работу). Другая половина – плата второму началу термодинамики.
Если у сопла КПД 70% то можно посчитать температуру газа на срезе сопла.
Пускай в камере Т1= 2000 С (2273 К).
Тогда по Карно Т2 =T1(1-n) = 2000(1-0.7)=682 К = 409 С
Эти 409 С  и есть плата второму началу термодинамики.
Если бы у вас был идеальный двигатель (100% КПД) то температура выхлопа была бы 0 К. Это был бы направленный строго назад поток замерзших частиц... Вся тепловая энергия газа в камере сгорания превратилась в работу (направленный поток). Но для этого вам бы потребовалось бесконечно длинное сопло.
Точно так же как идеальной паровой машине Карно для 100% эффективности потребовался бы бесконечно длинных ход поршня.

Почему ракетные двигатели такие компатные и мощные? Потому что они прожорливые.
Достоинства – это продолжения недостатков.
Никаких чудес!
Ракета это гигантский сосуд, который быстро опорожняется.
ЖРД пропускают через себя огромное количество рабочего тела- разогретого газа и этот газ за одно является и прекрасным РАДИАТОРОМ, куда сбрасывается неизбежная плата второму началу термодинамики.
Поэтому мы имеем мощность скольких то там днепрогесов в 16-и объемах по молочному бидону.
Как только вы начитаете экономит эту самую массу (в случае высокоимпульсных двигателей) у вас мгновенно начинаются ПРОБЛЕМЫ со сбросом паразитной энергии.
Уже ЯРД которые имеют то всего 9 км/с ( в 2 раза больше чем у ЖРД) становятся машинами предельных возможностей (и первый ЯРД развивал тягу меньше собственного веса!). ЯРД уже не такие и мощные...
Совсем яркий пример – ионники имеющие скорость истечения 30-50 км/с. Здесь со сбросом паразитного тепла совсем проблема.
Вот почему "Прометей", самый передовой проект ионного корабля имеет такие огромные крылья и такую мизерную тягу.



В случае межзвездных систем все эти проблемы становятся просто катастрофическими. Проблемой номер 1.  Там надо иметь и тягу (удельную мощность Ватт/кг) и импульс (скорость истечения для экономии рабочей массы).

[alex_semenov]

в догонку.
Чуть не пропустил.

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

Согласен. Гелий – вещество противное.
По поводу гидрида лития.
Я так понял вы об этой реакции:



Согласен. Очень привлекательная. Но насколько я знаю, очень тугоплавкая.

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

Как?
Если обжатием лазерами или рентгеном Z-пинча, то у вас неизбежно испаряется часть мишени. Вы лучше, чем 30% выгорания  не получите.
Я бы с удовольствием ваш гидрид лития атомным триггером попробовал бы жечь в "орион"-подобных системах. Но там есть засада:



Под потоком нейтроном ваш литий-7 быстро превращается в тритий и гелий. Хотя в ядерном инициализаторе нейтронов не так уж и много. Там главный выход – гамма.
Гм... Может и получится?
Это было бы очень здорово.
В общем, это надо к ядерщиками и желательно взрывникам.
Именно для схемы "Взрыволет" и корабль поколений.  Там чем больше масса, тем лучше становятся все параметры.
Тут кто-то сказал, что жить рядом с ядерным полигоном никто не захочет.
Ребята!
Там в космосе фон такой, что вы в любом случае там как на полегоне. Хочешь не хочешь прячься за радиационные экраны. Так что рвутся у вас под боком атомные бомбы или нет – большой разницы для людей нет.

[vsevolodson]

По поводу гидрида лития.
Я так понял вы об этой реакции:

Согласен. Очень привлекательная. Но насколько я знаю, очень тугоплавкая.

да, она самая
менее тугая, чем с бором-11
по тормозным потерям тепла плазмы в м/п, - опять же, лучше чем с бором-11 (так же, как у дейтерия с гелием-3)
есть в водороде примесь дейтерия обычно, а в литии - изотопа-6, это облегчит поджигание

Как?

кинетическое столкновение мишеней, обеспечивающее инерциальное сжатие
дальше - "fast ignition" лазерами

Именно для схемы "Взрыволет" и корабль поколений.  Там чем больше масса, тем лучше становятся все параметры.

верно. иначе - два пути, как я уже говорил: либо - быстрая доставка комара, либо - вообще вечный полёт

Так что рвутся у вас под боком атомные бомбы или нет – большой разницы для людей нет.

кроме радиации есть ещё сложности
1) сброс избытков тепла
2) неизбежная абляция конструкции двигателя
3) вибрации и перегрузки
по 3-му пункту поясню - допустим, удалось создать лёгкий и мощный импульсный термоядерный движок
в момент взрыва на магнитное сопло (то есть на кольцо магнита) будет действовать достаточно нещадное ускорение - от сотни до тысячи g
я немного обсчитывал всё это, могу сказать что лучше получается при размножении двигателя на более мелкие
в ущерб тепловому балансу, естесственно
проблемы с абляцией тоже более-менее решаемы, но в рамках этой темы пояснять пока что не буду

[gary256]

И вот поиграв выбранными Лэндисом параметрами по-взрослому (указав где Лендис тянул параметры "за уши"), я могу показать, что наша Галактика более чем прозрачна для машинной колонизации. Просачивание будет полным. То есть, если какая-то цивилизация решит изучить галактику фон-Нейманами, то проблем с их просачиванием в каждый уголок галактики не возникнет.

Да, логично, про это я не подумал.

[gary256]

Кстати, когда то очень давно в "Технике молодежи" был проект двигателя на законе Ампера
- типа два паралельных проводника, пускаем ток по одному проводнику и быстро выключаем
- поле распространяется от одного проводника до второго, в это время пропускаем ток по второму проводнику а по закону Ампера воздействует на второй проводник и тот притягивается или одталкивается (смотря куда ток пускать)
- а на первый проводник сила уже не действует потому что там уже нет тока и поля.
И типа звездолет летит как барон Мюнхаузен.

Мне кажется тут что то не так.
это может работать??

[Okub62]

Как Мюнхгаузен и полетит.
Третий закон Ньютона - действие = противодействие.

[gary256]

Третий закон Ньютона - действие = противодействие.

Само собой.
Но все таки как совмещается закон Ампера с разнесением по времени когда поле еще есть а тока в проводнике который создал поле уже нет?

[Okub62]

Не понал вопрос. Под воздействием полей от токов проводники будут, в зависимости от направления, притягиваться друг к другу или отталкиваться друг от друга.
Я уже не говорю о том, что для протекания тока в проводнике необходимо создать замкнутый контур, т.е продключить к концам проводника источник ЭДС. ...

[gary256]

Под воздействием полей от токов проводники будут, в зависимости от направления, притягиваться друг к другу или отталкиваться друг от друга

Да.
Но смысл идеи двигателя (если я его правильно понял) в том что пока поле созданное проводником A распространяется от проводника А до проводника Б с конечной скоростью 300000км/с, мы вырубаем ток в проводнике А. То есть когда поле взаимодействует с проводником Б (или вернее с его полем), тока в проводнике А уже нет. И чисто теоретически самого проводника вобщем то тоже уже может не быть (например поменялась его температура и проводник стал диэлектриком). В этом случае получим силу приложенную к проводнику Б, а вот силу с противоположным знаком к проводнику А приложить уже не получится (если проводника нет)?

Как в таком случае применять закон сохранения импульса не понятно.
Или закон Ампера не сработает в этом случае? А почему? Поле есть, проводник есть...

[gary256]

Я уже не говорю о том, что для протекания тока в проводнике необходимо создать замкнутый контур, т.е продключить к концам проводника источник ЭДС. ...

У нас аж два проводника, естественно каждый с замкнутым контуром... намекаете на до что если замкнутый контур то сила Ампера будет действовать даже в пределах одного проводника (одного контура)? Логично...

[gary256]

Даже если закономерная, то не обязательно частая. И даже если частая, то не обязательно так частая как нам бы хотелось...
Я за что не люблю религиозные догматы?
...
Да, если жизнь случайность (аналог "бога нет"), то мы скорей всего "одни во вселенной".
Но если жизнь - закономерность ("бог есть"), то из этого не вытекает что она достаточно часто встречается ("бог вселюбящ"). С какого, пардон, хрена?

Я согласен, я же про частоту собственно ничего не говорил.
Я как раз и имел в виду что жизнь на Земле подчиняется законам физики-химии которые насколько мы знаем одинаковы во всей вселенной, так что как раз рассуждения о том что жизнь возможна только на Земле и есть вера сродни религиозной.

То что магнитные и солнечные паруса с внешним разгоном самый реальный вариант мы уже поняли   
Нет, нет!!! Самый реалистичный в своем классе! В классе легких и (И!!!) быстрых.
Меньше чем 0.1с даже на идеальном  фотонном парусе нет смысла летать. У паруса, КПД движителя упрощенно можно считать как v/c. При конечной скорости v=0.01с кпд 1%. То есть из 100% направленной на парус энергии в кинетическую энергию паруса превращается лишь 1%. Очень мало.

Да, я понял, вы это очень хорошо обьяснили в предыдущих постах.

И 16% потеряется при  передаче (мы пользуемся первым-нулем зоны Эйри это 84% всей переданной энергии. Остальное проходит мимо паруса как ни крути

К сожалению не знаю что такое зона Эйри.
Но зато это напомнило а лучах Эйри.
цитата с http://www.membrana.ru/particle/1952
================================
<Гнутся> лучи Эйри потому, что на деле состоят из целой комбинации волн: одна - ведущая волна, несёт большую часть интенсивности общего луча. Другие - более слабые, <завершающие> волны, и каждая отстаёт от предыдущей на половину длины волны. <Завершающих волн> очень много, а интенсивность каждой из них падает по мере отдаления от главной волны.
Все эти составляющие влияют друг на друга так, что ведущая волна искривляется в одну сторону, а хвостовые волны - в противоположную. При этом луч Эйри практически не испытывает дифракции, то есть он не рассеивается по мере отдаления от источника даже на таком расстоянии, на котором обычный лазерный луч уже ощутимо увеличил бы своё сечение.
================================
Вы об этом эффекте?
Это же можно вместо линзы использовать?! Потери энергии будут конечно зато строить особо ничего не надо...
И подсвечивать парус можно даже за горизонтом (например если лазер на луне стоит)

Идеальная ракета с переменным импульсом может иметь ~100% КПД движителя при любых конечных скоростях. При постоянном импульсе 67% (классическая механика) 54% (релятивистская). Куда лучше, чем у фотонного паруса даже на 0.3-0.5с! (0.5с 39% всего!)
Еще один минус ионника - лишняя масса по сравнению с простым зеркальным парусом (фотопреобразователи, ионный двигатель, проводка, конверторы... топливные баки)
В общем питаемый лазерным лучам ионный зонд есть смысл использовать на малых скоростях в 0.001с-0.1с. Не выше.

И это Вы тоже очень хорошо описали раньше

[Прохожий]

Я уже не говорю о том, что для протекания тока в проводнике необходимо создать замкнутый контур, т.е продключить к концам проводника источник ЭДС. ...

У нас аж два проводника, естественно каждый с замкнутым контуром... намекаете на до что если замкнутый контур то сила Ампера будет действовать даже в пределах одного проводника (одного контура)? Логично...

Двигатель Мотовилова.....
По проводникам пускается переменный ток, частота которого определяется расстоянием между проводниками. Но требуемые параметры для тока намного больше существующих в настоящее время, что и настораживает......

[Okub62]

Недаром упоминали Мюнхгаузена. Принцип этого двигателя аналогичен вытаскиванию себя из болота за волосы.
Для маскировки придумали упор в поле самриндукции.

[Прохожий]

Недаром упоминали Мюнхгаузена. Принцип этого двигателя аналогичен вытаскиванию себя из болота за волосы.
Для маскировки придумали упор в поле самриндукции.

Вообще-то ток может быть и положительным и отрицательным, поэтому провод может ускарятся в ту или иную сторону. Гравитация же тянет в одну сторону......

[Dem]

Двигатель Мотовилова.....
По проводникам пускается переменный ток, частота которого определяется расстоянием между проводниками. Но требуемые параметры для тока намного больше существующих в настоящее время, что и настораживает......

Переменное ЭМ-поле - это собственно фотон и есть.
Т.е. мы просто имеем излучение фотонов в неком направлении...

[Okub62]

Вообще-то ток может быть и положительным и отрицательным, поэтому провод может ускарятся в ту или иную сторону. Гравитация же тянет в одну сторону......

Смеётесь? Проводники взаимодействуют только друг с другом, если достаточно удалены от других. И больше никуда не ускоряются.
И, вообще, это не имеет отношения к фотонным ракетам. Сейчас нас модераторы ... поругают.

[Прохожий]

Вообще-то ток может быть и положительным и отрицательным, поэтому провод может ускарятся в ту или иную сторону. Гравитация же тянет в одну сторону......

Смеётесь? Проводники взаимодействуют только друг с другом, если достаточно удалены от других. И больше никуда не ускоряются.
И, вообще, это не имеет отношения к фотонным ракетам. Сейчас нас модераторы ... поругают.

Не забывайте о скорости света. Частота этих суперколебаний связана с расстоянием между этими проводниками. Собственно, в этом и идея.....

[Птыц]

К сожалению не знаю что такое зона Эйри.

Имеется в виду вот это: Airy disk.

[alex_semenov]

Я как раз и имел в виду что жизнь на Земле подчиняется законам физики-химии которые насколько мы знаем одинаковы во всей вселенной, так что как раз рассуждения о том что жизнь возможна только на Земле и есть вера сродни религиозной.

Все верно. Но существует "загадка творения".
Как из клетки появилось все многообразие жизни мы понимаем. Но как появилась клетка?
Тоже эволюция? Из мертвой материи в живую? Предэволюция?
А где следы? Доказательства?
Наука имеет массу ГИПОТЕЗ о  предэволюции. Возможно, какая-то из них верна. Но все эти теории не имеют  таких хороших доказательств как теория Дарвина. И сдается мне, что мы еще очень долго их будем ждать.
Поэтому пока остается в силе еще одна гипотеза. "Творения". Уникального случая.
Для простоты.
Вы имеете цепочку "1" и "0" длинной N (Я обижаю играться с подобными цепочками!).

1010101001001... 10101010

Теперь у вас есть "чистая монета" для случайных экспериментов. Ваша задача – получить эту цепочку, подбрасывая монету.
Два случая игры.
Мягкий.
Допустим, вы уже получили k-1 разрядов. Вам надо получить очередной  k разряд. И это "1". Вы подбрасываете монету. Если монета упала не так как вам надо (0) то вы пробуете еще раз. Возможно, опять будет "0". Вы пробуете еще. До тех пор пока она не ляжет как надо "1". Если событие произошло, вы переходите к следующему разряду. Там вам, допустим, уже нужен "0". Все повторяется. Вы бросаете монету до тех пор пока не получите ожидаемый "0".
Понятно?
Сколько вам нужно попыток чтобы так вот получить всю цепочку из N попыток "случайно" и поразрядно? Конечно, вам может повезти, и вы сразу получите все N разрядов за N попыток. Но в среднем вам надо две попытки на каждый разряд. То есть в среднем 2N попыток. И чем больше N, тем точней эта величина. 2N. До смешного маленькая цифра.
Второй случай.
Жесткий.
От первого отличается тем, что если у вас на k-атом разряде выпал, скажем вместо "1"  "0" (не повезло) то вы начинаете ВСЕ С НАЧАЛА. С первого разряда.
То есть вам должно повезти N раз подряд.
Сколько в этом случае вам нужно попыток в среднем?
N=1  - 2
N=2  - 4
N=3 = 2^3
В среднем 2^(N)

Первый случай – это эволюция. Каждый новое случайное событие проверяется на соответствие условиям и запоминается в виде некой ПРОМЕЖУТОЧНОЙ структуры.
И так шаг за шагом. Дорогу осилит идущий...
Одна проблема. Здесь на Земле мы не обнаружили пока следов промежуточных структур...
Если была предэволюция (неживое стало живым) то природе потребовалось 2N попыток чтобы жизнь (простейшая клетка) появилась на свет. То есть жизнь появляется закономерно на всякой планете, где складываются подходящие условия (это еще не значит что таких планет много. Мы ведь не знаем ПОЛНЫЙ перечень условий. Но их не одна).
Но если это было чудо? Условия есть. Миллиарды раз складывались. Но нет везения.
Наша планета – тот самый уникальный случай,  1 из 2^(N) на всю вселенную когда нам очень крупно повезло. Единственный случай даже не до границы видимой части. А вообще на всю нашу вселенную!
Допускаете? Нет? Но исключить что это так – нельзя.
Может быть жизнь на земле - чудо. Это акт творения по сути. То есть вселенная кроме как ЗДЕСЬ – везде абсолютно пуста.
Почему именно нам так повезло?
Тупой вопрос.
Тому, кому не повезло, не может задавать себе таких ТУПЫХ вопросов...

[alex_semenov]

И 16% потеряется при  передаче (мы пользуемся первым-нулем зоны Эйри это 84% всей переданной энергии. Остальное проходит мимо паруса как ни крути

К сожалению не знаю что такое зона Эйри.
Но зато это напомнило а лучах Эйри.
Вы об этом эффекте?

Хотя это тот самый Эйри, пятно (зона Эйни) это не то.
Тут уже верно дали ссылку.
"Диск" Эйри.

http://en.wikipedia.org/wiki/Airy_disk

Свет точечного источника, сконцентрированный фокусирующей системой в точку дает не точку, а такую вот дифракционную картину из размытых пятен:



Яркое пятно в центре а потом темное кольцо. Это и есть "первый ноль" зоны Эйри (1.22). В светлом пятне окруженным этим нулем содержит 84% всей энергии света. Потом идет еще кольцо и снова темное кольцо. Видите? Если взять по этому темному кольцу (2.44) то получим уже  96% энергии (кажется). Это второй ноль.  Есть третий, четвертый... N-тый. И так до бесконечности.

Это же можно вместо линзы использовать?! Потери энергии будут конечно зато строить особо ничего не надо...

Гм... пока не знаю. Не буду спешить с выводами. Но на вскидку не вижу как это можно использовать.

И подсвечивать парус можно даже за горизонтом (например если лазер на луне стоит)

Ну это в нашем случае явно бесполезно...