Двигатель для межзвёздных перелётов

[6th Book]

Способ разгона тут отстутствует. Но кандидат есть. В сущности, когда через станцию-кольцо пролетает ускоряемое магнитное кольцо, станция по нему выстреливаем зарядом плазмы согласно выше сделанному расчету (удвоенная скорость). Длинный ствол тут - перестраховка на случай если заряд плазмы у нас не может лететь на миллионы километров. Сотня не более. (если 100 000 станций расположены равномерно, хотя это должно быть не так, то дистанция между ними 324 км по максимуму).Главное. Ствол не является физически цельным объектом. Это просто цепочка станций, которые некоторое время выстроились в линию. Кстати эффект пушки Гаусса тут тоже может использоваться но не для разгона а для корректировки полёта. Ясно что такая длинная пушка целится очень точно. Хотя это не значит что самим снарядам не надо маневрировать. Ведь они летят не в пустоте. Гравитационные поля, электрически заряды, плотность материи. Это все их в любом случае будет отклонять и достаточно непредсказуемо.

alex_semenov, душка, Вы даже не представляете КАКУЮ более простую технологию разгона "предложили" даже не задёшево, а задаром. Мы-то, дебилы, планировали её использовать только стационарно на наших ЛТ для комфорта и уменьшения длительности времени разгона. А Вы вон оно как ... не зря, ох, оказывается не зря читал всю чушь допрежь этого сообщения.

рем.: это уже третье такое сообщение ( два первых были не Ваши ), я в поросячьем восторге, СПАСИБО ОГРОМНОЕ

[elind]

Еще одно сомнение. Да, ускорение кольцо не почувствует, если это одно монолитное кольцо из сверхпроводника. Но нам достаточно этого? Кольцо - это все-таки космический аппарат с системой управления. То есть в нем должен быть "слой" некой электроники-логики, который сам не является тем сверхпроводником в котором инициируется ток. А значит эта часть кольца таки почувствует чудовищное ускорение.

"Убивает" электронику не ускорение, а создаваемые им напряжения. Если у нас процессор - сантиметровый кубик, то в танковом стволе он испытывает напряжение 10 МПа. Какая-никакая сталь такое держит, а хрупкий кремниевый "слоёный пирог" - уже не очень, кроме того, даже большее напряжение приходиться на всяческие вводы-выводы. Однако, если у нас процессор изготовлен по плёночной технологии, и представляет собой "гравировку" на кольце толщиной 100 нм (а можно и тоньше - кольцу "жить" треть года максимум - при запуске зонда на 0.3 с) "танковое" ускорение вызовет напряжение всего 100 Па - в сто тысяч раз меньше. Что значит, и максимальное ускорение "плёночки" может быть во столько же раз выше (Ну, в два-три раза меньше из-за того, что будет сдвиговая деформация)

И в итоге получается 12 000 км сплошной трубы... То есть коаксиально вложенные две "трубы" в зазоре между которыми и разгоняется кольцо?
Вы оценивали массу конструкции?

Оценивал. Получалось, в случае, когда "ствол" держит все механические нагрузки, полтора миллиона тонн.

Лично мне остается непонятным как к этой трубе подводится энергия? Вот профан я в этом (мало руками работал с подобными машинами, нет интуиции). То есть на одном конце генерируется очень мощная бегущая волна? А как она подпитывается все эти тысячи км? Стоят какие-то индукторы снаружи? В асинхронном двигатели (самый массовый двигатель в хозяйстве) ясно как. Сам переменный ток (трехфазный) создает по обмотке бесконечную бегущую волну и частота сети дает скорость 3000 оборотов в минуту. А тут как?

А тут - во первых, между двумя гребнями стоячей волны не два противоположных полюса, а 10-100-1000, в каждом из которых ток чуть сдвинут по фазе относительно предыдущего, так что результирующее поле создаётся 5-50-500 обмотками - и каждая во столько же раз может быть легче (вплоть до пары витков из микронной толщины ленты) - а за счёт взаимоиндукции энергия, требуемая на смену полюсов падает пропорционально квадрату количества обмоток (и общая индуктивность падает так же, что важно для высокоскоростных - и, следовательно, высокочастотных, волн), так что для распространения бегущей волны оказывается достаточно связать противофазные обмотки через ажурные вакуумные конденсаторы (которые могут менять ёмкость в широких пределах, просто сближая и удаляя обкладки) в колебательный контур, и волна пройдёт по "трубе" как по волноводу с идеальной добротностью (на самом деле потери будут - на излучение радиоволн, неидеальность контактов и прочее, но мизерные). Если же мы запускаем кольцо, то требуется восполнение волне пошедшей на его разгон энергии - и работает это так же, как и восполнение энергии колебательного контура радиостанции от батарейки - вдоль "трубы" идут два сверхпроводящих кабеля с постоянным током (скорее наружная и внутренняя труба, набранная из множества сверхпроводящих "волосинок" - чтобы магнитное поле бегущей волны свободно проходило вдоль них), от которых каждый колебательный контур восполняет недостачу. Ну, и, поскольку энергия бегущей волны восстанавливается постоянно, то, в итоге, она может передать кольцу на прядки больше, чем её внутренняя энергия - с соответствующим ростом КПД, притом, что и энергию дошедшей до конца бегущей волны можно либо рециклить, либо просто излучить радиоволнами - в любом случае, эта энергия в тепло не перейдёт. Можно, конечно, подвесить через каждые N метров небольшой аккумулятор, но, всё равно, придётся их связывать - потому что на финальном отрезке разгона энергии на каждый погонный метр "трубы" кольцо будет забирать намного больше, чем на начальном.

Метод ускорения с помощью схемы пушки Гаусса мы использовать не можем. Но кто сказал что дорожка из отдельно плавающих в пространстве колечек должна непременно работать как пушка Гаусса?
Поэтому я решил представить себе что способ ускорять снаряд между свободно плавающими колечками у нас есть. Допустим. Тогда мыслима ли вообще такая свободно плавающая в пространстве конструкция?

Можно разрезать "трубу" на кусочки, и передавать кольцо от одного к другому (нужна будет, правда, точность попадания - чтобы меньше сантиметра отклонения на расстояние между отрезками набегало).

[crazy_terraformer]

Можно разрезать "трубу" на кусочки, и передавать кольцо от одного к другому (нужна будет, правда, точность попадания - чтобы меньше сантиметра отклонения на расстояние между отрезками набегало).

Да-а-а-а. Телепорт, чуваки, поможет только телепорт. Ну, или....

Ну что, покупатели?
Берете

Имеет смысл организовать медленный внутрисистемный транспорт на данной основе для доставки снарядов и кораблей к более удалённой от Солнца орбите(Плутона или далее), где приливные силы можно компенсировать с меньшими материальными затратами и кривизна орбиты позволяет увеличить длину ствола, что позволит уменьшить ускорение снарядов либо увеличить их конечную скорость.
Возникает вопрос с энергоснабжением пушки на дальней орбите, это либо сеть трансиверов солнечной энергии , либо КВС'ы, сжирающие дейтерий .
 

[OratorFree]

В глобальном потеплении некоторые высказывали мысль, что человек высвобождает в биосферу утраченный углерод. И это единственное полезное дело всей нашей цивилизации.

Да есть такое  :

https://youtu.be/HrlV1-HLDxQ

[alex_semenov]

Значит так.
Первое. Концепция составной пушки "Колоссаль" - далека от завершения. Есть пара восхитительных идей, которые требуют обдумывания и расчета. Это приятная новость.
Далее.
Неприятная.
Когда я взял массу 5 миллионов тонн - я ее взял "на глаз". С потолка. Полагая, что для 100 000 штук станция по 50 тонн массы - примерно... годится.
Как художник.
При этом, я как "художник",  даже ошибся называя вам габарит солнечного коллектора на каждой из ста тысяч станций на порядок. Высчитал верно, но разряды увидел неверно. Не 1.5 км а 15 км. Это насторожило...
И вот тут я понял где я про...

Господа, которые собрались покупать у меня пушку массой 5 миллионов тонн, которая запускает 1 кг снаряды с 0.6с раз в секунду... К сожалению, я вас обманул.
Не получится.
Я забыл посчитать удельную мощность сооружения. А ведь я постоянно ору, что это - главный наш ограничитель. Тут я расслабился, решив что раз пушка, которая остается дома... Но даже для нее надо это считать.
Считаем?
Энергия 1 кг снаряда на 0.6с  1,62E+16 Дж. Есть лучшая единица измерения. Килотонна тнт. Так вот у нашего снаряда 3857 кт (4 мегатонны тнт!). Это без поправки на релятивистский эффект. Реально - процентов на 15 уже больше.
Если наша пушка стреляет каждую секунду, то и мощность ее соответственно. Но если мы теперь эти 1,62E+16 Ватты поделим на 5 000 000 000  кг (которые я взял с потока) то что получим?
3 240 000 Ват/кг
З МегаВатта на кг - это немыслимая для нас удельная мощность. При том это  уже полезная! В лучшем случае затраченная будет 10 Мвт/кг. Но если мы в состоянии развернуть в космосе такие электрические машины, с такой удельной мощностью, то, пардон, мы можем очень быстро летать к ближайшим звездам и на обычных ионниках!
Вот же опорный для нас график!



Зачем тогда городить так сложно?
Мы потому и используем пушку, что пытаемся оставить двигатель дома.
Отсюда что получается?
Надо пересчитать массу. Это легко.
Мы знаем, что хорошо спроектированная энергетическая машина для вакуума в наше время имеет удельную мощность в примерно 100 вт/кг.


(тут правда 50 вт/кг, но размер всегда имеет значение)

Отсюда мы и должны рассчитывать массу ствола пушки (а не брать как художник с потолка)! И у меня для 1 кг снаряда у "Колоссаль" при удельной мощности 100 вт/кг получается масса не менее...

162 000 000 000 тонн.

Много? Да, с земли даже "Суперорион" не поднимет. Но если поискать камушек, который уже летает на нужной нам орбите (околоземный "циклер" как его называет Ганс) то это, при плотности 5 т/м3 будет камень с без малого 4 км в поперечнике. Всего то!

Расстроены?
Ну а как вы хотели?
Мы рассматриваем почти предельный случай. Разогнать до 0.3с (шутка ли?) зонд в 1000 тонн. Для этого в финале разгона и аж килограммовые снаряды. Но если вернуться к исходному однотонному зонду (при том мы рассчитывали на 0.05с, а тут у нас аппетит то и вырос!), то для 0.3с все уменьшится в 1000 раз.  И ствол будет весить всего 162 миллиона тонн. Не 5 но ...

Кстати и коллектор у каждой станции для сбора солнечного света заметно уменьшится.
Если для 1 кг снаряда нужен в 17 км в диаметре (это "в среднем" но пока оставим), то теперь всего пол км - 559 м
Кстати,  секция пушки должна выглядеть примерно так.



Красным - траектория разгона снарядов. Они пролетают через прицельно-разгонное кольцо (я его вынес отдельно крупней. И примерно нарисовал габарит разгоняемого кольца в самом кольце. Опять таки как художник, мог и промахнуться же. Что бы понять границы возможного надо решится на невозможное!
Коллектор (параболический парус) - это тонкая зеркальная плёнка-парус, которая почти ничего не весит (по сравнению со станцией) и в сущности она надута солнечным светом, который ее оттягивает и который она собирает на энергетическую секцию станции (если там стоят турбины, то нужные еще и радиаторы, но я их не показывал, даже не знаю как размещать... думаю пока...). Сама станция - этакая гантель (почти не видно). Одна часть - разгонная секция-кольцо пушки, вторая энергостанция. Наверняка в кольце еще и инерционный накопитель (маховик). Но вся масса станции (в случае граммового снаряда 1 620 тонны) сосредоточена в этой "гантели". На ней же ионные двигатели, обеспечивающие ее "висение" на неправильной орбите. Запас рабочей массы для висения и компенсации отдачи.
Механизм разгона я до сих пор толком не описал. Но на увеличенном кольце видите точечки? Это ионные пушки, стреляющие плазмой вслед пролетевшему через разгонный кольцо разгоняемому кольцу (за счет чего то и разгоняется). Магнитное поле (механизм пушки Гаусса) тоже есть "в стволе", но оно используется только как направляющая снаряд воронка. То есть чтобы кольцо от предыдущей станции  (которая может быть на тысячи километров от этой!)  влетело в кольцо следующей, для этого я планирую генерировать еще и направляющее поле (его не считал. Только придумал пока). Но оно слишком слабое для того чтобы разгонять. Оно только чтобы держать направление, то есть по-сути целится кольцом в  следующее кольцо или формировать "стенки" ствола.
Такое пока у меня состояние прожекта...

Elind и Asket - спасибо за наводки. Но вам я отвечу чуть позже. Ок? Очень интересная (содержательная) у нас тут дискуссия-творчество... Думать надо не спешить с ответом. Если бы не ошибка с массой пушки, я бы не стал и это писать пока что...

[vasanov]

Фантастический  рассказ   

Владимир МАЛОВ   

МОТЫЛЬКИ НА СВЕТ   

А хорошая идея. Не надо мудрить с со способами и конструкциями звездолётов. Только сделать несколько радиоантенн и разумно шуметь во все стороны. А потом выбирай себе звездолёты получше и летай, ну если инопланетяне захотят делится технологиями.
Правда придётся немного подождать .

[Mercury127]

Значит так.

Мда... Опять миллиарды тонн искусственных сооружений.
Короче, ничего лучше бомболета мы тут пока не изобрели...
Там тоже миллиарды тонн, но есть шанс, что оно все же взлетит, и долетит... Если победить рентген.

[6th Book]

Господа, которые собрались покупать у меня пушку массой 5 миллионов тонн, которая запускает 1 кг снаряды с 0.6с раз в секунду... К сожалению, я вас обманул.
Не получится.

alex_semenov, не получится, ну Бог с ней: с Колоссалью.
Мы-то ведь что купить хотим? Только то, что у меня было выделено жирным шрифтом: цепочку станций, которые некоторое время выстроились в линию. Главное чтобы они пролётную линию держали. Установку разгонного оборудования мы покупать не будем - своё есть.
Есть только одна заковыка. Нет пока у Вас законодательных актов по межпланетной торговле ( вывоз с планеты и передача права собственности на невозвращаемое вещество ). Вы уж порадейте там ... а мы если что, глизейскими флаффи-хомяками кого надо подмажем
 

[elind]

Кстати,  секция пушки должна выглядеть примерно так.

Красным - траектория разгона снарядов. Они пролетают через прицельно-разгонное кольцо (я его вынес отдельно крупней. И примерно нарисовал габарит разгоняемого кольца в самом кольце. Опять таки как художник, мог и промахнуться же. Что бы понять границы возможного надо решится на невозможное!

Стоит нарисовать расположение зеркал немного по другому - чтобы сразу было видно, что они натянуты в сторону от траектории разгона, а то на первый взгляд (да и на второй) кажется, что снаряд пролетает через центральную дырку в парусе-зеркале. Если бы это было так, первый же ускоряющий импульс плазмы сжёг бы плёнку (идеальной коллимации, тем более для плазмы, не завезли)

Одна часть - разгонная секция-кольцо пушки, вторая энергостанция. Наверняка в кольце еще и инерционный накопитель (маховик). Но вся масса станции (в случае граммового снаряда 1 620 тонны) сосредоточена в этой "гантели". На ней же ионные двигатели, обеспечивающие ее "висение" на неправильной орбите. Запас рабочей массы для висения и компенсации отдачи.

Кстати, станции не будут равными - начальные будут сообщать кольцу мало энергии, а конечные - много (пропорционально скорости снаряда), соответственно, в конце потребуются более массивные "ноды".

[Андрей Астрофизический]

Мы знаем, что хорошо спроектированная энергетическая машина для вакуума в наше время имеет удельную мощность в примерно 100 вт/кг.

Неправильный вы взяли аналог. Это конструкция с ВНУТРЕННИМ источником энергии.
А ваша станция-элемент разгонной пушки, энергию получает от ВНЕШНЕГО источника (Солнца). Я не вижу причин, почему она не может иметь при этом энерговооруженность многократно выше 100 Вт/кг.
Вот кстати было бы любопытно посчитать энерговооруженность зонда Паркер, который там рекорды сближения с Солнцем ставит. Считая и ту мощность, которая падает на его тепловой щит, и так или иначе отражается/рассеивается.

[crazy_terraformer]

Мы знаем, что хорошо спроектированная энергетическая машина для вакуума в наше время имеет удельную мощность в примерно 100 вт/кг.

Неправильный вы взяли аналог. Это конструкция с ВНУТРЕННИМ источником энергии.
А ваша станция-элемент разгонной пушки, энергию получает от ВНЕШНЕГО источника (Солнца). Я не вижу причин, почему она не может иметь при этом энерговооруженность многократно выше 100 Вт/кг.

А может лучше и меньше 100 Вт/кг делать. Эти плазменные плевки нужно компенсировать, как и сдвиги за счёт гравитации. Соответственно нужен запас рабочего тела.
Плюс, чем больше количество дублирующих элементов, то вероятность отказа станции падает. Систему охлаждения определённо надо дублировать.

[Проходящий Кот]

Расчет относительно массы корабля, а не остающегося в звездной системе двигателя.

[elind]

Неправильный вы взяли аналог. Это конструкция с ВНУТРЕННИМ источником энергии.
А ваша станция-элемент разгонной пушки, энергию получает от ВНЕШНЕГО источника (Солнца). Я не вижу причин, почему она не может иметь при этом энерговооруженность многократно выше 100 Вт/кг.
Вот кстати было бы любопытно посчитать энерговооруженность зонда Паркер, который там рекорды сближения с Солнцем ставит. Считая и ту мощность, которая падает на его тепловой щит, и так или иначе отражается/рассеивается.

"читайте тему" (с)
Правильный-правильный. В космическом источнике энергии практически наплевать, откуда взялось начальное тепло, главная проблема - как превратить его в электричество и как избавиться от тепла, оставшегося после получения электричества.
Реактор тут по массе - копейки, большую часть сожрут радиаторы, генераторы и турбины.
Нет, мо-ожно сделать источник энергии на термоэмиссионках и с горячими радиаторами - вот только сколько времени он проработает?

[ЕАМ.]

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,175631.msg4818277.html#new

[Изобретатель]

Правильный-правильный. В космическом источнике энергии практически наплевать, откуда взялось начальное тепло, главная проблема - как превратить его в электричество и как избавиться от тепла, оставшегося после получения электричества.
Реактор тут по массе - копейки, большую часть сожрут радиаторы, генераторы и турбины.
Нет, мо-ожно сделать источник энергии на термоэмиссионках и с горячими радиаторами - вот только сколько времени он проработает?

А что с ними будет?Две полосы жести разделённые изоляторами,в полости пары цезия.можно добавить зеркала по бокам для повышения Т передней стенки(они же радиаторы для задней стенки)где-то внутри орбиты Меркурия.И что-то типа паучка ползающего по конструкции. впереди сьедает ,сзади восстанавливает(3Д).Даже напряжение высокое можно получить.Скажем для магнетрона.

[Mercury127]

Я очень старался понять...
Но не понял 

[Андрей Астрофизический]

Две полосы жести...

Какой то непонятный поток слов.

[leon10010]

Две полосы жести...

Какой то непонятный поток слов.

Ну и чего непонятного. Жесть - тонкий лист железа (стали).
.

[elind]

А что с ними будет?Две полосы жести разделённые изоляторами,в полости пары цезия.можно добавить зеркала по бокам для повышения Т передней стенки(они же радиаторы для задней стенки)где-то внутри орбиты Меркурия.И что-то типа паучка ползающего по конструкции. впереди сьедает ,сзади восстанавливает(3Д). Даже напряжение высокое можно получить.Скажем для магнетрона.

Да ничего особенного - только температура холодного электрода в термоэмиссионном преобразователе - выше температуры плавления железа.
При тех температурах, при которых оно работает испарение не существенно только для графитового электрода - правда,он с цезием не очень дружит.

[Иван Моисеев]

Новая книга по теме:
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЭВОЛЮЦИОНИЗМ И ПЕРСПЕКТИВЫ ОСВОЕНИЯ КОСМОСА
Дмитрий Александрович Новосельцев

https://pda.litres.ru/dmitriy-aleksandrovi/universalnyy-evolucionizm-i-perspektivy-osvoeniya-kos/

Подробнее:
https://ivan-moiseyev.livejournal.com/228977.html