Двигатель для межзвёздных перелётов

[cryon]

DFB лазеры имеют спектр шириной 0.00001нм на 10 ватт мощности
https://sphotonics.ru/catalog/dpss-lazery-s-odinochnoy-prodolnoy-modoy/mslr1064/
что дает 3 Герца ширины спектра по частоте и фокусное расстояние на парусник в 300 000 км!
но это если бы был 1 лазер, а так как их 10 миллионов то происходит сдвиг по частоте в связи с колебаниями температуры на 1 кило герц примерно или больше ведь сдвиг частоты за 8 часов работы - 200 мгц https://sphotonics.ru/catalog/dpss-lazery-s-odinochnoy-prodolnoy-modoy/mslfn1053s/

DFB-лазеры, которые получены путем добавления решетки Брэгга в структуру полупроводника.
Это позволило уменьшить ширину спектра до 0,1 нм (и вплоть до 0.0001 нм для специальных лазеров) и не слишком задумываться о хроматической дисперсии на расстояниях до 200 километров.
Кроме того, у DFB есть дополнительные преимущества, а именно уменьшение зависимости длины волны лазера от тока инжекции и температуры, высокая стабильность одномодовости и практически 100-процентная глубина модуляции. Температурный коэффициент Δλ/ΔТ для FP-лазера порядка 0,5-1 нм/°С, в то время как для DFB-лазера порядка 0,07-0,09 нм/°С.


Одночастотный диодный лазер с распределенной обратной связью (DFB) с резонатором 0,3 мм, как правило, имеют ширину линии излучения от 1 до 10 МГц. Увеличение длины резонатора до 3 см, например, сужает ширину линии излучения более чем в 100 раз. Было показано [2], что ширина линии излучения из расширенного резонатора полупроводникового лазера может быть сведена к < 1 кГц.
[2] R. Wyatt, K. H. Cameron and M. R. Matthews, "Tunable Narrow Line External Cavity Lasers for Coherent Optical Communication Systems", Br. Telecom. Technol. J. 3, 5 (1985).
Должен быть наверное способ построить фазированную решетку на таких лазерах с 1 Кило Герцец ширины спектра https://sphotonics.ru/upload/iblock/979/narrow_linewidth_erbium_laser_cefl_kilo.pdf
https://sphotonics.ru/catalog/nepreryvnye-erbievye-lazery/cefl-kilo/ стабильность волны 0.5 пикометра при часе работы и изменении температуры на 1 градус цельсия.

Или диоды и dpss лазеры если требования к длине когерентности будут менее критичны:
https://www.alibaba.com/product-detail/Laser-Narrow-Linewidth-Dpss-Green-Laser_60306000166.html?spm=a2700.galleryofferlist.normal_offer.d_title.7e291b51H86Mhw&s=p&bypass=true

https://www.alibaba.com/product-detail/Ultra-narrow-linewidth-laser-diode-ITLA_62250408549.html?spm=a2700.galleryofferlist.normal_offer.d_title.64534a2eEj6JVe&bypass=true

А вот пример лазера с шириной спектра в 150 Герц:
https://www.alibaba.com/product-detail/976nm-500mW-Narrow-linewidth-laser-system_1600183706086.html?spm=a2700.wholesale.deiletai6.22.7a565b36YsRRKR&bypass=true

[cryon]

Если окажется что малый размер излучателей не влияет по длине когерентности то в принципе подойдет и многомодовый диод с шириной спектра 5 нанометров https://www.ipgphotonics.com/en/products/lasers/diode-laser-systems/diode-lasers/pld-diode-lasers#[pld-212]

https://russian.alibaba.com/product-detail/high-brightness-980nm-976nm-975nm-260w-fiber-coupled-diode-laser-62500936813.html?spm=a2700.md_ru_RU.deiletai6.10.5ce67ef1whEyDD

[cryon]

Все верно при ширине спектра 2-4 нм и сходимости луча от Решётки к парусу в примерно 100 раз все норм. По расходимости.(Для лазерных диодов с шириной спектра 4 нм при длине волны 1000 нм получим размытие по периметру паруса кольцом в 15% от диаметра паруса. Исходя из того что одна волна сужается от 600 метров  к 7 метрам с частотой 1000 нм а другая с частотой 1004 нм.)  Следовательно вооружившись углетканевой фермой и ли ионными батарейками а так же лазерами из прошлого поста которые так же мало весят можно делать орбитальный вариант фазированной лазерной решетки.

[cryon]

Для космического расположения: Зеркало диаметром 600 метров, лазерные диоды на 1000 нм(с шириной спектра 4-5 нм) с охлаждением литием, на 10 Гигаватт оптической мощности, парус диаметром 7 метров из аэрографита толщиной 0.5 мм при плотности 180 грамм на м^3 И ферма жесткости над парусом - кубы(ребра кубов) с длиной ребра 400 мм из 1 миллиметровых трубок с перфорированными стенками из сплава титана с золотом β-Ti3Au(5 Гпа , 5 грамм на см^3). Полезная нагрузка подвешена внизу фермой из тех же трубок β-Ti3Au, сам парус плоский, с дифракционными решетками на диэлектрическом слое зеркала отклоняющими свет внутрь к центру паруса, так что парус центрируется на потоке. Вес паруса с нагрузкой -15 грамм.
Основную массу станции составляют ли-ионные батарейки(220 вт*часов на кг массы) и литий охлаждения лазерных диодов работающий с 50% кпд и на 1 кг лития приходится 800 кдж тепла.
На рисунке калькулятора полета время пролета 248 лет но это с учетом работы лазера почти в холостую в конце разгона и к тому же без учета расходимости луча дающего ослабление пятна по 5-15% ширины паруса по окружности, так что реально 270 лет полета. 2.9 гватт часа мощности лазеров это 13 тысяч тонн лития для охлаждения лазерных диодов, 5.7 Гватт часа запаса в ли-ион батарейках это еще 21 тысяча тонн массы. еще ферма размером 600 метров, зеркало на ней. Итого 50 тысяч тонн на орбиту выводить. Но мучатся на земле с адаптивной оптикой не лучший вариант.

[Vavanzer]

Итого 50 тысяч тонн на орбиту выводить. Но мучатся на земле с адаптивной оптикой не лучший вариант.

Эта вся идея в принципе не лучший вариант. Скорее даже не обоснованый и бестолковый.
50 тыш тонн на орбиту, это тысяча самых больших химических ракет, или тысячи мелких и средних. И все ради 1-грамового спутника, который будет лететь до ближайшей звезды полтыщщи лет!!!
Бред полный. Зато хорошая почва для отмывалова денег на заведомо провальнлм и неосуществимом в наше время проекте.

[Vavanzer]

адаптивной оптикой

Как собираются адаптировать? Что будет считывать волновой фронт? Ну ладно, подсветим атмосферу на другой частоте, звезду зажжем.  А неоднородности воздуха все равно не компенсировать за счет фронта в бесчисленных движущихся слоях воздуха толщиной десятки км)))
Плюс еще возмущаемый мощным потоком энергии от лазерного луча...

В любом случае надо лазеры в космос отправлять. А с Земли - идея заведомо фейковая! Дуракам головы поморочить, и денег поднять))

[Скеп-тик]

А зачем лазеры? Стотонная болванка, нагретая до 3000°С, будет создавать тягу не хуже лазера. Ведь фотонам без разницы, каким способом их создали, при покидании поверхности они передают ей свой антиимпульс. То, что летит не туда - отражаем зеркалом. При этом КПД близок к 100%, и никакой мороки с оборудованием.

[cryon]

50 тыш тонн на орбиту, это тысяча самых больших химических ракет, или тысячи мелких и средних.

SpaceX Starship всего 340 запусков, этот проект будет международным и наверняка выводить будет Илон Маск.

[crazy_terraformer]

Итого 50 тысяч тонн на орбиту выводить. Но мучатся на земле с адаптивной оптикой не лучший вариант.

Эта вся идея в принципе не лучший вариант. Скорее даже не обоснованый и бестолковый.
50 тыш тонн на орбиту, это тысяча самых больших химических ракет, или тысячи мелких и средних. И все ради 1-грамового спутника, который будет лететь до ближайшей звезды полтыщщи лет!!!
Бред полный. Зато хорошая почва для отмывалова денег на заведомо провальнлм и неосуществимом в наше время проекте.

Можа лицевую сторону Луны освещать, когда там ночь, осуществляя туда беспроводную передачу энергии на местные приёмники. И ядерны реакторы или аккумулирующие мощности не потребуются для научно-исследовательских баз и мобильных отрядов.

[cryon]

Время полета обратно пропорционально гватт*часам затрат энергии в них основная масса станции за счет охлаждения и аккумуляторов. Так что можно делать долгострой и при желании мирового сообщества ускорить достижение альфа центавра пульнут еще несколько сотен тяжелых ракет на базу.  на рисунке база космическая для 125 лет полета всего в 2.8 раза тяжелее.

[Vavanzer]

SpaceX Starship всего 340 запусков, этот проект будет международным и наверняка выводить будет Илон Маск.

Этого проекта не будет никогда. А если и будет, то это самый большой маразм в истории науки и техники...

А зачем лазеры? Стотонная болванка, нагретая до 3000°С, будет создавать тягу не хуже лазера. Ведь фотонам без разницы, каким способом их создали, при покидании поверхности они передают ей свой антиимпульс. То, что летит не туда - отражаем зеркалом. При этом КПД близок к 100%, и никакой мороки с оборудованием.

Фотонная ракета. Вот видимо она))) Кусок вольфрама, напичканый изотопами... Зачем именно 100-тонную?
Кстать ее не монолитную придется делать. А кучей пластинок с промежутками, установленными перед зеркалом.
Будет эрозия сильная. Но ее тоже во благо можно применить...

[Vavanzer]

Можа лицевую сторону Луны освещать, когда там ночь, осуществляя туда беспроводную передачу энергии на местные приёмники. И ядерны реакторы или аккумулирующие мощности не потребуются для научно-исследовательских баз и мобильных отрядов.

   На Луне полтора квадратных километра панелей с высоким КПД - это гигаватище электроэнергии готовой!
  А если на полюсе конструкцию к примеру 250км2 собрать, она даст 166ГВт круглые сутки. Только куда девать столько энергии? Если только промышленность будет и добыча ископаемых... Или крупные поселения.

[Vavanzer]

Будет эрозия сильная. Но ее тоже во благо можно применить...

  Продолжу про эрозию.
Этот метод может оказаться самым эффективным. Испарение, эмиссия поверхности какого нибудь материала, который поджаривают с помощью мощных источников излучения (сплошняком или импульсами) . Сразу же снимается проблема с разрушением двигателя от высоких температур. Гораздо более мощная тяга. Не граммы там какие то разгонять.

Можно не просто испаряющийся материал, а еще чтоб он вдобавок химически разлагался под действием температуры и ионизирующего излучения. Главное чтобы у него теплопроводность была низкая.

Температуру можно развивать хоть до бесконечности))) А значит и скорость истечения бешеную достичь. Только вот расчитать это все как то, примерно хотябы. Чтоб оценить стоящее дело или нет...

На межзвездный не знай, а для межпланетных задач и окраины Солнечной системы явно хватит...

[Vavanzer]

Еще есть вариант, тяга за счет альфа-распада. Его же и с термо-излучательным и эрозионным методом комбинировать. Еще бы отражалки для альфа-частиц сделать, доя увеличения КПД системы.

По сути, саморазогреваемая плита из радиоизотопов в сплаве с тугоплавкими металлами, экранированая отражателем - вот оно самое что надо))) Прожектор, фара, увеличеных размеров, где вместо лампы разогретый кусок из изотопов...    Никаких преобразователей и генераторов не надо!
Температуру можно регулировать меняя расстояние между частями этого излучателя (чем выше концентрация распадающихся изотопов в обьеме пространства, тем выше температура, и наоборот)

[cryon]

Еще есть вариант, тяга за счет альфа-распада. Его же и с термо-излучательным и эрозионным методом комбинировать. Еще бы отражалки для альфа-частиц сделать, доя увеличения КПД системы.

По сути, саморазогреваемая плита из радиоизотопов в сплаве с тугоплавкими металлами, экранированая отражателем - вот оно самое что надо))) Прожектор, фара, увеличеных размеров, где вместо лампы разогретый кусок из изотопов...    Никаких преобразователей и генераторов не надо!
Температуру можно регулировать меняя расстояние между частями этого излучателя (чем выше концентрация распадающихся изотопов в обьеме пространства, тем выше температура, и наоборот)

Это же скорость истечения в 10   000 км в секунду но балласт в виде тяжёлых ядер на борту(

[Vavanzer]

Это же скорость истечения в 10   000 км в секунду но балласт в виде тяжёлых ядер на борту(

  Остальное за счет испарения и излучения подталкивать будет!
  Температуру добавить и вперед... Двиг можно сказать "вечный", это не лазерная пукалка, которая едва ли несколько часов отработает и досвиданья парус)) Этот будет толкать несколько суток или даже месяцев...

[cryon]

Это же скорость истечения в 10   000 км в секунду но балласт в виде тяжёлых ядер на борту(

  Остальное за счет испарения и излучения подталкивать будет!
  Температуру добавить и вперед... Двиг можно сказать "вечный", это не лазерная пукалка, которая едва ли несколько часов отработает и досвиданья парус)) Этот будет толкать несколько суток или даже месяцев...

https://traditio.wiki/Газофазный_ядерный_реактивный_двигатель
Принцип работы
Принцип работы достаточно прост: в критической сборке реактора расположены специальные ТВЭЛы в которых в зависимости от коструктивного типа ТВЭЛа происходит деление урана, плутония и др в паровой (газообразной) фазе (урановая плазма). Разогретая до десятков тысяч градусов урановая плазма передаёт тепловую энергию теплоносителю (водород, гелий) с помощью лучистого теплообмена, а теплоноситель в свою очередь будучи нагрет до высоких температур и образует реактивную струю с высоким удельным импульсом.

ТВЭЛ со стабилизацией течения струи плазмы магнитным полем
ТВЭЛ струйного типа с рециркуляцией урана по замкнутой схеме экономичен и надёжен, но как показали исследования наложение сильного продольного магнитного поля на столб ионизированной урановой плазмы позволяет существенно улучшить геометрию столба урановой плазмы и как следствие повысить не только её устойчивость, но и резко уменьшить смешение паров ядерного топлива с рабочим телом. В настоящее время такая схема является наиболее предпочтительной для создания мощных и долговечных ГФЯРД с наиболее высокими температурами в зоне деления и соответственно с наиболее высоким удельным импульсом. В пределе могут быть достигнуты и использоваться в ТВЭЛах такого типа температуры до 60 000-90 000К (!) и выше, а удельный импульс может быть доведён до 6000-10000 сек. Мнение большинства специалистов рассматривает именно этот тип ТВЭЛ как наиболее вероятный для создания двигателей для полётов к другим планетам.

А что если источник нейтронов направить на уран 235 как на рабочее тело, при выделении 177 Мев будут 2 частицы атомной массой около 95 и 139  и 2 нейтрона, так что частицы по 95 и 139 атомной массы примерно по 0.8 мев энергии и скорость в 800 км в сек + импульс нейтронов движущихся со скоростью 90 тыс км в сек , итого получим скосроть истечения в 1600 км в сек

[Vavanzer]

ТВЭЛ со стабилизацией течения струи плазмы магнитным полем

Меня уже все эти идеи с плазмами вызывают большое сомнение, тк не умеют до сих пор нормально ее удержиаать в термоядере

[cryon]

ТВЭЛ со стабилизацией течения струи плазмы магнитным полем

Меня уже все эти идеи с плазмами вызывают большое сомнение, тк не умеют до сих пор нормально ее удержиаать в термоядере

Так термояд дает скорость истечения до 30 000 км в сек и температуры 100 млн градусов, здесь же я говорю либо о том чтобы стандартный газофазный ядерный двигатель со стабилизацией течения струи плазмы магнитным полем разогреть хотя бы до 200 тысяч к и получить 200 км в сек скорость истечения либо вообще не использовать отдельно водород а разгонять реакцией само реагирующее вещество - уран 235. Меньше температура у меня чем в термояде.

[Vavanzer]

либо вообще не использовать отдельно водород а разгонять реакцией само реагирующее вещество - уран 235. Меньше температура у меня чем в термояде

Смешаный скорей всего повеселее будет. У водорода при той же температуре скорость молекул максимальна от всех остальных, в десятки раз больше чем у тяжелых элементоа