Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

А тут Кугельблитц уже обсуждали? Хорошая же альтернатива антиматерии для фотонной ракеты  https://en.wikipedia.org/wiki/Kugelblitz_(astrophysics)
Он будет постоянно испарятся излучением Хокинга, его можно подпитывать, кидая в него материю. На излучении Хокинга и полетим

Обсуждался
И я даже приложился к этому "как художник".

 
Но даже если вы произведете на свет черную дыру, как ее ЗАПИТАТЬ материей?
Конечно такой зведолет куда более реалистичный чем полет на пузыре Алькубери. Но все же куда менее реалистичен чем, скажем, звездолет на антиматерии.
А звездолет на антиматерии (скажим концепция Фрисби) - ну очень фантастическая идея.
Это (антиматерия) фантастичней парусника Форварда из романа "Мир Роша".
Понимаете?
А концепция Мильнера-Хокинга - попытка это парусник Форварда как-то ВПИСАТЬ (не факт что реализовать) в нашу объективную реальность.
То есть концепция Мильнера-Хокинга (как бы фантастична она ни была) на три головы более здрава чем звездолет на черной дыре.
Звездолет на черной дыре - это совсем крутая идея (круче - тольок пузырь Алькубери). Слишком хороша, чтобы быть реализуемой (вселенная таких подарков нам дуракам не делает, Это как стеклянный член. Мы же его точно разобьем и руки порежем! Нельзя с нами так жестоко.)

[alex_semenov]

Прав Семенов - это какой-то киловаттный заговор

Вот нашел первый попавшийся график зависимости удельной мощности того или иного транспортного средства в зависимости от скрости движения в своей среде на планете Земля.



Тут надо пересчитывать л.с. 1 л.с. = 735 Ват (если не ошибаюсь). То есть "планка" отмеченная как  200 л.с./тонну  это  147 вт/кг.
Теперь представьте где на этом графике проходит 1000 вт/кг.

Наша цивилизация вполне себе обходится на порядок меньшим потоком мощности через массу организованной материи.
В связи с этим самое время вспомнить Чейсона и его теорию организованной материи.
Эрг/грамм/секунда это все те же ватты/кг. Удельная мощность. Энерговооруженность.
Ощутите философский смысл удельной мощности!



1 эрг 10^-7 Дж. Значит 1 эрг/грамм/с = 10^-4 Вт/кг.

Значит для вершины этого графика, цивилизации диапазон мощностных потоков  получается 1-10 вт/кг
Кстати наша с вами мощность примерно 100 ватт. Если мы весим 50-100 кг, то наша удельная мощность 1-2 вт/кг.

Ну не знаю... Кмк запилить материал, годный для такого парусника - задача примерно той же сложности, что запилить радиатор и термоэлектрический преобразователь удельной мощностью ГВт/кг. Проблема ведь та же самая - малыми массами материи хотим нутрить гигантские объемы энергии, преобразуя ее из тепловой в кинетическую.

И тем не менее надо признать вот что.
Концепция такого парусника РАДИКАЛЬНО уходит от проблемы удельной мощности транспортного средства с которой мы тут боремся.
Смогут ли они эту сконцентрированную на парус мощность удержать?
Это вопрос вопросов.
Но факт, что они в принципе могут эту мощность туда подать (условно конечно, я лично думаю что на такой дистанции они интерференционную картину не соберут.). То есть добиться фантастической удельной мощности фотонной ракеты они все-таки таким образом могут. Потому что отказались от расположения всей энергосистемы на борту транспортного средства.
Это ход, которого видимо всякой цивилизации по ходу выхода за пределы своей системы не избежать. Но прежде чем опираться на него надо все же закончить с ... чем?... правильно. "Загадкой Дайсона"!

А вдруг она разрешима? И тогда можно сделать таки звездолет-ракету на доступных нам технологиях (водородные бомбы)! А мы будем корячится с активными астросооружениями с непонятной нам пока суммой технологий или очень дорогой суммой понятных технологий?

[alex_semenov]

Да вообще чушь всё это в приложении к промеждузвёздному прожекту: энерговоружённость, тяговооружённость, и т. п. Смешно, господа, смешно и грустно.

ВОЗМОЖНЫЕ ТИПЫ ЦИВИЛИЗАЦИЙ
ВСЕВОЛОД ТРОИЦКИЙ, член-корреспондент АН СССР, г. Горький
Нетрудно видеть, что для классификации цивилизаций не подходит критерий в виде количества общего производства энергии. Уровень цивилизации существенно характеризует лишь качество добываемой энергии. Общество, добывающее энергию из костров, на много уровней ниже того, которое получает такую же энергию в виде электричества.
Территориальный признак тоже не годится, хотя, конечно, расселение около своей звезды в искусственно созданных средах обитания под силу только мощной цивилизации.
Не представляется достаточным и предложение принять за основу классификации объем накопленной информации. Ведь главное — та информация, которая используется в деятельности цивилизации и непрерывно обновляется.
Видимо, уровень цивилизации определяется характером источников энергии и объемной плотностью ее производства. Последнее обстоятельство имеет исключительное значение для транспорта, особенно космического. Например, человечество уже сейчас располагает энергией, достаточной для посылки 100-тонной ракеты с сантисветовой скоростью (сотые доли с), однако мы пока не можем сконцентрировать ее в таком корабле.
Мы подошли к тому, что наиболее показательной характеристикой развитости цивилизации являются достигнутые скорости передвижения масс. Действительно, здесь содержатся признаки владения значительной энергией не только как таковой, но и в очень выгодной ее форме, имеющей большую объемную плотность.
Результат освоения все больших скоростей наглядно виден на примере нашей цивилизации. Так, объединение действий народов в планетарном масштабе стало возможным лишь с появлением авиации.
Поэтому к первому типу мы отнесли бы цивилизацию, владеющую химической энергией и освоившую космические скорости, достаточные для преодоления притяжения своей планеты.
Цивилизация второго типа владеет ядерной энергией и сантисветовыми скоростями. Ей под силу освоение всего пространства около своей звезды, то есть охватывается и территориальный признак. Такая цивилизация может выделять необходимую мощность для передачи сигналов и строить специальные системы для их приема.
Экстраполируя развитие дальше, можно говорить о цивилизации третьего типа, которая освоила световые скорости (например, 0,5 с). Однако это, видимо, почти не добавит ей новых возможностей по сравнению с цивилизацией второго типа.
Характеристика класса явлений, именуемых цивилизацией (или культурой), в принципе невозможна путем анализа свойств, присущих единственному проявлению данного класса (земной культуре). Для решения этой задачи требуется привлечение дополнительных объектов, прежде всего биологических систем. Лишь систематический сравнительный анализ известных нам проявлений социального и биологического типов организации и установление их принципиальных различий позволят построить абстрактную модель космической цивилизации, а также биологической жизни.

Взято здесь
Ясно что Троицкий тут по-сути говорит о предельной энерговооруженности, которую может достигнуть организованная материя.
Скорость, которую она способна развить - это по-сути предельная энерговооруженность. По сути здесь он перекликается с Чейсоном.
А вы говорите - смешно...
Где бы, как бы мы еще увидели себя, как организованную материю, вот так ярко и целостно в контексте всего мироздания как не через проблематику "межзвездых переселений"? А вы говорите смешно и грустно?
Да, в общем то все верно.
Смешно и грустно.

Оо, конечно. Но Хокинг, наконец-то, успешно скончался, отмучился, и его излучение, надеюсь, тоже нас больше не потревожит, как и прочие открытия британских учёных.

Боб, у вас сегодня мизонтропическое настроение?


Для всех остальных (у кого настроение более светлое).
Обратите внимание.
По-сути Троицкий (это 1982-й год, семинар SETI. философские искания в самом разгаре) тут пытается противопоставить классической кардашевской цивизиациии (где взят ВАЛ производимой энергии) более утонченное понятие (и более нам сейчас актуальное, когда рост "вала" ВВП становится даже вредным и нецивилизованным показателем).
Он вводит три типа цивилизаций как и Кардышев (я позволю свою интерпретацию).

Первый - это цивилизация... которая способна довести до ума проект ITS Маска...
Второй - это цивилизация способная освоить взрыволет Дайсона-Тейлора.
Третий тип -... я даже не знаю что за системы? Парусник Форварда (Мильнера-Хокинга)?
Такая вот картина "маслом" пока что вырисовывается.
По-моему очень даже.
Если классификация Кардашева (сто раз раскритикованная) - классификация индустриальной эпохи (взгляд на мир)
То классификация Троицкого можно сказать постиндустриальная.
Не думаю что и Троицкий охватил реальность полно. Но я думаю - точней.
Мы сменяем одни сказки другими.
Но прогресс - это когда новые сказки более объективны чем старые.
А полная объективность невозможна. Да и нужна ли?

И еще. Эпиграф с сайта Хлынина:

Существа, не способные развить космонавтику, ничем не отличаются от животных.
Ларри НИВЕН "Четвёртая профессия"

У человечества, организованной материи по-всей видимости есть Путь. Мудрость его разглядеть и принять. Как говорили стоитки: «Кто согласен, того судьба ведёт, кто не согласен, того она тащит».

[alex_semenov]

Задача - именно в увеличении отношения мощности к общей массе корабля.

Да. Взрыволет тем и хитер, что взрыв происходит далеко за пределами корабля. Кораблю достается мизерная доля паразитной энергии. Поэтому можно позволить себе выделять в таком двигателе огромную мощность в единицу времени и получить в итоге даже избыточную удельную мощность. Это уникальное свойство данной концепции. Она вся на это заточена по-сути (убери часть, например как в Дедале, и эпифеномен чуда пропал). Почему я и хожу вокруг нее кругами, никак не заброшу, как вокруг особого решения.
Для межпланетных полетов эта концепция идеальна.
Но вот можно ли на ней добраться до звезд?
Если нет - придется тогда мудрить с куда более громоздкими, сложными, дорогими системами активного привода типа парусов Форварда.
Это для цивилизации, которая таки вышла из колыбели, разумеется. Но самое смешное, что если на взрыволете можно добраться до звезд, то цивилизации не обязательно покидать колыбель. Такой звездолет может взлететь прямо с поверхности Земли.
Вот это и смущает.
Природа не дарит такие излишне-балующие подарки своим "детям"...
 

[alex_semenov]

Для повышения степени ионизации вещества есть хорошие новости.
Если невозможна прямая полная ионизация, то возможна ступенчатая в области пространства, где световое давление будет "выдувать" все свободные электроны. А это область напрямую примыкающая к заряду и которая позволяет максимально эффективно использовать массу экрана.
Смысл в том, чтобы электроны не сразу покидали атом(здесь у нас ограничение 86 кэВ), а поднимались "в верх" по энергетическим ступенькам(электронным оболочкам). Самый энергетически затратный переход - это K-L(с 1s на 2p), ему соответствует спектральная линия Kα₂. Все остальные более затратные переходы соответствуют "перепрыгиванию" электронов через энергетическую ступеньку.
Для вольфрама переход, соответствующий линии Kα₂, имеет значение 57.97 кэВ. Это немало, но в каждом атоме есть всего 2 электрона на такой энергетической "глубине".

Отлично. Допустим лазейка полностью ионизировать тот же уран или вольфрам есть.
Пускай действительно у нас есть излучение с  температурой термоядерного синтеза в 86 кэВ (миллиард Кельвин) и мы можем таки ухитриться ободрать ядро с большим Z "наголо". Но...

Я, кстати, действительно не смог найти энергию полной ионизации тяжёлых элементов.

прикинул в экселе - полная энергия ионизации урана 760 кэВ на атом, что дает 70 ГДж на моль.

Или 294 ГДж/кг. Это должно соответствовать скорости плазмы порядка 500 км/с.
PS
Потдверждаю, у меня получилось также - 761 кЭв/атом, 308 ГДж/кг.

То есть.
Допустим мы добыли самое горячее излучение температурой в 1 миллиард Кельвин. Выше вы сказали, что этой энергии не хватит ободрать атом до дна. Хватает только до примерно до 30 наружных электронов. Ориентировочно половину. Допустим нашелся таки механизм ободрать все электроны. И допустим механизм абляции полностью преобразует энергию поглощенного света в разлет плазмы.
Значит каждый килограмм (урана) таки впитает 300 ГДж и эта энергия (допустим) превратится в истечение плазмы. Но в самом идеале истекать она будет:

корень(2*300 000 000 000 ) ~ 775 000 м/с

То есть все равно меньше даже условных 1000 км/с. А мы насчитали, что в случае загадочного взрыволета Дайсона нужно ~ 7 000 км/с. И чисто энергетически (при плотности энергии в бомбе в 6-10 кт/кг) добыть энергию на такой разгон материи бомбы в общем-то мыслимо. Другое дело что не ясен механизм перекачки этой энергии (света) в разлет плазмы.
Ну вот один ГАРАНТИРОВАНО работающий механизм перекачки - абляция. Но из приведенного ясно, что абляции, даже самой хитро организованной (как вы выше описываете) не хватит в любом случае для нашей задачи.
Что остается?
Я вижу только одного последнего кандидата. Давление света.
Ведь, раз даже при миллиарде Кельвин атомы не обдираются до дна, значит тяжелый метал и при термоядерном фотонном газе (миллиард Кельвинов) остается непрозрачным. А значит такую непрозрачную  метерию В ПРИНЦИПЕ можно разгонять уже не абляцией как ракету, а как ... фотонный парус.
Смторим опять вот эти оценки.

Comparing implosion mechanisms
Comparing the three mechanisms proposed, it can be seen that:
Mechanism        Pressure (TPa)
                              Ivy Mike   W80
Radiation pressure   7.3   140
Plasma pressure                35     750
Ablation pressure           530     6400

Когда мы пока что только сжимаем термоядерную ступень излучением от триггера, температура этого излучения 1-2 кэВ (не выше 5).
Но когда загорелся дейтерий,  температура  "в сердце" подскакивает до ~50 кэВ (и может выше, но возьмем скромно).
При <5 кэВ "Radiation pressure" на два порядка ниже давления "Ablation pressure" (таблица выше).
Однако, если вы подняли температуру излучения в 10 раз, давление равновесного фотонного газа поднялось ... в 10⁴ раз.
В итоге ситуация поменялась. Теперь давление ТАКОГО света оказывается на два порядка выше давления абляции.
Вопрос лишь в том, а есть ли "стенки" для принятия этого давления?
Не пройдет ли фотонный газ через стенки из материи с большим Z как через стекло видимый свет?
Но если материал того же урана или вольфрама и при миллионе Кельвинов не полностью ионизирован, то есть даже в равновесии с излучением остается непрозрачен, значит непрозрачные стенки есть. И неплохие стенки. Возникает надежда, что радиационная теплопроводность этих стенок будет настолько небольшой (относительно небольшой, конечно), что более чудовищное чем абляция давление света (~10¹⁷ Па!) успеет превратиться в кинетическую энергию стенок куда в большей мере (подарок бога если на 80%!), чем успеет улететь света, просочившись сквозь стенки.
Улавливаете идею?
Надежды мало. Это действительно подарок природы. Не меньший чем КАЖДЫЙ предыдущий подарок в атомных или термоядерных устройствах (а там подарок на подарке!). Но мало ли? У бога чувство юмора специфическое.

[alex_semenov]

А если после всего этого части бомбы не полностью испарятся, и к звездолету улетит что то твердое, на скорости 1000 км/с?

Нет. Прикиньте сами. Ведь вот тут вот посчитано, что энергии 1 мегатонны хватить чтобы испарить и даже ионизировать (оторвать первый электрон) 400 000 тонн вольфрама. То есть чтобы превратить в плазму тонну тяжелого материала нужна 1/400 000 доля этой энергии. Ясно что ничего в твердом состоянии при любом устройстве нашего тягового модуля там не останется.

[alex_semenov]

Разжуйте пожалуйста чуть доступней для тупых. В итоге вы предлагаете увеличив температуру излучения (в простонародье "света") в 10 раз по сравнению с теми температурами которые есть в современных термоядерных боеприпасах ?

Откройте в вике ядерный взрыв
Опуститесь на табличку "Термоядерный взрыв мощностью 0,5—1 Мт в тротиловом эквиваленте"
Первый столбец условия в бомбе (температура и давление) второй столбец время. Третий - процесс.
Изучите табличку. Очень внимательно. Очень хорошая (за некоторыми исключениями) табличка.
Обратите внимание.
Стадия окончание ядерного процесса в триггере. Указано что тепература свыше 100 миллионов К (на самом деле ниже). Это - предельная температура, получаемая при цепном процесс. НЕ ВЫШЕ такой температуры (на самом деле ниже) излучение используется для АБЛЯЦИИ (1-2 кэВ это 11-22 миллионов Кельвин, но мы поверим табличке).
Но когда процесс термоядерного синтеза внутри сжатой вторичке пошел, там, внутри нее возникает температура порядка 1 миллиарда градусов (как уверяет табличка на самом деле до полумиллиарда кельвинов). То есть внутри температура не менее чем в 10 раз выше чем у излучения снаружи, полученная от триггера.



Мое замечание в том, что абляция (сжимающая термоядерное топливо снаружи) использует излучение в 10 раз более холодное, чем то, что возникает потом внутри термоядерного заряда. И если при обжатии световое излучение было в 100 раз слабей чем давление абляции, то внутри термоядерного заряда давление излучения стало в 10 000 больше чем было давление излучения снаружи (от триггера) и таким образом стало в 100 раз сильней чем давление абляции снаружи. Ведь давление фотонного газа:



В четвертой степени от температуры. Если температура стала в 10 раз выше, давление фотонного газа возросло в 10 000 раз.
Не факт что это ЗАМЕЧАТЕЛЬНОЕ обстоятельство можно использовать.
Но если и есть "последний подарок от бога", то он ОБЯЗАН выглядеть именно так.

[alex_semenov]

Если эффект, назовем его так, «сверхдавления термоядерного света» существует и значим значит, он должен был наблюдаться в каком то виде во время космических испытаний.

Я думал об этом.
Я даже как-то подозвал что чуть более быстрый взрыв РДС-37 (на милли или микросекунду, источники говорят разное) по сравнению с расчетами был вызван именно недооценкой светового давления. Но теперь я думаю что гипотеза сомнительная. Во-первых сейчас ясно что физики взрыва РДС-37 была во многом поверхностна и там могли недооценить массу всякого (после этого теста было аж 12 неудачных тестов прежде чем модель процессов начали понимать более-менее детально). Во-вторых сама конструкция воторички (слойка!) не способствовала проявлению эффекта давления света.
Вообще говоря, типичные термоядерные заряды конца 1950-х начала 1960-х (когда, кстати и проводились все тесты в космосе) были "грязными" устройствами. То есть в них только меньшая часть (менее 50%) конечной энергии взрыва была от термоядерного синтеза (за исключением, разумеется некоторых "чистых" устройств, типа Кузькиной Мамы). Большая же часть выделялась в результате деления как раз материала тампера. То есть сначала внутри "стакана" (у американцев) или "сферы" (у нас) загорался термоядерный синтез, там возникало давление, сборка начинала расжиматься, пробег нейтронов, рожденных в термоядерном синтере резко возрастать и они устремлялись наружу, где сталкивались с U-238 "грязного" тампера и делии его. Половиной энергии изнутри взрывался тампер. Именно эта часть энергии (в самом тампере) и была не меньше чем энергия синтеза. Поэтому ни о каком эффекте разгона световым давлением тут не могло быть и речи. Эффект если и мог наблюдаться, то только для чистых бомб.
Но даже в них вряд ли это имело много значения. Ведь вторичка находится ВНУТРИ бомбы. И даже если там что-то очень быстро разогналось, оно легко теряет энергию при столкновении с окружающим материалом.
И третье. Самое главное. Я не думаю что эффект светового давления так просто оседлать. Суть в том, что если просачивание энергии наружу (световой теплоперенос) происходит быстрей чем давление успевает разогнать оболочку, эффект будет малозаметен. Я полагаю, что заметный эффект можно получить только если вы для его проявления примените некие особые меры в конструкции. Например, сделаете тампер повышенной "зеркальности", то есть заметно снизите его лучевую теплопроводность. Тогда эффект можно заметить.
В силу всего выше сказанного, я подозреваю, что эффект вряд ли наблюдался в космических тестах.
Во всяком случае зафиксированный эксперементально разлет плазмы в космосе со скоростью  ~1000 км/с  для бомб в 1 Мт хорошо согласуется с моделью AlexAV где рассматривается однородное облако материала с большим Z (уран) внутри которого однородно распределена вся энергия взрыва (для "грязных" бомб так и есть). То есть никакой анизотропии. И в этом случае мы получаем 10% энергии в плазме, остальное убегает как рентген.
То есть. Скорей всего тесты в космосе ничего необычного не выявили (и три возможные причины для этого я назвал выше).
Однако реальность может быть и куда интересней.
Во-всяком случае мне доходили слухи что наши (СССР) научились (чуть ли не случайно) создавать направленные термоядерные взрывы в космосе. Речь шла именно о термоядерных. Мол, вот такое есть чудо, которого нет у америкосов. Это конечно были только слухи. И тем не менее и там и здесь в конце 1960-х велись активные работы по ПРО. И там рассматривалось использование термоядерных противоракет. При этом сразу же отметили малую эффективность космических ядерных взрывов при поражении облака боеголовок. Почему, собственно, обе стороны и решили подписать договор о ПРО? Потому что поняли, что ПРО выйдет обеим сторонам в немалую копейку.
Но ясно что даже после подписания и до подписания была масса идей как усилить космический ядерный взрыв. И там и здесь. И все эти идеи легли в глубокие сейфы. В частности известно что американцы на "Найках" ставили буквально золотые боеголовки для увеличения доли выхода рентгена (мол, этот фактор - наиболее важен). Но были разработки и по плазме (тот же Тед Тейлор не зря дал цифру в 40%) и в том числе по направленному действию (наиболее известное направление - рентгеновский лазер).
То есть. Здесь у нас "нашла коса на камень".
Технология "Орион" мало того что плотно связана с секретами термоядерного оружия, она еще плотней завязана на ПРО, которое уже много лет договорились не поднимать (а последние разроаботки по ПРО в США, против которых инновации Путина  - это безядерное ПРО, то есть недоПРО).

[alex_semenov]

Глядя на картинку схемы термоядерного заряда приходит инженерно наивна мысль - если один конец "стакана" с термоядерным топливом обращен к триггеру то почему бы не организовать выход излучения с другого конца, и как раз там и разместить  вольфрамовою чушку призванную поглотить выходящее излучение.

Можно попробовать много что придумать в этом смысле.

Но я для начала убедился бы: сработает ли идея со световым давлением? Нужна модель показывающая, при какой теплопроводности (прозрачности) материи с большим Z тот разгонится за счет давление света в большей мере, чем расселит за счет теплопроводности.
Без такого хода (проверки работоспособности идеи разгона световым давлением) бессмысленно что-то мудрить в конструкции.

[alex_semenov]

Еlind, спасибо большое за информацию к размышлению. А то мне все лень разобраться с лучевым теплопереносом!
Вы дали хорошую пищу к размышлениям. У меня есть одна моделька, хочу ее покрутить и пощупать сложность задачи количестввенно.

Выходит, при прочих равных, чем бомба больше, тем потери на излучение меньше, но зависимость тут линейна от размера бомбы, а, следовательно, кубическая от её мощности (и формула точна для малых, процентов тридцать, ну, половины, потерь, для девяноста процентов усвистывающего рентгена получается очень приблизительно - там не сохраняется постоянной лучевая температура).

Гм... это надо осмыслить.

С другой стороны, существенной является объемная калорийность заряда - причём вдвойне, ведь из зарядов равной мощности, более «рыхлый» будет иметь меньшие потери и из-за низкой плотности, и из-за большого размера. Для хорошей перекачки энергии в плазму бомба должна быть этаким мыльным пузырём - а чтобы просто взорваться, должна быть, по возможности, максимально плотной.

Кстати, в расчете выше вы учитывали степень сжатия термоядерного горючего? Оно ведь может быть в разных устройствах разным. В самых крутых девайсах доходит до 1000 раз. Но вот что интересно. Я все вемя думал, а зачем Дайсон ставит на дейтерий? Почему не сухая лидочка? Кстати надо считать что обладает лучшей объемной плотностью? Лидочка или дейтерий? По массе дейрерий - однозначно. Но он и менее плотный. Хотя в лидочке изначально балластный гелий-4 (фактически как продутк теакции) присутствуе и занимает как массу так и объем. Дейтерий и сжиматься должен сильней, кстати.

Тут выходит так, что мегатонный «импульс» взрыволёта, да ещё и с «лидочкой», большую часть энергии стравит в виде света, а пятидесятигигатонный заряд для гравицапы на чистом дейтерии, почти всю энергию сохранит в плазме.

Интересный интервал результатов...
Я как-то так примерно и думал. Что не все так просто.
Но я думал вот еще о чем.
Собственно мы рассматриваем теплоперенос через толстую сплошную стенку из Z.
А что если мы будем рассматривать сложную конструкцию?
Например рентгеновское зеркало?
Притом многослойное.
Я выше описывал как могли бы работать стенки светового канала (как мираж).



Вы делаете многослойную струкруру из материалов с разным малым Z а значит (после полной ионизации) он будет иметь разную степень преломления для рентгена. В итоге получается зеркало для косых лучей. Если сделать несколько слоев, то мы получаем анизотропную для света среду.
Другая мучающая меня мысль. Вырожденный электронный газ.
По идее это газ, где между электронами нет просвета (в квантовом смысле). А как такой газ будет работать с падающим рентгеном? Он часом не будет для него идеальным отражателем?
То есть, если окажется, что материал тампера сжат предельно максимально, то он вообще становится непрозрачным как идеальное электронное зеркало (ибо все электроны в нем - вырожденный электронный газ).
Если вы помните, Бурдаков одно время мечтал использовать электронное зеркало чтобы отражать гамма-кванты от аннигиляции на своей чудо-фотонной прямоточке.



Мне как-то попадался расчет (блин, жаль не могу найти теперь) где считалась плотность электронного облака, необходимого отразить анигиляционные гамма-кванты. И делался вывод что давление внутри этого облака - за пределами всего мыслимого. То есть расчет делался что бы доказать что идея Бурдакова - полный бред. Но в нашем случае мы как раз и должны получить что-то подобное очень перенасыщенное электронами в кристаллической решетке сверхсжатого (в ~4 раза) материала с большим Z. И самое главное наш мягкий рентген в ~100 кэВ это ничто по сравению с анигиляционными гамма-квантами.

В общем. Смысл в том, что надо бы поискать инженерное или глубоко-физическое решение проблемы снижения теплопроводности оболочки. Ведь материал оболочки под давлением в 10¹⁷ Па чудовищно сожмется! Электронный газ в нем точно выродится.
Разгон будет длиться недолго (наносекунды). Пока материя находится в звездном состоянии.
Есть подозрение что комбинаций решений можно добиться феноменальных результатов.
Во всяком случае все это очень похоже на гениальную бомбовую физику.

Теперь откуда что берётся:

Ага, за разжевывание совсем спасибо!

[alex_semenov]

В струю (пока не остыло!).
Антон Первушин рассказывает популярно народу о фотонной ракете

Лучше подойдут, естественно, раскаленные газовые и в особенности плазменные излучатели (так, Зенгер предложил плазменный излучатель с температурой 150 000 °К). Однако тут возникают другие трудности, помимо связанных с устройством и эксплуатацией высокотемпературных источников излучения. С ростом температуры изменяется (увеличивается) частота излучения, то есть характер излучаемых квантов энергии. Увеличение энергии кванта связано с уменьшением его длины волны (ведь квант — это своеобразная частица, частица-волна), то есть излучение становится все более коротковолновым. Возрастает число квантов ультрафиолетового света и рентгеновского излучения, становящегося все более жестким. Когда температура становится столь большой, что начинают идти ядерные реакции, то появляется и гамма-излучение. Но отражение таких коротковолновых лучей непростая задача: эти лучи, как известно, с легкостью проходят через вещество. Поэтому оказывается необходимым создание принципиально иных «зеркал» вместо обычного рефлектора В частности, для этого предложены такие необычные методы, как использование «электронных» или «плазменных зеркал» в виде стабилизованного плотного облака электронов или плазмы. Известно ведь, что коротковолновые лучи постепенно преломляются и наконец отражаются от электропроводящей среды. Однако чтобы создать такое электронное или плазменное облако, нужны колоссальные давления, наподобие возникающих при атомном взрыве.

Ну и как же без классики...

«Создано идеальное зеркало, — сказал Дауге, — „абсолютный отражатель“. Субстанция, отражающая все виды лучистой энергии любой интенсивности и все виды элементарных частиц с энергиями до ста — ста пятидесяти миллионов электронвольт. Кроме нейтрино, кажется. Волшебная субстанция. Ее теорию разработал институт в Новосибирске. Правда, они не думали о фотонной ракете. Они исследовали возможности идеальной защиты от проникающего излучения ядерного реактора. Но Краюхин сразу понял, в чем дело. — Дауге усмехнулся. — Краюхин — фанатик фотонной ракеты. Это ему принадлежит знаменитый афоризм: „Фотонная ракета — покоренная Вселенная“. Краюхин моментально вцепился в „абсолютный отражатель“, посадил за его разработку две трети лабораторий комитета, и вот — „Хиус“!»
Создание «абсолютного отражателя» было первым реальным достижением новой, почти фантастической науки — мезоатомной химии, химии искусственных атомов, электронные оболочки в которых заменены мезонными. Это так заинтересовало Быкова, что он на время забыл обо всем — о несчастном Поле Данже, о Венере, даже об экспедиции. К сожалению, об «абсолютном отражателе» Дауге мог рассказать очень немногое. Зато он рассказал о «Хиусе».

Про гипотерическое электронное облако, которое у Бурдакова отражало гамма-кванты надо лезть в его фалиант 1969-го года издания (как-то все ложится в конец 1960-х!). Где он эту ересь в свое время подцепил? Из какого-то западного доклада (я знаю еще в 1963-м! Золотые времена! Мезонную бомбу еще наши пытались сделать... ). Но насколько я понимаю, в первом приближении электронное облако должно быть плотностью (расстояние между электронами) в 1/4 длины отражающей волны. Однако что такое расстояние между электронами в квантово-механическом смысле? В вырожденном газе там вообще (по идее) нет никакого "расстояния" между электронами. Такое облако должно по-идее отражать все.
Зы
Я - дебил:

Влияние тождественности частиц становится существенным при уменьшении средних расстояний между ними до расстояний, соизмеримых с длиной волны де Бройля, ассоциированной с частицей, то есть выполняется условие:

По сути все есть...

[alex_semenov]

  Мюонный катализ ядерного синтеза ещё гуглится - синтетические атомы в 200 раз меньше обычных , но они короткоживущие . В подмосковном Троицке во времена СССР  построили мезонную фабрику , наверное пытались сделать альтернативный управляемый термояд 

Я не занимаюсь специально историей развития идей ядерных технологий в СССР. Но по ходу расследования некоторых тем, сами складываются некоторые интересные гипотезы (ибо истинная история либо засекречена либо спрятана в бесконечных мемуарах). Я с детства знаю что мезонный катализ в СССР конечно был падчерицей (идея маргинальная же) но любимой падчерицей. То есть о нем время от времени вспоминали. Про него например, рассказывала как о возможном и неожиданном направлении прорыва  "Занимательная атомная физика", которая зазывала заняться юных физиков этой проблемой (наряду с проблемой диполя, например) с 60-х по 80-е годы. Журнал "Природа" (респектабельнейший из научно-популярных в СССР) иногда печатал статьи именно маститых (иные туда не пускали) спецов. Хотя конечно они прекрасно понимали что идея ненадежная, гипотетическая. И тем не мение было ясно что у нас за нее брались достаточно именитые (то есть бомбоделы) физики!
Теперь мы узнаем что в мезонный катализ было вложены и определенные силы и средства в 60-х.
И самое интересное. Оказывается на рубеже 1950-1960-х разведка СССР доставила информацию, что в США достигнуты определенные успеки в создании еще более мощной бомбы, чем водородная. Мезонная бомба. Партия приказала физикам заняться этой проблемой. Самые мостите усомнились, но чем черт не шутит, а вдруг?
Я напомню, что именно в это время Стругацкие пишут "Страна багровых туч", а "Туманность Андромеды" (где звездолеты летают на неком загадочном анамезоне с нарушенными мезонными связями в ядре, то есть по-сути на тех же самых мезонных бомбах) - становится хитом сезона. Мезоны популярны. Таким именем называются кафе в студгородках. В общем эпоха на пике. Физики взяли верх над лириками. Выходит фильм "Девять дней одного года" (очень показательный срез той эпохи!). Беспредельная вера в управляемый термояд (дейтериевый!) как в коммунизм и ядерную физику вообще, где мезомы, мюоны, барионы...
Это сейчас мы умные, знаем что можно (примерно) а что нельзя.
А тогда будущее развития физики выглядело гораздо радужней.
Фотонные звездолеты бороздили просторы серьезных изданий.
Ожидали еще более сильных прорывов (термояд счилатся у нас в кармане, хотелось еще чудес!).
И сейчас можно почти уверенно сказать каких.
История с мезонной гипербомбой имела некую мутную и короткую историю в Арзамасе-16 и Челябинске-70 (если поковыряться в мемуарах, возможно ее и можно восстановить). Но очень быстро выяснилось что американская гипербомба- блеф.
Деза.
Чутье отцов атомной и водородной бомбы не подвело (Харитону идея сразу не понравилась, но он был "покладист" и не стал сопротивляться спущенной сверху разнарядке. Выполнил ее со всем должным рвением).
Что деза - выяснилось не сразу. Поэтому (и это - уже моя гипотеза) успели провести организационные меры, вложить некоторые средства (есть сокрушения в мемуарах что потратили силы на фигню) коллективы молодежи были мобилизованы в этом направлении. Людей направили заниматься (пардон за бюрократическую тавтологию) направлением. Не все, но кто-то успел поверить в мезоные технологии. Поэтому (как мне кажется) даже когда выяснили, что бомбы нет, решили с поганой овцы хоть шерсти клок срезать. Мезнная бомба, конечно чушь (как и анамезон Ефремова), но может стоит заняться мезонным катализом термояда? Тоже дело! Зачем же людей направили в русло? Но и тут очень быстро выяснилось, что не все так радужно и интересно как хотелось бы. В итоге осталась только некая мечта (а вдруг когда-то получится?). И по мере того как в наплавлении главного удара (УТС) проблемы нарастали и нарастали (то что казалось уже в кармане не давалось) от мюонном катализе не забывали.
Люди по-началу этим занятые, потом, разумеется, занялись другой физикой (нет результатов- нет званий и карьерного же роста!), но когда они сделали себе имя в другом, о мезоннм катализе вспоминали как о "мечте юности". Поэтому в "Природе" и появлялись статьи.
Кстати в СССР еще очень сильно интересовались антивеществом. И при этом достаточно долго (вплоть до выхода фильма "Москва-Кассиопея") расчитывали это антивещество найти нашару в космосе. Были высокопоставленные фанатики этой идеи. Это и всплывает в воспоминания И. Шкловского, это ясно из прожектов Бурдакова. Но самый главный аргумент - Сахоров. Как теоретик (когда его выперли из секретных работ за диссиденство) он взялся объяснить именно причину отсутствия вокруг нас (в нашей вселенной) заметных следов  (кроме элементарных частиц) антиматерии. Можно предположить, что одна из причин выбора направления - своего рода "месть" системе, которая рассчитывала на метеориты из антижелеза. То есть идея вот-вот начать использовать антиматерию витала в головах не только ученых. Не удивлюсь, если у генералов были планы и на анигиляционную бомбу. Мол, как-то поймаем антиметеорит и ... Но так как все это было очень закрыто, народ мог только гадать. Через фантазии Бурдакова и фильмы Викторова мы это и наблюдаем (кстати "ЗАРЯ" изначально был "ЗАЛП" и расшифровывался "звездолет атомный лазерный ПРЯМОТОЧНЫЙ". А в презентациях Вити Середы мы четко видим диаграмму анигиляции из книги Бурдакова. Больше нигде такой диаграммы я не видел).


Генерал Береговой на борту анигиляционного звездолета "Заря". 

Зы. А еще был металлический водород. Если вспоминать потаенные желания академиков в СССР...

[alex_semenov]

ну ладно там создать условия, близкие к звездным (в нормальных звездах)...
но условия в белых карликах - это перебор. мы тут обсуждали РЕАЛИСТИЧНЫЙ двигатель.

О сверхзеркале.
Я вот что прикинул. Мне даже не понадобилось найденные тонкости про вырожденный газ и волны Де Бройля.
Все очень просто.
Прежде всего. Найдем частотный пик планковского распределения при температуре в  ~ 50 кэВ. Это определяется законом смещения Винна:



То есть пиковая длина волны мягкого рентгена для 30-50 кэВ  800-500 ангстрем.
Далее. Берем вольфрам в нормальном состоянии. Один моль занимает объем   9,53 см3. Количество там атомов - число Авогадро.
Делим и получаем концентрацию в нормальных условиях: 6,32E+28 штук/м3
Тогда расстояние d между электронами в любых условиях:



Здесь Z_i - степень ионизации (от 1 до полной обдирки электронов, у вольфрама 74)
гамма- степерь сжатия материала. Я точно не знаю но слышал что сильней чем в 4 раза материал с большим Z сжать невозможно (именно из-за того что электронный газ превращается в вырожденный). В итоге в нормальных условиях (гамма=1, ионизация=1) мы получаем расстояние между электронами электронного газа будет  2,51064E-10м, то есть в 30 раз больше чем длина волны излучения.
А мы знаем из радиотехники, что излучение "отскочит" от зеркала если расстояние будет примерно в 1/4  (0.25) от длины волны. В общем будет сопостовимо с длиной волны.
Попробуем теперь вольфрам сжать и ионизировать. Допустим сжать в 4 раза и ионизировать до 30-50. Отношение расстояния к длине волны становится 10-8  (а надо 0.25 или хотя бы 1).
"Чуть-чуть" не дотягиваем?
И даже если сжать в 10-раз (что немыслимо) и при этом ободрать все электроны (Z_i=74, хотя выше мы сказали что этого невозможно добиться в силу квантовых законов) все равно длина волны мягкого рентгена остается в  5  раза короче расстояния между электронами. Проскакивает такой рентген насквозь!
То есть чудо-зеркала не получается (тут даже не надо выяснять вырожденный или не выроденный у нас электронный газ при этом получается, все равно рентген "проскакивает", то есть длина свободного пробега будет ощутимой...).
 
Это для температуры 50 кэВ. Для 30 кэВ (обычно горение термояда в диапазоне 30-50 кэВ) тоже не получается. Отношеине 5.
Но что интересно?
(с поганой овцы - хоть шерсти клок).
А что с температурой ядерной реакции? На пике она 5 кэВ, а в световом канале вообще, говорят, 1-2 кэВ.
При 5 кэВ излучении, 4-х кратном сжатии и степени ионизации 30 (вполне разумные границы) мы получаем 1. При ионизации 50 - 0,9
А у типичного излучения в 1-2 кэВ получаем 0,2-0,3.
То есть для "холодного" излучения изготовить чудо-зеркало можно. Ведь наружние стенки светового канала подвергаются и давлению света и давлению плазмы и немалому. Они явно сжимаются (вряд ли в 4 раза) и вступая в тепловое равновесие ионизируются. Значит очень тонкая стенка из материала с большим Z оказывается хорошим изолятором (хотя она может абелировать как и тампер, с чем наверное специально борются).
Но что касается термоядерных температур (когда давление света на два порядка выше давления абляции) - тут никаких звездных зеркал не получается "просто так". Видимо действительно нужно хитрить с "оптикой". В сущности, Первушин выше на это и намекает.
На самом деле там происходит масса эффектов (взаимодействие света и вещества).
Например обратный эффект Комптона там доминирует безраздельно. Но в любом случае звездный суперотражатель рентгена так просто не получить.
Стоило ли мучаться?
Стоило.
"Что бы понять пределы возможного, надо отважиться на невозможное." (с) Второй закон Кларка.

[alex_semenov]

Научные консультанты, работавшие на картинах Ричарда Викторова, сразу предупредили его, что привычная сигарообразная форма межпланетных кораблей обречена.

Кстати, интересно почему?
Да и "Заря" в предыдущих фильмах вообще то сигарой не была.



Я даже знаю кто такую форму придумал. Художник И. Красулин. Он был одним из художников фильма. Мне попался более ранний чем вышел фильм журнал "Пионер". Там корабль сильно похожий на "Зарю" (за годы до выхода фильма!) оформляет статью о связях с инопланетянами. И рисунки к статье именно Красулина. Я увидив статью сразу же сравнил имена художников в статье и фильме. Они совпали. Мелочь, но приятная находка!
Однако, как по мне (как художнику) звездолет Бурдакова ЗАЛП, все же смотрелся бы куда лучше чем полетевшая в фильме ЗАРЯ Красулина.



Фильм же "Через терни к звездам" это уже фильм из другой эпохи. Там уже летали на сверхсвете, уже боролись за экологию и вообще там боролись за мир во всем мире (вселенной). То есть это уже сильно КОНВЕРГЕНТНЫЙ фильм (как "Дознание пилота Пиркса" и "Лунная радуга"). Дилогия же Москва-Кассиопея-Отраки-во-вселенной оказался своего рода переходным между "Туманность Андромеды" и "Икар-1"
Две совершенно разные эпохи. Абсолютно разные.

[alex_semenov]

Я тут посчитал, как должен уходить рентген из бомбы, и получилось такое вот соотношение

где  Q - объемная калорийность заряда, v - скорость разлёта продуктов взрыва, «ро» - плотность внешней оболочки заряда

Elind, я не совсем тут понял вашу модель.
Скорость разлета продуктов - независимая переменная? Да еще и постоянная?
Ведь если разлет оболочки обеспечивается давлением света, значит обололчка ускоряется. И, собственно, скорость разлета (конечная) именно и определяется долей энергии которая не ушла через излучение (чем меньше ушло, тем больше скорость).
Мне кажется тут целая система дифур должна быть.
То есть, как я понимаю, вы тут применяете некое упрощение (какие-то слабо меняющиеся переменные огрубляете константами)?
Можете разжевать?

[alex_semenov]

Для фокусировки более-менее направленного излучения такая конструкция ещё куда ни шло, но для диффузного, которое во все стороны, максимум в пару раз теплопроводность уменьшит.

Даже если это так, может этого и хватит? Каким образом тонкие внешние стенки термоядерного заряда удерживают свет пока толстенный тампер алблирует? Я полагаю только за счет разности отражательных способностей. 2-3 раза уже делает конструкцию работоспособной.

Электронный газ отражает фотоны коллективными движениями, плазменная частота это называется, без разницы, вырожденный он или нет. Вернее, тем более вырожденный - в нём все нижние энергетические уровни заполнены, и поглощать-излучать фотоны, переходя между свободными уровнями, электроны индивидуально не могут - и вырожденный газ, наоборот, будет прозрачен для фотонов с частотой выше плазменной, в нём даже комптон основательно задавлен.

Ага. Вот тут я точно затупил. И очень хорошо. Будем рвать никчемный шаблон.
Совсем тупой вопрос:

Первая формула это плазменная частота?

Если так, то я не понял куда делась скорость света и множитель, учитывая что эпсилон и 4пи связаны так.
Совсем туплю?
Ну и раз уж я совсем опустился до совсем тупых вопросов.

Что есть m? Здесь m и m_e  - одно и то же, масса электрона (но почему тогда не сокращена)? А h-  постоянная планка?
Откуда (если не сложно) эта формула давления?

Таким образом, для отражения рентгена с температурой всего-то двести миллионов градусов, требуется концентрация болше 10^37 м^–3 - в двести миллионов раз выше, чем в твёрдом водороде (и в три миллиона раз выше, чем в уране), для обеспечения которой нужно давление 10^24 Па.

Да, спасибо. Вы даже даете формулу на этот расчет. То есть получается, что в любом случае отразить термоядерный рентген неким гипер-пупер зеркалом (пусть и в экстремальных условиях бомбы) как ни крути не получится. Не те условия. В принципе это вытекало и из куда более примитивных моих рассуждений. Но моя модель - совсем примитивная.

[alex_semenov]

Ладно рентген отразить не удастся. Но можно поглотить и получить импульс.

В принципе изначально так и предполагалось, но по-всей видимости, по первым грубым прикидка Elind-а выходит, что тупо низкой теплопроводности материалов с большим Z все же не хватает.

Именно постоянная переменная . Почему, собственно, по такой формуле и не обсчитываются точно потери в девяносто процентов. Но, поскольку скорость - пропорциональна корню из остатка от разности полной энергии и результата, при малых потерях, до половины энергии (что нам, собственно, и надо) её можно считать (скрестив пальцы) постоянной.

Ага, усек. Спасибо. Буду пытаться над этим медитировать.
 

Просто, если считать с учётом всех факторов, там вылазит, кроме зависимости скорости, непостоянство лучевой температуры, негладкость процесса - распространение в бомбе подобия ударной волны, и прочее, дающее не просто систему дифуров, а монструозную систему трансцендентных дифуров, аналитически не берущихся.

Да это понятно. Но я хотел бы очертить границы возможного и необходимого И ПОНЯТЬ очень грубо СКОЛЬКО НЕ ХВАТАЕТ? А уж  потом (если нехватка разумная) попытаться выяснить можно ли нехватку как-то ухитриться ликвидировать неким инженерным решением?
Вы же сразу заложили в свою модель грубую модель теплопроводности (то есть тупое инженерное решение "как есть" стенка из тяжелого металла).  Само по себе это здорово. Такая оценка тоже ценна. Но она, как мне кажется, малоконструктивна. Она хороша для доказательства невозможности. Но для оценки как далека мечта от возможного  недостаточна.

Я вообще говоря как-то строил очень грубую, абстрактную  модель из которой понял, что теплопроводность  - ключевой параметр (все остальное – вторично).  И хотел ее сделать более точной.
Есть заряд объемной плотностью Q.
Берем произвольную энергию (скажем 1 Мт) вычисляем радиус сферы.
Берем произвольную массу оболочки (скажем 1 тонна)
Задаем произвольную теплопроводность этой ГИПОТЕТИЧЕСКОЙ оболочки (я задавал отношение температур на внутренней и внешней поверхности оболочки как константу, полагая это разумным обобщением теплопроводности стенок). Как данное отношение достигается – не важно. Волшебством.
Этого достаточно чтобы понять сколько мы потеряли через излучение снаружи, а сколько мы вкачали в кинетику раздувания оболочки (можно оценить прочие интересные детали процесса, типа время, изменение радиуса и т.д. Можно график этих параметров построить)
Далее  смотрим  как эта штука будет разлетаться при разных заданных произвольно-волшебных параметрах теплопроводности. При какой теплопроводности мы получим в кинетике, скажем, 80% или на худой конец 40% (как в статье у Тэда Тейлора).
А потом уже сравнивать эту НЕОБХОДИМУЮ теплопроводность с реально достижимой с теми или иными материалами, ухищрениями. Сколько не хватает?  Может все не так и безнадежно?
Улавливаете идею? Какая должна быть теплопроводность чтобы чудо-бомба срослась?

Кстати, про ударные волны.
Да. Там еще возникают проблемы, которые могут разрушить идею во втором приближении к ней. Но нам для начала собрать ее в первом, надо понять есть ли надежда реализовать идею хоть в принципе? Сколько не хватает?

[alex_semenov]

h - приведённая постоянная планка,

Спасибо. Если я где-то туплю (а вы видите, я могу тупить очень серьезно) - не стесняйтесь. Разоблачайте!

[alex_semenov]

Раз нужна малая плотность энергии для того, чтобы не греть космос...

Есть такое ЭМПИРИЧЕСКОЕ (никак не объясненное теоретически) наблюдение, что энергетическая эффективность самых разных связок двигатель+движитель в сумме упорно стремиться к 10%. Плюс-минус. Как это сделано- не знаю. Но написано в солидной книжке.
То есть только примерно десятая часть запасенной энергии превращается в полезную работу. Остальное - плата энтропии. Кстати, о трамвае, автомобиле, самолете. Так как все они совершают перемещения в сопротивляющейся среде, то вся  энергия, все 100% превращается в тепло. Поэтому я вообще не знаю как тут определяется суммарная эффективность? Могу предположить что очень специфически именно как произведение эффективности двигателя и движителя. Чисто умозрительно.
Но в вакууме, где все превращается в кинетику корабля понять просто (хотя и там при разгоне-торможении мы получаем 100% в энтропию, но там хотя бы можно понять эффективность системы по достигнутой таки кинетической энергии в конце разгона, и так же с торможением).

[alex_semenov]

А где же ещё - именно в вакууме,надо же приблизиться к максимуму полезного использования энергии бомбы. И разогнаться до максимальных скоростей разрешенных Альбертом нашим Эйнштейном.

На бомбах вы к "максимуму" (то есть скорости света) сильно не приблизитесь.
Ну сделайте тупую оценку. Ядерная (термоядерная, сейчас не суть) энергия дает дефект массы в ~1% (округлим)
По E=mc² это 9E+14 Дж энергии на килограмм топлива. Поэтому в самом идеальном случае истечение этого же (слегка похудевшего на 1%) килограмма составит 0.14 c.
Для формулы Циолковского, скорость истечения вроде как "не закон". Но мы знаем что на самом деле чисто энергетически конечная скорость ракеты не может быть больше скорости истечения более чем в 2 раза (примерно). Учитывая что вы хотите еще и тормозить, вот вы и получаете что атомная энергия в самом идеальном случае может обеспечить САНТИсветовую скорость в ~0.1-0.2c.
До скорости света на атоме не дотянешь.
Условно (классическое приближение), из ф. Циолковского: exp(1/0.14)=1265. Это отношение стартовой массы к конечной. А ведь там еще хотели тормозить (тогда 1600320 раз) или разогнаться, затормозить, потом разогаться (домой) и опять затормозить.
В этом случае получаем 2,56102E+12
Экспонента - вещь забавная.

Не зря (когда фотонные ракеты бороздили просторы театров) всякая статья начиналась с расчета атомной ракеты, которая бы могла бы разогнаться до скорости близкой к скорости света.

Анализ этой таблицы на первый взгляд неутешителен.
Например, ионная ракета. При полезной ее массе в 100 000 тонн, для того чтобы достигнуть скорости 0,98 С, стартовая масса ракеты в 100 раз больше и равна 10⁷ тонн. При этом все топливо, взятое с Земли будет израсходовано во время рейса к звезде. Ракета не сможет ни замедлиться при подлете к звезде, ни вернуться на Землю. Путешествие ионной ракеты с возвращением на Землю при такой скорости требует стартового веса 10¹³ тонн. Столько же весят 10 000 кубических километров воды — целое море! Число получилось нереальным. Видимо, ионная ракета, если когда-нибудь и будет использована, то только для полетов на самые «ближние» звезды, когда скорость, очень близкая к световой, не понадобится.

Есть еще очень замечательный эпизод с подобными расчетами в фильме "Девять дней одного года" где напившиеся физики начинают то же считать на салфетке.

Поэтому (делала глубокомысленный вывод) "всякая статья", атомной энергии мало. Нужна аннигиляция!
Нужно двигать науку!
Ядерную! Вперед к аннигиляции и анамезону!
До вопросов об и без того чудовищной удельной мощности (мегаватт, десятки мегаватт/кг) даже у такой "слабосильной" ракеты как идеальная атомная, не говоря уже об аннигиляционный, мало кто опускался.

Поэтому с наступлением 70-х наступило и ОТРЕЗВЛЕНИЕ.
Стало ясно что скорость света - недостижимый предел. Да и нужный ли? Может и 0.1с достаточно?
Началась эпоха проектирования сантисветовых звездолетов.
Но и тут быстро стало ясно что ~0.1с - это почти недостижимый предел скорости перелета (о возврате уже не думали, "Дедал" вообще разгонялся в один конец).
Сейчас мы (я во всяком случае) ситуацию оцениваем так.
До 0.01с мы вполне можем собрать осмысленную инженерную систему перелета. На пределе возможностей, но наверное все же може. Но это тысячи лет в пути. Медленно. Слишком медленно. Хотя бы в 10 раз меньше!
Противоположный интервал скоростей. Начиная с 0.1с  и до 1с - это очень круто с точки зрения времени перелета (десятилетия полета). Обратите внимание это не субсвет. Это просто сантисвет. И есть идеи как этого добиться. Все они сводятся к одному. Источник энергии надо иметь не на борту, а оставить дома. Тогда возможна та самая чудовищная удельная мощность. Тогда и ограничения по энергоемкости топлива снимаются. Можно опереться на атом. Все они выглядят вроде как относительно реалистично. Но на самом деле (если вникать в тонкости) выясняется их фантастичность, "несбыточность". Это - квазиреализм. Мечта.
Остается средний интервал. 0.01-0.1с. "Средне" скорости перелета. Столетия полета. И вот за них как раз и стоит побороться.
Если, скажем условно, предел Дайсона (в 0.033 с) для взрыволета с массовым числом 3 не выдумка (не мираж) - это как раз в диапазоне средних скоростей. Тут можно (за счет пусть и напряженного но разумного увеличения массового числа) даже попытаться приблизиться и к 0.1с. А 0.05с (как по мне - идеальная скорость перелета. 10 св.лет - 200 лет полета) тем более можно многоступенчатостью получить (часть торможение, разумеется, следует делать за счет магнитного парашюта, в общем выцеживать все что можно).