Двигатель для межзвёздных перелётов

[vasanov]

Я вообще не понимаю зачем эту ахинею обсуждать если есть "пондеролет Игнатьева" (или ведролет - его младший братишко)...

Если они не отбрасывают гравитационное поле как обычные полевые двигатели, то никуда они не полетят. Но полевые двигатели большую часть энергии тратят на отбрасываемые фотоны, а на разгон самого звездолёта 1-2%, это не лучший вариант, для межзвёзда.

[crazy_terraformer]

Разгул шизы ?! Иде же модераторы? Махнули рукой?!

[vasanov]

масса-энергия и сверхсвет несовместимы, совсем несовместимы

Очень даже совместимы, если речь идёт об локальном искривлении(сжатии) пространства перед массой.  Ну, ладно, не буду об этом. Будем довольствоваться космическим ядерным реактором мегаваттного класса и ускорителем в качестве движителя.

[ziggyStardust]

Иде же модераторы?

"А судьи кто?" 

[SpaceEngineer]

Ускоритель я как-то считал лет 10 назад, он очень неэффективен. Типа фотонного привода, 99% энергии греют космос. Не помню подробностей, но основные трудности очевидны: тяга будет мизерной. Да, вы можете легко разогнать ионы до 99.999%с, но сколько? Нанограммы какие-то. Для большой тяги нужна большая масса пачек частиц, а это невозможно: кулоновское отталкивание ограничивает ее нанограммами.

А ещё есть другая более фундаментальная проблема - это источник энергии. Для большой скорости истечения и одновременно большой тяги нужны тераватты мощности, причем в виде чего-то очень лёгкого. Короче, нужна немыслимая удельная мощность звездолёта (Вт/кг, трщ Семёнов неоднократно приводил здесь график). Именно это является главным ограничением сейчас, а не конструкция/принцип двигателя.

[SpaceEngineer]

Ну может, понадобится два таких колеса сделать,рядом друг над другом, с ускорениями адронов в разные стороны, чтоб не заморачиваться с компенсацией импульсов как при разгоне, так и при выбросе адронов

В БАК пучки разгоняются одновременно навстречу друг другу.

[-Asket-]

В основном здешние ораторы машут не крыльями, а просто языком, по коровьи:
https://www.youtube.com/watch?v=2WJEqx66f3s

[PathFinder]

Вообще не понимаю почему зациклились на этих ионниках. Линейные ускорители для космоса-это просто расточительство.

Я вообще не понимаю зачем эту ахинею обсуждать если есть "пондеролет Игнатьева" (или ведролет - его младший братишко)...

А вы не могли бы описать конструкцию этого "пондеролета Игнатьева" своими словами. И на основании описания посчитать его тактико-технические характристики. Тяга там, потребная мощность, достигаемое ускорение, вот это вот всё. Ибо нет расчета - нет идеи.

А "ведролёт" уже опровергли вроде-бы. Ошибка постановки эксперимента.

[cryon]

Здесь https://www.nasa.gov/pdf/718391main_Werka_2011_PhI_FFRE.pdf
ffre имеет крайней малый расход топлива, видимо его, топливо надо разбавлять раз в 12, чтобы получить скорость истечения около 2300 км в сек. вместо 12000 км в сек термальной скорости распада урана 235.
тогда получится расход вещества 0.1 грамма в секунду, вес двигателя 110 тонн на 1 гигаватт, и за 30 лет расход вещества 100 тонн. Катушки на 0.3 Тесла можно поставить не сверхпроводящие, просто медные.

[cryon]

В ffre взвесь частиц пыли критической массы урана 235 с атомным весом частиц пыли 10 в восьмой, удерживается магнитным полем в камере размером несколько метров, с суммарной мощностью 1 гигаватт. С предельной скоростью корабля чтобы долететь до а центавра лет за 400.
На лазерах у меня получалось - 248 лет , но считанные граммы:
Разгон крошечных парусников фотографирующих планеты звезд мощным лазером для 21-22 века
https://ru.wikipedia.org/wiki/Breakthrough_Starshot
https://breakthroughinitiatives.org/initiative/3

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 прочностью на сжатие 1 кпа. 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.
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)))

[cryon]

Вообще ffre лишен запаздывающих нейронов, так как они образуются за бортом, и флуктуации реакции могут дать нестабильность. Что ж на турбинах с реакторами на быстрых нейтронах быстрее чем за 600 лет не долететь до а центавра.

[Родионов Кирилл]

Здравствуйте, не судите строго если вопросы слишком наивны, просто нигде больше немогу найти ответа. И так:
Можно ли использовать в качестве корпуса для термоядерного реактора маленькую металлическую капсулу с наведённым со внутренней стороны положительным зарядом? Идея в том, чтобы плазма отталкивалась от стенок, сжимаясь и вступая в термоядерную реакцию.
Можно ли добиться энерго эффективного термоядерного синтеза за счёт многоступенчатой реакции: дейтерий+дейтерий даст либо тритий, либо гелий-3, с которыми потом снова прореогирует?
Вы,если я всё правильно понял, обсуждаете идею разгона частиц и придания таким образом скорости, достаточной для более-менее быстрого перелёта к Проксиме Центавра, моё предложение заключается в том, чтобы использовать в качестве источнока энергии и топлива либо ядерный, либо термоядерный реактор. Первый даст ксенон, уже используемый в ионных двигателях, а второй гелий-4, думаю он также сгодится для разгона корабля.
И последний вопрос: вступают ли в термоядергую реакцию тритий с тритием и гелий-3 с гелием-3?

[cryon]

Я вижу 2 вида рабочих парусников, работающий примерно на 1.2-2-4% С, скорости света:
1) Не менее чем 500 метровой зеркало облучается лазером не менее 10 гватт на орбите например в точке лагранжа луны земли. Конечная скорость не менее 2 % от скорости света.
2) Америций 242m в виде тонкой пленки в критическом состоянии, дает 180 Мев энергии на деление. Период полураспада 140 лет. Что в итоге с такого паруса, толщиной 1 микрометр +слой брони с тыльной стороны (чтобы продукты летели в одну сторону) - такая толщина чтобы продукты распада могли бы покинуть его. Вес парусника где то 27 грамм на квадратный метр. Итого где то 0.45 Мев на массу конструкции в 1 нейтрон - скорость паруса в 3600 километров в секунду за 10 лет  разгона. Так то скорость осколков в 11500 километров в секунду. С учетом коллимации импульса в 1/2 по сфере и слоя брони в 35% от массы всего паруса. Управляя кривизной наклона элементов паруса изменяем скорость протекания реакции, вращение парусника сохраняет его ориентацию на звезду.

[Родионов Кирилл]

Америций тягучий и ковкий, плавится уже при 1074°С. Часть мягкого а-излучения броня будет поглощать, при этом нагреваясь. Даже если забыть об этом, его всё равно за время перелёта ранесёт центробежной силой сначало по краям паруса, а потом он по кусочкам начнёт отваливаться в космос. При нагреве разрушение пойдёт быстрее.

[PathFinder]

Здравствуйте, не судите строго если вопросы слишком наивны, просто нигде больше немогу найти ответа. И так:
Можно ли использовать в качестве корпуса для термоядерного реактора маленькую металлическую капсулу с наведённым со внутренней стороны положительным зарядом? Идея в том, чтобы плазма отталкивалась от стенок, сжимаясь и вступая в термоядерную реакцию.
Можно ли добиться энерго эффективного термоядерного синтеза за счёт многоступенчатой реакции: дейтерий+дейтерий даст либо тритий, либо гелий-3, с которыми потом снова прореогирует?
Вы,если я всё правильно понял, обсуждаете идею разгона частиц и придания таким образом скорости, достаточной для более-менее быстрого перелёта к Проксиме Центавра, моё предложение заключается в том, чтобы использовать в качестве источнока энергии и топлива либо ядерный, либо термоядерный реактор. Первый даст ксенон, уже используемый в ионных двигателях, а второй гелий-4, думаю он также сгодится для разгона корабля.
И последний вопрос: вступают ли в термоядергую реакцию тритий с тритием и гелий-3 с гелием-3?

Что-то не хотят отвечать вам специалисты по вопросу. Тогда отвечу я - не специалист в ядерной физике. А специалисты пусть поправят, если захотят.

Попробуйте посчитать сами, я только подскажу методику. Итак...

Заменим в расчётах положительно заряженную капсулу двумя точками 1 и 1' с произвольно меняющимися, но равными (возрастающими) электрическими зарядами. Положение точек 1 и 1' фиксировано и равно размеру капсулы. Между точками 1 и 1' расположим точки 2 и 2' с равными зарядами, равными зарядам ионов реагирующего вещества.
Все точки располагаются на одной прямой вот как-то так: 1               2      2'               1'.
Положение точек 2 и 2' не фиксировано.

Задайтесь зарядами 1, 1', 2, 2', а также расстоянием между 1 и 1'. Посчитайте силы, действующие на каждую из точек со стороны всех остальных (особенно на точки 2 и 2').
Посчитайте положение зарядов 2 и 2', где уравновешиваются электрические силы, действующие на них. Наверняка с ростом заряда в точках 1 и 1', заряды 2 и 2' будут выдавливаться к центру и расстояние от 2 до 2' будет уменьшаться. Вам нужно, чтобы это расстояние уменьшилось настолько, чтобы пошла реакция слияния ядер. То есть, чисто оценочно, напряжённость электрического поля, создаваемого зарядами 1 и 1' должна быть больше, чем напряжённость электрического поля внутри атомного ядра. Что весьма много. Удастся ли зарядить капсулу до таких значений - вопрос конечно интересный.

Попробуйте посчитать по такой методике. Мне самому интересно, какой получится результат.

[Родионов Кирилл]

Спасибо, буду думать.

[PathFinder]

Спасибо, буду думать.

Формула для силы Кулона известна. Нужно составить уравнение (или систему уравнений?) и решить её.

[Кремальера]

Лазерное охлаждение антиводорода.Промежуточные результаты работы проекта Alpha в ЦЕРНе.
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03289-6?utm_medium=affiliate&utm_source=commission_junction&utm_campaign=3_nsn6445_deeplink_PID100052172&utm_content=deeplink
Создание молекул антивещества и ловушка для удержания антиводорода использующая обычные постоянные магниты.

[SpaceEngineer]

Можно ли использовать в качестве корпуса для термоядерного реактора маленькую металлическую капсулу с наведённым со внутренней стороны положительным зарядом? Идея в том, чтобы плазма отталкивалась от стенок, сжимаясь и вступая в термоядерную реакцию.

Погуглите Фузор Фарнсуорта — Хирша. Там как раз используется электростатическое удержание. Реакция идёт, да, но критерий Лоусона очень далек от единицы. Просто потому что вы не сможете создать в фузоре приличную плотность плазмы, т.к. это сократит длину свободного пробега частиц, и электростатическая ловушка перестанет работать. Плюс масса плазмы ограничена объемным зарядом, который в принципе можно создать и удержать в малом объеме.

[cryon]

Америций тягучий и ковкий, плавится уже при 1074°С. Часть мягкого а-излучения броня будет поглощать, при этом нагреваясь. Даже если забыть об этом, его всё равно за время перелёта ранесёт центробежной силой сначало по краям паруса, а потом он по кусочкам начнёт отваливаться в космос. При нагреве разрушение пойдёт быстрее.

Вообще парус не обязательно вращать, с реакции элементами петелье вырабатывать электричество можно, и соответственно либо гироскоп либо фотонные рулевые двигатели.