Итак сейчас изложу 6 вариантов:
Все оценки скорости пока предварительные так как на 100 лет вперед я не загляну(а сто лет ждать даже надо если полет будет в 200 лет чтобы скорость на итог была больше)
первой ступенью любого варианта кроме солнечного паруса (и парусника на лазерах, но на лазерах итак скорость высокаЯ) может быть термоглиссер, он добавит полтыщи километров в секунду(ато и 700) к конечной скорости, пишу скорость без его учета(в скобках с учетом), так что в итоге все будет побыстрее)))
-взрыволет дайсона 3600(4300) км в сек и 1000-2000 тонн (не очень верю что он осуществим до разгона на ту же скорость что и виверн джет, пусть другие меня поправят но по моему он еще и самый тяжелый корабль)
https://pikabu.ru/story/v_kosmos_verkhom_na_atomnom_v..-виверн-джет 4000(4700) км в сек и 500 тонн (очень сложный проект с легкими сверхпроводящими магнитами(которые надо охлаждать), легкими радиаторами, электропитанием на уровне 10-13% мощности, впрыском газа в магнитное сопло, с пробкотронами, с большой(но не очень) стоимостью термоядерного топлива))
Моя оценка для виверн джета:
Нет не открыт пока путь к звездам, вы его только приоткрываете так как удельная мощность пока недостаточна, я в предыдущем посте писал о концепции affre т.е. из за низкой удельной мощности 40 метровой трубы с термоядерным топливом и ураном 235 получим необходимость дополнять струю допустим газом с атомным весом около 5, так что допустим если мы имеем 3 киловатта на кг веса движка в струе то будем замедлять почти без потерь кинетической энергии так как по закону сохранения импульса при упругом ударе(вспомним ландау. 1 и 2 том - симметрии рождают законы сохранения как импульса так и энергии - см картинку) получим скажем в 3.7 раза более медленную струю (которая итак разбавлена ураном с 1*10^14 джоулей на кг при ваших 6*10^14 джоулей с термоядерного топлива и в серднем по числу нейтронов для ядерной реакции полученных от термоядерной 2.3 *10^14 джоулей на кг) что дает скорость истечения струи до замедления в 27000 км в (с учетом кпд 70%) и конечную скорость истечения в 7000 км в сек и увеличения расхода термоядерного и ядерного топлива в 14 раз за счет разбавления газом. Масса след. ступени 33% масса газа; 30% масса топлива 2.4%(О ЧЕМ Я ВАМ И ГОВОРЮ); масса конструкции вивернджета 33%. Т.е. с каждых 3 кг веса получим 3 киловатт мощности и расход 1 кг от всего веса на струю мощностью за все время работы в 0.27*10^14 джоулей - получим время работы 275 лет!! С разгоном на 3000 км в сек. С такими параметрами нужна вторая ступень небольшая и общее время полета до альфа центавра в 500 лет. Массовое отношение 5 раз к полезной нагрузке, это норм т.к. много полезной нагрузки тащить и не надо.
Так что у меня средняя скорость получилась в 1 %. А конечная, 1.4% скорости света, у нас очень разнятся оценки....
-лазерный парусник 6000-9000 км в сек и 16 грамм (высокая скорость но очень малая масса корабля при выведении на орбиту не менее 20 000 тонн)
Вот проект 400 метрового зеркала на орбите на лазерах мощностью 20 гигаватт из лазерных диодов с охлаждением литием и питанием от ли-ионных батарей аккумулирующих от солнечный батарей; разгоняющего 16 граммовый парус(половина полезная нагрузка) до 6000 км в сек и передающий через 220 лет (медленно но уверенно так как мощность лазерного передатчика мала, а приемник - тоже 400 метровое зеркало) фото планет системы центавра. вес 20 0000 тонн. Запасаемая в аккумуляторах энергия 8 гигаватт часов.
Не думаю что логично сооружать конструкцию больше 400 метров так что из за веса самих лазерных диодов удельная скорость на массу конструкции немного страдает, зато проще сделать ферму размером всего 400 метров. А вот делать ферму размером меньше 400 метров тоже не стоит так как в этом случае при той же массе конструкции получится большее ускорении на паруснике с чем и так уже я предлагал справляться самыми прочными материалами - аэрографен и сплав титана с золотом.
Стоимость проекта конечно кусается - 200 миллиардов долларов, за 2% скорости света дороговато.... гораздо дороже чем 25 миллиардов на ITER но соизмеримо со стоимостью космической станции международной.
Можно для начала построить ферму размером 120 метров мощностью 1.8 мегаватт запустить с его помощью парусник на скорости около 1800 км в сек и потому уже поняв что проект рабочий достраивать ферму до 400 метров и 20 гигаватт, ато и 30-40 гигаватт чтоб сократить полет до 140 лет.
калькулятор паруса
https://www.deepspace.ucsb.edu/wp-content/uploads/201..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.
С каркасом жесткости по всему парусу 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.
-солнечный парусник 3400 км в сек и 50 грамм(самый слабый вариант но и самый дешевый)
Получают в расчетах до 8000 км в сек я не буду менять оценку скорости солнечного парус нике так как он больше по размеру раз, меньше ускорение от Солнца чем от лазера, два, и что плюс для этого проекта наоборот, он имеет большую дистанцию ускорения в 1.6 раза. Таким образом парусник на лазерах ускоряется с ускорением 1100 g, а на паруснике солнечном ускорение всего 370 g в начале и быстро падает.
Вариант плутоний 239 affre мною и группой полупрозрачный изобретатель в ВК официально опровергнут как лженаучный. но его тоже изложу не видя сути:
-----Ядерный звездолет с урановым плазменным двигателем ffre для 22-23 века.
уран 235 в виде заряженной от плазмы реагирующего там же в магнитном котле урана взвеси частиц пыли с атомным весом десять в девятой, подается в магнитное сопло разбавленным тяжелым газом, реагирует, вылетает и даёт импульс, а нейтроны нагревают катушки сопла, электромагнитное излучение тоже, потери около 13%. В affre коллимация импульса почти 80 % так что паруса(в которых нет принудительной коллимации струи) и правда дрянь.радиаторы охлаждения сопла и магниты с их питанием будут примерно по-ровну весить(почему? до по тому что коллимация импульса нужна высокая) при скорости тепловой коло 6000 км в сек. Это температура 5 миллионов градусов. И разбавлять плазму я так понимаю нужно элементами с атомным весом 110 в соотношении 1 урана к 3 общего веса.
Элементы пельтье на радиаторах могут быть источником питания для сверхпроводящих электромагнитов.
https://tnenergy.livejournal.com/1510.htmlhttps://tnenergy.livejournal.com/3137.htmlКаково будет питание для магнитов удерживающих плазму с концентрацией 10^13 частиц на см^3 с атомной массой 110 размером сопла 3 метра диаметром на длину 4 метра? т.е. всего частиц 3*10^20 и их масса 0.01 грамма. энергия магнитов 100 гигаджоулей, мощность тепловая 1000 мегаватт. Запас энергии в поле 500 гигаджоулей. расход вещества 0.1 грамма в секунду, инертный газ с весом 110 и 0.034 грамма урана. Плазма в сопле с энергией 130 мегаджоулей. Мощность = I^2R а дальше? Что то около 50 тысяч киловольт должно быть.
Магниты сверхпроводящие при комнатной температуре, работают по 10 лет, все время работы ступени 30 лет(3 сменных сопла общим весом 40 тонн), поле 8 Тесла. Удельный импульс не 6000 км в сек(тепловая скорость) а из за неполной коллимации меньше- 5000 км в сек. Радиаторы при комнатной температуре с литием и материалом аэрографен и углеткань(запускать миссию надо подальше от Солнца, доставлять в саркофаге из радиопоглощающего Материала.) вес радиаторов на 1 кв метр 800 грамм, теплоотдача при температуре 400 кельвин 10 кватт на метр квадратный. Площадь - 13 000 квадратных метров при теплопередаче на сопло 13%. Вес радиаторов 80 тонн. 3 ступени, время работы 40+40+40 лет, разгон до 5000 км в сек. Масса стартовая 2000 тонн. После трех ступеней 200 тонн. 4 и 5 ая ступень реактор на быстрых нейтронах с vassimir двигателем скорость истечения 1300 км в сек, время работы 40+40 лет, приращение скорости 1000 км в сек. Конечная масса 33 тонны. Далее полёт в 80 лет на скорости 6000 км в сек. после 200 лет разгона до скорости 6000 км в сек, и торможение магнитным парусом на дистанции 0.3 светового года за 20 лет. Далее маневрирование на реакторе аналогичном нуклону на 1 мегаватт.
И все мы на орбите землеподобной планеты, или еще реактор на 500 киловатт и полетели к соседней звезде. Но где есть планеты где нет разведано лазерными парусниками - они у меня за 200 лет долетают. Вывод на орбиту и буксировка к Юпитера 10 миллиардов долларов. Расходы: 21000 долларов за кг урана - 320 тонн + 7.5 миллиарда долларов. 21 сопло со сверхпроводниками комнатной температуры -12. 5 миллиардов долларов. Реактор 3-4 ступени - 3 миллиарда долларов. Прочее - 5 миллиардов долларов итого 300 лет полёта, доставка 10 тонн груза, 38 миллиардов долларов+ стоимость разработки.
-парусник на америции 242 м 2000(2700) км в сек и 50 кг(низкая конечная скорость, дорогой америций)
Описание парусника на америции вот:
Парусник на ядерных реакциях на втором реакторе на америции 242м с выделением 3.6 нейтрона на реакцию с размещением нескольких таких реакторов под слоем паруса из америция 242 м толщиной 3.2 микрометра, а так же экранировать слой замедлителя второго реактора от радиаторов второго реактора и самого паруса(который нагрет так же) с помощью зеркала отражающего большую часть инфракрасного излучения и использовать на замедлителе газовый холодильник охлаждающий нейтроны до 50 кельвинов то можно добиться использования 1.8 реакций на втором реакторе с выделением 5 лишних нейтронов из которых 1 нейтрон проходящий под углом не больше 9 градусов к парусу и таким образом путь в америции не меньше 24 микрометров будет реагировать на парусе. Таким образом на 2.8 реакции + масса замедлителя и холодильника будет выделяться ульный импульс в 7000 км в сек и возможен разгон до скорости в 2000 км в сек при тепловыделении на парусе и на втором реакторе в 15 кватт на кг веса.
Надоел мне парусник на америции 242 м: дополнительный газ для замедления потока осколков и увеличения импульса является преградой для полета осколков назад от ситечка, само электростатическое ситечко судя по прикидкам моим весит тоже не меньше веса паруса, отражатели нейтронов чтобы отразить как можно больше под небольшим углом к парусу тоже не полностью нейтроны отражают. Короче говоря можно на худой конец обойтись парусником на америции 242м но не быстрее чем за 400 лет долететь а в нашем быстро меняющемся мире это огромный срок.
Второй варант описания далее.
Идея паруса на Америции в том что часть нейтронов остывает вылетает поперек паруса а часть мильтиплексируется по средствам поддержания реакции вдоль паруса. Сам парус можно делать в виде сектора сферы, можно говорить о параллельном делении когда на парус делятся изотопы от нейтронов замедляемых до тепловых скоростей, и перпендикулярном делении когда нейтроны летят на парус со второго реактора, как в приведенных мной статьях, но этого не требуется, по крайней мере в научном мире есть же проект где 40 сантиметров колодцы длиной 2.5 метра работают на самоподдерживающейся реакции тонкой пленки америция. у урана 235 2.07 быстрых нейтрона на деление. Каркас из сплава титана мало будет весить. В принципе достижимы большие скорости парусника.
Делаем 60% массы в первой ступени, 40% массы второй ступени, можно еще и 3 ю и 4 ю ступени. И тогда количество ступеней определяет конечную скорость вместе с удельной мощностью, при весе паруса в 65 грамм на квадратный метр получим вес корабля в 130 грамм на квадратный метр и излучение при 700 к в 28 киловатт на квадратный метр. Т. Е. 210 киловатт на кг, далее импульс равен 1\2 от всего импульса в 12200 км в сек. Разгон за одну ступень - 2000 км в сек.
Температура плавления паруса позволяет излучать 100 кватт с квадратного метра (на полный вес корабля на 1 квадратный метр приходится 60 грамм) т.е. 1 год разгона на одной ступени с учетом энерговыделения в 83 тераджоуля на кг. Но реально нет необходимости в такой температуре. Так как во первых нужны тепловые нейтроны для доведения коэффициента их размножения до единицы, нужно рассчитать минимальную температуру паруса. Для того чтобы весь разгон до скажем 5000 км в сек продлился менее 100 лет температура паруса должна быть 230 К. ПРимем в итоге температуру 700 К, чтобы разгон шол быстрее во избежании аварий. Однако сечение реакции больше при температуре нейтрона 0.08 ев - составляет 750 барн, на рисунке во вложении при температуре от 500 до 1000 кельвинов есть плато в 750 барн, то для урана 235 для; америция 242m получим при 700 К - 6 кило барн.
