Двигатель для межзвёздных перелётов

[gan]

блин, ну нельзя себя назвать по человечески, уважаемый? Хотя бы с большой буквы себя назвали бы!!! Ну что за собачьи манеры в этих интернетАХ

Был у нас боец по кличке Сапёр-водичка. Сапёр — потому, что когда-то служил в армии сапёром, любил говорить «мы — сапёры», а «водичка» — потому, что ни о чём не мог коротко рассказать, увлечётся, расписывая подробности, и не поймёшь у него, в чём существо дела. Командир как-то предупредил его сердито, когда он явился к нему с докладом:

— Только поменьше, сапёр, водички.

С тех пор и пошло: Сапёр-водичка.

Между прочим, у нас были большие мастера по изобретению кличек. Только поступил в отряд новый боец, как, слышишь, его уже окрестили. Давали, конечно, и такие клички, которые приходилось сейчас же запрещать. Сидор Ковпак - От Путивля до Карпат(с) https://libking.ru/books/prose-/prose-military/269382-29-sidor-kovpak-ot-putivlya-do-karpat.html#book

Мде... так вспомнилось, чего-то. 

Ну, а по теме. Все время тянет к идее сильных магнитных полей, но проблему рентгена и 80 % излучения нужно как-то решать... Нужен сверхплотный щит, из чего... нейтронов, фантастика...
Еще вспомнил про Остряцова, о том как пучком в 1ГэВ, реактор вводится в разгон, и вспомнил про ГКЛ, которые по идее должны также действовать в космосе.  Но наверно это больше к безопасности вопрос.

[Иван Моисеев]

По горизонтали - дистанция, по вертикали - годы полета. Двойная оптимизация. То есть это оптимум-оптимум. Лучше быть не может. Все что вы придумаете будет таким или хуже. Каждая кривая -  оптимизация дистанции под фиксированную удельную мощность ракеты.  w= W/M  (М - масса пустой одноступенчатой ракеты) с постоянно включенным двигателем. 2/3 пути - разгон.1/3 торможение. Массовое число 4 (на тонну пустой ракеты три тонны топлива). Это ОПТИМУМ при  таком перелете. То есть, любая другая траектория потребует бОльшей удельной мощности. Любая другая ракета - тоже. Для такой оптимизации надо еще  оптимально подобрать и скоростью истечения для каждой дистанции (такая оптимизация реально теоретически существует, но практически это тоже головная боль). При этом W - это полезная мощность ракетной струи. То есть после потерь в двигателе (за вычитом уже потерь). W cчитается как секундрый расход топлива (m/t) на квадрат оптимальной скорости истечения u, деленное на 2. Улавливаете? Природа двигателя тут НЕ ИМЕЕТ ЗНАЧЕНИЯ. Это уже "шашечк". Источник энергии - тоже.
Тут речь лишь о необходимой энерговооруженности w для полета на дистанцию L за время T

Действуя в соответствии со Вторым законом Ньютона можно вывести уравнения движения ракеты:

Здесь
М – масса ракета в момент времени t;
a - масса ракеты в момент времени t;
V - скорость ракеты в момент времени t;
S – пройденная расстояние в момент времени t;
V0 – начальная скорость.
Эти параметры зависят от:
M0 – стартовая масса;
w – эффективная скорость истечения;
mt – скорость расхода топлива.

Рассматривая олноступенчатую ракету, которая совершает перелет от Солнца к Альфе Центавра, мы получаем зависимость времени перелета от характеристик ракеты:

Здесь:
Me – конечная масса ракеты;
k – корень из коэффициента конструктивного совершенства ракеты, отношения стартовой массы к конечной.
Эта зависимость имеет минимум T, найти который аналитически мне не удалось.
Для этого надо решить уравнение:

Как видите это не удалось решить не только мне, но и ИИ.
Поэтому решается численно.
Полагаем:
Me = 200 тысяч тонн
w = 1e7 м/с
mt = 5 кг/с.
Летим к Альфе Центавра.
Ракета со стартовой массой 5,7 млн тонн разгоняется до скорости 0,06 с за 29 лет.
Полет по инерции – 63 года.
Торможение – 5,5 лет.
Всего – 97,6 лет.
Это оптимум по времени для принятых условий.
Есть известные технические решения, которые улучшают ситуацию.

Обратите внимание, "массовое число"  не 4, а 28,5.

[Андрей Астрофизический]

Господа звездолетчики, у нас звездолет угоняют.

Раттус.
Я же могу попросить пояснений, к происходящему в шапке раздела?
В шапке у тебя там, постить нельзя. А вопросы напрашиваются. Спрошу тут... Потому что, как ни странно, к этой теме вопрос подходит.
Касательно вот этой части.

Раздел Астрофорума "Вселенная, жизнь, разум", названный так по одноименному научно-популярному произведению И.С. Шкловского и именуемый здесь сокращенно как "Раздел" или "ВЖР" предназначен для содержательного обсуждения вопросов и текущих новостей, относящихся к областям:

    Возможных параметров экосфер небесных объектов и возможные методы обнаружения жизни на них;
    Возникновения и развития жизни, а также аспектов эволюции жизненных форм, в том числе разумных;
    Биофизической, биохимической, информационной и эволюционной природы, функций и устройства жизни и разума, сознания, интеллекта, в том числе искусственных;
    Происхождения и развития цивилизации;
    Публикации о старых футурологических и исследовательских программах в вышеуказанных областях.

Значится, раздел посвящен обсуждению вот этого перечисленного.
А... где же всяческая межпланетная и межзвездная деятельность? Где всякие колонизации, терраформинги, экспансии, где обсуждение всей этой активности в настоящем или будущем, включающее в т.ч. обсуждение технических деталей предназначенных для этого изделий. На межпланетном или межзвездном уровне.
Межзвездные двигатели и сферы Дайсона теперь в ВЖР запрещено обсуждать? Или ты в шапке что-то написать забыл? Поясни. Раттус. Запрещено? или Забыл?

[noxx77]

Господа звездолетчики, у нас звездолет угоняют.

Раттус.
Я же могу попросить пояснений, к происходящему в шапке раздела?
В шапке у тебя там, постить нельзя. А вопросы напрашиваются. Спрошу тут... Потому что, как ни странно, к этой теме вопрос подходит.
Касательно вот этой части.

Раздел Астрофорума "Вселенная, жизнь, разум", названный так по одноименному научно-популярному произведению И.С. Шкловского и именуемый здесь сокращенно как "Раздел" или "ВЖР" предназначен для содержательного обсуждения вопросов и текущих новостей, относящихся к областям:

    Возможных параметров экосфер небесных объектов и возможные методы обнаружения жизни на них;
    Возникновения и развития жизни, а также аспектов эволюции жизненных форм, в том числе разумных;
    Биофизической, биохимической, информационной и эволюционной природы, функций и устройства жизни и разума, сознания, интеллекта, в том числе искусственных;
    Происхождения и развития цивилизации;
    Публикации о старых футурологических и исследовательских программах в вышеуказанных областях.

Значится, раздел посвящен обсуждению вот этого перечисленного.
А... где же всяческая межпланетная и межзвездная деятельность? Где всякие колонизации, терраформинги, экспансии, где обсуждение всей этой активности в настоящем или будущем, включающее в т.ч. обсуждение технических деталей предназначенных для этого изделий. На межпланетном или межзвездном уровне.
Межзвездные двигатели и сферы Дайсона теперь в ВЖР запрещено обсуждать? Или ты в шапке что-то написать забыл? Поясни. Раттус. Запрещено? или Забыл?

Ого! Думаю это не только к Раттусу, но и всем модераторам раздела сразу вопрос, раз изменение такое принципиальное.
Пункт пятый для 3.1ж вообще треш и вкусовщина, запрещающий обсуждение модели Кардашова - ладно, черт с ней, хотя и уже классика, но и возможности жизни на суперземлях, например, как "ненаучные" и "спекулятивные". Хотя, допустим, в лекциях того же Никитина не отрицается возможность биополимеров на азотной основе при сверхвысоких давлениях. То есть сами критерии подхода к научности более чем произвольны.

К слову, любые предположения о ВЦ всегда спекулятивны, то есть подобная постановка вопроса - убийство раздела как такового. При том, что для собственно естественно-научных дискуссий существует другой раздел - "Горизонты..." То есть превращение ВЖР в его дубликат вообще непонятно чем оправданно.

Тем более, непонятно, на какой основе, Раттус определяет темы как "мемориально-энциклопедические" вне своей компетенции как ученого-биолога. Допустим, в этой идёт активная научная дискуссия, в других данные могут быть дополнены новыми открытиями - вроде обнаружения межзвездных комет и астероидов и, соответственно, могут быть поставлены новые задачи, вроде поимки.

[Mercury127]

Пункт пятый для 3.1ж вообще треш и вкусовщина, запрещающий обсуждение модели Кардашова

по-моему, наоборот, явно разрешено, но исключительно в историческом аспекте, что, нмв, оправдано, в силу отсутствия наблюдательных данных, подтвердающих их существование, как минимум 3 типа в других галактиках, и 2 - в нашей...

[noxx77]

Пункт пятый для 3.1ж вообще треш и вкусовщина, запрещающий обсуждение модели Кардашова

по-моему, наоборот, явно разрешено, но исключительно в историческом аспекте, что, нмв, оправдано, в силу отсутствия наблюдательных данных, подтвердающих их существование, как минимум 3 типа в других галактиках, и 2 - в нашей...

Проблема в том, что чтобы что-то обнаружить, часто нужна гипотеза. Например, гравитационные волны около века были спекулятивными. Планеты находили "на кончике пера" и много ещё чего. Даже наивные идеи, вроде флогистона или светоносного эфира - весьма умозрительных, то есть спекулятивных понятий в итоге обсуждения и проверки давали интересные результаты - родились термо- и электродинамика. Здесь же предполагается запретить саму дискуссию по "ненаблюдаемому". К слову, "Сфера Дайсона" спекулятивна, но помнится их обсуждения и поиски вполне в рамках современной науки. Как, допустим, и спекулятивный варп Ленца - вариация варпа Алькубере, но без "отрицательной" материи.
То есть "спекулятивное" и как его вариация "гипотетическое" не значит автоматически "ненаучное".

[alex_semenov]

А как это соотносится с тем,что плазма должна быть электрически нейтральна?Вылет электронов через электростатику будет разгонять ионы,что должно значительно уменьшить их энергию.

Кстати. Вопрос очень даже хороший. "Детский"
В духе Дика Фейнмана.

Если в равновесной плазме электроны движутся в разы быстрей ионов, то в принципе,  компактное облако плазмы, через какое-то время расширяясь в вакууме должно было бы самопроизвольно заряжаться. Ядро - плюс, переферия - минус.  Электроны чисто статистически в таком облаке должны разлетаться за одно и то же время в пространстве шире чем ионы, создавая тем самым разность потенциалов! Колокол плотности электронов и колокол плотности ионов напоминал бы две кривых нормального распределения с  разной дисперсией.  Нормальное распределение - только образ. В нашем случае x - пространство. Более широкий колокол - электроны, более компактный - ионы.



То есть. Такое облако самопроизвольно бы... УПОРЯДОЧИВАЛОСЬ!
Скажем, с его краёв можно было бы получать ток. То есть полезную работу из ... хаоса. Демон Максвелла отдыхает! Это конечно не вечный двигатель первого рода (энергия тут вложена в облако при его нагреве и ионизации снаружи) но это вечный двигатель второго рода (получение выскокачественной энергии без платы в качестве роста энтропии, рост порядка в замкнутой системе без роста беспорядка).
Очевидно, что в этой логике что-то не так...
Природа должна была все устроить так, что бы подобных лазеек не возникало. Значит?
Электроны должны успеть избавиться от лишней энергии до того как произойдет такое вопиющее термодинамическое безобразие.
То есть электроны должны по-черному и очень быстро сливать избыточную энергию (скорость) в виде хаоса.
Что они с успехом и делают через самые разные виды излучения.
Чем выше температура плазмы, тем выше равновесная разница энергий в ионах и электронах. Тем ярче будет эффект нарушения второго начала. И тем интенсивней ионы сливают энергию в виде фотонов компенсируя это безобразие. То есть в плазме нарастает третий нейтральный компонент - фотонный газ. Его доля растет с четвертой степенью температуры и где-то в районе 1 кэВ ( 11 604 000 К) половина энергии плазмы уже в виде фотонного газа и дальше доля энергии слитой плазмой в  фотонный газ быстро растет.
Можно пошутить (вы шутите, мистер Фейнмана?) так, что  природа таким образом заботится чтобы второе начало термодинамики ни в коем случае не нарушалось.

[alex_semenov]

Обратите внимание, "массовое число"  не 4, а 28,5.

Я не понял, откуда это?
Но главное. Массовое число ~28  не может быть оптимальным для ракеты.
Отправляю вас к Дайсону. Первая врезка в статье.

Давайте мы посмотрим, что может быть осуществлено в космосе системой тяги, ограниченной определенным пределом доступной энергии. Блок на этой странице показывает, как соотносятся скорость истечения U, скорость миссии V, и эффективность e для одноступенчатого судна с установленной M (масса пустого судна и полезной нагрузки) и RM (масса заправленного судна и полезной нагрузки).

ВРЕЗКА С ВЫКЛАДКАМИ

Здесь мы имеем важный вывод о том, что хорошая энергетическая эффективность (e > 1/2) вполне доступна для одноступенчатого судна с относительно небольшим массовым числом (R<4) при условии, что скорость миссии V несколько меньше, чем максимальная скорость истечения U (скажем V< 3U/4).

Я по-началу удивлялся, зачем Дайсон так сложно доказывал вещь, очевидную более простым путем:



M - масса пустой ракеты.
m - масса топлива (верней отброшенная ракетная масса)
u - скорость истечения ракетной массы
v - конечная скорость ракеты.

Экстремум очвиден и понятен. Есть оптимальное соотношение u/v (или v/u). Больше или меньше соотношение приводит к ЛИШНЕМУ расходу энергии на тот же самый результат.
И доказательство  - в три действия!
Но потом я понял что это "более простое" доказательство - лишь ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ одностороннего разгона. При перелете решение слегка меняется (z ~ 3). При учете маневрироватия - опять считать надо не так... То есть Дайсон тут приводит наиболее ОБЩЕЕ рассуждение (не дающее точного решения, ибо его на все случаи  и нет) ведущее к тому что оптимум для ракеты в районе массового числа ~4 (то есть на тонну пустой ракеты три тонны топлива).
Кстати. Простое доказательство на картинке про односторонний разгон я вывел сам. Это мог сделать каждый школьник.
Потом я удивлялся, почему его нет нигде в мурзилках-букварях? Но однажды я его таки увидел (к своему удовольствию). В одной из ранних работ Зенгера по теории ракет.
Более того. Говорят это же вывел еще Циолковский.  Говорят это он понял принцип, что ракета наиболее энергетически эффективна как движитель в случае если скорость истечения примерно равна (различие максимум в разы) скорости полета (суммарной дельта-вэ). И при этом оптимум массового числа оказывается в районе 4.

Обратите внимание.
НЭФФЕКТИВНОЕ массовое число ведет не просто к росту "стартовой массы". С этим - бог с ним! Кстати есть и другая сторона неэффективности - слишком маленькое массовое число.
Звездолет Хиус у Стругацких страдал именно этим. Расходуя считанные децелы на разгон он был страшно неэффективной ракетой. Это было энергетическим безумием летать на фотонной ракете к Венере (такой же кретенизм, пытаться использовать лазерный парус для полета к Марсу).
Главная засада в энергетической неэффективности.
Вам нужна БОЛЬШАЯ удельная мощность ракеты при неэффективном массовом числе.
Даже у эффективной ракеты удельная мощность должна быть чудовищной (инженерно немыслимой!) что бы добраться до звезд за десятилетия.
Ну а у ракеты с массовым числом 28.... удельная мощность вообще должна зашкаливать.
Понимаете?
Это, что касается ракетного двиЖителя...
Кстати. Иван. А что вы скажите по поводу "ограничения РавлЫка" для термического ракетного двиГателя?
Я как-то сразу недооценил этот фактор. Я знал о нем (качественно) но никогда не пытался прикинуть количественно... Спасибо Равлыку сделал выкладки. А ведь для УПЛАВЛЯЕМГО термояда, для анигиляционной ракеты, для любой термической ракеты,  для моего таранного конвертора, для прямоточки вообще, то есть любой системы, которая пытается использовать высокотемпературную  равновесную плазму напрямую в ракетном двигателе это - ЗАСАДА! И немалая.
Я просто прикинул, что потеря в скорости для ионизированного (просто!) водорода... 1-0.72! Мой таранный конвертор (журвль в небе) это уже убивает. Начисто! Такие потери там позволить нельзя!
Полностью ионизированный гелий уже теряет половину удельного импульса (рассчитанного без учета того что электроны отбирают импульс у ионов)!
Конечно, это все справедливо для термодинамически равновесной плазмы и по-сути магнитного сопла в духе Лаваля, и мыслимы ухищрения (типа рассматривающихся тут подходам к обходу проблемы в бомболетах)... но все это требует ухищрений и расплаты за них. Это как не верти - еще одно препятствие, я бы сказал, терния на пути к звездам!
Паникеры вообще впадут в ступор!
Теперь уж все пропало точно!!!

[Иван Моисеев]

Я не понял, откуда это?

Это мой расчет, основанный на втором законе Ньютона.
Алгоритм проверен на проектах Дедал и Икар.

[Иван Моисеев]

Но главное. Массовое число ~28  не может быть оптимальным для ракеты.

А что значит "оптимальное"?
Я искал минимум времени перелета.

[alex_semenov]

Это мой расчет, основанный на втором законе Ньютона.
Алгоритм проверен на проектах Дедал и Икар.

Вот смотрите. Масса пустой ракеты у вас 200 000 000 кг.
У вас расход рабочей массы в секунду 5 кг. И скорость истечения w= 10 000 км/с
То есть за секунду у вас в двигателе 5 кг приобретает такую скорость или кинетическую (полезную) энергию  2,5E+14 Дж. Так как это за секунду, то в ваттах это и есть пресловутая "полезная мощность струи" делим на массу пустой ракеты получаем полезную удельную мощность (все просто). 1 250 000 Вт/кг
Каким образом вы добьетесь  эти НЕМВЫСЛИМЫЕ  1.25 Мвт/кг - не суть сейчас.
Суть в том, что для дистанции 4.3 св. лет и удельной мощности 1.25 Мвт/кг, по моим критериям оптимизации, оптимальное время перелета составляет 77 лет вместо вашего ЛОКАЛЬНОГО ОПТИМУМА 98 лет. Правда у совсем оптимальной ракеты скорость истечения должна быть уже 33 000 км/с, что для термоядерной ракеты уже недостижимо.
В этом и засада.
Вы оптимизируете решение в диапазоне мыслимой скорости истечения. Насколько я понял, вы вообще зафиксировали скорость истечения в 10 000 км/с (как инженерно обусловленный параметр двигателя). Отсюда у вас вылазит такое огромное массовое число. И отсюда же более длительное время полета при той же удельной мощности звездолета. Ваш звездолет менне эффективен как привод и тратя ту же мощность он добирается до цели дольше (даже при оптимальной траектории).
Все логично!

Я искал минимум времени перелета.

Это и есть критерий оптимальности.
При одинаковой ПОЛЕЗНОЙ энерговооруженности  мой вариант добирается до цели быстрее. Потому что у вас энергетически неоптимальное массовое число ракеты.

[Иван Моисеев]

Это мой расчет, основанный на втором законе Ньютона.
Алгоритм проверен на проектах Дедал и Икар.

Вот смотрите. Масса пустой ракеты у вас 200 000 000 кг.
У вас расход рабочей массы в секунду 5 кг. И скорость истечения w= 10 000 км/с
То есть за секунду у вас в двигателе 5 кг приобретает такую скорость или кинетическую (полезную) энергию  2,5E+14 Дж. Так как это за секунду, то в ваттах это и есть пресловутая "полезная мощность струи" делим на массу пустой ракеты получаем полезную удельную мощность (все просто). 1 250 000 Вт/кг
Каким образом вы добьетесь  эти НЕМВЫСЛИМЫЕ  1.25 Мвт/кг - не суть сейчас.
Суть в том, что для дистанции 4.3 св. лет и удельной мощности 1.25 Мвт/кг, по моим критериям оптимизации, оптимальное время перелета составляет 77 лет вместо вашего ЛОКАЛЬНОГО ОПТИМУМА 98 лет. Правда у совсем оптимальной ракеты скорость истечения должна быть уже 33 000 км/с, что для термоядерной ракеты уже недостижимо.
В этом и засада.
Вы оптимизируете решение в диапазоне мыслимой скорости истечения. Насколько я понял, вы вообще зафиксировали скорость истечения в 10 000 км/с (как инженерно обусловленный параметр двигателя). Отсюда у вас вылазит такое огромное массовое число. И отсюда же более длительное время полета при той же удельной мощности звездолета. Ваш звездолет менне эффективен как привод и тратя ту же мощность он добирается до цели дольше (даже при оптимальной траектории).
Все логично!

Я искал минимум времени перелета.

Это и есть критерий оптимальности.
При одинаковой ПОЛЕЗНОЙ энерговооруженности  мой вариант добирается до цели быстрее. Потому что у вас энергетически неоптимальное массовое число ракеты.

Если увеличить скорость истечения - время уменьшится.
Но я считал для 10 000 000 м/с (это близко к теоретическому пределу для pB11).
Если взять предлагаемое вами отношение масс - 4, то время перелета будет 188 лет (при тех же параметрах ракеты).

[alex_semenov]

Если взять предлагаемое вами отношение масс - 4, то время перелета будет 188 лет (при тех же параметрах ракеты).

Не удивительно. Вы же оставили скорость истечения в 10 000 км/с? А возьмите 33 000 км/с (не стесняйтесь! сущность математики в ее свободе!) и сколько тогда нужно лет?

На самом деле ваш вариант звездолета не настолько и далек от абсолютного оптимума (который считаю я не ограничивая себя скоростью истечеиня). В сущности 98 лет не сильно отличаются от 77 лет (теоретический оптимум без всякого ограничения на скорость истечения).
Засада в другом. 1.25 Мвт/кг. Это  немыслимая энерговооруженность.
Да, у бомболета может быть и больше. В чем и уникальные возможности бомболета. Он вообще не обязан оптимизировать траекторию.
200 000 000 кг -сухая масса звездолета? Давайте разгоним их до ... эм... 10 000 км/с за 10 дней.
Конечная энергия звездолета 200 000 000 * (10 000 000)^2/2 = 1E+22 Дж.
Конечно, ракетный привод потребует в 5-10 (не будем мелочится) раз больше энергии ЗАТРАТИТЬ на получения такой полезной работы. То есть затраты за 10 дней 1E+23 Дж
10 дней это 864000 c.  Значит усредненные энергозатраты в приводе оценим в 1,16E+16 Ватт. Или в бомбовых еденицах энергии 2.76  мегатонны в секунду.
То есть 3-5 мегатонная бобма в секунду - это как раз энергозатраты разогнать за 10 дней 200 000 тонный корабль.
Это как раз ТОТ размерчик!
"Главное чтобы, главное чтобы, главное что бы костюмчик сидел!" (с)

Поэтому, кстати, за счет "почти мгновенного" разгона и торможения у цели ему чтобы добраться до А.Центавры за те же что и вам 98 лет нужна пиковая скорость в 0,044с.
У него по-сути нет участков разгона и торможения и пиковая скорость на дистанции ему нужна меньшая что бы оказаться у цели за то же время.
В этом - его козырь.
Но проблема в скорости истечения. Что бы добиться 0.044с (а с учетом торможения 0.088с), ему нужно иметь скорость истечения ну хотя бы в 0.02-0.025с, то есть 6 000 - 7 500  км/с.
И хотя энергетика бомб (скажем даже уже пресловутый предел Тейлора в  6 кт/кг) теоретически это позволяет ( 7 000 км/с) но это если вся энергия взрыва превращается в направленное движение всей массы плазмы бомбы. Но "это фантастика, сынок!" (с)

Однако, смотрите, Иван. Что интересно?
Оказывается все концепции РАКЕТНЫХ приводов на ядерной энергии (ионный двигатель тоже по-сути имеет предел скорости истечения в 10 000 км/с, даже если отвлечся от проблемы удельной мощности что для этого типа систем совсем труба!)  толкутся, кучкуются вокруг этого рубежа скорости в ~0.05с...  Не мытьем так катанием тот или иной подход тут упирается в СВОИ барьеры.
Такое ощущение что это действительно своего рода предел для ракет на конвенциональных (да и неконвенциональных по-сути тоже) источниках энергии (ядерный, термоядерный)...
Так может уход от ракетного привода в сторону старых-добрых "Ultima ratio regum" в звездоплавании....



... единственный способ прорваться за этот барьер?

(кликните для показа/скрытия)

[Иван Моисеев]

Не удивительно. Вы же оставили скорость истечения в 10 000 км/с? А возьмите 33 000 км/с (не стесняйтесь! сущность математики в ее свободе!) и сколько тогда нужно лет?

38,85 лет при коэффициенте конструктивного совершенства (у вас - массовое число) - 14,3.

[alex_semenov]

Не удивительно. Вы же оставили скорость истечения в 10 000 км/с? А возьмите 33 000 км/с (не стесняйтесь! сущность математики в ее свободе!) и сколько тогда нужно лет?

38,85 лет при коэффициенте конструктивного совершенства (у вас - массовое число) - 14,3.

Массовое число я точно не знаю (надо довести расчетную табличку до совершенства где все будет, но пока этого у меня нет). Где-то все те же 3-4-5...
Я забыл вам уточнить. Не меняйте удельную мощность звездолета! Если вы увеличили скорость истечения с 10 000 до 33 000 км/с, вы должны соответственно уменшить секундный расход ракетной массы в двигателе так, что бы вложиться в ЗАФИКСИРОВАННЫЕ мною и вами 1.25 МВт/кг пустой ракеты.
У вас масса пустой ракеты 200 тысяч тонн?
Значит ПОЛЕЗНАЯ мощность двигателя у вас БЫЛА 250 000 ГВт. Вот у нового оставьте такую же.
Если вы увеличили скорость истечения в двигателе более чем в 3 раза не меняя секундный расход, значит вы полезную удельную мощность вашего транспортного средства подняли в 3.3² ~ 11 раз. И теперь полезная удельная мощность вашего звездолета аж 13,6 МВт/кг.
Оптимальный ничем не ограниченный в скорости истечения ракета-звездолет, согласно моим расчетам с такой фантастической энерговооруженностью доберется до А. Центавры ... эм... у меня 35 лет. Очень похоже на ваш результат?
Кстати, скорость истечения такой ОПТИМАЛЬНОЙ ракете (и оптимальней быть не может!) будет уже ~75 000 км/с.  Большая или меньшая скорость истечения - уход из точки оптимальности. Хотя, как мы видим, на самом деле сильное шевеление этого параметра (снижение в два раза) не так уж и критично меняет время перелета. 35 не сильно быстрей чем 39.  У меня на поле решения  при 13.6 Мвт/кг и  истечении 30-35 тыс км/с  дает ~ 40 лет полета (шаг сетки очень грубый). Но, кстати, сильно меняется оптимальная траектория, участок разгона-торможения смещается к 0.3 от всей длинны дистанции. В общем, это все равно уход из оптимума. Ясный пень.

[Иван Моисеев]

Я забыл уточнить. Если вы увеличили скорость истечения с 10 000 до 33 000, вы должны соответственно уменшить секундный расход раектной массы в двигателе так, что бы вложиться в ЗАФИКСИРОВАННЫЕ мною и вами 1.25 МВт/кг пустой ракеты.

Соответственно - это до какой величины?
Но если считать, что расход массы (в данном примере - 5 кг/с) уже достигнут, зачем его уменьшать? Он никак не зависит от скорости истечения. Он зависит от массы двигателя. (Получили расход 1 кг/с? Поставьте 5 двигателей - вот вам 5 кг/с.)
И еще раз - я, как и прочие ракетчики, не рассматриваю параметр удельной мощности.
Я как раз подозреваю, что прискорбное противоречие в показаниях  (ВСК «Прискорбное противоречие в показаниях», Бэнкс Йен) вызвано использованием этого параметра.

[Иван Моисеев]

Кстати, о варьировании скорости истечения.
10^7 м/с - это максимум для термояда.
Если вы рассматриваете скорость истечения 1,1 *  10^7 м/с и больше , значит вы уже рассматриваете двигатель на реакции аннигиляция.
Или на волшебной палочке. 
 

[alex_semenov]

Кстати, о варьировании скорости истечения.
10^7 м/с - это максимум для термояда.
Если вы рассматриваете скорость истечения 1,1 *  10^7 м/с и больше , значит вы уже рассматриваете двигатель на реакции аннигиляция.
Или на волшебной палочке.

Отлично. (Я готов это даже признать!).
Кстати, у вас есть ясное и четкое изложение этого (что это - предел)? Просто интересно было бы посмотреть выкладки.
НО!
Ответный ход. Допустим 10 000 км/с - предел.
Однако, если так, то зачем нам вообще мучится с термоядом? Что нового он нам дает как ракетчикам? Слышали лекции Штерна? Он там любит говорить, что этот термояд по-сути ничем не лучше ядерной энергии.
У нас есть старый-добрый ИОННЫЙ двигатель.
Еще из книжки Ромата Перельмана "Двигатели галактических кораблей" 1962-го мы знаем что эти двигатели могут дать нам скорость истечения в 10 000 км/с! Тот же самый предел!
Так зачем нам еще и термояд?

И еще раз - я, как и прочие ракетчики, не рассматриваю параметр удельной мощности.
Я как раз подозреваю, что прискорбное противоречие в показаниях  (ВСК «Прискорбное противоречие в показаниях», Бэнкс Йен) вызвано использованием этого параметра.

НО такой параметр как ПОЛЕЗНАЯ мощность ракетного двигателя вы рассматриваете?

W= F*u/2 = [dm/dt]*u²/2

полезная мощность W -  это половина тяги двигателя F на скорость истечения u, она же, половина от произведения секундный расход массы  [dm/dt] на квадрат скорости истечения u. Вы как ракетчик этот параметр признаете же?
Ну а теперь разделите это W на массу пустой одноступенчатой ракеты (собственно самого ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА КАК ТЕХНИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ) M и получите энерговооруженность w данного "vessel"

w=W/M

Какая религия вам это запрещает признать?
Практически для любого творения рук человеческих, через которое как-то преобразовывается поток энергии можно вычислить его энерговооруженность. Особенно для ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА:



И любой инженер знает, что повышать этот параметр у любой технической системы бесконечно нельзя.  Если технология освоена, даже небольшое  увеличение энерговооруженности машины достается дорогой ценой. У большинства машин и устройств он доведен до предела возможного. Там вступают в силу просто фиические ограничения на потоки энергий через объем или площадь... больше? уже разрушение структуры вещества! И если этот параметр для вашего звездолета на три пять порядков выше чем у самых энерговооруженных  машин  земной технологии,  то вы  должны нам хотя бы объяснить за счет каких прорывных технологий вы собираетесь это чудо сотворить?!

1 250 000 ватт/кг это в 10 000 раз больше (четыре порядка!) типичных для земных машин с энерговооруженностью в  ~100 вт/кг (здесь этого - более чем с головой!).
Лучшие авиационные турбины это 20-40 кВт/кг собственного веса! При пересчете к массе уже транспортного средства с подобными двигателями энерговооруженность падает минимум на порядок ~ 1000 вт/кг.
Даже ЖРД-ракеты (причину высокой энерговооруженности которых мы уже рассматривали) это "всего" ~ 500 000 вт/кг!
И такая мощность достигается  всего на ~10 минут работы (полета, выхода на орбиту) когда через систему протекают сотни тонн хладогена (масса которого не учтена при расчете энерговооруженности ПУСТОЙ ракеты)!
А тут (на вашем звездолете) мы должны выдавать по 1 250 000 ватт/кг при  29 годах непрерывной работы (на разгон) и еще 5 на торможене?
"Где деньги, Зин!" (с)

[Иван Моисеев]

Кстати, о варьировании скорости истечения.
10^7 м/с - это максимум для термояда.
Если вы рассматриваете скорость истечения 1,1 *  10^7 м/с и больше , значит вы уже рассматриваете двигатель на реакции аннигиляция.
Или на волшебной палочке.

Отлично. (Я, кстати, почти согласен!).
Кстати, у вас есть ясное и четкое изложение этого (что это - предел)? Просто интересно было бы посмотреть.
НО!
Ответный ход. Допустим 10 000 км/с - предел.
Однако, если так, то зачем нам вообще мучаться с термоядом? Что нового он нам дает как ракетчикам?
У нас есть старый-добрый ИОННЫЙ двигатель.
Еще из книжки Ромата Перельмана "Двигатели галактических кораблей" 1962-го мы знаем что эти двигатели могут дать нам скорость истечения в 10 000 км/с! Тот же самый предел!
Так зачем нам еще и термояд?

Йонный двигатель может дать и релятивистские скорости, этот вопрос рассматривался. Например, БАК, как двигатель.
Но обеспечивая высокие скорости истечения, он не может обеспечить достаточную скорость расхода топлива.
А рулит формула Циолковского (следствие второго закона Ньютона) - V=w*ln(M0/Mk). А вот Мк - это M0-m*t. А m - это и есть та самая скорость расхода топлива.
Т.е. - термояд нужен для того, чтобы как можно быстрее сжечь как можно больше топлива и оправить его в пространство как можно быстрее.
Этот подход был принят при запуске Первого спутника, при полетах на Луну, он же остается справедливым и при рассмотрении межзвездных перелетов.

[Иван Моисеев]

Кстати, у вас есть ясное и четкое изложение этого (что это - предел)? Просто интересно было бы посмотреть.