Двигатель для межзвёздных перелётов

[Иван Моисеев]

НО такой параметр как ПОЛЕЗНАЯ мощность ракетного двигателя вы рассматриваете?

Нет.

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?

Параметры можно комбинировать сколько угодно. Но для чего надо вычислять "половина тяги двигателя F на скорость истечения u, она же, половина от произведения секундный расход массы  [dm/dt] на квадрат скорости истечения" - зачем это?

Практически для любого творения рук человеческих, через которое как-то преобразовывается поток энергии можно вычислить его энерговооруженность. Особенно для ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА:

Да ради бога. Вычислили - и радуйтесь. Но зачем эта энерговооруженность нужна?

[alex_semenov]

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

http://interstellar-flight.ru/f4.png

Спасибо. Действительно... Я - дурак!
Я предполагал примерно вот какой ход с вашей стороны:



Картинка затасканная (отображает далеко не всё) но полезная оказалась. Типичная для технических систем эффективность преобразования исходной "сырой" энергии в полезную обычно ~25% (и это уже круто!). Четверть. Какую бы систему мы не брали, это оказывается своего рода "кармой". 10-20% - в пользу. Можно взять 15% Остальное - "налог" Второму Началу.
Так вот, если взять у типичного термоядерного топлива (DD, LiD) k ~ 0.15, то мы и выходим на 10 000 км/с (проведено пунктиром, так как Штерн выбрал такую скорость истечения для своего ионника на Ковчеге).
И видно что уран в этом смысле... не дотягивает... Там даже при 25% "шест-сэм" тысяч км/с получается, не больше!

Да ради бога. Вычислили - и радуйтесь. Но зачем эта энерговооруженность нужна?

Для системной оценки сложности задачи.
То есть что бы понять ВСЕ ПОЛЕ МЫСЛИМЫХ РЕШЕНИЙ в области звездолетов.
Прежде всего понять ключевые, фундаментальные ограничения.

Йонный двигатель может дать и релятивистские скорости, этот вопрос рассматривался. Например, БАК, как двигатель.

Такие идеи недоступно моему пониманию...

Но обеспечивая высокие скорости истечения, он не может обеспечить достаточную скорость расхода топлива.

Гм...
А вы уверены что это правда?
А посчитать?
Мои расчеты показывают что все это - ВРАКИ!
Недопонимание.
Люди не критично переносят логику межпланетных ионников на межзвездные.
Но как раз в случае межзвездных скоростей истечения (и секундного расхода рабочего тела) ничего ЛУЧШЕ ионника и придумать ... НЕЛЬЗЯ.
Ионный двигатель идеально вписывается в любой, и даже в разумные менее чем 100-летний звездолет к ближайшим звездам!
Другое дело что такому двигателю нужен чудо-источник электрической энергии (вот где всплывает энерговооруженность в полный рост!)...
Но сам ионный двигатель - не надо и лучшего желать!
Будем проверять расчетом?

[равлик]

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.

Да, верно, уже писал, что был слишком критичен. Это распределение важно лишь в контексте рентгена, который вырабатывается электронами, в которых содержится почти вся энергия сразу. И лишь немного повлиять на мощность рентгена.

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?

Потому что они зачастую пишутся для практического использования и в ограниченных временных рамках, сокращая необязательной материал, жертвуя красотой и размышлениями о далёком будующем. В данном случае нет непрерывной линейки топлив на любую скорость истечения, чтобы потом задавшись конечной скоростью ракеты и максимумом КПД выбрать из линейки оптимальное топливо.
Обычно задача стоит иначе: как можно быстрее и дешевле долететь, имея небольшой выбор топлив за сильно отличающуюся цену. В итоге может оказаться, что выгоднее взять массу топлива в 10 раз больше стартовой массы (близко к реальным ракетам), а не в 5, если разница в цене больше 2. При чём цена не спекулятивная рыночная, а абсолютная по ресурсо-затратам. Например лучшим устойчивым окислителем будет кислород и 30% озона или фтор, а восстановителем гидрид лития (которого в природе не хватит на массовые околоземные полёты), но проблем с ними слишком много, лучше взять кислород с водородом на последнюю ступень.

(кликните для показа/скрытия)

Перейдя на "клички" и на "ты" мы ... англофицировали (можно так сказать?) свой язык. Стали подражать "супостату". Кастрировали себя под него.

Наоборот. Это в английском убили слово "ты" = "thou", обращаясь псевдовеличественно ко всем на "вы". И вообще "вы" является частью позднего рабовладельчества, чтобы отличать хозяев, от рабов. Кстати в Швеции на законодательном уровне отменили этот атавизм (выкание) прошлого.
Кстати в нормальны (в отличие от английского) языках Европы наше личнонаправленное "Вы" переводится "Они".

[noxx77]

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) Каковы удельная мощность и КПД такой ДСУ?
Б) Что является источкиком энергии?
В) Если источник энергии внутренний, что предполагается делать с отработанным топливом? Оно сохраняется мертвой массой на борту корабля, уменьшая ПН или выбрасывается за борт с отработанными ступенями/баками?
Г) Что даст увеличение скорости истечения РТ (и уменьшение его массы) с одновременным увеличением массы топлива и ДСУ?

[Иван Моисеев]

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) Каковы удельная мощность и КПД такой ДСУ?
Б) Что является источкиком энергии?
В) Если источник энергии внутренний, что предполагается делать с отработанным топливом? Оно сохраняется мертвой массой на борту корабля, уменьшая ПН или выбрасывается за борт с отработанными ступенями/баками?
Г) Что даст увеличение скорости истечения РТ (и уменьшение его массы) с одновременным увеличением массы топлива и ДСУ?

Что такое ДСУ?
Если про ионные двигатели:
А) Зависит от конструкции.
Б) Сейчас - солнечные батареи. В теории - РИТЭГ и ядерный реактор.
В) Сейчас - остается на борту.
Г) Увеличение скорости истечения улучшает характеристики ДУ.

[Иван Моисеев]

Такие идеи недоступно моему пониманию...

Более 50% населения имеют в своем распоряжении фотонные двигатели.
Это понятно?

[Иван Моисеев]

А вы уверены что это правда?

Это не правда. Это истина.

[noxx77]

Что такое ДСУ?

А, пардон, СУ - силовая установка: энергетический комплекс, предназначенный для получения механической энергии и состоящий из двигательной установки и вспомогательного оснащения к ней.

Зависит от конструкции.

В варианте БАК для межзвёздного привода

Сейчас - солнечные батареи.

разве что на этапе разгона во внутренней солнечной. Но нужны ли там релятивистские скорости истечения?

В теории - РИТЭГ и ядерный реактор.

И какова их удельная мощность в космическом применении со всеми радиаторами?

В) Сейчас - остается на борту.

значит мертвым грузом

Г) Увеличение скорости истечения улучшает характеристики ДУ.

Только удельный импульс. При той же электрической мощности ЭРД это отрицательно скажется на тяге, а при сохранении тяги и увеличении скорости истечения - на массо-габаритных характеристиках силовой установки. То есть просядет удельная тяга. Значит точно так же однобоко мы можем сказать, что ухудшает и это будет верно. Либо корректно говорить, что улучшает одно, но ухудшает другое.
Так вот, главный вопрос здесь - не родит ли гора мышь? Если мы улучшаем характеристику, но это идёт за счёт ухудшения других, это может иметь даже отрицательный практический смысл.

[Иван Моисеев]

А, пардон, СУ - силовая установка: энергетический комплекс, предназначенный для получения механической энергии и состоящий из двигательной установки и вспомогательного оснащения к ней.

Есть термин ДУ - двигательная установка. Это двигатели+топливо+баки+ все, что необходимо, чтобы двигатели работали.
ДСУ мне ранее не встречался.

разве что на этапе разгона во внутренней солнечной. Но нужны ли там релятивистские скорости истечения?

Я говорю о тех двигателях, которые работают сейчас. У них нет релятивистских скоростей истечения.

И какова их удельная мощность в космическом применении со всеми радиаторами?

Зависит от принятой конструкции. Если взять ТЭМ Коротеева - 1 Мвт/20 тонн.

Либо корректно говорить, что улучшает одно, но ухудшает другое.

Как правило именно так и происходит.
Бесплатный сыр бывает только в мышеловке и только для второй мыши.

[noxx77]

Это двигатели+топливо+баки+ все, что необходимо, чтобы двигатели работали.

Включая, допустим, РИТЭГ /АЭС для ионника, если они его питают?

Я говорю о тех двигателях, которые работают сейчас. У них нет релятивистских скоростей истечения.

А я об этом:

Йонный двигатель может дать и релятивистские скорости, этот вопрос рассматривался. Например, БАК, как двигатель.

Но да, там у Вас вполне справедливая оговорка об ограничениях этой схемы - расход топлива мизерный, поэтому вменяемой тяги не даст

Забавно получается - я вас пытаюсь критиковать за приверженность тому то, что вы сами же и раскритиковали   Болею, плыву и упускаю важное. Ковид хватанул 

Зависит от принятой конструкции. Если взять ТЭМ Коротеева - 1 Мвт/20 тонн.

= 50Квт/т Спасибо за информацию, пригодится.

Бесплатный сыр бывает только в мышеловке и только для второй мыши.

А если совсем офигеть - то ещё и мясо!

[Иван Моисеев]

Включая, допустим, РИТЭГ /АЭС для ионника, если они его питают?

Обязательно.
Расчетная схема РН:

[noxx77]

Обязательно.

Понятно. В транспорте, насколько помню, принято, называть это всё вместе силовой установкой, а двигательная - это собственно мотор. Поэтому отраслевая и общетехническая терминологии здесь отличаются. Например, в авиации, это двигатель+движитель+вспомогательыные устройства, обеспечивающие работу первого и второго.

[Иван Моисеев]

Обязательно.

Понятно. В транспорте, насколько помню, принято, называть это всё вместе силовой установкой, а двигательная - это собственно мотор. Поэтому отраслевая и общетехническая терминологии здесь отличаются. Например, в авиации, это двигатель+движитель+вспомогательыные устройства, обеспечивающие работу первого и второго.

Как дедушка русской авиации, я могу вам рассказать про самолет.
Самолет, это -
СД (самолет и двигатель)
+ РЭО (радиоэлектронное оборудование и спирт)
+ СО (системы и оборудование, авионика, шарманщики)
+ АВ (авиационное вооружение, ваш покорный слуга).
Если вернуться к ракетам, то  АВ - это полезная нагрузка, все остальное - это ДУ.

[alex_semenov]

Но сам ионный двигатель - не надо и лучшего желать!
Будем проверять расчетом?

Будем!
Ибо я тут все-таки перехвалил ионники.  Каюсь! Взял лишку!

Берем исходные данные Ивана.
Не важно ПОКА где мы возьмем ЧУДОВИЩНЫЙ источник энергии для ионного двигателя, который заменит термоядерный двигатель Ивана (где он возьмет для своего двигателя такую же чудовищную энерговооружонность - бог ему подскажет, надеюсь! Его забота!). Но мы легко посчитаем площадь сетки ионного двигателя.
Сначала я нашел все у того же Романа Перельмана такой пассаж:

Специалистами высказывались также соображения о том, что для получения тяги в 1 г/см² необходимо разгоняющее напряжение в 40 тыс. в. В этом случае с каждого квадратного метра сечения струи можно будет обеспечить тягу порядка 10 кг, что на начальной стадии разработки таких двигателей представляет интерес, так как это позволит, например, при площади струи 1 м² получить для аппарата весом 100 т ускорение около 0,0001 м/сек².

Тупо. С м² площади сеток ионного двигателя 10 кгс тяги, то есть 100 Н.
У Ивана при 10 000 000 м/с  расходуется 5 кг ракетной массы в секунду. То есть ТЯГА (количество движения за секунду) такого двигателя F=  50 000 000 Н (м/с*кг/с = м/с²*кг). Отсюда нам нужна эквивалентная площадь сетки ионника... 500 000 м². Если форма этой поверхности окружность, то ее диаметр... 800 м.
ОДНАКО! Хотя при сухой массе в 200  000 тонн...
Но все равно. Не так уж и хорошо ионник замещает ваш чудо-двигатель Иван.

Еще худший прогноз я нашел в книге Стасенко "Физика полета". Там на стр 82 он из закона трех вторых Чайлда-Ленгмюра выводит что тяга с поверхности ионного двигателя не зависит от массы ионов и скорости истечения, а только от напряжения на сетках U и расстояния между ними d.



Там он пишет:

Но что это - сила тяги оказалась не зависящей ни от заряда, ни от массы ионово, ни от того, сколько их и до какой скорости их разогнали?! Да, это так.
Но тогда что же получается: казалось бы, можно приложить сколь угодно большую разность потенциалов U к электродам ионного движителя, расположив их на возможно меньшем расстоянии d, и получить любую заданную силу тяги? Увы, если напряженность поля становится слишком большой ( E ~ U/d ~10⁶ В/м), между электродами возникает разряд. Это и ограничивает возможность ионного движителя.
Сделаем численную оценку этих возможностей. Итак, пусть (U/d)_max = 10⁶ В/м. Тогда
F/S ~ (10⁶)²/(36π*10⁹)~10 Н/м².

То есть в более обоснованных выкладках Стасенко снимаемая с площади ионного двигателя тяга во-первых не зависит от скорости истечения, во-вторых она в 10 раз ниже чем у Романа Перельмана.
И тогда площадь сетки эквивалентного ионного двигателя с нужной тягой  составит...2,5 км в диаметре...



Хотя ясно, что все равно такой энерговооруженности в 1.25 Мвт/кг не добиться ни нам с нашим ионником ни упертому оптимистичному Ивану Моисееву с его управляемым термоядом (это у нас с ним отдельное поле битвы! ).
Самое радикальное, но еще разумное, что можно помыслить (как предел фантазий!) для энергоустановки со сбросом паразитного тепла через излучение (радиаторами), это 5-10 кВт/кг (как этого добиться - УМА НЕ ПРИЛОЖУ)! И такая ОПТИМАЛЬНАЯ ионная ракета к А. Центавре будет двигаться 478 - 386 лет. И скорость истечения для нее 5500 - 6500 км/с
При оптимальном перелете примерно 2/3 ВРЕМЕНИ полета двигатель включен (на разгон и торможение).
Если масса пустого звездолета все те же 200 тысяч тонн то при оптимальном же массовом числе 4 в баках при старте к А.Центавра у нас 800 тыс тонн рабочего тела (что это - не важно пока). Значит секундный расход топлива через наш ионный двигатель... 7,9-9.8 грамм/с... И тяга 44 000 - 64 000 Н...
Кстати. Я - идиот.
Зачем все это нужно было считать так сложно (и приблизительно, так как время работы двигателя и точное массовое число я взял округленно), когда я могу посчитать тягу  проще и точней!

W=Fu/2, F=2W/u

Получаю соответственно 36 400 и  61 500 Н  для 5 и 10 кВт/кг
Тогда при 10 Н/м², я получаю диаметр ионного двигателя 68 и 88 м соответственно...
В общем то вполне себе МЫСЛИМЫЕ размеры (это утонет на фоне потребных при этом радиаторов)! Старый добрый журнал "Природа" за 1964-й год фантазируя что то похожее на межзвездный ионник (откуда я взял сюда иллюстрацию) не сильно и наврал (если забыть про радиаторы к замкнутому источнику энергии).

Остается вопрос как добиться 5-10 кВт/кг  звездолета-электролета?
Напомню, что  и 100 вт/кг ионника - своего рода инженерно мыслимый предел (по данным спецов NASA). Знаменитый прожект передового ядерного электролета от Роскосмоса имеет электрическую (и это округленно можно считать полезной) энерговооруженность в лучшем случае что-то порядка 20-30 вт/кг космического аппарата.



Киловатт на кг - совсем фантастика!
Ну а 10 кВт...
Это нужно что-то совсем фантастически-извращенное (где тут апологеты ТРИЗ?) в технология тепловых машин замкнутого цикла, работающих в термосе вакуума...

[alex_semenov]

Самое радикальное, но еще разумное, что можно помыслить (как предел фантазий!) для энергоустановки со сбросом паразитного тепла через излучение (радиаторами), это 5-10 кВт/кг (как этого добиться - УМА НЕ ПРИЛОЖУ)!

Конечно я лукавлю.
В свое время у Гильзина я видел прожект ионолета-"шарика" на изотопном источнике (на полонии-210) который ТЕОРЕТИЧЕСКИ выходил энерговооруженностью в 4 квт/кг. Это самая высокая энерговооруженность, которую я видел хоть у какого-то прожекта ионнолета.
Вот тут об этом (тема уже обсуждалась на форуме ни раз, кругами ходим по этому болоту!)...

У меня уже годами лежит где-то екселька с пордробным обсчетом-проверкой этого прожекта (из приведенных данных детали отлично восстанавливаются!). Таки да! Получается нужная энерговооруженность!!!
Ясно, что рекордные 0.24 кг/кВт, то есть 4 167 Ватт/кг достигнуты благодаря "надувному" дизайну реактора (как я это называю, консистенции мыльного пузыря).
Это реактор на схеме генератора Мозли.
При том очень небольшого размера (обычно масштабирование вверх позволяет в разы улучшить энерговооруженность, отсюда и мечта о 10 кВт/кг).
Одна засада - применить это к ЯДЕРНОМУ реактору... конечно можно... но сложно... По-сути тут нужно "лепить" очень неординарный реактор-гибридник, скажем, с термоядерным источником нейтронов для сильно подкритичного реактора (пленочного слоя делящегося материала)... И все равно получается хреновато...
В общем нужны совсем нехоженные, неординарные решения что бы добиться от космической энергоустановки  1-10 квт/кг.
Проблема в конечном итоге уходит в чудо-материалы (если технология доведена до предела совершенства, скажем как технология газовых турбин, то все прорывы там уходят в МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ по-сути).

Когда сюда приходит очередной изобретатель чудо-двигателя мне хочется его треснуть по башке и сказать: НЕ ТУДА, ДУРАК, СМОТРИШЬ!
Не с тем, кретин, БОРЕШЬCЯ!!!
(при всем личном уважении к каждому, но как с коллегой можно разговаривать иначе, другим языком, если у нас с вами сердце болит о решаемой проблеме, верно? Только так, беспощадно к другим и себе! )
Сама постановка вопроса у тебя - НЕВЕРНАЯ! И нет смысла даже смотреть в детали твоих рассуждений и выкладок!
Ты, "гений", даже не понимаешь расклада всех проблем в области, куда лезешь (вот зачем надо считать энерговооруженность звездолета, Иван! Что бы понимать ПРЕДМЕТНУЮ ОБЛАСТЬ, ключевые ее проблемы отделять от второстепенных! Это то, что Голощапов назвал "СИЛЬНОЕ ОБОБЩЕНИЕ". Неправильная методология убивает всё! Правильный метод еще круче, практичней, правильной теории!)
Твой очередной чудо-двигатель, гений, НЕ НУЖЕН! Не нужен нам, например чудестный двигатель Мотовилова. От слова "совсем".
Не нужено нам "волшебное ведро" с которым масовый идиот еще пару лет носился как с писанной торбой, и в итоге даже воспетое ДОКТОРОМ НАУК Амандой Хендрикс в ее книге про колонизацию Титана.
Это - ГЛУПОСТИ!!! Несусветные! Ненужности!
Нужен чудо-геренратор тока. Энергии. При этом чудо должно быть не в самом источнике энергии (тут ядерной энергии вполне достаточно) а в его ЭНЕРГОВООРУЖЕННОСТИ. В Ватт/кг!!! Вот где надо долбиться башкой, если хотите пробить РЕАЛЬНУЮ стену на пути к звездам!
Дурачье!!!
Вы ходите НЕ ПО ТЕМ ТРОПАМ!
Не то совсем ищите!!!
Как пьяные муравьи!
Честное слово!

[alex_semenov]

Потому что они зачастую пишутся для практического использования и в ограниченных временных рамках, сокращая необязательной материал, жертвуя красотой и размышлениями о далёком будующем. В данном случае нет непрерывной линейки топлив на любую скорость истечения, чтобы потом задавшись конечной скоростью ракеты и максимумом КПД выбрать из линейки оптимальное топливо.

Вы зря их (мерзавцев) оправдываете!
А я считаю, что тут срабатывает эффект "интерсубъективной реальности". Есть дурацкое слово "нарратив". Так вот, пользуясь этой новомодностью, можно сказать что все привыкли бегать по стандартному набору "нарративов" как муравьи по муравьиным тропам.
Шаг в сторону- уже никого нет, ничего толком найти нельзя. Никому НЕ ИНТЕРЕСНО!
Вот например, появился в НЕХОЖЕННОЙ теме звездоплавания (тема действительно нехоженная в общем то до сих пор, оказывается) такой человек как Зенгер и проложил свою тропу. Фотонная ракета.
Как он это сделал? Почему? Это отдельная тема исследования (достаточно интересная). И вот эта тропа запала в душу научному сообществу страны победившего социализма. И начали с ней носиться... Не сильно. Особой конкуренции не было (иначе бы тему что называетсяся таки растоптали на развилки). Но на протяжении десятилетий топлались по одним и тем же тропам. Уныло-уперто.
На Западе, кстати, тема австрияка не зашла. Там такого топтания не было. Там была своя подобная тропа. И опять же. Пока Карлуша Саган не вдолбил дуракам смысл идеи прямоточки Бассарда, они тупо втыкали (пока мы летали на фотонных ракетах в 60-х, они просто ТУПИЛИ!). Но как раскусили суть идеи Бассарда - забегали. Но опять таки, забегали по накатанному. И я по-сути так и не увидел нигде ОЧЕВИДНОЙ идеи таранного конвертора. Даже НАМЕКА! Хотя к ней - один шаг в сторону.
То есть, чуть в сторону - уже никого нет! До сих пор!
Таранный конвертор же никто кроме меня так и не открыл!
Хотя и я (грешен) ткнулся в него после того как сцепился с двигателем Подвысоцкого (по сути это та же идея) и по-началу сказал что в идее ничего ценного нет.
Ну и совсем свежий возмутительный и яркий пример.
Лазерные паруса. На протяжении десятилетий эту идею никто всерьез у нас тут рассматривать не хотел. Хотя там масса вкусностей... Но вот Хоккинг с Мильнером отвалили недавно чуть-чуть бабла Любину на исследования (к этому моменту мои личные изыскания в этой области по-сути закончились осознанием всех плюсов и минусов концепции и я паруса забросил как исчерпавшуюся на первичном этапе исследования тему). И что в итоге? Начался массовый пиар концепции среди масс (отец ее Форвард сейчас бы плакал, но не дожил старик до счастья такого!) и... теперь тут - "муравьиная тропа", КАЖДЫЙ дурак теперь носится с этой идеей и лепит ее где надо и где не надо.
То есть.
Мы наблюдаем массовый психоз и вытаптывание однажды кем-то наобум проложенных идей-троп. И практически полное отсутствие интереса "смотреть по сторонам". Тропа крайне УЗКАЯ. Узкая до идиотизма. И популяризаторы - это те кто работают на СУЖЕНИЕ  взгляда на тему. Они привносят в нее дебильный "нарратив". То есть только ее портят.

Обычно задача стоит иначе: как можно быстрее и дешевле долететь, имея небольшой выбор топлив за сильно отличающуюся цену.

Понятно, что введя ВСЮ сумму критериев оптимизации (даже экономических), мы порой получаем радикально иное решение.
Но все равно. Спускаться к этому надо сверху вниз. То есть от самого общего к сумме частностей.
Если же с самого начала начинать учитывать все частности, то это как обезьяна с горохом!
Можно годами бегать по кругу питая тщетные надежды и не видя всей карты местности!
У программистов есть такое понятие мапер и упаковщик.
Слышали?
Я - явно выраженный МАПЕР в программировании. "Художник". Поэтому я все время и туплю там, где другие уже схватили и понесли...
Пока не увидел всю проблему целиком, как карту возможного и невозможного - я не понимаю предмета.
И заниматься УПАКОВКОЙ - занятие для меня низменное (хотя всегда приходится).
Большинство же людей (как учит культ хакеров) - упаковщики.
И мой наезд на "муравьиные тропы" в любой теме - это как раз наезд на то, что у нас как всегда (это ирония моего друга-бизнесмена по поводу моих провальных потуг заниматься бизнесом в свое время) - соратников (паковщиков) - хоть пруд пруди, а ратников (маперов) - днем с огнем не найти!

Наоборот. Это в английском убили слово "ты" = "thou", обращаясь псевдовеличественно ко всем на "вы". И вообще "вы" является частью позднего рабовладельчества, чтобы отличать хозяев, от рабов. Кстати в Швеции на законодательном уровне отменили этот атавизм (выкание) прошлого.

Понятно. Но суть в том что избавившись от "вы" или "ты", вы по-сути теряете эти оттенки по-любому.
Мне лично этот лингвистический "атавизм" русского языка предоставляет определенную степень свободы, которую не хочется терять. Как, кстати, излишние гендерные "тени" у слов (день - он, пень-он, тень- она...)
Скажем, сказать: Петорвич, а не пошли бы вы нахрен с этими вашими техусловиями! Звучит? Очень даже. И уважительно с одной стороны, а с другой истина же дороже, мать вашу! Это ж суть любого производственного процесса! Всеж для блага, всеж для процветания же ж!!!

Если ко всем на "вы", то как понять когда на "ты"? Ведь есть же ситуация когда надо этого "ты" взять за грудки и как следует встяхнуть Опять же даже для его же, мерзавца, блага! Что бы дошло!
Нет! Я - ретроград. Мне нужны и вы-ты и имя-отчество при обращении и что бы проблема была сукой-бабой.... имела гендерную окраску! Это пространство смыслов. Простор! Я дитя своего языка. Ваши ТЕСНЫЕ Европы... это конечно интересно, но...
Родина - это не столько земля и не кровь. И даже не история... Родина - это прежде всего язык. Это образ мышления, чувствования... Дно души... Человек (его душа) - это прежде всего ЯЗЫК в котором он живет. Русский - это тот кто по-русски мыслит. И не важно негр он (как Пушкин) или грузин. Мыслишь, думаешь по-русски? Все! Ты часть этой... ЦИВИЛИЗАЦИИ. За это Запад русских и не любит. Это сильно ИНАЯ цивилизация (ментальность). Как китайцы/японцы со своими иероглифами, так и русские со своей кириллицей и  переусложненным, "архаичным" языком.

[noxx77]

для сильно подкритичного реактора (пленочного слоя делящегося материала)...

Который будет выгорать. Значит нужно будет доставлять новый в зону реакции. С бобины смотаем в трубу? По мне так, куда ни кинь - жосткие ограничения в самой природе реальности. Смотрите: у нас получаются 2 топлива - реакторное и фольга. Если даже в первом реакция синтеза, то во втором деления, что на порядки ниже по выходу на массу. Когда-то умные люди мне объясняли смысл формулы E=MC² так: это не масса переходит в энергию, а масса покоя переходит в релятивистскую. Именно потому на аннигиляции можно получить больший выход энергии и скорость истечения, что там в окончательный продукт с нулевой массой покоя. Для остального переход массы покоя в суммарную "скорость" будет в районе дефекта массы. Всё остальное - мёртвая масса. Добавьте в схему РТ для ионника и это не будет ничем отличаться от разбавления концентрата для снижения УИ/энерговооруженности...
Второй момент, всё таки, учитывая, что у нас всегда остро стоит вопрос потерь, имеет смысл не просто энерговооруженность, а эффективная энерговооруженность - сколько энергии переходит в движение.

[Иван Моисеев]

Берем исходные данные Ивана.
Не важно ПОКА где мы возьмем ЧУДОВИЩНЫЙ источник энергии для ионного двигателя, который заменит термоядерный двигатель Ивана (где он возьмет для своего двигателя такую же чудовищную энерговооружонность - бог ему подскажет, надеюсь! Его забота!).

А не нужна чудовищная энерговооруженность.
Нужны эффективная скорость истечения и скорость расхода массы топлива.
Вряд ли удастся получить  эффективную скорость истечения 10^7 (хотя это классическое значение, принятое многими исследователями), а вот половина - 5*10^6 -это 170 лет перелета. Приемлемо.
Второй параметр скорость расхода топлива - 5 кг/с. Нет такой религии, которая запрещала бы это значение параметра.
И следует учесть, что приведенный расчет - это очень далеко от оптимума.
Есть приемы, которые позволяют существенно улучшить результат.

[alex_semenov]

А не нужна чудовищная энерговооруженность.
Нужны эффективная скорость истечения и скорость расхода массы топлива.

ДЛЯ ЛЮБОЙ РАКЕТЫ скорость истечения и секундрый расход рабочей масс и задают полезную МОЩНОСТЬ. А эта мощнось деленная на постоянную (пустую) массу ракеры М - энерговоруженнсость:

W/M = [dm/dt] u²/2/M

И если вы хотите долететь до цели быстро вам нужно в любом случае повышать  тягу при той же скорости. То есть повышать мощность и сохраняя исходную массу, значит повышать энерговооруженность ракеты. Как не крутись ужом, не прикидывайся идиотом, от этого не отвертеться!
Как БЕЗ ЧУДОВИЩНОЙ энерговооруженности ракты (не важно какой!) вы собираетесь БЫСТРО долететь до цели?
НИКАК!
Энерговооружонность - главное техническое препятствие на пути к звездам ДЛЯ ЛЮБОГО ПРИВОДА.  Ничего главней и быть не может.
 

Вряд ли удастся получить  эффективную скорость истечения 10^7 (хотя это классическое значение, принятое многими исследователями), а вот половина - 5*10^6 -это 170 лет перелета.

Эффективная скрость истечения рабочего тела в 5 000 км/с - это вполне реалистично и для бомболета.
1000 км/с - возможно точно (это самый пессимистичный прогноз)
3000-5000 - это умеренный оптимизм
7000 км/с - оптимизм.
Дайсон рассчитывал на 7 000 км/с для "оптимистического" взрыволета в своей статье 1968 г.
И если так, то вам не нужен ракетный двигатель на  УПРАВЛЯЕМОМ термоядерной реакции. Достаточно "неуправляемого". Уже по-сути освоенного.
То есть, В ИТОГЕ все надежды, что управляемый термояд позволить лететь к звездам быстрей чем неуправляемый - провалились?
И, кстати, за счет избыточности энерговооруженности у бомболета он  у цели оказывается ведь  быстрее (по самой выгодной траектории с "мгновенным" разгоном и торможением) чем аппарат с управляемым термоядерным синтезом ЯВНО ограниченный по энерговооруженности (достигнуть которой так же сложно как и высокой эффективности бомболетного двигателя. И если вы не признаете проблему, это не значит что ее нет)и вынужденный долго разгоняться и долго тормозить . У А.Центавры Дайсон обещал прибыие бомболета через 130 лет после старта.
Так зачем мучиться с управляемым термоядом, который еще не получен даже в циклопически-неподъемных установках типа  NIF?

[alex_semenov]

Который будет выгорать. Значит нужно будет доставлять новый в зону реакции. С бобины смотаем в трубу?

Это просто пример решения в котором энерговооруженност установки хотя бы теоретически получается поярдка 5 квт/кг корабля.
ПРИМЕР того, что такую энерговооруженность можно помыслить.
И только.
Если же мы будем лепить традиционную схему с отдельынми радиаторами то мы едва можем придумать-помыслить 1 кВт/кг!
(а при реальном конструировании всплывет масса нюансов, которые урежут мечту в половину если не до четверти!)
Общих идей вырисовыватся НЕМНОГО.
Либо у вас конструкция - вложенные мыльные пузыри (ярчайшия пример - лазерый парус, и данный шарик - весия этого же), либо у вас "пустотелая" конструкция (возможно пространственно-временная), пропускающая сквозь себя почти всю паразитную энергию, для чего нужен особый режим горения топлива. Например, импульсный (с неизбежной расплатой за это усложнением конструкции!) Идеально этот режим осуществляется в бомболета. Отсюда такая чудестная энерговооруженность у них (тут у них все очень хорошо!).
Управляемый термояд (то на что ставит Иван) пытается использовать это же вроде как... "прозрачность",  не прогонять всю теряемую энергию через радиаторы, и это может сработать. Но насколько успешно? Вопрос! Там есть ряд проблем и главная - проблема обратного тока энергии к драйверам (часть энергии предыдущего микровзрыва нужно вернуть для поджига следующего). И в этом - ахилесова пята идеи.
Я допускаю что такой двигатель можно в итоге дотянуть до  15 - 150 квт/кг. Но никак не 1.5 МВт/кг (1.25) заявленные Иваном выше.
Вот смотрите:


 
"Полезная энергия ракетной массы" (самая правая стрелка) это же в секунду -и полезная мощность, а деленное на массу конструкции ЭНЕРГОВООРУЖЕНННОСТЬ.
Вот Иван собирается отбрасывать 5 кг рабочей массы в секунду со скоростью 10 000 км/с
Это, приведенная к массе пустой ракеты в 200 тысс тон 1.25 МВт/кг.
Теперь исходя из Q (которое вряд ли будет выше 1000) посчитайте поток энергии и энерговооруженность для драйверов (полагая что драйверы составляют, скажем 10% массы пустого звездолета). Хотя бы для драйверов посчитайте НЕОБХОДИМЫЙ поток энергии через им массу.
Да, если отбросить все коэффициеты и допустить Q=1000 то для драйверов мы получим 1.25 кВт/кг (звездолета). Но если сами драйверы лишь 10% пустой массы то поток энергии для них поднимается до 12.5 квт/кг.
Нельзя сказать что это совсем уж недостижимо. Но это КРАЙНЕ НАПРЯЖЕННО.
И драйверы - лишь часть (возможно и не самая узкая) проблематики получения высокой энерговооруженности двигательной установки звездолета на управляемом термоядерном синтезе.
Решить сумму всех этих проблем по-сути так же сложно (если не сложней) чем придумать как эффективно использовать энергию ядерного взрыва для разгона корабля. 
Раньше бОльшие сложности управляемого термояда в сравнении с неуправляемым оправдывались более выскокой скоростью истечения и значит и возможной скоростью перелета. Но если, как утверждает Иван,  этот параметр для управляемого синтеза по-сути ОПУСТИЛСЯ до параметров неуправляемого (ожиданий для бомболетов) то зачем тогда возиться с управляемым термоядом?