Двигатель для межзвёздных перелётов

[MenFrame]

Это не фотоэлементы в классическом понимании.

Технически это тот же самый фотоэлемент заточенный под излучение ИК. Только двух уровневый, с отражателем невалидных фотонов.

и работают даже при температуре 2300 К.

Это температура эмиттера, а не температура самого фотоэлемента.

Возможно схема с литиевым теплоносителем лучше будет,

Это будет зависеть от уровня эрозии. Горячие металлы выше определенных температур знатные источники эрозии. Поэтому выбор гелия тут очевиден, он химически нейтрален. Правда гелий в виду малого радиуса атома будет давать утечку.

Так вот к радиаторам не сильно применимо понятие ресурса

Что значит не применимо? У вас по тонким трубкам бежит теплоноситель, то есть неизбежно трение и износ стенки радиатора.

[Sergey E.]

Это не фотоэлементы в классическом понимании.

Технически это тот же самый фотоэлемент заточенный под излучение ИК. Только двух уровневый, с отражателем невалидных фотонов.

и работают даже при температуре 2300 К.

Это температура эмиттера, а не температура самого фотоэлемента.

Возможно схема с литиевым теплоносителем лучше будет,

Это будет зависеть от уровня эрозии. Горячие металлы выше определенных температур знатные источники эрозии. Поэтому выбор гелия тут очевиден, он химически нейтрален. Правда гелий в виду малого радиуса атома будет давать утечку.

Так вот к радиаторам не сильно применимо понятие ресурса

Что значит не применимо? У вас по тонким трубкам бежит теплоноситель, то есть неизбежно трение и износ стенки радиатора.

Просто есть данные о демонстрации ingaas(температура плавления 1000  С)элемента для радиоизотопного источника для последующего космического применения  с кпд 20 % и температурой 1300 К и общие данные о достижении 41% кпд. Ingap я так понимаю при такой температуре и правда расплавится, но не все типы полупроводников.
Толщину стенок радиатора и утечку гелия через них пока считать не берусь. Но предполагаю что вполне достижимы показатели радиатора в несколько киловатт на кг.
Так медь и некоторые другие металлы имеют газопроницаемость в десятки раз меньше стали. Причем температуру я ограничил в 1000 К а запас гелия в 100 кг на развесовку не повлияет. А износ стенок, не знаю но думаю газ на 40 АТМ. При скорости в 50 метров секунду их не сильно повредит.

[Иван Моисеев]

1. От капельных радиаторов отказались.
2. Вероятность реализации проекта (сейчас он называется "Зевс") близка к нулю.

И всё же теоретические исследования проблем, со "всем этим" связанных, почему-то продолжаются. 

Теоретические исследования уже 40 лет как продолжаются.
http://interstellar-flight.ru/03/kr1.pdf
А можно скачать книжку, на которую вы указали?

[P.V.Koroliov]

А можно скачать книжку, на которую вы указали?

Где можно скачать эту книгу, я не знаю. Мне один из авторов подарил.

[библиограф]

На сайте МАИ есть.

[Sergey E.]

Да действительно термофотоэлектрические преобразователи не работают при температуре выше 370 К. Так что поступим с реактором  как с солнцем, образно говоря - реактор на 3 мегаватта с жидким теплоносителем и температурой 1600 к в сфере диаметром 1.6 метра и вокруг этой сферы сфера диаметром 22 метра (1600 квадратных метров)из термофотоэлектрических преобразователей. На итог при 40% кпд  - 1.2 мегаватта мощности с конструкции весом в 1 тонну. Мощность струи движителя ионника с литием и сетками -1мегаватт. Вес ионника 200 кг, полезной нагрузки 800 кг, урана - 400 кг. Газа движителя - 2000 кг. Скорость струи 1400 км в сек, разгон за ступень в 60 лет разгона - 960 км в сек. Уже меньше, ступеней 3-4 полет. За 450 лет до альфа Центавра.

[P.V.Koroliov]

Предлагаю рассмотреть вопрос об использовании (в некоторой отдалённой перспективе, конечно) давления излучаемых нейтронной звездой радиоволн для паруса вместо давления света. Мощность излучения пульсара, как можно убедиться, совсем "немаленькая" (мягко говоря).
Если у нас есть рядышком пульсар радиусом 10 км с периодом 0.1 с и индукцией магнитного поля на его поверхности 10¹² Гс, то плотность потока его излучения в радиоволновом  диапазоне составит на расстоянии 1 а.е. приблизительно 206000 Вт/м² (подчёркиваю, что речь идёт не о радиолучах с магнитных  полюсов нейтронной звезды!), поскольку плотность магнитодипольного излучения вычисляется по формуле:
 I=(B_s²/4*3.1416*10^-7₀)*(R²/c)³(2*3.1416/T)⁴/r² (в системе СИ),
где Т - период вращения пульсара, R - радиус пульсара, с - скорость света, В_s - индукция магнитного поля на поверхности нейтронной звезды, r - расстояние до неё.
 Плотность излучения пульсара существенно больше нашей солнечной постоянной (в 151 раз). А ведь приблизившись к пульсару на расстояние не в 1 а.е., а на равное нескольким  радиусам светового цилиндра, получим еще большую плотность потока излучения и, следовательно, немалое давление на парус. В рассматриваемом примере радиус светового цилиндра 4771 км. Давление на расстоянии в 10 радиусов светового цилиндра составит 13490 Н на кв. метр (при 100% отражении радиоволн).  У короткопериодических пульсаров - еще больше, поскольку пропорционально 4-ой степени частоты вращения. Получается, что для использования  энергии пульсара при разгоне потребуется парус не очень большой площади.  Разумеется, надо учитывать приливные силы, и приближаться к пульсару столь близко, возможно, нельзя. Однако, и на больших расстояниях давление радиоизлучения маленьким не назовёшь.
Сочетая гравитационный манёвр вблизи пульсара и разгон при помощи паруса, возможно, удалось бы получить существенное  "бесплатное" приращение скорости.
Какие принципиальные возражения вызывает эта идея?   

[библиограф]

 Сколько нам там лететь до ближайшего пульсара, чтобы попользоваться его даровой
энергией? 390 световых лет! На чем будем добираться? Примерно, так?

Открытия последнего времени легли в основу проекта экспедиции к звездам Гарпии. От астрономов прошлого века Гарпию прятала облачность, названная Угольным Мешком. «Эвридика» должна была обогнуть ее, войти в «темпоральную пристань» коллапсара Гадес, послать один из своих сегментов к планете, называемой Квинта дзеты Гарпии, дождаться возвращения разведчика, совершив для этого загадочный маневр, именуемый «пассажем через ретрохрональный тороид». Благодаря этому пассажу экспедиция вернется к Солнцу через какие-нибудь восемь лет после старта.   
   Станислав Лем " Фиаско"

[P.V.Koroliov]

390 световых лет! На чем будем добираться? Примерно, так?

Да, далековато до ближайшего  пульсара.  Не повезло нам. Нигде рядом нет такого ускорителя. Ну, а в принципе, идея жизнеспособна или нет? Ведь "магнитодипольная радиосветимость" пульсара огромна:
 L=4*3.1416*(B_s²/4*3.1416*10^-7₀)*(R²/c)³(2*3.1416/T)⁴,
и поэтому коэффициент парусности (S/m)_{предельн.}, позволяющий полностью скомпенсировать тяготение звезды, получается в сотни раз меньшим нашего околосолнечного (в рассмотренном примере - приблизительно в 100 раз, если масса пульсара М=1,5 солнечных, т.е. (S/m)_{предельн.} равен всего лишь 6,5 м²/кг). Ускоряться можно без проблем, построив космический парусник  с  S/m  в несколько раз  большим, чем (S/m)_{предельн.}.   
Может быть, кто-нибудь в нашей Галактике уже использует этот способ набора скорости (в сочетании с гравитационными манёврами), а мы и не знаем. Возможно, нам следует ждать прилёта "чего-то такого" именно от ближайшего пульсара.

[Sergey E.]

Тот же реактор с термофотоэлектрическими преобразователями только вообще без движущихся частей и без огромных сфер в 22 метра диаметром.
Берем реактор сферу размером 35 см, окружаем 25 мм бериллия, получаем сферу с температурой 1500 К диаметром 0.4 метра. Внутри литий и уран 235. Фокус в том что теплопроводности бериллия и лития достаточно для теплопереноса без движущихся частей, кроме управляющих стержней.  Все это весит 40 кг имеет мощность тепловую 140 киловатт. Окружено сферой диаметром 5 метров из термофотоэлектрических преобразователей и питает ионник с мощностью в струе в 40 киловатт в течении 50 лет. Общая масса конструкции -75 кг, полезной нагрузки -50 кг. Газа ионника 125 кг, итого 250 кг. 4 ступени, скорость струи - 1055 км в сек, конечная скорость за 200 лет разгона - 2800 км в сек. Полет до альфа центавра за 550 лет. Полезная нагрузка 250 кг при запуске 210 легких ракет носителей на орбиту с выводом 3 сфер по 5 м диаметром каждой ракетой носителем.

[Mercury127]

А смогут ли ТФЭП работать в сильном нейтронном потоке? Хотя бы год, не то что 50 лет...

[Sergey E.]

А смогут ли ТФЭП работать в сильном нейтронном потоке? Хотя бы год, не то что 50 лет...

ТФЭП на земной орбите имеют дефекты в основном от электронов, 10^20 электронов на квадратный метр достаточно для существенного падения тока.
Такой реактор, как в моем прошлом сообщении жгет 3 килограмма урана за 50 лет. это 4* 10^24 нейтронов, или 5*10^22 нейтрона на квадратный метр ТФЭП. Слой рассеивания полупроводником около 1 метра в котором содержится около 10^28 атомов.
Да судя по всему нейтроны надо замедлять. Для этого нужен слой бериллия 9 см.

Что касается гамма квантов то тут мы проходим.
Для фотоэлементов критической считают дозу в 10^9 рад, т.е. 10^7 джоулей на кг. У нас всего выделяется гамма квантами 1.25*10^12 джоулей, поглощается слоем в 0.25 кг на квадратный метр ТФЭП 0.5*0.001 всего излучения при площади в 125 квадратных метров. т.е. 0.5*10^7 рад.

Что же пересчитаем реактор.

Тот же реактор с термофотоэлектрическими преобразователями только вообще без движущихся частей. Теплопроводности бериллия достаточно для теплообмена внутри сферы реактора.
Диаметр сферы реактора 50 см, температура поверхности 1560 К, внутри расплавленный бериллий, диаметр активной зоны 32 см так что нейроны полностью замедляются бериллием и поглощаются поглотителем, мощность 268 киловатт тепла, 92 киловатт струи ионника мощность.
Масса бериллия - 107 кг.
Полная масса реактора 121 кг.
Масса ТФЭП диаметром 6.4 метра 32 кг.
Масса ионника 17 кг.
Полная масса 146 кг. Полезная нагрузка 98 кг.
Топливо ионника 244 кг.
Полная масса ступени начальная -490 кг.
Скорость струи 1120 км в сек.
Скорость за ступень 730 км в сек. В итоге все те же 2920 км в сек с 4 ступеней на 200 лет разгона.
Полет до альфа центавра за 545 лет. Полезная нагрузка 490 кг при запуске 210 легких ракет носителей на орбиту с выводом 3 сфер по 6.4 м диаметром каждой ракетой носителем.

[P.V.Koroliov]

За 450 лет до альфа Центавра.

Полет до альфа центавра за 545 лет. Полезная нагрузка 490 кг при запуске 210 легких ракет носителей на орбиту с выводом 3 сфер по 6.4 м диаметром каждой ракетой носителем.

За 450-545 лет изобретут что-нибудь новенькое, и ... КА, запущенные к  Альфе Центавра позднее, достигнут цели раньше, чем те, которые запущены  ранее.   (Хотя не исключено,  что  впереди нас ждут  150-250 лет застоя в области космонавтики.)

[Проходящий Кот]

Эту сказку уже многократно высказывали.
Только вот не видно никаких оснований для неё.
Физика уже давно открывает только новые запреты.

[P.V.Koroliov]

Эту сказку уже многократно высказывали.
Только вот не видно никаких оснований для неё.
Физика уже давно открывает только новые запреты.

Мрачные у Вас мысли.

[Проходящий Кот]

Такова реальность....

[P.V.Koroliov]

Такова реальность....

Не только т а к а я, какова она есть на самом деле, но и такая, какой она нам кажется сейчас.

[Проходящий Кот]

И смысл злиться на Вселенную?

[Sergey E.]

Для еще большего упрощения конструкции можно использовать сферы из урана 232 внутри сферы фотоэлементов (40 Мэв выделяется посредствам цепочки распадов) с начальным энерговыделением в 5 ватт на грамм и периодом полураспада 70 лет вместо реакторов. Только необходим слой из урана 238 толщиной 7-10 мм для экранирования гамма излучения. Вот влияние гамма излучения на фотоэлемент https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10792
Получается в итоге та же скорость в 1 % С.

[P.V.Koroliov]

И смысл злиться на Вселенную?

Я не призываю злиться на Вселенную. Для  этого, быть может,  и  причин-то никаких нет.  За 450 лет научная картина мира, возможно, несколько изменится. Но сейчас мы рассуждаем так, как-будто знаем всё на столетия вперёд.