Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Картинки из лички почему-то не хотя тут отображаться поэтому две последних картинки от инкОгнито я бросаю сюда.

[Иван Моисеев]

У вас в итоговой формуле дистанция L, а везде в остальных формулах - S. Поправьте.

Спасибо!
Исправил.

Я моим методом для вашего звездолёт нашел оптимальное К (у меня R) =28,49. Подставьте вместо ваших 30 в вашу же формулу.  Время перелёта у меня становится 97,574 лет по вашей же формуле чуть меньше. То есть я нашел оптимум чуть точней.

Это понятно. 30 - это не минимум. Это контрольная точка. Она взята с древнего графика "на глазок".
Сейчас начну следующий этап и буду разбираться уже с точными минимумами. 
Я еще не уверен, что у меня нет ошибок, буду сравнивать с вашими результатами и другими аналогичными алгоритмами.
Я полагаю этот кусок работы важным. Любое расхождение должно иметь точное, а не предположительное объяснение.
Представьте, летят 100 лет 50 тысяч человек и уже у финиша они узнают, что из-за ошибки алгоритма им еще два года лететь...
50 тысяч получают по "двушечке" - это 100 тысяч лет в сумме!

[alex_semenov]

Я еще не уверен, что у меня нет ошибок, буду сравнивать с вашими результатами и другими аналогичными алгоритмами.

Не знаю. Ошибка В ВЫКЛАДКАХ обычно дает чудовищно не тот результат. Если мы шли настолько разными путями и пришли к одному и тому же, в пределах грубости округления (а так и есть!) то это почти надёжное доказательство что оба пути - правильные.
По-сути четыре человека (AlexAV, я, инкОгнито, вы) - пришли к одному и тому же.

Кстати, интегралы пути и у вас и у меня - тоже один и тот же. Зря я сомневался. К старости начинаю любить математику просто саму по себе (но альцгеймер уже наступает на пятки). Меня сразу смутила перевёрнутая дробь под логарифмом. Но если первое слагаемое в скобках два раза домножить на -1 (то есть на 1) то внеся первую -1 пол логарифм, дробь там внутри "перевернётся", а вторая -1, внесенный в дробь перед логарифмом, поменяет местами уменьшаемое и вычитаемое в числителе.  То есть, всё верно. Осталось "мелочь": пошаманить  с множителем перед большой скобкой (умножить и разделить на одни и те же коэффициенты, но часть из знаменателя-числителя внести в скобку, а другие оставить снаружи) и оба "разные" интегралы идеально совпадут. Поэтому ваша численная проверка обеих интегралов и не показала различия.

[Иван Моисеев]

Я моим методом для вашего звездолёт нашел оптимальное К (у меня R) =28,49. Подставьте вместо ваших 30 в вашу же формулу.  Время перелёта у меня становится 97,574 лет по вашей же формуле чуть меньше. То есть я нашел оптимум чуть точней.

28,49   97,576507   Семенов
28,59   97,576253   Мой оптимум

[Иван Моисеев]

Один из возможных источников расхождений - принятые значения констант.
Прогуглил и подставил следующие значения:
Константы   Обозн.   Принятая величина   Размерность
Год                   a    31556925,19   s
Световой год   ly   9,46053E+15   m
Скорость света   cl   299792458   m/c
Расстояние до системы Альфа Центавра (4,36 св.года)   S   4,12479E+16   m
На мои расчеты уточнения не повлияли, до 8-го знака ничего не изменилось.

[Metatr0n]

можете кто-нибудь простым языком изложить итог последних вычислений? сто лет до ближайшей звезды? какой принцип у движка?

[Иван Моисеев]

можете кто-нибудь простым языком изложить итог последних вычислений? сто лет до ближайшей звезды? какой принцип у движка?

100 лет.
Лазерный импульсный термоядерный.
Типа ДУ  Р. Хайда, Л. Вуда и Дж.Наколлса (R. Hide, L. Wood & J. Nuckolls) (1972 г.).
http://path-2.interstellar-flight.ru/vp/1-publ/im-07-03.pdf , стр.5

[alex_semenov]

Типа ДУ  Р. Хайда, Л. Вуда и Дж.Наколлса (R. Hide, L. Wood & J. Nuckolls) (1972 г.).

Стал только недавно обращать внимание не последнюю фамилию в списке этих авторов:  Дж. Наколлс. Папа (без всяких кавычек) идеи инерционного термоядерного синтеза (тема рассекречена в 1972 году). Он же автор идеи RIPPLE ("рябь") - сверхэффективного, сверхчистого (99.9%) термоядерного оружия с калорийностью ~ 10-13 кт/кг (1962 год), данные всплыли буквально пару лет назад. По-сути это всё один набор идей. Все эти идеи были рождены в конце 50х в результате того, что чуть ли не сам Эдвард Теллер молодого Джона Наколлса, нового сотрудника Ливермора,  "бросил" на решение безумной идеи использования подземных термоядерных взрывов в мирных целях, для получения энергии (идея КВС, котла вспышечного сгорания по-американски, потом многократно опять всплывала, последняя версия у них  - PACER и даже MINI-PACER, которая как бы возвращается к совсем уж чистым, без кавычек, почти УТС-овским термоядерным взрывам, сначала DT-мишени, которая подожжет более крупную DD-мишень).

100 лет.
Лазерный импульсный термоядерный.

Интересно вот что. Ален Бонд, еще в 1971-м (то есть до сенсационного всплытия инерциального управляемого термояда через год) предложил трехступенчатый бомболёт (спасибо Ивану Моисееву, не нашёл, не наткнулся я сам на эту статью).

TABLE 1. Nuclear Pulse Rocket masses for a payload of 1000 ton. and a 10 light year mission

Код: [Выделить]

Flight time                     80 years                   150 years
Mass ratio                      2.2E+4                      150
Initial engine mass            3,745,000 ton.               25,550 ton.
Final engine mass              145 ton.                   145 ton.
Nuclear bomb mass               22,004,000 ton.           149,250 ton.
Launch mass                    25,750,000 ton.           1 75,800 ton.

Первый вариант с чудовищным массовым числом 2200 не берём, возьмём вариант "попроще", второй, с массовым числом 150. Он, по мнению Бонда, должен был добраться  (именно ПЕРЕЛЕТЕТЬ, остановиться в конце пути) на дистанцию 10 св. лет через 150 лет полёта.
То есть, СРЕДНЯЯ скорость перелёта 10/150 =  0,0667c.
Так как бомболёт отличается умом и сообразительностью невиданной энерговооружённостью, его разгон и торможение можно условно считать МГНОВЕННЫМ (на фоне 150 лет в пути, месяц-два работы двигателя - почти неотличимый от 0 интервал времени, 0,004 -тая часть всего времени). Поэтому можем с большой точностью считать что все 150 лет бомболёт летит по инерции и средняя скорость перелёта есть пиковая скорость полученная при разгоне. Но в конце полёта двигатель должен эту скорость погасить. Поэтому вся характеристическая скорость ракеты-бомболёба удваивается, то есть 0,133с или 40 000 км/с.
Имея три ступени и зная, что оптимальное распределение масс ступеней - пропорциональное, вычислим массовое число R' отдельной ступени как:
 
R' =(R)^1/3 = (150)^1/3 = 5,31

Напомню, что в работе Дайсона "Межзвёздный транспорт" отношение массы топлива к пустой ракете бралась (как оптимум) 3  к 1. То есть там R=z+1 = 4. Очень близко к тому, что взял Бонд.
Интересно вычислить НЕОБХОДИМУЮ скорость истечения такому бомбомёту u. Каждая ступень, разумеется, добавляла 1/3 от характеристической скорости v, то есть ее v' = 0,044c или 13 400 км/с. Тогда:

u' = v'/ln(R') = 0,044/Ln(5,31)=0,027c   или 7 983 км/с

Хотя мы могли всё это вычислить и для всей трехступенчатой ракеты учитывая полную "симметрию" ступеней:

u =v/ln(R)= 40 000/Ln(150) = 7983 км/с.

Интересно, что примерно такую же НЕОБХОДИМУЮ скорость истечения планировал и Дайсон для своего "продвинутого", "импульсно-лимитированного", второго варианта бомболёта в 1968-м году, в статье "Межзвездный транспорт". Там не предусматривалось торможение для обоих вариантов (что более чем странно) и конечная скорость второго звездолёта 10 000 км/с при R=4. То есть:

u = 10 000/Ln(4)= 7213 км/с

Это ОЧЕНЬ НЕДАЛЕКО, Иван, от того, что вы закладываете как ЖЕЛАЕМЫЙ результат для своего звездолёта на управляемом термоядерном синтезе (10 000 км/с). То есть управляемый термоядерный синтез от неуправляемого (если всё это допустить) оказывается по скорости истечения всего в (10/7 или  10/8) в 1.43-1.25 раз лучше и энергетически (в смысле полезного использования энергии) в 2-1.5 раз лучше.
А учитывая, что управляемый термоядерный синтез оказывается и сильно ограничен в энерговооружонности, даже допустив для него пока неизвестно как достигаемую энерговооруженность в 1.250 МВт/кг (то есть расход топлива аж в 5 кг/с при u=10 000 км/с ? Mр = 200 000 т ) мы получаем даже при оптимизации траектории для него БОЛЬШЕЕ время перелёта чем у бомболёта Бонда.
Ведь если мы запустим этот же корабль  Алена Бонда на дистанцию не в 10 св. лет, а до А-Центарвы (4.3 св. года) то он доберётся до нее за 64,5 года. То есть явно быстрей чем у вас  97 лет при самой оптимальной траектории!
 
То есть, "устаревший" бомболёт, имея меньшую скорость истечения только за счет "неограниченной" энерговооруженности обгонит ваш "более продвинутый" звездолёт на УТС!
Разумеется. Это случится лишь в том случае, если НЕОБХОДИМУЮ, рассчитанную выше скорость истечения для бомболётов можно получить реально. То что объявил в своей статье Дайсон, (а, возможно, у него взял и Ален Бонд свою оценку, хотя мы не знаем), сам Дайсон НИКАК НЕ ОБОСНОВАЛ на самом деле (в своей статье).
И как Дайсон собирался получить столь чудовищную скорость истечения (или удельный импульс) на бомбах остается ЗАГАДКОЙ.
Я это и называю (уже несколько лет) "Загадкой Дайсона".
Обычно считается, что гениальный теоретик полез не в своё дело и получил гладко на бумаге, забыв про овраги.
То есть его прикидки-расчёты-фантазии в статье не имеют никакого отношения к реальности.
Это НАИВНЫЕ пожелания-прожекты.
На что, вроде как и намекают выкладки (достаточно грубо-простые) в статье "Межзвездный транспорт".
Тем более!
Дайсон уже прославился своей Сферой (1963 год). Многие его только по ней и знают. И многие знают что "Сфера нестабильна как и Кольцо Нивена!".  Дайсон (якобы) ошибся (хотя это очень поверхностный взгляд, Дайсон не утверждал что сфера обязана быть целостной. Но это - отдельная тема расследования и дискуссии).
В общем, Дайсон имеет славу экстравагантного чудака-учёного, который скорей всего  принял желаемое за действительно.
Я эту точку зрения читал и у нас (на русском языке) и на Западе (читал по-английски).
Дайсно, якобы, чистый теоретик, не знал ничего о бомбах по-существу. Как инженер.
И сам я очень долго разделял это предположение.
Пока... Не прочёл книгу сына Дайсона, Джорджа Дайсона (на русские не переводилась, но есть в библиотеке у Хлынина) "Проект Орион, истинная история..."
Я заподозрил что я и все кто сочли Дайсона поверхностным профаном - идиоты.
Просто конченные идиоты!
Так с тех пор и появилась "Загадка Дайсона".
Кто такой вообще этот Дайсон на самом деле?
Фримен Дайсон, выдающийся математик (матфизик, можно сказать) прославившийся тем, что доказал, что три разных матаппарата, используемых для КЭД (квантовая электродинамика) тремя разными физиками (Фейнманом, Швингером и Томанаги) - это суть одного и того же.  За открытие квантовой электродинамики в 1965 году Дик Фейман (друг Дайсона) Швингер и Томонаги получили нобелевскую премию и общепринято, что четвёртым соавтором открытия должен был быть Дайсон.
Дайсон сделал этот своё величайшее достижение на рубеже 40х 50х и настолько сыскал этим тогда славу гения у прочих гениев (он жил рядом с Эйнштейном), что никогда не получал никакой научной степени. Он так и не стал доктором физики. А зачем? Гений же! Кому придет в голову в этом усомниться?
И с этим грузом (Гений!) он вынужден был дальше жить свою очень долгую жизнь (умер он только вот-вот!). И молодой гений-пенсионер (ну что вы от человека еще хотите?) ее расходовал как ему заблагорассудится. В частности, в середине 50х он консультировал молодую фирму "Джернерал Атомик" с другого побережья США (Принстон, где Дайсон обитал - на восточном побережье, а дивизион "Дженерал электрик" располагался в Калифорнии, на берегу Тихого океана) по ряду вопросов ядерной физики. Там Дайсон сдружился с гением иного пошиба, Тэдом Тейлором и в 1955-м они создали (реально, в металле!) уникальный исследовательский реактор TRIGA. Теоретический вклад Дайсона состоял во всех самых тонких и сложных ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТАХ реактора с сильной отрицательной температурной реактивностью. То есть он был мозг-придаток к набору инженерных гениев, например явному "художнику" Тэду. Такой реактор был АБСОЛЮТНО надёжен. Он не мог взорваться или поломаться В ПРИНЦИПЕ. В этом была идея. Сделать реактор, который сам себя глушил, как только в нем возникала некая избыточная надкритичность. Его так и использовали потом. Выдёргивали управляющие стержни, происходил всплеск нейтронов и... всё глохло. Так и получали импульсы нейтронов для исследовательских нужд. Дергая реактор, пытаясь "взорвать" невзрываемый реактор.
Соавторы идеи (и Дайсон в том числе) получили по условному доллару за патент. Реакторы TRIGA работают до сих пор по всему миру. Важно тут вот что. Голый теоретик (даже математик) Дайсон тут получил опыт работы с массой технарей, от разных физиков вплоть до просто инженеров в "команде" над реальной атомной "штуковиной" и ему (молодому) это жутко понравилось. Кстати, условную сдачу-испытание реактора, право нажать кнопку и выдернуть стержни из реактора предоставили... Нильсу Бору. Это в преддверии конференции "Атом ради мира"
Следующий атомный опыт Дайсона был через год. В США случился "тритиевый голод". Срочно нужен был реактор для наработки трития. Мы теперь чётко (без всяких "если") знаем ЗАЧЕМ и КОМУ это было нужно. Ушлый хозяин "Джерерал Атомик" (этот человек достоин отдельной поэмы, но именно этот молодой человек был в помощниках Великого Хромого в 1951 и именно но оформлял итоговую записку по... схеме Улма-Теллера) оторвал этот горячий заказ себе и свистнул всех предыдущих героев TRIGА к работе. Но так как это был ВОЕННЫЙ и секретный заказ с Дайсоном возникла заминка. Он всё еще не был гражданином США (Дайсон  на самом деле тот самый "британский учёный" : ) ). Комическую историю как это всё обошли - пропустим. Но Дайсона срочно вызвали в Лос-Аламос (что бы не дай бог его не перехватил Ливермор!) и напичкали атомными секретами. Сам Дайсон вспоминает как чуть ли не весь Лос-Аламос (приехал сам Дайсон и надо его посвятить во все тонкости ядерного оружия!) пришёл ему сдать все свои сверхтайны, толпясь один вперед другого. Он уехал оттуда с "звенящей головой". Но как отмечал сам Дайсон потом, тайные знания, тогда полученные, неоднократно ему понадобились.
Важно вот что. Тогда (1956, кажется год, надо уточнить дату) Дайсон конечно же стал "подписантом". То есть секретоносителем. И это - важнейший нюанс, если мы хотим правильно понять его статью "Межзвездный транспорт", разгадать "Загадку Дайсона"...

Так... Я кажется увлёкся. Это на самом деле тема для отдельной книги уже. Короче. Дайсон помог создать реактор-наработчик для трития. А потом ему дружбан Тед рассказал про идею бомболёт с которой он уже несколько ночей не спит. И тут... Дайсона понесло.  У него загорелись глаза "маленького мальчика" в магазине игрушек. Он взял в Принстоне академический отпуск на два года и чухнул (с семьей) на противоположное побережье США. в Ла-Хоил. С чего и начинается книга сына Дайсона, который был маленьким очевидцем всего потом случившегося.
Ситуацию, пинком под зад, "подстегнул" Спутник. И... в общем. Книга ждёт своего перевода.  Главное. Дайсон был теоретиком проекта и будучи  УЖЕ секретоносителем он был посвящаем в самые тончайшие детали (там 2/3 были атомными бомбоделами!). Сейчас по проекту "Орион" рассекречена (казалось бы) масса документов. Мы знаем кучу деталей об амортизаторах о магазинах бомб, о... Но почти все докладные записки самого Дайсона (который был в центре) - остаются засекречены.
 
То что мы всё знаем про "Орион" - это ИЛЛЮЗИЯ. Мы ничего про него не знаем на самом деле!
Я сам постоянно сталкивался с тем, что до сих пор я думал что это так, а на самом деле там всё совсем по-другому! Опять я дебил всё понял как конченный дебил неверно! И хотя я всё еще остаюсь тем же дебилом, но оглядываясь назад (на остальных, кто не прозрел) я понимаю насколько же они все нихрена в бомболёте не понимают! Там почти всё понято неверно! Абсолютно всё поставлено с ног на голову! Начиная с всем "ясного" термина "амортизатор".
Это ещё один пример того, как лучший способ что-то спрятать - положить его на самом видном месте! Что бы все думали про ЭТО одно, а это что-то СОВСЕМ ДРУГОЕ!

В общем. Дайсон просто не мог писать лажу в "Межзвёзный транспорт" по простоте душевной (как общепринято). Кстати и "невозможная" его Сфера - это по-сути расширение одной из засекреченных бумаг Дайсона по проекту "Орион" и Дайсона просто не-до-поняли неофиты  (сам Дайсон никаких нелепостей не нёс, это "додумали" за него люди, которым идея жутко понравилась и они ее стали "долепливать"!). Но и сюда мы не станем погружаться.
Главное.
Хорошо.  Но если Фримен Дайсон "порожняк не гонит" (кое-что всплыло таки, например его как бы "астрофизическая" работа по непрозначности плазмы, чистейшее приложение КЭД к проблеме упругого-неупругого отражения плазмы бомбы от плиты-толкателя), то как Дайсон, в статье "Межзвёзный транспорт" мог  "писал лажу"?
Ну как, например, можно для бомболёта получить 7213 км/с (он этого не писал, но мы то не лаптем тоже уже щи хлебаем)?
Ну просто давайте прикинем.
Допустим (на секунду) что каким-то чудом ВСЯ энергия бомбы превращается в НАПРАВЛЕННЫЙ (куда надо) разлёт плазмы. Тогда какая получается калорийность бомбы?

Q = u²/2  =7 213 475²/2 =2,60171E+13 Дж/кг =6,22 кт/кг...

Оба на! А ведь это  тот самый "Предел Тейлора". Скандальный  у чёрных бомбокопателей (любителей ковыряться в секретах ядерного оружия) предел. Предел не от какого-то там бомбодела, а по-сути отца "Ориона"  и закадычного дружбана на всю жизнь самого Дайсона! А ведь Дайсон божиться в начале статьи что он не знает какя может быть МАКСИМАЛЬНАЯ калорийность бомб, а потом говорит, мол, а если бы и знал - не сказал бы (умник!).
Врёт что не знает?
Не думаю. Не того типа человек. Он (как я) описок не допускает ни в формулах-расчетах ни в правописании. Это явная хитрость. И мы уже просто знаем какая.
Да, в "старых" бомбах предел был именно такой. 6 кт/кг. Но после RIPLLE (а Дайсон не мог не знать про это, он был уже член YASON! Коготок увяз...) он действительно уже не знал какая на самом деле максимальная калорийность ядерных бомб. Никто не знал! Потому что эксперименты прервали Московским договором 1963-го года на самом интересном месте! Может 13 кг/кг (как в обещанной бомбе Макнамары для Титан-2 1963 года, утечка в прессу!). А может и 19 кт/кг?

Ну и самое главное. Допустим бомба на 10-12 кт/кг (чистая! на дейтерии!) у нас есть.
А какая доля этой энергии превращается в полезный импульс ракеты? И главное - КАК?
Мы (я во всяком случае) ходим кругами вокруг этого уже по-сути десятилетие (если не больше). Кое-что поняли (про направленный взрыв) а многое - остается гиганским физическим знаком вопроса (то же отражение плазмы от плиты, перекачка энергии излучения в направленное движение тяжёлой плазмы)!
Ну дурной собаке  - десять километров не круг. Мы любители. Никто нас к этому не обязывал, и дедлайнов не ставил... Мы как тот сапожник с песней...
И хоть крайне медленно, но к тайне мы всё-таки приближаемся...
Хотя бы осознаём что там - не пусто...
Конечно это самое сердце атомных секретов. И это самая умная физика какая вообще есть на свете. Поведение вещества и света (КЭД!) в сверхсжатом, энергетически сверхплотном состоянии...
Так что... Кто тут сетовал, что полная безнадёга и "все ходы закрыты", "всякая надежда потеряна"?
 
Кстати в СССР работы по взрыволётам тоже одно время (с 1958 по 1961... 1963...1965?) велись (что бы не отстать от США - точно). Всё что об этом есть в Сети - мелочи (одно и то же, исторические факты) и все реконструкции - полная фигня!
В "Укрощение ядра" сказано, что ВСЕ материалы по этим работам - засекречены до сих пор (даже после "святых 90х"?).
В начале их вёл сам Сахаров (со товарищами). Но как далеко всё зашло? Не ясно.
Одно удалось узнать точно (утечка в мемуарах). Уже во времена Сахарова шла речь о ядерных взрыво-магнитных технологиях. Это - точно.
А дальше понимайте это как хотите.

Замечательное случайное совпадение. Примерно тогда же, в 1967-м Хьюши обнаруживает в космосе своих "зелёных человечков". Пульсары. Объекты с НАПРАВЛЕННЫМ потоком ядерной энергии. Время тогда  было такое... ОЧЕНЬ ПЛОТНОЕ. Как в боНбе! И двигалось оно строго вперёд!
Музыкальная пауза.

[gan]

взрыво-магнитных технологиях. Это - точно.
А дальше понимайте это как хотите.

Да, не вопрос...И пришли они тогда, шел год или 1965 или 1975 примерно или в отрезке этих лет,  к очень интересным вопросам: А как бы нам запустить космонавтов, вот  прямо в "настоящий" космос, за пределы низкой орбиты к Марсу, Юпитеру и вот прям туда к звездам, к Альфе центавра. И вот тут всех ждал сюрприз, что, как бы они не старались, а подбросить цистерну с толщиной стенок более 4 см(а надо больше, на много больше), и до Марса за 2 недели увы и ни как, особенно на Сатурне 5, и ЖРД.   И все ринулись к атомщикам. Те сказали, легко, любую массу, в любую точку галактики за приемлемое время. Да вот только тяжко голыми руками это все собирать, обслуживать. Нужны роботы, хорошие роботы, умные роботы, которых тогда не было. Нужно было разрабатывать целую отрасль робототехники, для работы как на Земле так и в космосе. Не любят живые клетки ионизацию, прям проклятие, так и называется  в науке-радиобиологический парадокс. В общих чертах, нужны машины, роботы, и все упирается в жуткий вес защиты. Все это поднять в космос, чтоб по настоящему там обосноваться на ЖРД не получается. Так, не надолго там побывать, в гостях ну и все наверно.  Вот и мучается Маск с ЖРД.
Сатурн 5 на свалку, фон Брауна на пенсию, весь штат разогнать.  Дальше создать шатл, чтоб по тихоньку натаскать на низкую орбиту цистерн для станций и на этом все. Шатл оказался дорогой  ломучей игрушкой, надежд не оправдал. Но а потом все уже помнят, появился Илон Маск...   

В двух словах...

[alex_semenov]

В двух словах...

Вы перепутали топик.
Насколько я смог понять вас... это в топик про ЖРД сверхракеты.
Звездолёты не обязаны взлетать с Земли.
Предполагается что человечество уже вышло из Колыбели. Раньше о звездолётах думать... нет можно, но сложно... Должно случиться что-то совсем инфернальное...

[Vavanzer]

В двух словах...

Вы перепутали топик.
Насколько я смог понять вас... это в топик про ЖРД сверхракеты.
Звездолёты не обязаны взлетать с Земли.
Предполагается что человечество уже вышло из Колыбели. Раньше о звездолётах думать... нет моно, но сложно... Должно случиться что-то совсем инфернальное...

Конечно разумно звездолет собрать на орбите.
Не нужна лишняя броня для пробоя атмосферы, да и посадка на планеты тоже.
Экономия горючки на взлете.
Возможность собирать сколь угодно большие конструкции в невесомости и отсутствие необходимости усиливающих элементов. Отсюда намного большая полезная масса.

[gan]

Вы перепутали топик.
Насколько я смог понять вас... это в топик про ЖРД сверхракеты.

Александр Анатольевич да, есть немного, наверно это лучше в тему про ЖРД.  Вы просто красивый текст написали по истории разработки ядерных крейсеров, ну как то не закончили. Да все кинулись разрабатывать(после Сатурна 5 и примерно в это время) ,  ядерные двигатели, но не пошло... одна из причин обслуживание ядерного двигателя и вопрос безопасности. Его так и не решили. Ну и так далее, в общем злостный офтоп...с моей стороны, ну до ладно, замолкаю...

о ядерных взрыво-магнитных технологиях.

да, это перспектива...

[Иван Моисеев]

Имея три ступени и зная, что оптимальное распределение масс ступеней - пропорциональное

А откуда мы это знаем?

Это ОЧЕНЬ НЕДАЛЕКО, Иван, от того, что вы закладываете как ЖЕЛАЕМЫЙ результат для своего звездолёта на управляемом термоядерном синтезе (10 000 км/с).

Что естественно, мы пасемся на одной поляне технических возможностей.

То есть, "устаревший" бомболёт, имея меньшую скорость истечения только за счет "неограниченной" энерговооруженности обгонит ваш "более продвинутый" звездолёт на УТС!

Я полагаю, что для больших бомб принимаемые значения скорости истечения недостижимы. Выхлоп не сфокусирован, о отражение от плиты явно будет далеким от хорошего.

[Иван Моисеев]

Продолжаем отрабатывать Алгоритм-АФ.
Полностью см. https://ivan-moiseyev.livejournal.com/286692.html
а здесь основные моменты.
. . .
В качестве контрольной (базовой) точки был определен следующий набор параметров:
w   = 107 м/с (эффективная скорость истечения);
Me = 2·108 кг (конечная масса корабля);
mt = 5 кг/с (скорость расхода массы топлива);
S   = 4,36 св.лет (расстояние до системы Альфа Центавра).
Численный поиск минимума времени перелета Tmin дает:
Tmin = 98,65 лет и K = 28,8 ,
где K - коэффициент конструктивного совершенства, отношение стартовой массы к конечной.
Эти значения Tmin и K определяют стартовую массу M0 = 5766 тыс тонн и максимальную скорость Vmax = 5,6% скорости света.
Зная Tmin и K и используя уравнения Алгоритма-АФ можно легко определить и другие параметры участков траектории межзвездного перелета (Таблица 1).
На следующих графиках показывается характер зависимость времени перелета от набора параметров (w , Me , mt ) при различных значениях переменных.

Рис.1. Зависимость времени перелета от коэффициента конструктивного совершенства для различных значений скорости истечения.
На рис 1. бросается в глаза "мягкий экстремум" для времени перелета. Это дает широкие возможности для шахматной конструкторской мысли. К этому вопросу мы вернемся в следующей серии.

Рис.2. Зависимость времени перелета от коэффициента конструктивного совершенства для различных значений скорости расхода массы топлива.

Рис.3. Зависимость времени перелета от коэффициента конструктивного совершенства для различных значений конечной массы корабля.

В целом эти три графика иллюстрируют диапазоны характеристик, с которыми придется иметь дело конструктору межзвездных кораблей.
(продолжение следует)

[alex_semenov]

А откуда мы это знаем?

Из источников, разумеется! Як кажуть в/на Украине "з джерел"! ПрохолоднЫх та чЫстых! Як карпацькэ нЭбо!

Надо поднять какие-нибудь "Основы космонавтики". Немцев или англосаксов.  Я там видел. Но под рукой у меня сейчас нет процитировать.  У Левантовского - не знаю есть или нет.
А какие сомнения?
Если вы разгоняетесь в пустоте вне влияния сил гравитации (нет потерь на висение), а скорость истечения на всех СУБракетах одинакова (кстати, у "Дедала" - не так!), то СУБРАКЕТЫ  должны быть подобны. 
Нужда в "косых" пропорциях возникает при разной скорости истечения (а у привычных нам ракет, это сплошь и рядом) ну и гравитационные потери вносят свои коррективы. И да, тут оптимум надо отдельно искать.
Но наш случай - простейший. Из учебников основателей.

Что естественно, мы пасемся на одной поляне технических возможностей.

Да, но подходы к "деталям" - радикально различные.

Я полагаю, что для больших бомб принимаемые значения скорости истечения недостижимы. Выхлоп не сфокусирован, о отражение от плиты явно будет далеким от хорошего.

Интересно было бы услышать вашу ИНТУИТИВНУЮ оценку (без претензий, просто азартная ставка) максимально-достижимого УИ на бомбах?
Скажу честно. Я сам сильно сомневаюсь. Поэтому и хватаюсь за авторитет Дайсона! А вдруг?

Но как раз то о чем вы говорите меня мало смущает (не так много вопросов).
Первое. Коллимация. Нет сомнения что в продвинутой версии он ставил на НАПРАВЛЕННЫЙ термоядерный взрыв. Как? Отдельный вопрос. У межпланетного Ориона было БЕЗ ТЕНИ СОМНЕНИЙ ТАК. И там с пониманием "КАК?"  уже проблемы нет.
Так же как и в водородной бомбе. Поэтому эта особенность была особо засекречена.



И только с распростронением знаний о механике двухступенчатого термоядерного заряда, с пониманием что такое радиационная абляция, всё становится на свои места с межпранетным "Орионом".  Скорость истечения до 1000 км/с (700 - точно!) в нем достижима именно для направленного разлёта плазмы заряда. При этом заметьте. Эта скорость - не скорость "отдельных частиц", а гидродинаическая скорость рабочей массы как целого. Да, она превращается в плазму, разумеется, и ведёт себя как облако плазмы. Но это уже внутренняя энергия ракетной массы и она как бы "паразитка". И у ее поведения тоже есть особенность (вытягиваться и сжиматься, так осцилируя) которую точно установил Дайсон (есть в мемуаристике) и неофиты по ошибке эту тонкость и принимают за "механизм фокусировки".
Однако механизм иной.
Но для звездолёта и 7000 км/с прямой перенос не получается. Хотя... тут надо еще рыть.
Но если это так и механика межпланетного "Ориона" вполне переносится на межзвездный, то у бомболёта с фокусировкой всё куда лучше чем у вашей версии... Как их?

ДУ  Р. Хайда, Л. Вуда и Дж.Наколлса (R. Hide, L. Wood & J. Nuckolls) (1972 г.).

Это шаг назад.
Сферический разлёт, а потом собирать его "зеркалом"... Обратите внимание. У Дайсона в статье консервативный вариант так и построен. Но сдается мне что это сделано СПЕЦИАЛЬНО. В статье два варианта как две крайности.  И они - косые. Первый вариант описан вполне себе детально. 20 км полусфера из меди... Мы очень детально можем изучить этот двигатель. Где, что там, как...
Механизм колимации (фокусировки)  у консервативного варианта  не вызывает никаких сомнений!
Вообще возникает ощущение что Дайсон нарочито "загрубил" тут всё. Взял всё "в лоб" и по-минимуму. Как бы, специально показывая как можно сделать (и как с этим будет летать), но ... не нужно.
А вот второй вариант. Другая  крайность (как надо делать!)... в 10 раз более быстрый. Он по нему привёл только конечную табличку. А в деталях? А в детали он углубился лишь самые простые.  Механика. В амортизатор. Да, это тоже интересная тема (раскрытая им блестяще там). И таки да. Амортизатор - главный ограничитель (теперь) если в другом (в чем? а во всём другом!) мы не ограничены уже.
Логичный ход? Да. Но видно, что так поступив, Дайсон очень скрупулёзно (как ботаник) относившийся к тому что он - секретоноситель, избежал сболтнуть лишнего. Но намёков оставил... более чем предостаточно. Мне во всяком случае хочется в это верить.
То есть, когда Борис Штерн, хая "Орион" в лекциях, говорит что там надо всё делить на 4 и мол, это ведёт к тому что термояд не лучше деления - он не вник в тонкости (потому что ему так хочется отстоять свою версию звездолёта на ядерном реакторе).
Ну если Штерн не вникает в детали и намёки, то что уж говорить об обывателях?
Верно?

Далее.
Отражение от плиты.
Опять же. Я сам был полон сомнений что СТОЛЬ БЫСТРУЮ плазму можно отразить во так вот тупо-механически. Как это делается в межпланетном Орионе (а там именно что тупо от железа, смоченного маслом, которое абелирует). И что нам потребуется некое "магнитное" зеркало. Ну типа вот такой вот байды  из сериала "Вознесение":

Видите? Тут не простая плита!
Тут плита похожа на магнит, который подвешивают к крану на свалке металлолома...

Вот хорошее фото. С металлической стружкой...

Похоже? 
Конечно, всё так просто (прицепить магнит со свалки) - не получится. И тем не менее. Тут мыслимы варианты. Очень разные. Но главное. Даже мыслимо, что на самом деле никаких магнитных зеркал не понадобится и  тупо циркониевая плита будет всё это дело прекрасно  УПРУГО отражать.
Не факт.
Гипотеза. Ибо там в статье упоминается "абляция".
Конечно, абляционная защита может быть и против рентгена термоядерной вспышки (не против удара плазмы). И против этого - тоже. Но только ли? Вряд ли... Еще повод для сомнений. Когда Дайсон считает интервал мыслимого от 700 до 15 000 км/с "импульса" он для верхней границы как раз берёт максимум скорости из калорийности чистого дейтерия (30 000 км/с) и тупо делит это пополам, считая что при неупругом направленном ударе мы теряем половину (половина улетела назад, половина на плиту и там остановилась) импульс получится половинный (четверть энергии). 15 000 км/с.
Это так грубо он обосновал границы от и до (явно включая сюда будущий управляемый инерционный термояд).
Одна засада. Никакая АБЛЯЦИЯ не спасет плиту от неупругого удара такой энергии. Если эта энергия выделиться в АБСОЛЮТНО НЕУПРУГОМ соударении, это будет означать что половина энергии бомбы выделится на плите (а по условию огрубления прикидок Дайсона, он просто перекачал в плазму всё!) Какая тут к черту аблция? Житие мое!!! Абляция, если плита почти идеально отразила и мизер от того что на нее обрушилось (буквально доли процента) всё же выделилось-поглотилось, и этот мизер, да, шел на абляцию и абляция защитного слоя углеводородов, "графита", таки спасёт отца русской демократии плиту от абляции ее самой. Только в таком варианте абляция и может работать. То что потом накрутили во всяких космических энциклопедиях в 80х и народ начал с этой абляцией пляски (мол именно абляция и создает тягу-у-у!) - это уже совсем маразм и фантазии простофиль (а может уже специально состряпанная деза?).
Главное.
Мы твёрдо знаем вот что. Дайсон занимался физикой отражения плазмы от плиты для еще того "Ориона". Межпланетного. Это очень хорошо описано. Отдельной главой в книге сына. У меня есть и статья (с формулами) написанная Дайсоном много позже как "конверсия" части этих его секретных расчётов. О прозрачности и непрозрачности плазмы. Якобы для астрофизики звёзд, взрыв сверхновых и т.д. Но там есть упоминание, что всё это началось в конце 50х при работе над "Орионом".
Температура и плотность плазмы играют важную роль в том, будет ли она прозрачной или нет. А от этого пляшут, будет ли она отражаться упруго (насколько упруго) или нет. Непрозрачная плазма отражается хорошо. Прозрачная - плохо. Это всё что мы из этого знаем.
Единственное что мне точно удалось установить, то что калорийность бомб в бомболёте может быть раза в 2 выше чем предел Тейлора для боевых зарядов. Долгое время это было просто камнем преткновения. Если бомба не может быть калорийней 6 кт/кг, то как продвинутый взрыволёт Дайсона мог достичь 10 000 км/с (или 7 200 км/с истечения)? Только имея ИДЕАЛЬНЫЙ чудо-двигатель, где все 100% энергии взрыва превратились в направленное движение... плиты (уже!).
При этом запас дейтерия (он же считается) на каждую бомбу (все из той куцей таблички и текста, на самом деле считается!) он заложил просто фантастически много! Из расчета 6 кт/кг выгорает очень небольшая часть (что-то ~10% не помню уже)
Зачем так много дейтерия?
В самом тупом первом "Майке" выгорело 20%! А в норме "старых бомб" - 30%. В "Ряби" - за 50% - точно (возможно 75%)!
Если же бомба может быть 10-12 кт/кг, то всё более-менее становится физически мыслимым. И зачем дейтерия так много (хотя всё равно выгорание не бог весть какое и это наталкивает на одну мысль, но не будем..) Но главное. Двигатель преобразует в движение лишь половину всей энергии взрыва. И это уже действительно можно помыслить как реализЬм.
То есть, если история с "Рябью" правда (а мало поводов в этом сомневаться) Дайсон, действительно, в 1968-м, похоже, "порожняк не гнал".
Ну послушайте! Человек с именем в физике. Не стал бы он так вот просто фантазировать о невозможном физически!
Тем более что он всё этот так тонко завуалировал, что еще не до всех и дошло что он там наговорил!
Многие вообще не поняли ничерта толком и "сложили коров с теплоходами". Нарисовали 20 км плиту толщиной 75 метров, типа "защита и амортизатор" (Глупые! Посчитали бы 20 км плиту толщиной 75 метров!!! Миллиарды и  миллиарды тонн  астероид же получается!)

[Иван Моисеев]

А какие сомнения?

Не совсем понял, что значит "пропорциональная". По массе? По скорости? Здесь бы формула не помешала бы.

Интересно было бы услышать вашу ИНТУИТИВНУЮ оценку (без претензий, просто азартная ставка) максимально-достижимого УИ на бомбах?
Скажу честно. Я сам сильно сомневаюсь. Поэтому и хватаюсь за авторитет Дайсона! А вдруг?

Не встречал внятных суждений по этому поводу. Там такая каша с ядерным взрывом, что без поллитры не разберешься. По-моему, все оценки скорости истечения там берутся из энергетических соотношений.
Но я без поллитры готов взять с потолка. 500000 м/с.

[alex_semenov]

Что хочу добавить?
Насколько мне известно, после той публикации 1968-го года Дайсон больше никогда не возвращался к теме бомболёта.
Его дёргали журналисты, и ни раз, и он всякий раз с удовольствием погружался в воспоминания. Про то как они когда-то провели хорошо два года в Ла-Хйоле...Но собственно для него это стало ... прошлым.
При этом.
Заметьте. Сам Дайсон не потерял интереса к теме межзвёздной тяги. Напротив. Узнав про идею Форварда (лазерного паруса) он тут же предложил (именно Форварду) использовать не видимый свет, а радиоизлучение, изложив идею "на салфетке" (Форвард вспоминал это). Но как довести идею до ума, сам Дайсон не очень понимал (на самом деле он был выдающийся математик и матфизик, но ему явно не хватало "художественного" взгляда, какой был у Теда Тейлора, у него уже не было той команды). Идею радиопаруса Форвард в середине 80х развил в "Старвисп", а отдельно от него Эрик М. Джонс придумал очень тяжёлую версию этого же корабля назвав его Дайсоншип.
Ну и даже в последние годы.
Дайсон присутствовал как свадебный генерал и на презентации проекта Мильнера-Хокинга. Понятно что это был чисто пиаровский ход. Он как бы должен был подчеркнуть цепь поколений...
В одном из интервью последнего десятилетия, участвуя в разговоре о звездолётах он сказал, что когда-то они придумали корабль для полётов к звездам, но мол, теперь такое громоздкое решение не нужно. Есть более компактные решения. Мол, есть другие идеи... И кстати, он ставил на.. луч материи. Поток материи. Не на новомодный (из-за чего и была вечеринка) лазерный луч и парус. То есть он был как всегда сам себе на уме!
То есть от межзвездного бомболёта он не отрекся. Он посчитал что есть лучшее решение.
Тем интересней вот что.
Когда начался бум вокруг лазерного управляемого термоядерного синтеза, бесчисленное множество людей буквально бросились что-то предлагать и проектировать на этот счёт. Наиболее известная эпопея - "Дедал" (детище Алена Бонда). Но перед и после были просто толпы изобретателей и рационализаторов. Везде. Все предлагали один вперед другого свою версию двигателя.
И казалось бы... Все эти концепции и вдохновлены Дайсоном! Все взрыволёты на инерционном синтезе - как бы МОДЕРНИЗАЦИЯ и дальнейшее развитие идеи над которой работал Дайсон (кстати есть записка Сахорова, который тоже был за эту же идею! То есть Сахаров был за новые взрвволёты с лазером еще в 1966м!). И Дайсон должен был бы ну хоть как-то это поддержать!
Но нет! Он как будто встал с этого праздника и тихо незаметно ушёл.
И вот уже вышел доклад BIS во всей красе!!! Мир ликует!!! Но я не знаю (может просто не попадались?) ни одной не то что работы, но даже какой-нибудь поощрительной реплики в сторону именно этого направления развития идей звездоплавания со стороны мэтра!
Он как будто бы этого НАРОЧИТО не замечал! Хотя, казалось бы, это развитие любимой им идеи!
Но он развивает на салфетке идею Форварда!
Создается впечатление, что Дайсон всё сразу понимал. И понимал что это - тупик. Хотя все в него и бросились. Но это - ошибка. Ему то и не понимать? Но объяснить БОЛЬШЕ чем он уже объяснил в своей пионерской статье 1968го (будучи носителем секрета атомного оружия) он не мог.
Отсюда такое нарочитое невнимание к продолжателям-бомболётам и интерес к совсем уже другим системам приводов?

Иван. Что скажете на такой выпад-гипотезу?

[alex_semenov]

Не совсем понял, что значит "пропорциональная". По массе? По скорости? Здесь бы формула не помешала бы.

Так и формулка же была!
"Пропорционально" это значит что R (число Циолковского) у всех субракет - одинаково.
n ступеней? Тогда R' всей ракеты, произведение всех R или в данном случае Rⁿ
Или наоборот. Три ступени общим R' = 150? Корень кубический из 150  будет R'  для любой отдельной ступени.
"Пропорционально" - неподходящий термин. Согласен.

По-моему, все оценки скорости истечения там берутся из энергетических соотношений.

Оценки везде так берутся. Из законов сохранения.

Но я без поллитры готов взять с потолка. 500000 м/с.

А чего так мало то?
Вторая ступень в приличной термоядерной бомбе сжимается со скоростью 700 км/с! Да и ваши лазерные мишени опять же порядка 500 км/с схлопываются! Это еще ДО выделения термоядерной энергии. И в мишени и в бомбе!

Если оценивать это чисто по энергии (u²/2) это... всего 0.03 кт/кг! Даже вшивой 1 кт/кг (с которой Дайсон начинал как нижней границы) не будет! Как же вы низко ставите бомбы! Я - в слезах! А если калорийность бомба, пусть, у предела Тейлора 6 кт/кг, что получается? В движение направленное плазмы превращается лишь пол процента энергии взрыва? Остальное свет и паразитка? Даже нейтроны уносят же больше!

На самом деле при 500 км/с эффективность преобразования энергии взрыва в направленный поток... порядка 80%.
Об этом есть и заявления орионовцев. И это хорошо обосновывается физикой ядерного оружия.
Если бы это было НЕ ТАК, водородная бомба... не работала бы.

[Иван Моисеев]

Иван. Что скажете на такой выпад-гипотезу?

В чужие мозги залезть трудно, даже по публикации бывает трудно проследить ход мысли автора. Но если и залезть в мозг - чем это полезно будет?
Все рано проверять надо будет. 

[Иван Моисеев]

Оценки везде так берутся. Из законов сохранения.

Я имел в виду E=m*v^2/2.

А чего так мало то?

Из осторожности. Если бы я занялся этим вопросом, я бы посмотрел, сколько бомба весит, из чего состоит, сколько дает энергии. А потом бы начал смотреть потери. А поскольку я этого ничего не сделал - берется минимум.