Двигатель для межзвёздных перелётов

[библиограф]

Элементы из арсенида галлия стоят порядка 5-15$/см2, гражданам их не продают,
никто не будет покупать за такие деньги!

[alex_semenov]

Во-первых, если уж брать кремний, то 4.3мм - это не толщина кремния, конечно.  Кремния там - от 0.18 до 0.5мм (и 0.5мм - это уже разумный максимум, дальше никаких плюшек не видится уже даже теоретически при всех возможных вводных). Его толщину стараются уменьшить и на земле, чисто из соображенией экономии дорогого чистого кремния, и сейчас дошли до толщины 0.18мм, и эта толщина сейчас лимитируется, НЯЗ, хрупкостью пластины, так можно было бы уменьшить ещё на 30-50%.

То есть, на самом деле если у нас масса космических фотопанелей 10-15 кг/м², то это в основном... стекло?
Насколько я понимаю, защитное?



Хорошо пусть арсенид галлия. Это всё равно ~5 г/см³. И собственно сам фотопреобразователь это всегда плёнка не более 0.5мм толщиной.
И мы в принципе всё-таки можем говорить от фотопреобразователях по 1 кг/м² или даже меньше?
Вроде, Сергей_E называл тут раньше цифру 300-200 грамм/м²?
Это в принципе достижимое значение?

[Foma]

Хорошо пусть арсенид галлия. Это всё равно ~5 г/см³. И собственно сам фотопреобразователь это всегда плёнка не более 0.5мм толщиной.
И мы в принципе всё-таки можем говорить от фотопреобразователях по 1 кг/м² или даже меньше?
Вроде, Сергей_E называл тут раньше цифру 300-200 грамм/м²?
Это в принципе достижимое значение?

Сейчас начали использовать технологию Ultraflex - гибкие развертываемые СБ на подложке из вектрана, там достигнуто 1-2 кг/м². Дальше, насколько я понимаю, начинаются проблемы с жесткостью, собственные частоты будут настолько малы, что конструкцию расколбасит при любом маневре или развороте.

[Vavanzer]

гибкие развертываемые СБ на подложке из вектрана, там достигнуто 1-2 кг/м2. Дальше, насколько я понимаю, начинаются проблемы с жесткостью,

  Зеркальный концентратор можно хоть из фольги сделать, с легким каркасом, и засвечивать это батареи в разы более интенсивным потоком. Суммарная масса еще меньше получится, и стоимость.

[Татарин]

Элементы из арсенида галлия стоят порядка 5-15$/см2, гражданам их не продают,
никто не будет покупать за такие деньги!

Ерунду говорите. Даже космические 3-переходные дешевле (а для конкретного применения 1 переход, и больше в принципе не нужно). И да, 5$ за 1см2 только если по 1см2 и покупать.

Вы б ещё цену изюма приводили бы, из булки наковырянного.

А так, да: арсенид галлия в 10-100 раз дороже кремния сейчас. Какая разница-то, если речь о TPV? тем более, для межзвёздной пробы?

[Татарин]

То есть, на самом деле если у нас масса космических фотопанелей 10-15 кг/м², то это в основном... стекло?
Насколько я понимаю, защитное?

И мы в принципе всё-таки можем говорить от фотопреобразователях по 1 кг/м² или даже меньше?
Вроде, Сергей_E называл тут раньше цифру 300-200 грамм/м²?
Это в принципе достижимое значение?

Алекс, ну Вы ж сами уже всё сказали. Да, там вся масса - в основе, следующий значимый по массе компонент (но на многие порядки меньше) - тоководы. Сама гетероструктура - граммы на квадрат, первые десятки грамм, может быть сотни грамм с тоководами.

А дальше начинается:
 - требования по местной прочности плёнки, которые зависят от способа разворачивания или монтажа и ускорений, от размеров, массы и моментов конструкции,
 - масса токоведущих систем, которая зависит от удельной мощности и размеров, от напряжения и способов изоляции,
 - масса конструкций, которая зависит вообще от всего.

[Татарин]

гибкие развертываемые СБ на подложке из вектрана, там достигнуто 1-2 кг/м2. Дальше, насколько я понимаю, начинаются проблемы с жесткостью,

  Зеркальный концентратор можно хоть из фольги сделать, с легким каркасом, и засвечивать это батареи в разы более интенсивным потоком. Суммарная масса еще меньше получится, и стоимость.

Концентратор в данном случае серьёзным не выйдет: большие угловые размеры источника. И это принципиально: от линейных размеров при данной температуре зависит мощность источника, а далеко от него батареи не вынести потому что это опять же масса конструкций и момент инерции.

[библиограф]

 

   Ерунду говорите. Даже космические 3-переходные дешевле (а для конкретного применения 1 переход, и больше в принципе не нужно). И да, 5$ за 1см2 только если по 1см2 и покупать.      

Когда пишете, читайте не только ответ, но и вопрос, на который этот ответ дается,
чтобы не выглядеть совсем уж дурачком!
А вопрос  был поставлен так

  Кстати, реально ли приобрести панели из теллурита кадмия и арсенида галлия? Для личного пользования и баловства!)     

Сумеете ответить?
А может, предложите дешевле?

[Foma]

Элементы из арсенида галлия стоят порядка 5-15$/см2, гражданам их не продают,
никто не будет покупать за такие деньги!

Ерунду говорите. Даже космические 3-переходные дешевле (а для конкретного применения 1 переход, и больше в принципе не нужно). И да, 5$ за 1см2 только если по 1см2 и покупать.

Я не поленился, проверил - действительно, цены нефиговые. На ali продают GaAs модули 80х40 мм по $200-300 за штуку, преимущественно оптом.

[Татарин]

   Т.е пока расчет больше в плане  техпроцесса получения энергии, а не самой конструкции... Знач не буду докапываться сильно!
   Кстати, реально ли приобрести панели из теллурита кадмия и арсенида галлия? Для личного пользования и баловства!)

Только теллурида, всё же, для химиков разница - ого какая. CdTe. Да, их массово делали, как раз "для быта, для семьи", наверняка и сейчас что-то продают. Ещё 10 лет назад была всерьёз конкурирующая с кремнием технология, выпускали гигаваттами...
https://smartsystems21.ru/products/modul-calyxo-cx3-75w

Только вот сейчас для смысла нет: сейчас типичный кремний будет и дешевле, и эффективнее, одновременно. Долгое время преимуществом была тонкоплёночность (если на гибкой подложке, то можно на всякие кривые поверхности типа корпусов яхт наклеивать аккуратно), но сейчас и этого нет - у китайцев массово-дёшево есть ламинированый в пластик кремний. Он, конечно, в трубочку не скатывается, но на всякие не шибко кривые поверхности лепится вполне, при этом и дешёвый, и эффективный.
Мне очень нравятся технологии тонких плёнок, но при нынешнем китайском ценовом катке ничего не выживет - ни CdTe/CdS, ни CGS/CIGS, ни аморфный кремний (если не как покрытие на кристаллическом). Собссно, китайцы добились того, что уже поликристаллический-то кремний подыхает: они настолько массово и дёшево растят и пилят монокристалл, что нет смысла терять КПД.

Арсенид галлия тоже можно, но это геморно. Это спецприменения, военка, для быта он слишком дорог, его для быта и не выпускают.

По счет перезарядки, изотопная лампа всеж будет иметь большой удельный вес, если считать и не сгоревшее топливо, и радиационную и вольфрамовую защиту, и колбу.
Но для межпланетных скоростей и полетов ее будет предостаточно, в сотни км/с. Главное чтобы управляемая и отключаемая была!)
 Скорее всего на выброс и окружающая ее сфера фотоэлементов отправится. Т.е генератор целиком!
Отправлять их в какие нибудь невозвратные миссии в пояс Койпера!)

Фиг знает.
Если мы о межзвездных пробах... То мне вообще сейчас представляется картинка с длинной урановой трубой, у которой вечно испаряется "догоревший" конец, плазма из которого идёт в ускорение двигателем.

Для внутрисистемных задач машина должна выглядеть, конечно, иначе. Возможно, та же труба, но с возможностью прямого нагрева водорода в низкоимпульсном высокотяговом режиме.

[Татарин]

Я не поленился, проверил - действительно, цены нефиговые. На ali продают GaAs модули 80х40 мм по $200-300 за штуку, преимущественно оптом.

Не, ну могут, наверное, и за 1000 продать.
Но я к чему: в конкретном применении навороты не нужны. Нужна простая однопереходная СБ.

И цена как таковая для данного применения не играет. Система в сборе всё равно уже минимум на миллиард+ тянет, так чего по спичкам плакать?

[Инопланетянин]

Как уже сообщал, Солнце образовалось 4.6 миллиарда лет назад и с тех пор практически не участвовало в расширении Вселенной. Это означает, что величина эмцеквадрат (энергии) частиц на Солнце примерно на сорок процентов больше чем тех же частиц вне Солнца.

Какой-то странный вывод. Каким образом то, что галактики с тех пор существенно удалились друг от друга означает, что некие частицы вне Солнца (видимо, из которых состоит Земля?) похудели в энергетическом смысле?

[alex_semenov]

Сейчас начали использовать технологию Ultraflex - гибкие развертываемые СБ на подложке из вектрана, там достигнуто 1-2 кг/м2. Дальше, насколько я понимаю, начинаются проблемы с жесткостью, собственные частоты будут настолько малы, что конструкцию расколбасит при любом маневре или развороте.

Прекрасно. То есть на самом деле проблема уменьшения массы космических фотопанелей - механическая жесткость.
У нас (во всяком случае в той конструкции что я считаю сейчас базовой) это проблемы не будет. От слова "совсем". Ну почти. Заначит закладывать 300 грамм/м² вполне возможно.
Остается проблема диффузии. Учитывая что работать это будет при 470 К - это действительно проблема... Хотя при базовой прикидке у меня получается несколько десятков лет работа каждой ступени (мне нравится первоначальная идея Елистратова из 8 ступеней)... Но всё равно, хорошо бы было иметь "запас прочности".
Бороться с диффузией можно только одним способом. Переплавить панель. Разделить элементы и создать панель на месте. По-новой. Кажется бредом. Но вообще говоря все эти технологии потребуют двух составляющих. 1 - энергии. Много энергии. Тепловой (плавить) и электрической (сепарировать) и... хороший вакуума. Но у нас всего этого на борту - в избытке. Ведь по-сути технология изготовления фотопанелей в чём? Вакуумное напыление металлов на кристалл. Так?
Поэтому мини-заводик... автомат. Почему нет?
Как вариант. 

[alex_semenov]

Стоит ли потерять(?) 0.002 скорости света чтобы взамен получить 0.7 скорости света безо всякого термояда? Полагаю, что стоит

Конечно заманчиво.
Но КАК, Холмс?
Учтите. Когда вы падаете на Солнце с парабалической скоростью 620 км/с, двигаясь, считай почти у поверхности, сколько времени вы находитесь в этой близости? Будем считать, что весь активный участок - это полуокружность (не сильно и отдичается от параболы в этом месте) радиусом  R. Радиус Солнца 700 000 км. Возьмем в качестве R - миллион. Тогда путь, по полурадиусу - пи()* 1000 000 км  =  3,14e+9м.   На скорости 620 (без дополнительного ускорения!) вы пройдете эту полудугу за 5 000 с или 1,4 часа.
На самом деле, если вы собираетесь ускоряться у вас будет меньше времени.
То есть ваш суперпривод (как бы он ни был устроен) должен обладать чудовищной энерговооруженность и развивать гигантские ускорения.
При этом даже если у вас будет ускорение в 3 g, то в течении часа (получаса работы привода в непосредственной близости от Солнца) вы сможете получить приращение в 35 - 17 км/с. Даже увеличив ускорение до 30g, вы получите 350-170 км/с.
Да, эффект Оберта это улучшит. Но не настолько много как вам хочется. Так что...

* * *

Я почему знаю?
Давно прицеливаюсь к этой идее. Ни я один. Тут был и солнечный глиссер (использовать эффект Оберта плюс термическую энергию от Солнца). И выстрел солнечного паруса от Солнца (идея фикс Метлоффа еще с 1980-го года)... Мы уже даже в перигелии разрывали астероид-гантель (получая импульс-ускорение за счёт этого в точке минимального сближение вращающийся сцепке масс и их разъединении в нужным момент). Что мы тут только не лепили?
Идея использовать магнитный парус именно для ускорения у Солнца плотным и мощным потоком солнечного ветра тоже была. Мелькала. Но как ни крути, всё что удается выкрутить (выстрел плоского ажурного солнечного паруса- зонда от Солнца) это чуть меньше 100 лет в пути за св. год. То есть ~0,01с. Выше я именно эту идею и описал. Вы думаете, я идиот и не вижу всего поля решений? Хватаюсь за первую попавшуюся идею как это делает большинство вновь прибывших сюда соискателей на звание гениального изобретателя межзвездного привода?
Выстрел сверхтонкого паруса от Солнца - самый быстрый вариант из "дешёвых" (на эффекте "дармовой" энергии). Ценой чудовищных ускорений (которые никакая ПОДВЕШЕННАЯ к приводу полезная нагрузка не выдерживает). Ну а лучшее что можно получить для большого корабля (колонии с людьми на борту) - это 300 км/с. Это где-то десятикратная "экономия" приращения на эффекте Оберта (если собственное приращение в перигелии ~ 30 км/с) и лучшее средство для этого (пардон за назойливость) - бомболёт.
Огромный такой (суперорион) на миллионы тонн ПН (то есть под 6-8 миллионов собственной массы) - надежно возможный межпланетный бомболёт.
И это реальная "синица в руке". На самый пожарный случай.
300 км/с - это световой год за 1000 лет. Вы можете отправить эффектом Оберта 100 отдельных бомболётов по миллиону полезной нагрузки и с населением по 10 000 человек в тысячелетний круиз (по 100 тонн ПН на колониста). Это нация в один миллион человек. После разгона эти 100 кораблей могут перестроится в более пригодные конструкукции- колонии (самой разной формы).



Некоторые могут объединиться в более крупные образования. Они даже все могли бы соединиться в нечто единое и большое.  Тут можно помыслить разное. Хотя я полагаю что лучший вариант - что бы появилось два-три крупных образования (десяток соединённых бомболётов), с десяток покрупней (скажем из двух-трех начальных кораблей), а остальные пусть останутся  "мелкими" "пригородами" нации комических кочевников.
Какая их цель?
Ну если они отправятся к ближайшим звёздам прямо сейчас, то путь займет 5 -10 тысяч лет. Но в принципе это хорошая идея для ПЕКУЛЯРНОЙ экспансии (все 100 сверхбомболётов могут стартовать и непостердствено с землеподобной планеты. Хотя я не думаю что они смогут сразу освоится в космосе не имея опыта реальной жизни вне Земли).
Так при сближении некой звезды на 1 св.год. Космическая нация проведёт в пути 1000 лет. Если же сближение будет на 0.1св. год, то путешествие к сблизившейся звезде вообще займет 100 лет.

Вот видео, которое очень подходит под всё выше сказанное (хотя возможно всего этого и не предполагало):

СУПЕРОРИОНЫ УХОДЯТ

[Vavanzer]

Солнечные 618 км/с это порядка 0.002 скорости света. Стоит ли потерять(?) 0.002 скорости света чтобы взамен получить 0.7 скорости света безо всякого термояда? Полагаю, что стоит

Ничего не понял, какие 0.7с, откуда они берутся?

Все что сейчас могу понять в плане эффективной энергии Солнца - зеркальный  парус- концентратор, разгоняемый пролетным методом за счет обычной энергии света. Самое легкое решение. Его вдобавок можно подсветить вдогонку некоторое время, но это малоэффективно и очень громоздко.

[Vavanzer]

- бомболёт.
Огромный такой (суперорион) на миллионы тонн ПН (то есть под 6-8 миллионов собственной массы) - надежно возможный межпланетный бомболёт.

Сделайте хотябы маленькую версию. Даже на обычной химической энергии взрыва. Чтоб все это работало, управлялось и не развалилось.
 Если прокатит, то масштабировать - проще не куда!)

[Vavanzer]

Вы можете отправить эффектом Оберта 100 отдельных бомболётов по миллиону полезной нагрузки и с населением по 10 000 человек в тысячелетний круиз (по 100 тонн ПН на колониста). Это нация в один миллион человек. После разгона эти 100 кораблей могут перестроится в более пригодные конструкукции- колонии (самой разной формы).

  Все это уже перемалывалось, в тч и в фильмах.  И многие проблемы поднимались, связанные с разрывом поколений .
Сама по себе идея на каждом шаге уже утопична. Начиная с отсутствия разработок и реализации основных технических моментов. Если даже небольшой автономной станции все еще нет. О каких тысячелетиях может идти речь?

[Vavanzer]

Хватаюсь за первую попавшуюся идею как это делает большинство вновь прибывших сюда соискателей на звание гениального изобретателя межзвездного привода?

   Именно так и происходит. Ничего нового, все давно старое и пережеванное много раз!
Ну идея с термовольтаикой для этих целей вродь еще не встречалась!) А остальному уже более 50 лет!)))

[Vavanzer]

Прошлые 4.6 миллиарда лет минус настоящее даёт примерно зет 0.4, что означает величину Лоренц-фактора (гамму) 1.4, что в свою очередь означает скорость 0.7 скорости света в вакууме. Искренне сожалею о произошедшем проклятии знания - наивно полагал, что на астрофизическом форуме космологические азы известны всем

И каким образом оно что то решает в данном вопросе?
Ну выпустило Солнце свет, он улетел за сотни миллионов световых лет, и там "сместился" в красный диапазон, за это время...
 То что прямо сейчас Солнце излучает, никоим образом не касается темы расширения пространства, тк согласно теории, пространство внутри галактик типа не расширяется))) Внутри атомов тоже.

[Vavanzer]

Vavanzer, даже не представляю себе, как Вам ответить чтобы смертельно Вас не обидеть
 

Я ваши мысли не читаю, и понятия не имею, какая может быть инженерная задумка на этом эффекте!