Двигатель для межзвёздных перелётов

[Фантазер]

Вот наконец и добрались до Макронов с предложенной мной их фокусировкой..

У всех есть своя любимая идея. У некоторых (например у меня, "развратника") таких идей несколько (на разные случаи жизни).  Как у морячка по жене в каждом порту.
Но большинство на такое не способны. Они - однолюбы!

Музыкальная пауза

Энто вы зря.Проанализировав все известные мне прожекты ,я  просто выбрал для себя КМК самый лучший.
А идей у меня много .Для примера:тему гдеможно выложить я не нашёл, придержал.Но может кто поможет.Вот:
Изменение обиты астероида..
Но КМК решение проблемы гораздо проще.И его подсказывает испытание амерской ПРО на спутнике астероида Диморф.Выданное за эксперимент по изменению орбиты астероида.Точнее эксперимент двойного назначения.Посмотрите последнее сообщение,здесь на форуме,освежите память: DART (Double Asteroid Redirection Test)– Falcon 9(B1063.3)– Vandenberg SLC-4E – 24.11.2021 06:21 UTC
После удара сравнительно небольшого по массе  аппарата с относительно малой скоростью было выброшено около 1000 т обломков.
Идея простенькая:Делим при подлёте аппарат на три части. Ударник-впереди ,затем сама ракета и сзади ТЯ заряд.Ударник выбивает тысячи тонн обломков и газов .РН служит защитой  заряда в этом облаке.Затем до соприкосновения ТЯ взрывается в этом облаке,разбрасывая обломки.И на порядки увеличивая изменение скорости астероида.Получается как-бы взрывной ЯРД на внешнем рабочем теле.
Блин! Классное решение получилось!Неплохо бы цифрами его подшаманить,но я гуманитарий.
Нам не страшен Астероид.

[Vavanzer]

Я решил, насколько это возможно, разобраться в этой акустике. И как раз сегодня закончил это исследование. Разобрался

К какому выводу пришли?)

[alex_semenov]

Ну, всегда лучше ни с чем не бороться, а это использовать. В крайнем случае, игнорировать  Не стоит ли, тогда зарядить пузырь электрическим зарядом? Может, эта пыль непрочная, и её разорвёт на заряженные части?

Конечно лучше быть богатым и здоровым чем бедным и больным!
Но не всем и везде такое счастье!

Про заряд. К сожалению с этим в космосе очень плохо (где я с этим только не сталкивался! сколько "гениальных идей" на заряде в космосе погибло!)
Космический вакуум - очень разряженная плазма. И любой заряд очень быстро там экранируется. Да можно кое-где (локально в неком месте) организовать... Но в целом держать заряд в космосе - морока еще та! Хотя если использовать изотопы...
На самом деле мы даже твёрдо не знаем сколько этой пыли. Да, у Корзникова есть оценки для  0.1с. На 0.01с это в 100 раз меньшая энергия (и разрушения).
Чем хороша эта оценка Корзникова? Он достаточно предвзят. То есть он доказывал НЕВОЗМОЖНОСТЬ таких путешествий. А значит он нарисовал самый худший случай. Если мы по его оценкам проходим, значит пройдем в реальности наверняка.

Простейшее решение которое мне видится - сделать шар не шаром а некой плоской "лопостью" с уменьшенным миделем по направлению полёта.
Это будет хорошо и с точки зрения соотношения объема к поверхности (то есть массы газа к массе оболочки).

Вот примерный эскиз как это видится пока мне:

P. S. Да, кстати, о ракетах. Когда я заходил сюда в предыдущий раз, в начале января, у нас, было дело, завязался разговор о больших ракетных двигателях, и акустических автоколебаниях, приводящих к их разрушению. Я решил, насколько это возможно, разобраться в этой акустике. И как раз сегодня закончил это исследование. Разобрался

Я решил, насколько это возможно, разобраться в этой акустике. И как раз сегодня закончил это исследование. Разобрался

К какому выводу пришли?)

Давайте переместимся сюда с этим.

[Александр Овчар]

Так как СВЧ резонатор будет сверхпроводником - тепловые потери исчисляются малыми киловаттами. Это идеальный холодный космический мотор, что создает тягу = когда детали мотора охлаждены криогенном. И для создания тяги используется идеальный пропеллент  из ЭМ волн с УИ = 300 000 000 м/с.

  И сколь энергии надо чтобы это все поехало?!) Так то идея норм, в общих чертах. Холодная лампа, так сказать. Поодолжение той темы с передачей энергии от холодного к горячему!))

Так же  в пределе зеркала охлаждаются жидким гелием и для полного счастья требуется "поляризованный инерционный гаситель" для "на поймать" расходные зеркала для рекуперации  расходной массы зеркал. Вот это уже жила, тут УИ строго равен  300 000 000 м/с и это бодро летит к звездам с ускорением 1g , как вечный двигатель 2-го рода. (аналог теплового насоса если угодно)

  Тут уже вопросы появляются... Масса всей системы. От емкостей до радиаторов. Гелий - штука своеобразная. Требует больших давлений и сверхнизких температур. И еще текучая очень. Не только через уплотнения и микропоры, а сквозь многие материалы сбегает, как водород! При этом массу небольшую имеет, относительно массы накопителей и всех систем.

А про рекуперацию так и не понял, как она будет! Что за идея?

Я делал хорошие расчеты, узнал массу конструкции, криогенных баков, Топливных элементов, генераторов СВЧ и много другое. Вкратце

Масса КА = 100 тонн
Масса Конструкции = 20 тонн
Масса расходных зеркал = 80 тонн.

Масса одного зеркала = 1 кг или 100 гр или 10 гр или 1 грамм
Мощность СВЧ = 100 кВт
Длина резонатора 500 метров

Добротность СВЧ тракта
         100 000   (медь+серебро),
      6 800 000    YBCO + 77K LN2
1 000 000 000    YBCO + 20K + LH2
============

Расчет

(кликните для показа/скрытия)

Тяга Фотонной ракеты для площади зеркал = 1 м2 = 2P/c = 6.67мкрН/кВт.Тяга СВЧ при Q =

         100 000  =          67 Н
      6 800 000  =      4533 Н
1 000 000 000  = 666 666 Н

На зеркало действует тяга СВЧ и оно с ускорением движется по "трубе"  L = 500 метров
Узнаем ускорение и скорость

Добротность Q	Масса зеркала m, кг	Ускорение зеркала, м/с2	Ускорение КА, м/с2
100000	0.001	66 667	0.0007
6800000	0.01	453333	0.0453
1 000 000 000	0.1	6 666 667	6.7

В итоге знаем Удельный импульс (это скорость истечения зеркал из "трубы" )

Добротность Q	УИ, м/с
100 000	8 165
6800000	21 292
1 000 000 000	81 650

Израсходовав 80 тонн зеркал, КА с ПН = 20 тонн, и мощностью силовой установки условно 100 кВт,  наберет скорость

Добротность Q	Скорость КА, м/с
100 000	13 141
6800000	34 268
1 0000 000 000	131 410

Время разгона КА составит

Добротность Q	Время, час
100 000	2721
6800000	104
1 0000 000 000	2,72

Вывод, используя тонкие пленки YBCO охлажденные жидким азотом до 77К,  КА начальной массой 100 тонн через 104 часа работы мотора разгоняется до 34 км/с , расходуя всего  600 кг жидкого водорода и 2400 кг жидкого кислорода и 80 тонн расходных зеркал.

Если охлаждать жидким водородом до 20К, добротность СВЧ резонатора увеличивается до Q = 10⁹ и конечная скорость будет 131 км/с за время разгона 2,72 часа.  Расход LH2/LOX в топливном элементе снизится в 40 раз.
========

А про рекуперацию так и не понял, как она будет! Что за идея?

Ну ставим фотонную ракету на космодром с большим зеркалом. Оно отражает фотоны обратно, миллион раз и тяга ФР увеличивается в миллион раз. Это увеличивает к.п.д ФР в миллион раз.

На микроволнах можно получить добротность до 4*10¹⁰
==
Я опустил детали с точным расчетом сил радиационного давления в СВЧ  резонаторе с переменной длиной (на dL = 500 метров и там будут провалы и тайминги, но это не важно.
И опускаю вопрос сопромата и т.п, это не суть.

[Mercury127]

Помнится, любой лазер по какой то причине расходится в 2 раза на километр.

и опять какая то пурга...
расходимость лазера порядка \( \alpha=\lambda/d \) в радианах.
для волны 500 нм и ширины луча 5 мм расходимость будет 500e-9 / 5e-3 = 1e-4.
умножаем на 1000 м, получаем приращение ширины 0.1 м, или 100 мм/км. "не в два раза, а в 20, или 2000%".
для ширины луча 5 м расходимость будет 1e-7, приращение 0.1 мм/км. "не в два раза, а в 1.00002, или 0.002%".
для ширины луча 5000 км расходимость будет 1e-13, приращение на 1 км считать бессмысленно, тк оно меньше длины волны...
так зачем вы несете пургу, не посчитав? ведь выше вы явно показали, что умеете считать...

[Vavanzer]

Ну ставим фотонную ракету на космодром с большим зеркалом. Оно отражает фотоны обратно, миллион раз и тяга ФР увеличивается в миллион раз. Это увеличивает к.п.д ФР в миллион раз.

На небольшом расстоянии мож и прокатит! В метры, сотни метров!
 На большом не сфокусируется ничто.

[Vavanzer]

так зачем вы несете пургу, не посчитав? ведь выше вы явно показали, что умеете считать...

Есть более авторитетные источники? Откуда вы это взяли?
Как будет работать лазер, допустим, диаметром выхода в метр?

[Александр Овчар]

Ну ставим фотонную ракету на космодром с большим зеркалом. Оно отражает фотоны обратно, миллион раз и тяга ФР увеличивается в миллион раз. Это увеличивает к.п.д ФР в миллион раз.

На небольшом расстоянии мож и прокатит! В метры, сотни метров!
 На большом не сфокусируется ничто.

Вот по этому везем зеркала на борту КА.

[Vavanzer]

Вот по этому везем зеркала на борту КА.

  И, гоняя по кругу свет, надеетесь получить ассиметрию в импульсе? Маловероятно.
  Помню встречал идею ВД "первого рода", типа за счет ассиметричного движения по эллипсу, сисиемы рычагов и пр ассиметрии в импульсе и скорости. Но при подробном подсчете даже в дискретном варианте упрощенно, прояснилось, что там полная симметрия. В лучшем случае работает за счет трения среды, но в невесомости не прокатит.

Была идея создать асимметрию за счет бесконтактного перевода части импульса в тепловое излучение.
Т.е из сопла вылетает газ, и сразу попадает в прозрачную длинную ловушку, где охлаждается заисчет собственного излучения, и снова перекачивается в сопло. И так по кругу.
  Чет боле мене рабочей идея показалась. Но. Возможно и будет работать, но общие подсчеты моментов показали что тож какая то лажа.
Но в этой фишке хотя бы часть механического импульса переводится в рассеянные во все стороны свет и тепло, и энергия не берется из " ниоткуда". Подогревается известными методами (реактором, или отражателями) .
Никаких ВД  1-2рода

[Mercury127]

Есть более авторитетные источники? Откуда вы это взяли?
Как будет работать лазер, допустим, диаметром выхода в метр?

есть. "школьный учебник физики" называется, раздел "дифракция". не проходили?

[Vavanzer]

Есть более авторитетные источники? Откуда вы это взяли?
Как будет работать лазер, допустим, диаметром выхода в метр?

есть. "школьный учебник физики" называется, раздел "дифракция". не проходили?

Проходили. И, как вы это явление  собираетесь использовать?
 Проходили еще и научпопулярную литературу различную. Вот там неоднократно упоминается этот эфыект рассеяния, с которым ничего не поделать.
Я то знаю почему он происходит... И почему его практически не преодолеть!)) Одна из моделей оч хорошо обьясняет, наглядно. Но есть предпосылки что есть некоторые лазейки, непроверенные

[Mercury127]

как вы это явление  собираетесь использовать?

для чего?
Я не собираюсь его использовать. Я уже использовал формулу дифракции, чтоб показать реальную расходимость луча. Больше её ни для чего не использовать.
А вот вам и подобным вам фантазёрам, кои в эту тему постоянно набигают, прежде чем что то “использовать”, стоит тысячу подумать, а что, собственно, вы собрались “использовать”, и какими формулами оно описывается...
Кстати, у реальных лазеров с расходимостью всё гораздо хуже, чем по той формуле. Догадайтесь, почему? И как это решается?

[alex_semenov]

Кстати, у реальных лазеров с расходимостью всё гораздо хуже, чем по той формуле. Догадайтесь, почему? И как это решается?

Гм...  Это вы о чём? Мне объясните.

[Татарин]

Просто наша задача (получить систему с предельно возможной удельной мощностью и при этом полувековым сроком работы...) - слишком специфическая. Опять же среда работы (вакуум) - очень специфическая.
Поэтому тут очень сложно опереться на предлагаемые аналоги.
Но что настораживает - крайне низкий общий КПД системы... 12-17 %... Ну хотя бы 35!

Как я и говорил: термофотовольтаика просто создана для космоса:
- крайне низкие ускорения (то есть, самый минимум теплопроводных механических конструкций, в противоположность земным, которые несут земной вес);
- и бесплатный теплоизолятор - вакуум.

[Vavanzer]

Кстати, у реальных лазеров с расходимостью всё гораздо хуже, чем по той формуле. Догадайтесь, почему? И как это решается?

   Не буду даже голову ломать. Лучше изучу что там нового в этом направлении.

подобным вам фантазёрам

Видимо те книги которые я читал, тоже фантазеры писали!
И физику тоже чудики придумали!))

[Александр Овчар]

Вот по этому везем зеркала на борту КА.

  И, гоняя по кругу свет, надеетесь получить ассиметрию в импульсе? Маловероятно.
  Помню встречал идею ВД "первого рода", типа за счет ассиметричного движения по эллипсу, сисиемы рычагов и пр ассиметрии в импульсе и скорости. Но при подробном подсчете даже в дискретном варианте упрощенно, прояснилось, что там полная симметрия. В лучшем случае работает за счет трения среды, но в невесомости не прокатит.

Была идея создать асимметрию за счет бесконтактного перевода части импульса в тепловое излучение.
Т.е из сопла вылетает газ, и сразу попадает в прозрачную длинную ловушку, где охлаждается заисчет собственного излучения, и снова перекачивается в сопло. И так по кругу.
  Чет боле мене рабочей идея показалась. Но. Возможно и будет работать, но общие подсчеты моментов показали что тож какая то лажа.
Но в этой фишке хотя бы часть механического импульса переводится в рассеянные во все стороны свет и тепло, и энергия не берется из " ниоткуда". Подогревается известными методами (реактором, или отражателями) .
Никаких ВД  1-2рода

Не не поняли. Это была простая ракета она излучает легкие кусочки меди.  На борту есть  80 тонн тонких пластинок весом 10  грам каждая.  Всего 8 млн шт.   Но ускорение этих создается в СВЧ резонаторе . Где плотность энергии за счет резонанса в миллион раз выше.


В итоге 100 тонн стартового веса можно разогнать за 2 часа до скорости 130 км/час используя простую батарейку емкостью на 200 кВт*час.


Удельный ИМПУЛЬС до 80 000 м/с и тягой 60 000 Н.


Этот дизайн пример ракеты с рекуперацией энергии.

[Vavanzer]

Не не поняли. Это была простая ракета она излучает легкие кусочки меди.  На борту есть  80 тонн тонких пластинок весом 10  грам каждая.  Всего 8 млн шт.   Но ускорение этих создается в СВЧ резонаторе . Где плотность энергии за счет резонанса в миллион раз выше.

  Тем более не понял.
Медные пластинки. И что с ними происходит? Испаряются или что? Если что то вылетело из ракеты со скоростью, не важно, горячее или холодное, оно уносит энергию. Иначе никакого импульса.

[Проходящий Кот]

Есть ещё двигатель Мотовилова. Два провода с переменным током, толкающих и тянущих друг друга.
Научно-технического запрета на него я не видел.

[Vavanzer]

Есть ещё двигатель Мотовилова. Два провода с переменным током, толкающих и тянущих друг друга.
Научно-технического запрета на него я не видел.

И что , едет куда нибудь этот двигатель? Или на месте стоит?

Я раньше столько всякой всячины у альтернативщиков встречал... Но при детальном разборе полетов, выяснялось, что просто никто не заморачивался начертить и посчитать процессы во времени и в пространстве. Практически все они не рабочие, заведомо с какой нибудь фатальной ошибкой на уровне школьной физики!))

[Александр Овчар]

Не не поняли. Это была простая ракета она излучает легкие кусочки меди.  На борту есть  80 тонн тонких пластинок весом 10  грам каждая.  Всего 8 млн шт.   Но ускорение этих создается в СВЧ резонаторе . Где плотность энергии за счет резонанса в миллион раз выше.

  Тем более не понял.
Медные пластинки. И что с ними происходит? Испаряются или что? Если что то вылетело из ракеты со скоростью, не важно, горячее или холодное, оно уносит энергию. Иначе никакого импульса.

Теория.

Фотонный двигатель лучше всех- потому что у него максимальный удельный импульс = 300 000 000 м/с.
Фотонный двигатель хуже  всех - потому что вся энергия улетает в трубу - это просто грелка для вселенной. 

ФР хорошо согревает вселенную,  любой ее фотон может долететь до самого края вселенной. Но люди не хотели бы тратить свои силы на обогрев вселенной, люди решают задачу космической логистики, а не термодинамики.

"лучше всех-хуже всех" = это классическое техническое противоречие для ТРИЗ.  Поэтому приходит Инженер и предлагает алгоритм повышения к.п.д за счет рекуперации энергии. Простое зеркало позволит "поймать фотоны "миллион и даже 10 триллионов раз " для повторного использования. Зеркало на космодроме делает это.

Зеркало на космодроме делает это, миллион раз ловит фотоны , но не долго, так как "оно улетело". Это новое техническое противоречие ТРИЗ, что логично и обычно. Так всегда бывает. Для разрешения нового технического противоречия мы ... "изготовим космодром из материи ракеты". Просто возьмем зеркало с собой.
==
Предложен дизайн ракеты с малыми, подвижными зеркалами. ФР везет на борту примерно 100 000 малых, легких зеркал. Еще на корму ракеты инсталлируется "труба" длинной 500 метров, как волновод. Все фотоны ракеты теперь проходят через трубу - ну как типа дымовая труба.

Затем в трубу подаются  зеркала. С интервалом примерно 1 секунда. Это как пробка - зеркало в начале трубы/волновода  и часть трубы сразу становятся СВЧ резонатором. Тяга ФР сразу увеличивается в "миллион раз". И к.п.д сразу увеличивается в миллион раз. Но на время пролета зеркала по трубе. На пол_секунды.

У каждой ФР есть "отражатель" Это эту деталь "слегка покривил" В.С Высоцкий в песне про Тау-Китян.  Эта деталь отражает все фотоны и на ее поверхности ракете передается суммарный импульс всех фотонов ракеты.

Короче на "отражатель" давит сила света = "миллион" * 6,67 мкрН/кВт и точно такая же сила давит на тонкое, легкое расходное зеркало.  Так как его масса в "миллион" раз меньше массы КА  - то ЗЕРКАЛО совершает свободно ускоренное движение по трубе 500 м и вылетает наружу, на скорости типа 80 км/с.

В итоге, КА массой 100 тонн сливает за корму 80 тонн (100 000 шт)  этих тонких легких зеркал и разгоняется до 130 км/с за 3 часа с постоянным ускорением 6 м/с². И ТРАТИТ на это ВСЕГО 300 кВт*час электроэнергии.

От простой литиевой батарейки или простого Топливного Элемента.
==
Это не предел, можно улучшить за счет новой физики.
==
В реале будет хуже, это не суть - мы обсуждаем алгоритм повышения к.п.д двигателя за счет рекуперации энергии.