Двигатель для межзвёздных перелётов

[noxx77]

Возникла мысль, что для максимального простого/дешёвого "Ориона" могли бы подойти урановые заряды, инициируемые по пушечной схеме: сначала с корабля запускается урановая мишень, затем по ней "пуля". Никаких сложных зарядов, каждый из которых высокотехнологичное устройство. Только примитив, только хардкор.

[Mercury127]

И никакущая эффективность... Вам что, совсем уран не жалко? Его ведь в такой концентрации, как на Земле, может больше не найтись в радиусе 1000 свл!

[leon10010]

И никакущая эффективность... Вам что, совсем уран не жалко? Его ведь в такой концентрации, как на Земле, может больше не найтись в радиусе 1000 свл!

Венера, Марс, да та же Луна.
 С одного пепла, можно сказать - сапухи,  всё собрано.

[leon10010]

Возникла мысль, что для максимального простого/дешёвого "Ориона" могли бы подойти урановые заряды, инициируемые по пушечной схеме: сначала с корабля запускается урановая мишень, затем по ней "пуля". Никаких сложных зарядов, каждый из которых высокотехнологичное устройство. Только примитив, только хардкор.

Всем взывникам покоя лавры Беляева  не дают.
 Какие заряды..

[alex_semenov]

Возникла мысль, что для максимального простого/дешёвого "Ориона" могли бы подойти урановые заряды, инициируемые по пушечной схеме: сначала с корабля запускается урановая мишень, затем по ней "пуля". Никаких сложных зарядов, каждый из которых высокотехнологичное устройство. Только примитив, только хардкор.

Та самая простота, которая хуже воровства.
Я даже когда-то видел gif-ку с анимацией этой вашей идеи в приложении к взрыволёту Сахарова.
Но... увы. Тот самый случай когда "красивая идея" ничего не стоит.

Во-первых. Пушечная схема неэффективна сама по себе как взрывное устройство. Много меньше 1% выгорания горючего и слишком большая  минимальная масса ДМ (15 -10 кг делящегося материала на взрыв при наличии продуманной схемы, отражателя и т.д. что в вашем случае отсутствует). Безумный расход ДМ! Напомню, что в 4000 тонном межпланетном Орионе Тейлора-Дайсона планировался имплозивный зарядо до 4 кт и  МЕНЕЕ 1 кг ДМ (плутония) на заряд.

Во-вторых.  А зачем так мудрить? Люди придумывающие такие схемы В КОРНЕ неверно (это сложилось исторически) понимают БАЗОВЫЙ ПРИНЦИП работы такого двигателя.
А принцип в том, что порция РАБОЧЕГО ТЕЛА (пропелент, ракетная масса) ОБЪЕДЕНЯЕТСЯ с источником энергии, то есть "БОМБОЙ" (с топливом) таким образом в одном энергетическом модуле, что в итоге не просто возникает изотропный разлёт рабочего тела и крайне неэффективное использование как энергии так и рабочей массы, а возникает два направленных ДЖЕТА, один из которых направлен на толкающую плиту. Это и только это приводит к крайне высокой эффективности двигателя.
Механизм формирования джетов напрямую связан с "секретом водородной бомбы" поэтому в 60х, когда в открытой прессе обсуждалась тема взрыволётов, направленность взрыва у Ориона была по-сути секретной инфорацией. Да и сейчас вы почти нигде не встретите (крооме как у меня тут) прямого указания на механизм формирования НАПРАВЛЕННОГО разлёта ракетной массы.



Обратите внимание. Отдельный тяговый модуль 4000 тонного Ориона имел массу порядка 2 тонн. Так вот, само имплозивное устройство (источник ядерной энергии) во-первых имеет плутониевый (возможно) заряд менее 1 кг массой (0.5-4 кт). При этом сам заряд, обозначенный на схеме  А  порядка 200 кг (то есть 10% от массы всего модуля). Остальная масса в основном это "пропелент". То есть летящая на плиту (Z) и от плиты (W) массы. Все остальные компоненты, корпус модуля и так называемый "световой канал" (С), наполнитель, вряд ли весят более 200 кг сами по себе. Они - лёгкие.
То есть сам модуль представлял из себя своего рода одноразовый ракетный двигатель (часть его) который по-сути не просто извлекает энергию горючего, и даже не только сообщает (с эффективнсостью выше 80%) эту энергию РАБОЧЕЙ МАССЕ, но даже направляет (выполняет роль сопла) эту рабочую массу соответствующим образом.
Плите осталось так сформированный импульс принять и растянуть по времени. "Только и всего".
Почти весь секрет двигателя был спрятан в самой "бомбе", которая сама по себе не просто бомба, но и носитель рабочей массы и по-сути "сопло". И такой модуль устроены очень ИЗОЩРЁННО-СЛОЖНО.
В этом - успех идеи. В изощрённо-сложной конструкции импульсного модуля.
Попытка же его упростить - нелепая и бессмысленная.
Теряется весь "ИЗЮМ" (все потенциальные выгоды) идеи. Идея становится тупо хуже. Бессмысленней.

Да, это межпланетный корабль, где предполагалась очень высокая эффективность двигателя и относительно небольшая скорость истечения порядка 100 км/с. Что бы поднять скорость истечения в 10 (и более) раз вам нужна плотность энергии в 100 раз выше и по-сути применённая тут схема "половина водородной бомбы"  уже не сработает (ударная волна в уране при термоядерных давлениях доходит до 1400 км/с, но это в разы меньше чем нам нужно для межзвёздного Ориона) и тут нужна ЕЩЁ БОЛЕЕ ИЗОЩРЁННАЯ схема тягового модуля.
Не проще а сложней.
При этом добиться ситуации, когда вся ИНЕРТНАЯ материя  термоядерного устройства (что составялет обычно не менее 70-80% массы бомбы) выоплняла роль РАБОЧЕГО тел.
Улавливаете проблему?
Для межпланетного Ориона заряд мог быть создан отдельно от рабочего тела (необходимая калорийность модуля в ~ 0,1 кт/кг позволяли это сделать). Но в случае зведолётного модуля вся материя бомбы как-то ИЗОЩРЁННО должна использоваться как рабочая масса (только тогда можно добиться калорийности всего модуля ~ 10 кт/кг)
Например (как гипотетическая возможность). Термоядерный взрыв создает (в силу особой конструкции термоядерного заряда) очень мощное локальное магнитное поле, которое (как у пульсара) создает два направленных джета плазмы из материи термоядерного заряда, со скоростью истечения порядка 10 000 км/с.
Скорость истечения в 10 000 км/с рассматривается тут как теоретический предел для подобного рода приводов (указанный еще Дайсоном в 1968 г).
 

[MenFrame]

а возникает два направленных ДЖЕТА, один из которых направлен на толкающую плиту. Это и только это приводит к крайне высокой эффективности двигателя.

Не приводит. Закон импульса не обманешь. Хочешь направленные джеты увеличивай массу бомбы раз в 10, для того что бы благодаря инерции разлетающегося вещества эти джеты сформировались. При этом дополнительный вес вообще почти не дает вклада в разгон корабля. То есть по сути балласт. Соответственно либо вы делаете полноценное ракетное сопло выдерживающее ядерный взрыв, либо имеете плиту как сопло совершенно с низким КПД.

Много меньше 1%

Это если разгон пороховой пушкой, без термоядерного бустирования.

[alex_semenov]

Не приводит. Закон импульса не обманешь

Вы меня за идиота держите? А кто тут собирается обманывать закон сохранения импульса?
Закон сохранения соблюдается абсолютно строго. Импульсы обеих джетов прямого и обратного в сумме идеально равны нулю.

Хочешь направленные джеты увеличивай массу бомбы раз в 10, для того что бы благодаря инерции разлетающегося вещества эти джеты сформировались.

Обьясните зачем? Не вижу нужды.  Схема (приведённая выше) для межпланетного ориона с 100 км/с истечением работала бы совершенно точно и идеально. Это без вариантов. Даже бессмысленно обсуждать ее работоспособность. Это не гипотеза. Это -факт.
Как сделать звездолётную более умную версию? Это уже другой вопрос. Но вы спорите даже с принципом, заложенным в межпланетный Орион, как я понял.

Это если разгон пороховой пушкой, без термоядерного бустирования.

Зачем вам пушка?
Да еще и голая. То есть без отражателя-темпера (инертного материала вокруг надкритической сборки)?
Вы явно ни ухом ни рылом в специфике ядерных зарядов!
Голая критическая масса плутония 10-12 кт. Ну допустим вы соединили две половинки "в космосе" и там даже предусмотрен бустинг. Допустим вы даже выжгли 50% ДМ (хотя нихрена так не получится, ну допустим). Это 5-6 кг разделились. То есть 100 - 120 кт.
И? Что вам эта ВСПЫШКА СВЕТА в космосе даст?
80-90% энергии взрыва - вспышка рентгена во все стороны (вы ее ничем же не удержали не направили не преобразовали эту энергию). Ну разлетится плазма заряда, забрав от взрыва 5-15% (от силы) от всей энергии взрыва в себя. Эти несчастные 5-15% всё равно разлетятся во все стороны (как говорит Штерн дели еще на 4 - минимум) Во все стороны, иозотропно. И толку? Всё равно полезными оказываются 1-2% от всей энергии взрыва.
В общем идея -абсолютно пустая. Совсем в противоположном направлении от правильного пути.

[Mercury127]

Венера, Марс, да та же Луна.
 С одного пепла, можно сказать - сапухи,  всё собрано.

не собрано, а рассеяно по всему объёму тел.
собрано (в месторождения) оно только на Земле.
потому и написал: "в такой концентрации".

[MenFrame]

Импульсы обеих джетов прямого и обратного в сумме идеально равны нулю.

Только для того что бы они сформировались из плазмоида который разлетается во все стороны, его нужно сдерживать по периметру дополнительной массой, которая вклад в разгон корабля не вносит. И чем больше вам нужна асимметрия взрыва, тем больше нужно дополнительной массы.

Схема (приведённая выше) для межпланетного ориона с 100 км/с истечением работала бы совершенно точно и идеально. Это без вариантов.

Для такой энергетики балласт, не вносит большого вреда. Но тема все же о межзвездных двигателях.

[alex_semenov]

Только для того что бы они сформировались из плазмоида который разлетается во все стороны, его нужно сдерживать по периметру дополнительной массой, которая вклад в разгон корабля не вносит. И чем больше вам нужна асимметрия взрыва, тем больше нужно дополнительной массы.

Я не понял физики этого процесса у вас. От слова "совсем".
Нет. Я понял. Но это - детский лепет. Вы "интуичите". И крайне глупо. Не работает это так.
 

Для такой энергетики балласт, не вносит большого вреда. Но тема все же о межзвездных двигателях.

Вы сначала разберитесь как работает межпланетный Орион, а потому уж лезте в тему межзвёздного.
Но вы же понятия не имеете (судя по тому что вы несёте) о том как, например, работают "обычные" ядерные и термоядерные заряды.
Да что это? Вы вряд ли понимаете как работает обычная химическая детонация. Верно?
Вам нужна "масса" вокруг... Это 17 век. Представления эпохи Ивана Чохова... Не иначе!
 

[MenFrame]

Да еще и голая. То есть без отражателя-темпера

В чем проблема добавте отражатель.

Всё равно полезными оказываются 1-2% от всей энергии взрыва.

Это без разницы для какой бомбы

[MenFrame]

Не работает это так.

Что значит не работает. У вас есть плазмоид который во все стороны стремиться релаксировать, а вам нужны два джетта. Соответственно с тех сторон где вам плазма не нужна вам нужно обложить массой желательно очень плотной(свинцом) которая в следствии своей инерции ограничит распространение плазмоида по бокам от оси джетта. За асимметрию импульса взрыва придется заплатить увеличенной массой бомбы.

[alex_semenov]

Да еще и голая. То есть без отражателя-темпера

В чем проблема добавте отражатель.[/quote]
Отражатель будет весить в разы больше делящегося материала. То есть это инертная масса вокруг. И какой смысл тогда в этой дурацкой пушечной схеме?

Это без разницы для какой бомбы

Вы несёте чушь. В межпланетном Орионе более 80% энергии - ПОЛЕЗНАЯ энергия рабочей массы.

[MenFrame]

В межпланетном Орионе более 80% энергии - ПОЛЕЗНАЯ энергия рабочей массы.

Каким образом? Физика релаксирующего плазмоида поменялась?

[alex_semenov]

Что значит не работает. У вас есть плазмоид который во все стороны стремиться релаксировать, а вам нужны два джетта. Соответственно с тех сторон где вам плазма не нужна вам нужно обложить массой желательно очень плотной(свинцом) которая в следствии своей инерции ограничит распространение плазмоида по бокам от оси джетта. За асимметрию импульса взрыва придется заплатить увеличенной массой бомбы.

Это кретинский взгляд на физику ядерного взрыва. Взгляд из бытового обывательства. Вы даже не представляете насколько кретинский взгдяд!
Да, в САМОПАЛЕ (делали в юности, или уже нет?) это работать будет. Но только потому что горение "пороха" в самопале происходит с ДОЗВУКОВОЙ скоростью.  Все процессы там происходят крайне МЕДЛЕННО. Если же у вас даже химическая ДЕТОНАЦИЯ (сверхзвуковое горение химического ВВ) - до задницы дверца где у вас густо, а где - пусто. Никакой направленности вы так даже там не получите.
Вот в старой книжке эта идея наглядно показана:



Для ядерного заряда это ваша "очевидная интуиция" тем более не сработает.

Каким образом? Физика релаксирующего плазмоида поменялась?

Для того что бы понять КАКИМ ОБРАЗОМ это там сработает для начала надо разобраться в том что такое газ Больцмана, что такое газ Ферми и что такое газ Бозе-Эйнштейна. И как эти три газа интересно взаимодействуют в обычном ядерном оружии.

[MenFrame]

Никакой направленности вы так даже там не получите.

Идеальной не получите(виде двух джетов) а статистической вполне. Плазмоид будет расширяться туда где меньше сопротивление, то есть туда где вы массы положили меньше.

Вот в старой книжке эта идея наглядно показана:

Только если на этой картинке убрать верхнюю крышку станет очевидно, что газы вверх полетят быстрее, нежели расколовшаяся труба в стороны.
 
Собственно не каким другим способом вы джеты не получите.

Для того что бы понять КАКИМ ОБРАЗОМ это там сработает для начала надо разобраться в том что такое газ Больцмана, что такое газ Ферми и что такое газ Бозе-Эйнштейна. И как эти три газа интересно взаимодействуют в обычном ядерном оружии.

Семенов зубы не заговариваете, у вас что там бомбы, что здесь. Одинаково в ренген уйдет 90%

[alex_semenov]

Семенов зубы не заговариваете, у вас что там бомбы, что здесь. Одинаково в ренген уйдет 90%

Как работает водородная бомба?
Хоть в общих чертах вам известно?
Каким образом  90% энергии от первички (в виде рентгена!) превращаются в СЖАТИЕ вторичной ступени с термоядерным топливом?
Главный секрет Ориона (формирование направленных джетов) оставался и по-сути остаётся так же секретом (никто из авторов проекта так прямо это и не подтвердил) работы водородной бомбы. Почему КЛЮЧЕВЫЕ ДЕТАЛИ работы схемы были (и остаются до сих пор) засекречены.
То что вы вычитали в всяких книжках - это подделка. Туфта. Обманка. "Общая идея" (разрешили рассекретить осеню 1958 года что бы нанимать персонал для работы над проектом). Орион с самого начала (когда Теллер довёл схему Улама до ума) работает намного хитрее чем то как это описано во всяких мурзилках по космонавтике.

[MenFrame]

Каким образом  90% энергии от первички (в виде рентгена!) превращаются в СЖАТИЕ вторичной ступени с термоядерным топливом?

Путем переизлучения от металлической оболочки. И 90% это ваши фантазии....

и по-сути остаётся так же секретом

Ну теперь ясно. Суслика не видно, но он сесть.

[alex_semenov]

Путем переизлучения от металлической оболочки.

И это - ключевой механизм "атомного обжатия"?

И 90% это ваши фантазии....

90% энергии первички в виде фотонного газа (того самого газа Бозе). А в сжатие в ранних бомбах превращается от силы 5-10% этой фотонной энергии. Но как энергия газа Бозе превращается в ударные волны сжатия в плазме (по-сути больцмановском газе) и какую роль там играет газ Ферми? Тема вами не раскрыта. От слова совсем.
А там вся суть.
Главное. ДОЛЯ превращённой энергии света в направленное движение материи очень сильно зависит от исходных ПАРАМЕТРОВ системы. В том, что в межпланетном Орионе 80% энергии взрыва превращалось в движение материи нет ничего физически невозможного.
Кстати, такой высокий процент преобразования энергии взрыва в энергию плазмы допускала даже очень простая модель  AlexAV (расширение больцмановского облака урановой плазмы). При плотности энергии в  облака (или просто заряде) в 0.1 кт/кг, в процессе его изотропного расширения с излучением терялось не так уж и много. Пятая часть, четверть от силы. Но вот при переходе к 1 кт/кг и выше... картина резко ухудшалась. Быстро переворачивалась. Теперь в энергии материи оставались крохи и почти всё в излучении.



Так что ничего неожиданного в том, что тяговый модуль межпланетного Ориона превращал в направленное движение 80% энергии взрыва нет.
Можно ли что-то близкое получить для звездолёта (1-10 кт/кг) - вот в чём вопрос.
Но "закрыватели Ориона" (что меня всегда впечатляло) закрывают любой Орион. Даже межпланетный. Хотя  чисто физических вопросов к межпланетному Ориону нет. Ряд технических неточностей. И всё.

[Vavanzer]

Читал тут посты про бомболет пушечного типа...
И пришла идея, опять же избитая, но в другом ключе.
А что если не заряды подкидывать, а энергию?
Ядерная электростанция, да и вообще любая, не важно, питает установку, которая светит мощным пучком света, ИК, или микро волн. Энергия принимается взлетающим модулем и идет на создание реактивной тяги (каким именно способом - другой вопрос).
  Взлетный модуль можно запускать и медленно, не обязательно гнать его с учкорением 5g например. Это на случай подьема тяжелой хрупкой конструкции, напримере частей звездолетов и космических станций.

  Можно на аэростатах высотных предварительно поднять, если прокатит. Можно планер с "подогревом" с Земли так сказать, (т.е солнечные панели для приема высококонцентрированого потока энергии). Подогревать можно и с орбитальных электростанций, или целого касада . Главное убрать, исключить фактор выброса  радиации и отходов, и при минимальной массе летающего устройства сконцентрировать максимальное количество энергии.
  Просто до этого мы тут рассматривали подсветку на расстояниях порядка астрономических единиц, а тут считаные сотни километров. Хотяб для начала научиться поднимать тысячетонные грузы на орбиту!