Двигатель для межзвёздных перелётов

[Vavanzer]

да, формулы пачками, слова умные и парусники на выходе...

   От парусников тут по ходу дела уже давно отказались.)) Да и серьезные разработчики тоже, судя по всему, после неудачных попыток развернуть паруса в 90х... Самое интересное, каким образомони хотели сохранять форму паруса, и при этом не увеличить массу, которая там очень критична...
  А сейчас тут в тренде токсичные бомболеты))) Причем, наплевать на соотношение энергоемкости ядерного топлива и снаряженой массы корабля (включая конструктив реактора, радиационную защиту, баки и пр).

[Проходящий Кот]

РЕактор в бомболете? Это что за зверь?

[Vavanzer]

РЕактор в бомболете? Это что за зверь?

  Для работы всех вспомогательных систем нужно немало энергии. Львиную долю будет сьедать системы коррекции курса и направления)))

  Вообще, монструозное сооружение получится. По энергоэффективности к массе чтот типа паровоза на дровах, только по космическим меркам , для звездоплавания))) Ну или как галера на веслах, относительно скоростного катера с мощным ДВС .

Вообще для начала бы зонд спроектировать. А уж под него разгонные блоки подбирать. А то не понятно что запускать собираются. Мож есть какие то разработки прошлых лет?

[alex_semenov]

РЕактор в бомболете? Это что за зверь?

Особой, уникальной особенностью бомболёта является его ИСКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ энерговооружённость. Это значит что разгон и торможение будет производится "почти мгновенно". От силы месяц разгона/торможения на двигателях при столетних перелётах по инерции. То есть маршевый двигатель взрыволётного звездолёта (если такой возможен) почти всё время полёта будет МОЛЧАТЬ (кстати, огромный плюс такого двигателя!) Значит? Для питания подсистем корабля (или колонии на борту) нужен отдельный вспомогательный источник энергии. Ничего лучше реактора на быстрых нейтронах (U235)  быть не может. В природе. Ну разве что как-то научиться использовать еще энергию набегающего потока межзвездного ионизированного водорода. Но реактор (вернее 3-5 реакторов) надёжней.
Поэтому взрыволёт на гипотетическом двигателе Тейлора-Дайсона (назовём это так) остаётся "журавлём в небе". "Синица в руках" - ионник в в духе "к звёздам на воздушном шаре":



Здесь реактор (верней батарея реакторов) "на тягу" включен почти всё время. Малая часть его энергии используется для нужд корабля/колонии. И даже во время короткого инерционного участка полёта часть реакторов остаются включены на питание внутреннего потребления.

Вообще, монструозное сооружение получится.

Ничего подобного. Получается всё красиво изящно. Главное тут найти доказательство что для бомболёта достижима импульсовооруженность в 5-10 тыс км/с. Энергетически это вполне мыслимо. Но мыслимо ли физически? Вопрос открытый пока.

[Mercury127]

а не лучше ли регулярно запускать маршевый?
- для профилактики,
- коррекции пути,
- питания основных систем.

[alex_semenov]

а не лучше ли регулярно запускать маршевый?
- для профилактики,

Гм...

- коррекции пути,

Да, конечно. Так может совместить профилактику с коррекцией?

- питания основных систем.

Нет. Это неразумно.

[Mercury127]

Так может совместить профилактику с коррекцией?

так а я о чем?

Это неразумно.

что неразумно? условные аккумуляторы (не обязательно химические, это могут быть гиродины или еще что то) время от времени подкачать?

[alex_semenov]

Кстати, интересные данные из книги Бурдакова 1976 года "Внешние ресурсы"



Тут не ясно на какие киловатты считается? Полезного электрического выхода ВСЕЙ системы? Или киловатты данной конкретной подсистемы? Например, первая строчка для реактора 0.05-0.1 кг/квт это на всю его ТЕПЛОВУЮ МОЩНОСТЬ посчитано или уже на плезную электрическую всей системы? Точно так же и для радиатора. Квт рассеиваемой мощности?
С турбиной и электрогенератором всё ясно. Но с реактором и радиатором остается вопрос открытый.
Еще вопрос - масса ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ (то что "связывает" реактор, турбину, радиатор...)
Она тут учтена?
Обратите внимание на то что массу радиатора можно сделать очень удельно низкой (например 0.1 кг/квт или даже 0.01 кг/квт) если не бороться "в лоб" с пробоями от метеоритов. То есть это  - возможный резерв.

что неразумно? условные аккумуляторы (не обязательно химические, это могут быть гиродины или еще что то) время от времени подкачать?

Да не будет овчинка стоить выделки. Накопители (у того же Бурдакова есть анализ всех) не стоят того ПО МАССЕ в сравнении с полноценным реактором энергообеспечения, тем более для такого большого (~ 100 000 т сухой массы) корабля (это мегаватты и мегаватты энергопотребления!) Плюс независимые источники энергии - это живучесть системы.

[Mercury127]

если не бороться "в лоб" с пробоями от метеоритов. То есть это  - возможный резерв.

учитывая недавние аварии на Союзах (разгерметизация теплообменного контура) официально связанные с метеоритами - звучит немного фантастично...
самозатвердевающий при выходе в вакуум теплоноситель? ну не знаю, не знаю...

Накопители (у того же Бурдакова есть анализ всех) не стоят того ПО МАССЕ

а если накопитель - ВЕСЬ дрынолет? ВСЯ его масса?
два кольца, вращающихся в противоположных направлениях, как тут когда то предлагалось.
плюс к этому - энергия магнитного поля, изолирующая его от плазмы взрыва, и, попутно - ГКЛ.

[alex_semenov]

самозатвердевающий при выходе в вакуум теплоноситель? ну не знаю, не знаю...

Ну с решениями "в лоб" к звёздам на ионниках НИКАК не прорваться. 2 кг/квт при 10^-8 пробоев на киловатт-час... при условии что работать это должно СТОЛЕТИЯ... Да дурные же хлопоты это "бронировать"!
Нужно хитрое решение.
Да, первая мысль - самозатягивающаяся плёнка стенки "воздушного шара". "Мыльного пузыря". Возможно нанотехнологии?
Размер отверстия или кратера в толстой, тупой стенке радиатора (пара мм) от удара микрометеорита - это "выгорание" от энергии. Если стенка будет микронной толщины, отверстие будет как прокол иголкой (даже меньше). Метеорит пробьет радиатор насквозь (обе стенки) и полетит дальше толком не потеряв энергию. А потерянная на стенках часть энергии должна превратится в тепло, которое и заклеит отверстие. Почему нет?
Кстати. Когда межзвездный ионный "воздушный шар" как следует разогнался, ему бессмысленно бояться боковых ударов по радиатору. Надо бороться только с "лобовой" пылью.

[Mercury127]

Возможно нанотехнологии?

ксорее уж поверхностное натяжение.... как раз для капиллярных отверстий оно самое сильное.
ртуть?
нет. слишком быстрое испарение...
да и будет ли отверстие "капиллярным"?

[Vavanzer]

Да не будет овчинка стоить выделки. Накопители (у того же Бурдакова есть анализ всех) не стоят того ПО МАССЕ в сравнении с полноценным реактором энергообеспечения, тем более для такого большого (~ 100 000 т сухой массы) корабля (это мегаватты и мегаватты энергопотребления!) Плюс независимые источники энергии - это живучесть системы

  Возможно в некоторых случаях очень даже будет стоить выделки.
   В случае с импульсным передатчиком. Допустим, время накопления энергии в некий суперконденсатор будет в сотни-тыщщи раз дольше, чем время импульса отправки данных. Тогда  источник можно сделать намного "спокойнее" , долговечнее, компактнее и легче. Заодно решается вопрос с непрерывным выделением энергии.

  Например, мини-ритег заряжает ионисторы и питает сисиему обработки данных датчиков. И раз в час или сутки происходит сброс данных через излучатель на мощности  , в сотни раз превышающей мощность Ритега.
Это могут быть данные с датчиков, исследующих межзвездное пространство, попутно. Заодно и о состоянии зонда инфа будет непрерывно приходить, и о его местоположении, скорости, и каких то изменениях в траектории полета и состояния среды.
  Такой полет гораздо ценнее, чем просто тупо спящая болванка, от которой никаких данных, и не известно вообще она жива еще или нет, включится или нет)))

[alex_semenov]

да и будет ли отверстие "капиллярным"?

Для этого нужно отдельное исследование.

Кстати. А что с КАПЕЛЬНЫМИ радиаторами? На МКС попробовали, упёрлись в проблемы (насколько я понимаю статические поля там в космосе не позволяют организовать правильный поток мелких капель) и забросили пока?

[Vavanzer]

Когда межзвездный ионный "воздушный шар" как следует разогнался, ему бессмысленно бояться боковых ударов по радиатору. Надо бороться только с "лобовой" пылью.

И вот эта борьба добавляет хлопот и массу. Даже если это будет какой нибудь магнитный отклонятель ионизированых частиц.
 В любом случае,  уже напрашивается длинная компоновка, типа стрелы. Площадь сечения меньше, при той же толщине защитного наконечника. Но, опять же, частицы под углом будут кусать все что за ним!
Тогда выгодна форма медузы, защитная шляпа, она же и антенной может быть (рефлектором точнее), и охлаждающим радиатором ритега. Мож до кучи ее еще и намагнитить как нибудь хитро.

[Mercury127]

Кстати. А что с КАПЕЛЬНЫМИ радиаторами? На МКС попробовали

я не слышал, чтоб там пробовали. скорее всего забили.

[Vavanzer]

Цитата: Mercury127 от Сегодня в 22:14:05
да и будет ли отверстие "капиллярным"?
Для этого нужно отдельное исследование

  А мож сплав какой нибудь аморфный. Желательно с хорошими характеристиками поглощения, отражения и рассеяния высокоэнергетических частиц разных мастей.
  Там же нет воздуха. Значит микроотверстия от пробоя могут " зарастать", затягиваться постепенно, как ямы в очень густом битуме. Как болты на Хаббле, изза диффузии, срослись с гайками!)) Щит-радиатор будет явно не нулевую температуру иметь, а чуть теплым. Знач молекулы будут двигаться.
  Чет все идет к тому, что самой важной и тяжелой частью межзвездного зонда будет именно антирадиационный щит. Чтобы все что за ним, могло выдержать длительное пребывание в достаточно агрессивной межзвездной среде и не хапануть всевозможной радиации за несколько десятилетий..
 

[alex_semenov]

Чет все идет к тому, что самой важной и тяжелой частью межзвездного зонда будет именно антирадиационный щит.

Это было бы очень глупо. Плохая инженерия.
Набегающая радиация и пыль составляют сколько-нибудь серьёзную проблему лишь на скоростях 0.1с (даже Корзников указывал 0.1с как радиационно-пылевой барьер для межзвездных перелётов). Если же у вас аппарат движется на скорости 0.01с - 0.1с ("средние" скорости) и тем более на малых (менее 0.01с) - набегающая пыль и попутная радиация - не бог весть какая проблема. Хотя всё же проблема (потребует отдельных затрат). Но не настолько что бы всё бросить на борьбу с ней. Куда большая проблема (сравнимая) - ГКЛ для живого на борту (учитывая столетия, до тысячи лет, в пути. Даже замороженные эмбрионы потребуют недетской защиты).

[Vavanzer]

(учитывая столетия, до тысячи лет, в пути

  Так у вас и компьютер вряд ли выдержит, за пределами гелиопаузы. Сотни лет)))
  Покажитехоть один ктом, который в принципе смоюет работать несколько сот лет?!))) Да ещеи открытый всем межзвездным  ветрам. В итоге как мтнимум килограмищи защита будет весить.
А те кто про наноспутники в контексте межзвездных перелетов топит, тот просто в глубокихзаблуждениях живет. Сознательных. Хайпануть на дураках, денег срубить назаведомо бестолковом проекте.

[alex_semenov]

Так у вас и компьютер вряд ли выдержит, за пределами гелиопаузы. Сотни лет)

А это уже не двигательная проблема.
при 30-70 бэр в год не выдержат не только компьютеры сотни лет (целимся не 500, а лучше на 1000 лет в пути):



Эмбрионы людей - тоже. Семена... в общем зародыши ОРГАНИЗОВАННОЙ МАТЕРИИ тоже надо как-то защиить.
Значит?
Нужны технологии. Сумма технологий. Но не двигательных.
Даже если бы вы за счёт двигателей "решили бы проблему" и добрались до цели за десятилетия, то встречная радиация вас бы всё равно изжарила бы лучше чем 1000 лет в пути на "медленном" корабле (единственный плюс этой путевой радиации что известно с какой стороны она идёт и можно использовать "теневые" структуры в борьбе с ней, но ГКЛ идет со всех сторон и вам всё равно надо интегрировать путевую защиту с круговой от ГКЛ).
Что так что этак вам нужна продуманная защита полезной нагрузки. При этом не важно чего. Компьютеров, эмбрионов, зародышей жизни, тонких машин...
Что касается компьютеров, то есть подозрение что используемые нами технологии вычислений на Земле - не годятся для полётов в  глубокий космос.
Они во-первых энергозатратны (куда больше тратят чем даже живой мозг на вычисление) во-вторых такие вычислители НЕДОЛГОВЕЧНЫ (они не живут 100 и 1000 лет).
Почему? Потому что работают НЕ В ТОМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР. При земных 300 К. Нанострукруты из-за броуновского движения быстро выходят из строя, теряют свою первоначальную "целостность".



Вывод? Нужны вычислители на сверхпроводниках (почему бы для начала хорошо бы колонизировать Титан, создать там техноцивилизцию которая построена на сверхпроводниках). Они и жрать энергии на вычисление будут на порядки и порядки меньше, и работать быстрее (сотни гигагерц) и жить, при этом непрерывно  работая (в силу почти полной заторможенности тепловой диффузии-старения) будут тысячелетия.

(кликните для показа/скрытия)

На вскидку:

То есть ПРИ ПРОЧИХ РАВНЫХ, скорость диффузии от температуру пропорциональна exp(-1/T).
Если Т₁/T₀ = 30К/300К=0,1 то есть, холоднее в 10 раз, то скорость диффузии падает... в 1/e^-10 ... в 20 000 раз! То что теряло наноструктуру за 5 лет при температуре в 10 раз ниже потеряет за 100 000 лет!

Да, радиация. От нее глубоким холодом не спасти и 100 тысячелетний вычислитель. Но тут всё с глубоким холодом комплиментарно. Сильные магнитные поля созданные опять же "высокотемпературными" "жёсткими" сверхпроводниками обеспечат защиту от ГКЛ и замороженных эмбрионов живого и замороженным же до 5-20 К тысячелетним вычислителям-муфусаилы.
Ну и еще.
Я всегда скептически относился к нанозвездолёам. Я всегда тягоетел к большим размеры и массам кораблей (это окупается)! Даже для E-Зонда я предлагал полезную нагрузку не вшивые 260 кг (у 400 тонного зонда на старте), а 3 или даже 30 тонн (то есть стартовая масса "маленького" зонда получалась под 4 000 -  40 000 тонн!)
А значит тут возможна организация и "многослойной", даже просто тупой материей защиты некоторого выделенного "убежища" (от той же нейтральной гаммы).
Ну просто прикиньте. Как тупой пример "с потолка".
Сфера воды диаметром 10 метров - это однозначно полная защита от ГКЛ для чего-то не очень большого помещенного в цент сферы. И такая сфера воды/льда это ... ~500 тонн. На корабле массой в 100 000 тонн нельзя выделить (если нет уже других методов) такое убежище ? На очень большом корабле - можно!
Кто хочет - ищет средства.
Кто не хочет - причины.
И не надо пытаться лепить пулю из г-о-в-н-а! То есть запустить хоть что-то хреновое и малое но уже к концу этого века.
"Та-ра-писа не надА!" (с) товарищ Саахов.
Поспешишь? Людей насмешишь.

[Проходящий Кот]

ВЫрисовывается ограничение на массу межзвездника с низу, в зависимости от крейсерской скорости межзвездника.