Двигатель для межзвёздных перелётов

[PostAlien]

Попробую пояснить разницу между динамиками. Если мы примем за константу то, что торможение до 0,56% скорости света занимает 800 дней (как у Зубрина), то до 0,056% скорости света мы затормозить за:
При квадратичной динамике, когда и радиус петли и ток и эффективная площадь парашюта остаются постоянными, до 0,056% – 8000 дней (22 года).
При динамике зубрина... сложно сказать. Ну так как до 4% он тормозил 320 дней, а до 0,56% – 800 дней, то до 0,07841 парашют должен затормозить за 2000 дней (5,48 лет).
При линейной динамики, когда радиус петли меняется, до 0,056% – 1600 дней (4,38 лет).

Ну если релятивистский парус-зонд-фон-Нейман осуществляет инвазию в целевую звёздную систему с дистанции более 100 св. лет... то сроки (и значит дистанции) более чем разумные... Мой старый-добрый злой "Драккар" заблестел новыми красками...


А ведь с тех пор (ну помимо Ибатуллина с его "Роза и Черьв") Лю-ци-Син со своим "Тёмным лесом" нагнал дополнительного сртаху на народ!
 

Ещё отмечу, что я принял 800 дней до 0,56%c с потолка. У Зубрина, конечно, именно столько, так что до 235 км/с мы уверенно тормозим за 5,48 лет. Но при квадратичной динамике (постоянная эффективная площадь парашюта) мы будем тормозить значительно дольше. А вот при линейной динамике (разворачиваем петлю) – значительно меньше.

[PostAlien]

Гм... да... но это "не наш метод"...

Виверн вроде пытался решить проблему пондемоторных сил с помощью специальной навивки кабеля.

Да. Вот работа, на которую он ссылался:
Токораспределение в однослойной катушке с проводящей ”изоляцией”

[alex_semenov]

Я смотрю в списке посетителей появился свет наш солнышко Иван Моисеев!
Иван!
А вы не хотите сходить в гости к этим двум из ларца, одинаковым с лица? Вы же москивч? И вообще уважаемый эксперт!



К Сурдину и Семихатову на их развесёлое шоу не хотите попасть?

http://www.youtube.com/watch?v=obTR7etnMm8#

И показать им где раки зимуют?
 
А устроить черырёхстороннюю дискуссию Семихатов, Сурдин, Штерн и Моисеев...
Я бы на это посмотрел! Это было бы интересно!
Даже попросил бы мероприятие часа на 3! В меньшее вы вряд ли вложитесь!
Нет?

[PostAlien]

Приведу ка я цитату из работы Зубрина ,на основе которой я строю тут свои рассуждения:
"However, the operational magsail is based on technology expected to be available within
the next decade, so it may represent a much too conservative baseline for interstellar
missions. It is therefore useful to consider a magsail based on YBCO researchers predictions for their technology several decades into the future. Such an advanced 100 km radius magsail, generating the same magnetic field, Bm= 1.0 × 10^(–6) T, (with a wire density of 7 × 10^(3) kg/m3, an engineering current density of 10^(11) A/m² at 77 K, a 1.53 mm thick wire, and a payload ratio of 0.8088 ) could decelerate a starship traveling at 95% lightspeed to about 4% lightspeed in ~320 days, 1% in ~ 620 days, and 0.56% in 800 days Deceleration would start at 5.47 g’s but would later fall to 0.0058 gees."

[alex_semenov]

Гм... да... но это "не наш метод"...

Виверн вроде пытался решить проблему пондемоторных сил с помощью специальной навивки кабеля.

Да. Вот работа, на которую он ссылался:
Токораспределение в однослойной катушке с проводящей ”изоляцией”

Нет, конечно идея ценная... Но как по мне - это уже что называется "подтягивать гайки".
А у нас (у меня на больших массах в 100 000 тонн) не сходятся ПОРЯДКИ... (не получается притормозить бомболёт Дайсона на парашюте при подходе к звезде-цели). Тут нужен реальный прорыв, иначе идея - не годится. А сэкономить половину дельта-вэ НУ ОЧЕНЬ ХОЧЕТСЯ!
Да и не верю я в звездолёты-пендюрки (по 100 тонн)
Я раньше неверно понимал (всё шиворот-навыворот) сложность... Я думал что как раз у большого парашюта с большой массой нет проблем... А оказывается - всё наоборот!
Кстати, эта же проблема возникнет и при попытке защитить большой объем полезной нагрузки (скажем большой биом) от ГКЛ магнитным же полем...

[Иван Моисеев]

Иван!
А вы не хотите сходить в гости к этим двум из ларца, одинаковым с лица? Вы же Москивч? И вообще уважаемый эксперт!

Привет. С удивлением обнаружил, что тема ожила на радостях в нее навалили столько, что мне за неделю не осилить.
Половину передачи я посмотрел.
Штерн уверенно громит все варианты, кроме собственного, а его вариант непроходим. Но в таком формате трудно вести дискуссию, получается слово против слова. Популяризировать что-либо так можно, а обсуждать - нет. На форуме - и то лучше.

[PostAlien]

Гм... да... но это "не наш метод"...

Виверн вроде пытался решить проблему пондемоторных сил с помощью специальной навивки кабеля.

Да. Вот работа, на которую он ссылался:
Токораспределение в однослойной катушке с проводящей ”изоляцией”

Нет, конечно идея ценная... Но как по мне - это уже что называется "подтягивать гайки".
А у нас (у меня на больших массах в 100 000 тонн) не сходятся ПОРЯДКИ... (не получается притормозить бомболёт Дайсона на парашюте при подходе к звезде-цели). Тут нужен реальный прорыв, иначе идея - не годится. А сэкономить половину дельта-вэ НУ ОЧЕНЬ ХОЧЕТСЯ!
Да и не верю я в звездолёты-пендюрки (по 100 тонн)
Я раньше неверно понимал (всё шиворот-навыворот) сложность... Я думал что как раз у большого парашюта с большой массой нет проблем... А оказывается - всё наоборот!
Кстати, эта же проблема возникнет и при попытке защитить большой объем полезной нагрузки (скажем большой биом) от ГКЛ магнитным же полем...

Да нет, это не "подтягивание гаек". Это квазибессиловые обмотки. Если это сработает в данном случае, то это НА ПОРЯДКИ снизит нагрузку на усиление парашюта. Только подозреваю, что в данном случае не сработает. И Elind вроде тоже эту идею критиковал.

[alex_semenov]

Приведу ка я цитату из работы Зубрина ,на основе которой я строю тут свои рассуждения:
"However, the operational magsail is based on technology expected to be available within
the next decade, so it may represent a much too conservative baseline for interstellar
missions. It is therefore useful to consider a magsail based on YBCO researchers predictions for their technology several decades into the future. Such an advanced 100 km radius magsail, generating the same magnetic field, Bm= 1.0 × 10^(–6) T, (with a wire density of 7 × 10^(3) kg/m3, an engineering current density of 10^(11) A/m² at 77 K, a 1.53 mm thick wire, and a payload ratio of 0.8088 ) could decelerate a starship traveling at 95% lightspeed to about 4% lightspeed in ~320 days, 1% in ~ 620 days, and 0.56% in 800 days Deceleration would start at 5.47 g’s but would later fall to 0.0058 gees."

Вы уверены что масса тут 10 тонн?
Вот тут (хреновая картинка) из зубринской презентации о том же (да 0,56 а не 0,66%):



Пайлоад 10⁵ кг. То есть торомзимая масса всё же 100 тонн!
Я в догонку к этому:

Это 100 км петля при тормозимой массе 100 тонн

У Зубрина 10 тонн.

[PostAlien]

Ага. Вот сообщение Elind'а.

А почему  ? ИМЕННО ТАК.
http://journals.ioffe.ru/jtf/1997/11/p96-100.pdf

Статью прочитал, спасибо. Весьма интересная информация. Только вот как вы хоть квази, хоть просто безсиловые кольца мотать будете? Метод-то данный применим либо к замкнутым - тороидальным - катушкам (не в полной мере), либо к тонким и длинным соленоидам, обмотка которых находиться в равновесии между давлением поля, созданным током (проекцией тока), текущим вокруг оси соленоида, и полем тока  (проекции), текущего вдоль оси соленоида. Вдоль оси кольца ток течь на может, вам придётся навивать всю обмотку реактора этакой двойной (тройной-пятикратной) спиралью, выводить ток из одного конца ловушки и по болшо-ой дуге возвращать его в противоположный. И то не факт, что будет разница. На Земле безсиловые соленоиды отыгрывают именно концентрацию поля, и сопутствующее сверхдавление, а не полную массу конструкции.

Рассмотрим "эволюцию конструкции" магнитной системы:
Сперва у нас был набор обычных "токовых колец", масса "прочного корпуса" которых находилась как
, причём ;
потом мы решили навить безсиловую спираль и теперь у нас внутри В, и снаружи В. Но, чтобы снаружи была В, вдоль оси соленоида должен течь ток

который должен вытекать из одного конца соленоида и возвращаться в другой. Предположим, что возвращается ток по одному проводу, лежащему на расстоянии L от оси соленоида, тогда на него будет действовать сила

Чтобы выдерживать эту силу, необходима система тросов общим сечением ,  масса которых составит (и я не беру массу креплений к соленоиду - это отдельная песня) , если подставить значения, получим

Такая система тросов (из того же материала) будет вдвое тяжелее, чем "стяжки" колец из предыдущего случая.
Проложим два провода, с противоположных концов соленоида, получим, что в формуле силы ток уменьшен вдвое, а магнитное поле - за счёт поля противолежащего провода - на четверть, итого сила составит 3/8 первого случая для одного провода. и масса одного набора тросов тоже 3/8, но их то два, то есть суммарная масса 3/4 и, всё равно, в полтора раза превышает массу "набора токовых колец"
Так, поитерационно увеличивая количество проводов, мы придём к коаксиальной оболочке для соленоида, масса крепежа для которой будет равна массе для случая "токовых колец". Положительный момент такого варианта - механически напряжённые элементы конструкции находятся дальше от плазмы, и их нагрев и нейтронная деградация снижены. Но масса прочной конструкции - та же самая, 10 тонн для углерод-углеродного композита.

[PostAlien]

Приведу ка я цитату из работы Зубрина ,на основе которой я строю тут свои рассуждения:
"However, the operational magsail is based on technology expected to be available within
the next decade, so it may represent a much too conservative baseline for interstellar
missions. It is therefore useful to consider a magsail based on YBCO researchers predictions for their technology several decades into the future. Such an advanced 100 km radius magsail, generating the same magnetic field, Bm= 1.0 × 10^(–6) T, (with a wire density of 7 × 10^(3) kg/m3, an engineering current density of 10^(11) A/m² at 77 K, a 1.53 mm thick wire, and a payload ratio of 0.8088 ) could decelerate a starship traveling at 95% lightspeed to about 4% lightspeed in ~320 days, 1% in ~ 620 days, and 0.56% in 800 days Deceleration would start at 5.47 g’s but would later fall to 0.0058 gees."

Вы уверены что масса тут 10 тонн?
Вот тут (хреновая картинка):



Пайлоад 10⁵ кг. То есть торомзимая масса всё же 100 тонн!
Я в догонку к этому:

Это 100 км петля при тормозимой массе 100 тонн

У Зубрина 10 тонн.

Посчитал. У него толщина провода 1,56мм. Плотность – 7 тонн на кубометр. Радиус – 100 км. Получается (0,000765^(2)×π×100 000×2×π×7 000) 8,086 тонн. "Payload ratio" – 0,8088. Значит общая масса – 10 тонн.

[alex_semenov]

Посчитал. К него толщина провода 1,56мм. Плотность – 7 тонн на кубометр. Радиус – 100 км. Получается 8,086 тонн. "Payload ratio" – 0,8088. Значит общая масса – 10 тонн.

Payload ratio - это отношение массы полезной нагрузки к всей массе корабля или массы парашюта к всей массе корабля (судя по названию - первое, но как вы считаете - второе)?
Смотрите. Там же про первый ХУДШИЙ ВАРИАНТ:

While further in the future than interplanetary missions, one of the most important applications of magsails in the long term may be their utilization as braking systems for interstellar spacecraft accelerated to ultra-high velocities by other systems, such as fusion rockets or laser-pushed light sails. The magsail can accomplish such deceleration maneuvers without the use of propellant by creating drag against the interstellar medium.
Assuming an operational temperature of 2.7 K, 10⁵ kg of payload, and no insulation, a scaled-up version of the near-term Operational magsail with a 100 km radius , a wire density of 8 x 10³  kg/m³ , an engineering current density of 10⁹  A/m² at 77 K, a 15.3 mm thick wire, and a payload ratio of 0.0071, would take about 800 days to slow a spacecraft from 0.950 c to 0.582 c. Acceleration would start at 0.222 gee’s and decrease to 0.116 gee’s, neglecting relativistic effects and assuming a interstellar proton density of 10⁵ protons/ m³

То есть тут масса токовой петли, получается 0.0071*100 000 кг = 710 кг всего?

[PostAlien]

Кстати, Зубрин принимает плотность протонов как  100 000 на кубометр. Это как раз соответствует плотность в Местном Пузыре. И НА ПОРЯДОК меньше, чем в остальной галактике за его пределами. Это хорошо. С другой стороны, он полагает,что ВЕСЬ это газ отразится от паруса. Небезосновательно. Он считает, что взаимодействие атома с магнитным полем парашюта на релятивистской скорости приведёт к ионизации межзвёздного газа, после чего он будет отражён. Но если это не сработает, то придётся иметь дело только с теми 10% ионизированного водорода.
А ещё, что неприятно, он пренебрегал релятивистскими эффектами. Хотя при начальной скорости в 95 процентов от скорости света этого делать не стоит.

[PostAlien]

То есть тут масса токовой петли, получается 0.0071*100 000 кг = 710 кг всего?

Очевидно, что нет.
15,3 мм – толщина провода.
8 000 кг на кубометр – плотность сверхпроводника.
100 км – радиус петли.
Масса провода:
(0,0153÷2)^(2)×π×8 000×100 000×2×π=924 150 кг.
А про общую массу тут ничего не сказано.

[PostAlien]

Payload ratio - это отношение массы полезной нагрузки к всей массе корабля или массы парашюта к всей массе корабля (судя по названию - первое, но как вы считаете - второе)?

Странно, ничего не понимаю. По названию первое. Но лучше сходится (в случае продвинутого паруса) второе. 8,086 тонн провод.  Payload ratio – 0,8088. Странное совпадение, не правда ли? Но с умеренным парусом что-то ничего не сходится

[PostAlien]

Я задумывался как разместить единственный излучатель на Церере (для небольших относительно лазерных парусников 10-100 км в диаметре).
Додумался до системы "Одуванчик". Очень хитро-извращённой системы (как основа для фон-Неймана). Погряз в деталях (как всё подвесить-синхронизировать что бы на вращающемся круглом теле таки получить почти любое направление луча месяцами нацеленное в одну точку неба)...

Кстати, а где вы этот "Одуванчик" разбирали?
Я периодически натыкаюсь в ВЖР на ваши ссылки на этот проект, но не на него самого.

[alex_semenov]

Кстати, а где вы этот "Одуванчик" разбирали?

Нигде.
Хотя я с этой идеей долго носился (лелеял), но в конечном итоге она так и осталась эм... непроизнесённой нигде. Хотя делал расчёты, прикидки, вон даже какие-то наглядные пособия (помню как искал самую лучшую-подробную фотку Цереры а ее еще не было). Основная идея была в том, чтобы использовать типичное небесное тело типа Церера как опору для излучателя, а поверхность - как радиатор. Источники энергии - утыкать квадратно-гнездовым способом КВС - вокруг - радиаторы. Благо там лёд, дейтерия сколько хочешь. Но у меня получались в итоге жёсткие ограничения по энергии (если я всю поверхность Цереры сделаю радиатором и при этом не превышу температуру плавления льда) всей системы.
Маловата Церера оказалась.
Поэтому я решил: чего мелочится? Чего возиться с ПОДОБНЫМИ телмами (которых мало и их поверхность всё равно недостаточна)?
Берём совсем мелкое тело (вообще бесформенную каменюку можно, которых в космосе у любой звезды где-то далеко-далеко от светила в своём Койпере хоть попой кушай) и превращаем в искусственную планету-сферу (полую) с нужным радиусом и нужной температурой поверхности (без ограничений на местную "экологию"). Чего мелочиться? Умерла, так умерла! Астроинжерерия? Так астроинженерия!
Так и родилась идея "гравицапы Семёнова."

И уже ее я тут педалировал (и приводил все расчёты).

А про общую массу тут ничего не сказано.

Сказано же "Assuming an operational temperature of 2.7 K, 10⁵ kg of payload, and no insulation,.."
То есть "Предполагая рабочую температуру 2,7 К, полезную нагрузку 10⁵ кг и отсутствие изоляции,..."
Почему я и решил что тормозимая масса - 100 тонн. Притом в обоих случаях.
Но да, цифры не сходятся. Загадка.

[Rattus]

Предполагая рабочую температуру 2,7 К

Мда. Температура Эриды в афелии - около 20 K, Температура в вечнозатененном кратере Луны - 25 K. Это где-ж такую температуру в галактике у плотных тел найти-то в природе?
Судя по всему, без ОЧЕНЬ активного охлаждения тут не обойтись никак...

[alex_semenov]

Штерн уверенно громит все варианты, кроме собственного, а его вариант непроходим. Но в таком формате трудно вести дискуссию, получается слово против слова.

Управляемый термояд он как раз допускает, как туманную перспекриву...
Правда он скорей имеет в виду магнитное удержание, то есть Вивернджет...

Мне нравится как он громит антиматерию и особенно - пузырь Алькубъери. Ну и "неоткрытую физику" за одно гнобит...
Этим Штерн особенно ценен!
 

Главная ТЕХНИЧЕСКАЯ засада (концептуальная - отдельно) в его очень реалистичном (технически) прожекте (если исправить все несерьезные неточности) - длительность работы очень горячей энергоустановки.... Он говорит что делаются долговечные вещи. На 1000 лет можно сделать на 10 000...
Да, можно. Часы там...
Но не разогретый до 3000 К реактор с контуром теплоносителя и радиатрорами под 1000 К... Даже десятилетие заставить такую систему сейчас работать - проблема. Изнашивается система даже без наличия "трущихся" деталей. Те же жаровые трубы например. Чисто диффузные процессы их съедают за годы при таких температурах. А заставить отработать  нечто подобное 2000 лет (2/3 от времени полёта) - это вообще нужно некое "чудо". Например саморемонт. Самовосстановление какое-то...
Чем, кстати, прекрасен был бы бомболёт (если бы он был). 12 дней отработал на разгон и.... дальше ПО ИНЕРЦИИ. Как замороженная чушка. Так можно пережить и столетия и даже тысячу лет в пути. Ладно там сверххолодный генератор магнитного поля. Тоже можно представить его работающим три тысячи лет. Но вот раскалённй до бела реактор и циркулирующий через него теплоноситель на раскалённые до красного радиаторы.... Даже та же фотовольтовка....  без  некого чуда-уловки саовосстановления "ядерной лампы" долго работать не будет.

Судя по всему, без ОЧЕНЬ активного охлаждения тут не обойтись никак...

Ну насколько я понимаю, сейчас в новом чудо-сверхпроводние (при расчёте его режима работы)  попавка на 20 К фоновой температуры уже учтена же?
Тут цитируется очень старая работа 1999 года (кажется)...

[Rattus]

Тут цитируется очень старая работа 1999 года (кажется)...

Не очень: все рекордные купраты низкого давления были открыты до середины 90-х и нобелевка за их открытие вручена ещё в 1987-ом.

[cryon]

То есть тут масса токовой петли, получается 0.0071*100 000 кг = 710 кг всего?

Очевидно, что нет.
15,3 мм – толщина провода.
8 000 кг на кубометр – плотность сверхпроводника.
100 км – радиус петли.
Масса провода:
(0,0153÷2)^(2)×π×8 000×100 000×2×π=924 150 кг.
А про общую массу тут ничего не сказано.

Масса провода согласуется с приемлемой по габаритам массой реактор-фотоэлемента для доторможения и электропитания.