Двигатель для межзвёздных перелётов

[Кремальера]

Луч Эйри как вариант, никто не рассматривал?

Вещь действительно интересная,а самое главное,на практике мало опробованная. :-\Я так понимаю применение эффекта еще только в стадии изысканий.Но если  бы удалось подсвечивать им парус,то наверное фокусировка пучка осталась бы такой же и на расстоянии нескольких световых лет,т.е. луч не "размазывался" бы.Что возможно привело б к сокращению потерь. :-[Но самое главное,(что меня и подмывает )теоритически лазерный луч без потерь можно будет использовать и облачную погоду.Лазер воздушного базирования-просто мечта.

[alex_semenov]

За вот всякими часьгыми спорами тонут короткие ценные фразы.
Глановое на трех-четыре последних страницах на мой взгляд вот это:

Кстати можно ли несущие импульс сверхпроводники отражать магнитным парусом? Тоесть без испарения. Они веть вроде магнитное поле выталкивают.

Напомню в чем суть.  Корабль у нас - магнитный виток из сверхпроводника. Парус. Мы пытаемся его разогнать, кидая вслед всякий хлам. Заряженные частицы, пыль, болванки, которые взрываются на подлете.
Идея была кидать тоже сверхпроводниковые кольца малой массы (которые разогнаны ускорителем с большим g на гораздо более коротких дистанциях). Суть идеи в том, что подлетая эти кольца имеют собственное магнитное поле и взаимодействуя с полем корабля они могут без вяких потерь передать свой импульс кораблю. Останавливаются (как два магнита одинаковой полярности) и кольцо целиком ОТБРАСЫВАЕТСЯ НАЗАД.

Вспомнил где о чем-то подобном читал. Конечно же журнал "Квант"

http://www.physbook.ru/index.php/Kvant._%D0%A1%D0%B8%D0%BB%D0%B0_%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8F



Обратите внимание. Виток там обычный и без собственного тока.. Не сверхпроводик и автор предлагает организовать НЕУПРУГОЕ соударение. Неупругость возникает в силу того что индуцируемый ток рассеивается за счет омического сопротивления. Сам останавливаемый магнит должен быть очень мощным, как я понимаю (конкретных расчетов автор-затейник не привел).
В нашем случае соудорение должно быть упругим. Кольцо резко но мягко остановилось и полетело назад, передав кораблю свой импульс. Это выразится в том что ток в обмотке кольца корабля станет больше (достигнет некого пика) но по мере отражения кольца он опять вернется к нормальному.

Шизоид. Но мне он нравится.
Это фактически ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ. У него будет очень высокий КПД. Лучше ничего и придумывать не надо.

То есть кольца разгонять тем же потоком пыли или частиц. С ускорением этак 1000-10 000 g. Надо посчитать. На небольшой дистанции поток частиц сильно не рассеется. А вот кольца полетят до самого корабля разгоняя его толчками долго и постепенно.
Этакая двухступенчатая схема разгона.

И самое галвное. Еще раз. Всем брать переводчик или словарь  и читать вот это:
http://www.andrews-space.com/images/videos/PAPERS/Pub-InterstellarTransportation(200307).pdf

[alex_semenov]

Луч Эйри как вариант, никто не рассматривал?

Вещь действительно интересная,а самое главное,на практике мало опробованная.

Мне этим лучем Эйри уже всю плешь проели.
Я лично понял что это красивый спецэффект. Пока. И станет ли он когда-нибудь подавать надежды на что-то в духе системы Форварда? Не знаю.

[alex_semenov]

Кстати. Мы тоже в области пучковых звездолетов не лыком шиты.
Давно есть в сети вот такой проект:

http://lnfm1.sai.msu.ru/SETI/koi/bulletin/20/articles/3.html





Обратите внимание. Для сохранения формы пучка автор предлагает сбрасывать через определенные промежутки времени сверхпроводниковые кольца-колиматоры. То есть за звездолетом тянется  этакая труба по которой поток ионов и догоняет звездолет.
Наша новая идея в  чем-то похожая.
Запускать вслед звездолету кольца несущие кинетическую энергию для разгона.
Кстати, вряд ли отскочившее кольцо столкнется с подлетающим, Но все равно. Хорошо бы их после отражения все же как-то испарять...

[vsevolodson]

Мы все уповаем на обыденное понимание мира. И нигде так не попадаем впросак не тупим на ровном месте  как с оптикой и термодинамикой!

Это точно. Стыд на мою голову. А ещё ведь злился и спорил, хоть и был заведомо не прав...

Солнце излучает в очень широком диапазоне и наверняка в этом спектре найдутся и высокоэнергетичные кванты.

Так то оно так. Но чем протяжённее источник мощности, тем меньше лучей будут параллельны (тепловое излучение диффузно) и тем меньшую долю общей падающей на коллектор мощности вы сможете сфокусировать. А если вы будете ещё выбирать спектральные диапазоны, то и того меньше.

Господи, да где вы нашли эти 30 000 К? Во-первых для межзвездного корабля это все равно кот наплакал.

Это золотая середина. При сильно бОльших температурах начнутся проблемы с рентгеном, если вы помните.

Во-вторых в случае термического глиссера есть только 6000 К. L_PT тут изначално дал отличную схему, которая разгоняет 1000 т до 200 км/с, гриссируя над солнечным пеклом.

Только эта схема работает для кораблей размером до метра, если вы помните. Эта идея также наглядно похоронена вообще-то.

В общем идею надо брать и доводить до состояния вменяемого концепта.

Да не выйдет же, я ведь считал. B очередной раз задаюсь вопросом - что у вас с внимательностью.

[vsevolodson]

http://www.physbook.ru/index.php/Kvant._%D0%A1%D0%B8%D0%BB%D0%B0_%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8F

Обратите внимание. Виток там обычный и без собственного тока.. Не сверхпроводик и автор предлагает организовать НЕУПРУГОЕ соударение. Неупругость возникает в силу того что индуцируемый ток рассеивается за счет омического сопротивления. Сам останавливаемый магнит должен быть очень мощным, как я понимаю (конкретных расчетов автор-затейник не привел).
В нашем случае соудорение должно быть упругим. Кольцо резко но мягко остановилось и полетело назад, передав кораблю свой импульс. Это выразится в том что ток в обмотке кольца корабля станет больше (достигнет некого пика) но по мере отражения кольца он опять вернется к нормальному.

Интересная картинка. Bот этот диполь, что в левой части рисунка - в природе встречается очень часто. Например - магнитное поле звезды. Нельзя ли это использовать для разгона колец-кораблей?

[alex_semenov]

Во-вторых в случае термического глиссера есть только 6000 К. L_PT тут изначално дал отличную схему, которая разгоняет 1000 т до 200 км/с, гриссируя над солнечным пеклом.

Только эта схема работает для кораблей размером до метра, если вы помните. Эта идея также наглядно похоронена вообще-то.

Да, я видел вы считали. Но я так понял вы это считали из своих соображений! Почему не выйдет в варианте L_PT я не уловил!
Для 1000 тонного корабля нужно окно примерно 100 на 100 метров. Что тут невозможного?
Я же нарисовал схему!



Там получается по 100 кг конструкции корабля на 1 м2 днища. Чего тут недосягаемого? 2/3 этого действительно будет у днища остальное - ПН и бак сверху.
Полезная нагрузка тонн 100. Не более. На горбу 14 000 тонн водорода.
Давайте считать объем бака.
Плотность водородного снега 0.08 г/см3. То есть 80 кг/м3. У нас 14 000 000 кг. Значит объем бака 175000 м3. В первом грубом приближении получаем парралепипед 100 на 50 на 35 метров.  Более менее вписывается в мой эскиз, нарисованный от балды!
Какие проблемы вы там насчитали - я не понял!

В общем идею надо брать и доводить до состояния вменяемого концепта.

Да не выйдет же, я ведь считал. B очередной раз задаюсь вопросом - что у вас с внимательностью.

Я так понял что вы упрямо считаете корабль с удивительно нереальным массовым числом. То есть отношение массы топлива к массе пустого корабля. Вы там вводили просто фантастические цифры. 100 или даже 10 000.
Поэтому, как я понял, все катастрофы произошли с вашими прожектами. Но не с первоначальным планом L_PT. По первоначальному плану никто никакой концентрации энергии не предполагал. Массовое число "скромное" - 14. Предполагалось греть водород солнцем под брюхом до 6 000 К и выбрасывать это со скоростью 12 км/с. Я предложил эскиз двигателя. Если бы нижнюю (прозрачную) часть сопла сделать виртуальным (впрыскивать более тяжелый газ или какое магнитное поле использовать) - проект получается почти изящным.

[alex_semenov]

Вот еще информация к разымшлению над кольцетронным магнитным двигателем...

http://www.physbook.ru/index.php/Kvant._%D0%9D%D0%B0%D0%B4_%D1%80%D1%82%D1%83%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B9

[vsevolodson]

Массовое число "скромное" - 14.

Bы, вероятно, забыли это возвести в квадрат...

Предполагалось греть водород солнцем под брюхом до 6 000 К и выбрасывать это со скоростью 12 км/с. Я предложил эскиз двигателя.

Стекло не выдержит и 2500К, о чём уже говорили.

[alex_semenov]

Массовое число "скромное" - 14.

Bы, вероятно, забыли это возвести в квадрат...

А зачем?
 
Для торможения на том конце?
 
Вы тогда так и говорите. Для ДВОЙНОГО маневра разгон-торможение глиссер не годится.
Уточняйте!
Но если, скажем, мы ставим задачу скромнее? "Всего лишь" запустить зонд к Койперу или в Оорт? Если мы рассчитывает только на один разгон - то зачем же ставить на идее крест?
В таком виде она прекрасно работает!
Возможно, у межзвездной экспедиции вообще нет цели тормозить? Какой-нибудь брейсуэл типа того что летит от звезды к звезде (кстати с очень скромной скоростью)  постепенно разгоняясь за счет простого грав. маневра (Сурдин по этому поводу писал не раз) и вступая в контакт с разумными существами попавшимися ему на пути.
Такой был описан в романе Кларка "Фонтаны рая"



http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/tm/1980/1/f-ray.html

В конце концов механизм торможения может быть и другим.
Вы же поставили клеймо "не годится" на идею как только увидели что для вас это не годится.
Вы не навязывайте всем свою философию межзвездных перелетов!
Она  у вас более чем спорная.
Никто не говорит, что вы должны от нее отказаться.
Но вы разделяйте своих баранов и общественных!

[alex_semenov]

Предполагалось греть водород солнцем под брюхом до 6 000 К и выбрасывать это со скоростью 12 км/с. Я предложил эскиз двигателя.

Стекло не выдержит и 2500К, о чём уже говорили.

Во-первых. Я давал ссылку на брошюрку из СССР где рассматривается вполне вменяемый США-нский проект ядерного ракетного двигателя по схеме реактор-лампа. Там как раз планируется РАДИАЦИОННЫЙ (световой) нагрев рабочего тела. И просиходит он через "стекло". Вернее КВАРЦЕВОЕ двухслойно окно в зазоре которого проходит "холодный" водород в 1000 К. как охладитель. То есть стекло останется "ХОЛОДНЫМ". Финт в том, что водород при 1000 К прозрачен и не мешает прохождению излучению из реактора к водороду в зоне нагрева, где он уже превратился в плазму и кушает свет аж бегом.
Уловите красоту решения! Кварц пропускает почти весь спектр черного тела. А то что задерживается - "слезы", которые и "смываются" "холодным" водородом.
Люди посчитали. У них концы с концами сошлись в первом приближении.
То есть. Можно решение брать за основу.
Разумеется в нашем случае организовать кварцевое окно 100 на 100 метров - задача фантастическая.
И я это решение впомнил ТОЛЬКО чтобы вам возразить против  заявления что стекло не выдержит. Если надо - выдержит.
Но нам это не поможет.

ПОЭТОМУ

Во-вторых. Я говорил, что в процессе развития проекта надо попытаться отказаться от окна ВООБЩЕ. У сопла не должно быть этой нижней стенки. Понимаете?
Если этого добиться -выгода очевидная.
Нет стенки - нет поглощения света. Идеально прозрачное окно.  Никакой мороки с его охлаждения. Кроме того. Нет стенки- нет лишней массы. Нет проблем с прочность конструкции. Аппарат приобретает изящную форму.
Одни плюсы!
Но минус - мы не знаем как заставить водород разгоняться в таком половинчатом сопле.
Есть ряд примеров (я приводил) но это для атмосферы. В вакууме это будет работать плохо. Я думаю…
Вот это и предлагал для дальнейшего развития.
Я выдвинул ряд идиотских идей. Организовать нижнюю стенку из выхлопа более тяжелого (инертного) газа. Или как-то использовать поле. Водород при 6000 К это уже плазма. Значит, может ее можно придавить к днищу магнитным полем? Или статическим?
Тут нужны зубры по термодинамике, газодинамике и плазме.

Уловите. Тема достойная какого-нибудь МАИ, ХАИ и даже Баумановка не покривила бы душей. Думаю. Идея у нас тут коллективным штурмом полу-умов родилась вполне интересная для дальнейшего анализа.
А вы ее взяли и выплеснули как млоденца с водой. Вам для запуска ваших сумасшедших атоллов она не годится?
Ну надо же! А то, что почти на современной ракетно-авиационной технологии можно разогнать 1000 тонный аппарат до 200 км/с - это нам уже не надо?
Ничего себе, зажрались!!!
 

[vsevolodson]

Вы тогда так и говорите. Для ДВОЙНОГО маневра разгон-торможение глиссер не годится.

А разгон в чистом виде интересует лишь фантастов междузвёздных войн

Причём периастровый грави-(термо/радио)-глиссер - это лучшее, что даже в теории можно выжать из звездолётных идей. "Бесплатная" энергия на манёвры и почти бесплатное умножение импульса эффектом Оберта. И если даже это не срабатывает, то... всё больше пахнет щукой.

Если мы рассчитывает только на один разгон - то зачем же ставить на идее крест?

В этой теме жирный христьянский крест стоит на межзвёздных перелётах кораблей массой более килотонны.

Возможно, у межзвездной экспедиции вообще нет цели тормозить?

Как только второе начало термодинамики "победят", так и не будет нужно тормоизить
А пока что - к чему дрейфующие мёртвые стоунхенджи?

Ничего себе, зажрались!!!

Зажрались - это когда лучом (света, пыли, колец) разгоняют

[Инопланетянин]

И я это решение впомнил ТОЛЬКО чтобы вам возразить против  заявления что стекло не выдержит. Если надо - выдержит.

А если из этого стекла организовать лазер? Углекислота в кварцевой трубке, охлаждение водородом, нагретый водород попадает под луч лазера и разогревается до очень большой температуры, а там магнитами его...

[ВадимZero]

А вот кольца полетят до самого корабля разгоняя его толчками долго и постепенно. Этакая двухступенчатая схема разгона.

Тоесть опять приходим к килограмовым болванкам. Тут вот один аспект, когда наше супер кольцо врезаеться на большой скорости в магнитное поле паруса, в нем будет индуцироваться мощный ток. Который с большой вероятностью это кольцо разрушит. Если он его разрушит до состояния плазмы, то конечно это тоже нам подойдет. А если нет? Поэтому я имел ввиду именно не замкнутые сверхпроводники. Насколько я знаю они способны парить над магнитным полем именно благодаря тому что его выталкивают. Но  вот можно ли использовать этот эфект для передачи импульса, ума не приложу.

[alex_semenov]

А вот кольца полетят до самого корабля разгоняя его толчками долго и постепенно. Этакая двухступенчатая схема разгона.

Тоесть опять приходим к килограмовым болванкам. Тут вот один аспект, когда наше супер кольцо врезаеться на большой скорости в магнитное поле паруса, в нем будет индуцироваться мощный ток. Который с большой вероятностью это кольцо разрушит. Если он его разрушит до состояния плазмы, то конечно это тоже нам подойдет. А если нет? Поэтому я имел ввиду именно не замкнутые сверхпроводники. Насколько я знаю они способны парить над магнитным полем именно благодаря тому что его выталкивают. Но  вот можно ли использовать этот эфект для передачи импульса, ума не приложу.

Да почему же нельзя?
Боле того. Вы видимо не улавливаете самого ЦЕННОГО в этой сумасшедшей идее.
Ценность ее в том, что если несущее импульс mv кольцо правильно приближается к магниту корабля, останавливается и отлетает назад, то это ИДЕАЛЬНАЯ ситуация передачи импульса.
Вы это можете понять?
С потоком пыли, плазмы, частиц и всякого прочего мелкого мусора ничего подобного быть не может. Там НЕИЗБЕЖНО будет разбазаривание энергии и импульса. Очень большое. Если вы соберете 75% импульса магнитным зеркалом - вам честь и хвала. Но кольцо подлетающее к кольцу - это ротор и статор. Это 99,9% КПД.
Понимаете?
Это круче чем у светового парусника с его 94% отражения!
Шарик массой m1 на скорости v1 подлетел к шарику массой m2 и скоростью 0 (мы находимся в системе отсчета корабля) и отлетел со скоростью v1, изменив свой импульс (в нашей системе отсчета) на  2mv1.
Условия идеальные. Как в школьном учебнике.

И честно говоря, я не понял  вашего пассажа про замкнутые- незамкнутые сверхпроводники. Я намерен бросаться кольцами которые уже имеют ток к кольцам, которые тоже имеют ток. Оба - сверхпроводники. Когда они будут приближаться друг к другу поля обоих магнитов "упрутся друг в друга" и это приведет к резкому но плавному (обратно пропорционально 8-й степени) возрастанию тока в обоих кольцах. Поэтому начальные токи должны быть так подобраны что бы в момент остановки подлетевшего кольца токи не превышали порога сверхпровдника (а то пробьет и кольца испаряться мы будем иметь неупругое столкновение). Одно из колец вообще может оказаться без тока.  Надо делать расчет.
Прквольно если это будет кольцо на звездолете…

Отброшенное кольцо надо испарять только после того как оно улетело от звездолета, передав почти весь ему импульс кораблю. Тогда его надо уничтожить, скажем, за счет  потери сверхпроводимости и … пах! От кольца осталось облако газа. Это уже чистая утилизация. Что бы не засорять пространство выхлопом в виде сверхпроводящей проволоки....

[alex_semenov]

зажрались - это когда лучом (света, пыли, колец) разгоняют

Пыли да. А если кольца - может получиться очень экономно. Вы даже не представляете как может оказаться экономно!!! Тогда все остальные проекты (типа парусников Форварда) действительно пойдут лесом!
По сути дела, если механизм разгона колец будет высокоэффективный, то механизм передачи импульса от кольца кораблю почти идеален. В итоге мы можем получить привод с эффективностью ~ 1.
По электроэнергии, разумеется.
Саму электроэнергию надо где-то взять. И тут никуда не денешься. Ее в любом случае надо будет много. Но ее можно получать не на борту звездолета, а на месте старта. Поэтому злосчастная удельная мощность нашего звездолета на магнитном парусе оказывается почти что ничем не ограничена.

[ВадимZero]

Да почему же нельзя?Боле того. Вы видимо не улавливаете самого ЦЕННОГО в этой сумасшедшей идее.Ценность ее в том, что если несущее импульс mv кольцо правильно приближается к магниту корабля, останавливается и отлетает назад, то это ИДЕАЛЬНАЯ ситуация передачи импульса.Вы это можете понять?

Галушки сами запрыгивают в рот....конечно понимаю. Это мне кажеться слишком хорошо чтобы оказаться правдой. Просто любой сверхпроводник теряет свою сверхпроводимость при своем магнитном пределе. У нас магнит тормозит на скоростях порядка 0,1с на дистанции в 200 км. Какие магнитные поля тут нам понадобяться чтобы затормозить? Я просто сомневаюсь что такие сверхпроводники существуют.

[alex_semenov]

Первые простейшие прикидки по смокортрону (кольцетронному звездолету).

Пускай нас интересует конечная скорость 0.2с.
Если бы мы разгонялись с постоянным  ускорением 0.1g , нам потребовалось бы 1.9 года и дистанция разгона составит 0,19 cв. лет или  12 245 а.е.
Но мы запускаем кольца некоторой массы. Разгон происходит толчками. Пускай встреча с догоняющим кольцом происходит 1с и среднее ускорение получается 10g (пиковое будет намного больше.). Мы пока запускаем автомат. И он вполне способен такой импульс перенести. Другая версия - на корабле есть амортизатор растягивающий удар и сглаживающий ускорение (скажем за 2 секунды импульс будет растянут на 5 g).

Это значит, что  для обеспечения динамики разгона нам потребуется приход одного кольца в 100 с. (чуть меньше чем через 2 минуты). И всего надо запустить вслед звездолету 612 245 штук таких вот колец.
Не так уж и много!

При этом, надо учитывать, что кольца догоняют звездолет. И, если, скажем кольца запускаются в 2 раза быстрей чем скорость звездолета (вопрос о скорости запуска колец - отдельная и восхитительная задачка для журнала "Квакнт"! Тут красивые графики для любознательных деток.), то запуск последнего кольца должен произойти за пол срока до окончания разгона. То есть все кольца надо выстрелить за 0,97 лет.
Чем медленней кольца догонят звездолет, тем плотней (по времени) они должны запускаться. Но это - отдельная красивая сказка…
Пока что. Исходя из этого расчета мы получаем что для соблюдения графика прибытия разгонных колец нам нужно запускать кольцо каждые 50 с (половина от интервала прибытия).
Давайте прикиним как мы их разгоняем? Колца неживые. И я вполне допускаю для них ускорение 10 000 g. В этом случае дистанция их разгона составит пол астрономической единицы. На таком расстоянии кольцо можно попытаться разогнать и потоком пыли, частиц и т.д.  Сам разгон до удвоенной конечной скорости (0.4с) займет 1224 с. Или треть часа. Значит. Что бы обеспечить поток колец на заключительном этапе разгона нам нужно иметь параллельно работающие 24 пушки.

Предвижу сразу вопрос. В начале разгона в магнитное зеркало будет врезаться кольцо на скрести 0.4с?
НЕТ!
В этом самый цымис (как говорят в Одессе). Идеально было бы, если кольцо догоняло бы корабль на УДВОЕННОЙ скорости, на которой корабль сейчас движется относительно системы отсчета старта.
Тогда, отскакивая от корабля при определенном соотношении масс с половиной от своей скорости оно бы в системе отсчета старта… останавливалось бы. Это и означало бы что весь свой импульс и всю свою энергию кольцо передало разгоняемому кораблю.
Я еще не знаю, возможна ли физически (динамически) такая ситуация? Не слишком ли огромные получаются нагрузки. Можно ли их снизить?
Но кинематически ситуация вполне возможная.
То есть мы получаем идеальную систему разгона где энергия вложенная в разгоняющую систему почти полностью  передается кораблю а на нагрев окружающего пространства почти ничего не расходуется. Ну разве что энергия, которая испаряет кольца после их использования. Но это будет на самом деле ноль-ноль-дым.

Вообще говоря, самым критичным будет последнее столкновение. Если корабль летит на 0.2с и его догоняет последнее кольцо на 0.4с… Отлететь оно должно на 0.2 ( в системе отсчета корабля). Вообще говоря оно должно быть очень легким.
Гм…
И как мне кажется весь вопрос насколько легким можно такое кольцо сделать?
В общем тут нужно еще думать.
Очень красивая задачка…

[Проходящий Кот]

На "Новостях космонавтики" помнится кто-то предложил корабль, принимающий подобные посылки 20000 лет при пути до Альфы Центавра.......

[PathFinder]

Да, ник того товарища - unihorn. Помню тогда Александр его идею раскритиковал.
Правда, уже вижу в чём идея Александра здорово отличается от идеи unihorn.