Двигатель для межзвёздных перелётов

[библиограф]

 Дурак какой-то.
Речь идет о том, что в радиационном поле 100000 р/час и  нейтронном потоке 10 ^12 н/с
любой] прозрачный материал очень скоро станет непрозрачным.
Впрочем, это неважно, прозрачная оболочка всё равно, не нужна.

[alex_semenov]

Дурак какой-то.

Это вы о себе? Похвальная самокритика!

Речь идет о том, что в радиационном поле 100000 р/час и  нейтронном потоке 10 ^12 н/с
любой] прозрачный материал очень скоро станет непрозрачным.
Впрочем, это неважно.

Да, если РЕЧЬ ИДЁТ ТЕПЕРЬ  об этом, то  да, это отдельная проблема. И ее бы хорошо, опять таки, описать количественно, а не бросаться метафорами.
Да, этот вопрос особо тут не обсуждался. И это касается не только колбы но и брегговских зеркал на чём сшита вся концепция.

[cryon]

Дурак какой-то.
Речь идет о том, что в радиационном поле 100000 р/час и  нейтронном потоке 10 ^12 н/с
любой] прозрачный материал очень скоро станет непрозрачным.
Впрочем, это неважно, прозрачная оболочка всё равно, не нужна.

Нейтроны поглощаются поглотителем, в плоскости фотоэлемента гама квантов тоже нет поглощаются тонким кольцом они.

[alex_semenov]

Нейтроны поглощаются поглотителем, в плоскости фотоэлемента гама квантов тоже нет поглощаются тонким кольцом они.

Вопрос не о фотоэлементах. Вопрос об оптике. Оптика (особенно брегговские зеркала и фильтры) - это КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ структуры, которые смотрят на раскалённое до 3000 К (или близко) ядро реактора и отражают инфракрасное излучение на спрятанные в радиационную тень фотоэлменты (которые сами являются сложными крислаллическими структурами). Но оттуда же, из реактора на кристаллическую оптику летят нейтроны, которые разрушают эту кристаллические структуры и приводят к их помутнению. То есть к потере ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ на чём и построена вся логика работы системы. Улавливаете засаду?
Фотоэлементы мы от радиации мы спрятать можем, а вот оптику - нет. Но она тоже кристаллическая структура.

[cryon]

Нейтроны поглощаются поглотителем, в плоскости фотоэлемента гама квантов тоже нет поглощаются тонким кольцом они.

Вопрос не о фотоэлементах. Вопрос об оптике. Оптика (особенно брегговские зеркала и фильтры) - это КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ структуры, которые смотрят на раскалённое до 3000 К (или близко) ядро реактора и отражают инфракрасное излучение на спрятанные в радиационную тень фотоэлменты (которые сами являются сложными крислаллическими структурами). Но оттуда же, из реактора на кристаллическую оптику летят нейтроны, которые разрушают эту кристаллические структуры и приводят к их помутнению. То есть к потере ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ на чём и построена вся логика работы системы. Улавливаете засаду?
Фотоэлементы мы от радиации мы спрятать можем, а вот оптику - нет. Но она тоже кристаллическая структура.

Реактор окружен слоем в пару сантиметров замедлителя нейтронов и тонким слоем бора -поглотителя нейтронов, остаются на зеркалах только гамма кванты но они в основном проникают насквозь зеркала без взаимодействия.

[PostAlien]

В силу того что это инфракрасный спектр (надо погружаться в физику твёрдого тела) и полоса излучения, попадающая на фотоэлементы уже как бы оптимально вырезана, есть надежда преобразовать этот поток с очень высоким КПД (под 80% и даже выше) в электрический ток.

Пока что даже для монохромного инфракрасного света и при освещённости в 114 киловатт на квадратный метр добились меньше 70%. Конечно, теоретически можно и больше. Ректенны вообще смогут преобразовать свет напрямую в электричество с КПД, близким к КПД цикла Карно. Но вы вроде стараетесь в этом проекте придерживаться гиперреализма?

А фотоэлементы, открытые всем ветрам?

Ультратонкие фотоэлементы очень устойчивы к радиации. Именно потому, что они ультратонкие.

[PostAlien]

Оптика (особенно брегговские зеркала и фильтры) - это КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ структуры

Гм. Оптику обычно делают из стекла. А стекло – это аморфное, а не кристаллическое вещество.

[Иван Моисеев]

Цитата: Иван Моисеев от Вчера в 16:49:31

    А фотоэлементы, открытые всем ветрам?

Ультратонкие фотоэлементы очень устойчивы к радиации. Именно потому, что они ультратонкие.

Мне нравится слово "очень".
Но мне больше бы понравилась фраза "Ультратонкие фотоэлементы очень устойчивы к ГКИ и излучению реактора во всем их спектре на протяжении тысячи лет".
Боюсь только, что эта фраза не соответствует действительности.

[Иван Моисеев]

Масса аппарата 1500 кг, реактора - 100 кг, тепловая мощность 5 Мвт, электрическая - 1, 5 Мвт.

А что с радиатором на 5-1,5=3,5 Мвт?
ТЭМ (1 Мвт, масса аппарата ~ 20 000 кг) прокололся именно на радиаторе...

[cryon]

Масса аппарата 1500 кг, реактора - 100 кг, тепловая мощность 5 Мвт, электрическая - 1, 5 Мвт.

А что с радиатором на 5-1,5=3,5 Мвт?
ТЭМ (1 Мвт, масса аппарата ~ 20 000 кг) прокололся именно на радиаторе...

Радиатором является сам фотоэлемент и зеркало, я кстати ошибся мощность реактора 2 мегаватта а не 5.

[библиограф]

    Реактор окружен слоем в пару сантиметров замедлителя нейтронов и тонким слоем бора -поглотителя нейтронов,     

Чудесный замедлитель! Поделитесь рецептом! А лучше сразу пишите в Нобелевский комитет - это
будет революционный переворот в атомной технике.

[Иван Моисеев]

Масса аппарата 1500 кг, реактора - 100 кг, тепловая мощность 5 Мвт, электрическая - 1, 5 Мвт.

А что с радиатором на 5-1,5=3,5 Мвт?
ТЭМ (1 Мвт, масса аппарата ~ 20 000 кг) прокололся именно на радиаторе...

Радиатором является сам фотоэлемент и зеркало, я кстати ошибся мощность реактора 2 мегаватта а не 5.

А чуть подробее про радиатор - температура, размеры?

[библиограф]

 Ну, тут, как раз, все понятно - тепловая нагрузка на зеркало и фотопреобразователь невелика,
они далеко от источника.
Идея всем хороша, но только не сделать плоский как блин высокотемпературный реактор,
главное - не устроить радиационную защиту фотоэлементов.
Многие, возможно, знают, что американцы испытывают сейчас альтернативу РИТЭГу на Рu238
Маломощный урановый реактор с большим сроком службы, киловатт всего.
 https://habr.com/ru/articles/403941/
Всё максимально упрощено - сам реактор это циллиндр из сплава высокобогащенного урана с молибденом,
К нему прижаты  тепловые трубы с кипящим натрием, они отводят тепло к генератору Стирлинга.
Реактор окружен оболочкой из окиси бериллия, это отражатель, замедлитель и размножитель нейтронов. Никаких полупроводников, только керамика и металл!
Реактор не на быстрых или на медленных, а на промежуточных нейтронах, как и все
реакторы на высокообогащенном уране, про их теорию почти ничего не пишут, но на подводных лодках
стоят такие и всё работает!
Это пример того, как легко сделать компактный маломощный реактор. Но тяжелый - сотни кг на кВт

[Roy McBride]

Это мы - не достаточно глубокие аналитики! Мы слишком неверно и наивно представляем себе работу двигателя межзвездного бомболёта, которая на 3/4 - была засекречена в силу ОРГАНИЧЕСКОЙ связи с ключевыми секретами работы термоядерного оружия.

Кстати ещё один пример непоняток и нестыковок. В книге сына Дайсона приводится два разных рисунка ядерных зарядов для "Ориона". Тот который общеизвестный, но есть ещё  рисунок где изображены нештатные ситуации с "Орионом", так вот там импульсный блок изображён совсем по другому.

Мы ведь хотим иметь на борту корабля искусственную гравитацию для людей. А мы знаем что минимальный диаметр центрифуги в которой люди будут себя комфортно чувствовать при 1g как раз ~400 м. Мы же ведь собираемся отправить к звёздам на столетия целый мини-мир. Колонию. Биом-биосферу. Она не может быть слишком маленькой. Ну и масса под 60 000 тонн. Если на борту импульсно-лимитированного Ориона "всего" 1000 человек, то это 60 тонн на человека. Все цифры разумные и хорошо сходятся.

А что если у нас будет беспилотная версия? Ей не нужны амортизаторы, мощная рад.защита и т.д. Что снижает массу корабля.  Может используя дополнительно внешние источники энергии вроде лазеров с накачкой от ядерного взрыва можно будет разогнаться хотя бы до 0.1с и уложится по времени в 40-50 лет до системы Альфа Центавра?

Эх, жаль что сейчас все работы по бомболётам сводятся к обсуждению на формумах и соцсетях. Как бы я хотел родится раньше что бы поучаствовать во всей этой ядерно-космической "движухе" 50-60 годов.

[alex_semenov]

Это пример того, как легко сделать компактный маломощный реактор.  Но тяжелый - сотни кг на кВт

Я не пойму зачем вам компактрый, то есть маломощный? Что за скупердяйство?
Все ходы давно уже записаны.
Вот оценка зависимости КПД той или иной технологии преобразования ядерной энергии в электричество в космосе:



Что называется, картина маслом в профиль. Тут есть и наше чудо термо-фото.... и в целом тут оно приближается к 35-40% общего кпд. Но при куда больших температурах чем стирлиг и прочие брайторы...
А вот та же картина маслом (правда термо-фото отсутствует) но уже, что называется, "в фас":



Удельная масса всей установки в зависимости от абсолютной мощности и видно что если вы пытаетесь делать карманный реактор, как бы вы его не делали - он получается удельно куда хуже.
Я даже попробовал "как художник" проэкстрополировать тенденции на графике к бо'льшим мощностям энергоустаноски (для ионного межзвездного корабля-колонии) до миллиарда киловатт, то есть до тероваттного реактора (!!!).



Для цикла Рейнкена из этой картинки (если ей поверить) выходит что на 10¹² ватт электрической мощности (это 1/20 всей мощности нашей цивилизации) ионный двигатель можно сделать на удельную мощность 1-2 квт/кг, возможно  даже достижимо 1 квт/кг для гигаваттной мощности установки. Но ясно что для карманных установкок высокая (и необходимая нам) удельная мощность недостижима.
Малый размер корабля/полезной нагрузки  - это очень плохо.
Люди, думающие, что маленький звездолёт (с бортовым источником энргии) ПРОЩЕ сделать чем большой, простите, кретины.
Но таких - "чуть больше чем все" (с).

[alex_semenov]

Кстати ещё один пример непоняток и нестыковок. В книге сына Дайсона приводится два разных рисунка ядерных зарядов для "Ориона". Тот который общеизвестный, но есть ещё  рисунок где изображены нештатные ситуации с "Орионом", так вот там импульсный блок изображён совсем по другому.

Вот тут приведены все известные схемы тяговых модулей:



Схема в левом верхнем углу - это реконструкции западных "заклёпкометристов" формы и габаритов разных модудей по открытой документации. Видимо по схемам магазинов и механизмов подачи таких зарядов.





Тот заряд, что обычно приводится (в разрезе) - это заряд для 10 м более позднего, "маленького" (и наиболее детально известного) марсианского "Ориона" для NASA, который собирались ставить на "Сатурн-5". Но у нас есть общий вид импульсного модуля и для изначального, 4000 тонного Ориона. И вот он - наиболее интересен для реконструкции. Тут - моя приблизирельная реконструкция (как планировалось на самом деле - под секретом).
Основная мысль. Излучение от взрыва приводит к абляции "блина" W, который разгоняет (на плиту-зеркало) "блин" рабочей массы Z. То есть используется ТОТ ЖЕ САМЫЙ МЕХАНИЗМ (почему всё это было под страшным секретом) что и в водородной бомбе для радиационной имплозии вторички, взрывом первички. Но в бомбе механизм радиационной имплозии сжимает сферу или цилиндр, а тут этот же механизм разгоняет рабочую массу до скоростей под 1000 км/с (в бомбе 300-700 км/с).  Можно ли разогнать (и как?)  до больших, межзвездных скоростей, используя не ядерные а термоядерные бомбы? Сие остаётся загадкой. Но Дайсон явно намекал что можно (до условных 10 000 км/с, видимо это реально теоретический предел для всех типов волн Маршака, что проявляется в движении ударных волн при взрыве сверхновых, о чем он в своей статье говорит-намекает аж два раза).
Обращаю внимание вот на что. Тут НАПРАВЛЕННОЕ движение плазмы  не надо путать с тепловым движением ее частиц плазмы. Это разные движения. И вся хитрость в том, что бы во второй тип движения перешла только мизерная часть энергии (скажем 10%), а основная часть энергии (70-80%) перешла в направленный разлёт плазмы. Как это делается? Механизм в целом ясен, но он явно засекречен, ну хотя бы потому что точно так же сжимается вторая ступень в термоядерной бомбе. И все существенные нюансы связаны с "тайной ядерного оружия"

[alex_semenov]

А что если у нас будет беспилотная версия? Ей не нужны амортизаторы, мощная рад.защита и т.д. Что снижает массу корабля.  Может используя дополнительно внешние источники энергии вроде лазеров с накачкой от ядерного взрыва можно будет разогнаться хотя бы до 0.1с и уложится по времени в 40-50 лет до системы Альфа Центавра?

Даже на беспилотной версии амортизатор необходим (я бы назвал это маятниковый накопитель) Теда Тейлора (это была его идея). Отказ от маятника не даст вам выигрыша в скорости полёта. Но создаст столько проблем... что лучше  от маятника не отказываться.  Более того, расположение бомб по ходу полёта (как это показано в сериале Netflix "Задача трёх тел") тоже плохая идея, так как каждая следующая бомба улетает от корабля с его текущей мгновенной скоростью и в итоге вы теряет импульс по плите, всякий раз когда плита от взрыва удаляется всё быстрей и быстрей (всякие эрзацы с движением за счёт абляции я вообще считаю умственным недоразумением. Тупиковыми блужданими, многолетними. Абляция не может создавать сколько-нибудь серьезный удельный импульс. Это очевидно сразу!)
Кстати, такой же финт будет и с воздушной ударной волной при полёте в атмосфере (меня заинтересовала эта задача, хотя раньше мне она казалась левой и неинтересной). Каждый воздушный взрыв создаст ударную волну относительно неподвижного воздуха. И чем быстрей движется корабль через воздух, тем с меньшей скоростью ударная волна догоняет плиту.

Эх, жаль что сейчас все работы по бомболётам сводятся к обсуждению на формумах и соцсетях. Как бы я хотел родится раньше что бы поучаствовать во всей этой ядерно-космической "движухе" 50-60 годов.

Если бы у них что-то получилось, то это имело бы смысл. Но у них же всё было закрыто-похерено! Проект не дошёл до стадии "металла" и "тестов" (хотя был к этому очень близок). И чему же завидовать?
Более того. Люди того времени, если они не посвящены в святая святых ядерных секретов, то есть секрет (а я бы не хотел ходить под подобной подпиской! это якорь на шее!) водородной бомбы (во всех тончайших деталях для чего надо еще очень детально знать ту физику!) то они НЕ МОГЛИ И ПОНЯТЬ принцип действия взрыволёта (даже сейчас нет описания его механизма "на пальцах", вот я тут вещаю - это всё что есть "популярно"). Даже очень хорошие но несекретные физики  все поняли неверно (например незасекреченные физики NASA в 1970-м году). Они не могли поверить, что есть механизм, которые напрямую превращает энергию взрыва в направленный разлёт. Они (как типичные ракетчики) решили что вся энергия бомбы превращается в тепловое движение плазмы а уж потом мы будем пытаться это как-то направлять... со всеми вытекающими тут издержками.
Только теперь, когда секреты ядерного оружия постепенно просачиваются к широким массам (нам, кото не давали подписку о неразглашении) мы только и может КАК НАДО понять принцип работы "Ориона".
Это - миг возражения идеи.
Именно сейчас.
Так что на самом деле если коми и повезло - то нам. Кто родился много позже, дождался, когда секреты  ядерного оружия стали широко известны и опираясь на это мы теперь можем понимать всю эту механику БЕЗ ПОДПИСКИ О НЕРАЗГЛОШЕНИИ ЯДЕРНЫХ СЕКРЕТОВ. Понимать правильно.
Надо просто хорошо понимая физику (с чем почти у всех - засада) ну и копаясь в уже открытых частях паззла "ядерное оружие" (отрыто так много, что можно сказать, почти всё! Да, мы кое-что еще не знаем и не понимаем, но это уже вкусные детали, картина в целом - очевидна).

[Иван Моисеев]

Принципы формулировались для исследований проблематики вообще, но они полностью пригодны и для двигательной проблематики.

Принципы исследований проблематики межзвездных перелетов
Принцип – руководящее положение, основное правило, установка для какой-либо деятельности.
Формулировка набора принципов полезны как для работы одного исследования, так и для координации разных работ. Принципы могут использоваться для быстрой фильтрации заведомо бесперспективных направлений. При этом исследователь может выбирать уровень "жесткости" требований, предъявляемых к реалистичности проекта.
В то же время, при всей своей значимости, принципы не носят категорического характера, можно отказаться от любого принципа либо модифицировать его, но при этом важно понимать и объяснять причины такого отказа.

Можно предложить следующий набор принципов для разработки проблематики межзвездных перелетов (МП).

1.   Принцип актуальности
Не следует считать, что в настоящее время нет смысла заниматься Проблемой
МП.
Аналог совета: "Не стоит откладывать на завтра то, что можно сделать сегодня". Если бы люди всегда перекладывали изучение проблем на потомков, мы бы до сих пор жили в пещерах.
2.   Принцип законности
Проекты или технические решения, основанные на "альтернативной физике", не рассматриваются.
3.   Принцип опоры на предвидимые технологии
На современных технологиях межзвездный полет работающего аппарата невозможен, поэтому исходя из Принципа 1 следует рассматривать возможности предвидимых технологий для решения проблемы МП.
4.   Принцип отказа от "волшебной палочки" прогресса
Нельзя перекладывать решение вопроса на будущие открытия. Оопора на технологии, о которых неизвестно ничего, означает отказ от работы.
5. "Гуманитарный" принцип
Условия жизни на борту межзвездного корабля должны быть не хуже средних на Земле. Для человека решение навсегда покинуть Землю не простое, поэтому не следует затруднять его "бытовыми" мотивациями.
6. Принцип "финансовой абстракции"
Нет смысла оценивать затраты на МП, так невозможно определить экономическую ситуацию на сотню лет вперед. В роли экономических критериев при рассмотрении проблематики МП могут выступать оценки объемов располагаемых материальных ресурсов.
7. Принцип "игнорирования сложности"
Демонстрация сложности технического решения не является доказательством его невозможности.

То же с полезным расширением:
https://ivan-moiseyev.livejournal.com/307684.html
 

[cryon]

Я должен оговориться, 140 грамм на квадрат это слишком легкую конструкцию я заложил видимо:
Сейчас достижимо для двустороннего фотоэлемента с зеркалами масса - только 1 кг на квадратный метр, т.е. реактор на 2 мегаватта на 40 лет работы и 1000 квадратных метров(при температуре фотоэлемента - радиатора в 322 К) фотоэлемента на 2 киловатт на квадрат и 800 ватт полезной мощности на квадрат и 670 ватт в полезной мощности ионника на 20 лет работы фотоэлемента. Если давать расход массы в 0.5% в год то получим за 20 лет расход массы корабля в 10% т.е. 1 кг и мощность на 10 кг полной массы корабля в 700 ватт*620 миллионов секунд т.е. 440 гигаджоулей на кг или скорость истечения с учетом кпд ионника в 880 км в сек что при времени работы в 145 лет даст снижение массы корабля в 2.72 раза и скорость полета в 880 км в сек всего.
Если покрывать фотоэлементы стеклом толщиной 50 микрометров то меньше 1 кг на квадрат получить сложно будет + масса каркаса.
В общем при трехкратной потере массе точно достижима скорость в 1000 км в сек.

[Rattus]

3.   Принцип опоры на предвидимые технологии
На современных технологиях межзвездный полет работающего аппарата невозможен, поэтому исходя из Принципа 1 следует рассматривать возможности предвидимых технологий для решения проблемы МП.
4.   Принцип отказа от "волшебной палочки" прогресса
Нельзя перекладывать решение вопроса на будущие открытия. Оопора на технологии, о которых неизвестно ничего, означает отказ от работы.

В чём принципиальное отличие этих двух пунктов?