Двигатель для межзвёздных перелётов

[Vavanzer]

Гравитация и сопротивление воздуха АБСОЛЮТНО ВТОРИЧНЫЕ затраты мощности при выводе ракеты на орбиту.

Тогда почему лунный модуль Армстронга, который взлетел с Луны и добрался до Земли гораздо меньше ракеты, которая этот модуль на Луну отправила?

Чел просто забыл включить в свои формулы постоянно действующие силы гравитации и лобового сопротивления))))  Иначе понял бы, откуда такие сумасшедшие соотношения стартовой массы к полезной нагрузке!  Про это кстати еще в школьных учебниках физики упоминали! В том плане почему при старте с Земли формула Циолковского не работает...

лед , точнее , твердое состояние вещества, может  не требовать никаких емкостей

Вы решили проблему охлаждения звездолёта? 

А у меня ее и не было еще)))
 Ну в том плане, что я за очень высокий КПД всех систем. Можно сказать, неземной!
 Эт тут можно охладить все воздухом и водой... А там... Только "сигма*Т^4" к вашим услугам... Ну и испарение чего нибудь!

[Vavanzer]

потенциальная(гравитационная)=mgh ~ 2 МДж/кг.

  Тут чуть другая тема. Еще и преодоление постоянно действующего ускорения. Чем дольше ракета взлетает и набирает скорость, тем дольше она находится под действием гравитационного ускорения. И тем больше энергии вбестолку уходит.
  Простой пример - вы можете хоть целую вечность жечь топливо в ракете, у которой ускорение 1g. Она просто будет висеть на месте , плеваться топливом и сотрясать воздух! Расходуя свою энергию вбестолку!

[ivanij]

Ожидаемая продолжительность жизни - величина неизвестная

Это даже не величина, а просто какая то абстрактная выдумка. Вилами на воде мазаная!
  Надо брать реальные величины, за минусом еще и поражающих факторов, предвиденных и непредвиденных!

 Очень даже реальная. О чём нам и говорит такая наука, как статистика.

[ivanij]

Газ не всегда превращается в лёд.

   Все превращается в лед. Если хорошенько охладить!
 А для конкретной задачи, нужен газ , или смесь, или соединение, которые 100% останутся льдом при небольшом давлении, за счет отбора испарившизся молекул для подачи в двигатель...

 Так лёд же и испарится в первую очередь при приближении к первой же попавшейся звезде. Так что для сохранения его в таком состоянии так или иначе, но придётся затратить некоторую энергию. 

[petrovich1964]

которые 100% останутся льдом при небольшом давлении, за счет отбора испарившизся молекул для подачи в двигатель...

Теплоемкость, калории... без хорошего холодильника, как не удаляй от двигателя, быстро нагреется.

[Иван Моисеев]

которые 100% останутся льдом при небольшом давлении, за счет отбора испарившизся молекул для подачи в двигатель...

Теплоемкость, калории... без хорошего холодильника, как не удаляй от двигателя, быстро нагреется.

Излучение двигателя можно экранировать.

[Vavanzer]

Так лёд же и испарится в первую очередь при приближении к первой же попавшейся звезде. Так что для сохранения его в таком состоянии так или иначе, но придётся затратить некоторую энергию. 

  Его уже там не будет. А если и будет, то скорее всего что то типа Уэббовских экранов тонкопленочных, накрайняк можно поставить.
 

Теплоемкость, калории... без хорошего холодильника, как не удаляй от двигателя, быстро нагреется.

  Все можно предусмотреть. Если это космические технологии, а не очередное сараестроение. Для которого можно и вовсе ЖД-цистерну взять,прям с рамой и колесами, не отцепляя)))

  Тут вообще должна идти речь о КПД там в 99%+.  Тк ни на какие холодильники, радиаторы и проче привычное барахло - на борту нет места, точнее грузоподьемности!

 

как не удаляй от двигателя, быстро нагреется.

  Мы кстати еще не знаем какой даже лед там будет! Может быть и не гелий и водород, а что нибудь потяжелее! Мож и вовсе оксид урана и тп)))

[petrovich1964]

речь о КПД там в 99%+

Если мечтать то давайте сразу 100%, а ещё лучше ковёр-самолёт с кабиной. Сколько Ккал будет на тонну звездолёта при 99% КПД  при разгоне до 0,03С? Посчитали? Убедились что даже для охлаждения двигателя нужен будет холодильник с радиатором.
А про радиатор здесь хорошо сказал ... простите, склероз ... сравнив лепестки радиатора с деревом - чтобы разместить огромную площадь пластин радиатора нужен будет огромный "ствол", масса которого превысит массу пластин, полная аналогия с массой листьев и стволом дерева. Чем больше масса радиатора, тем больше нужно энергии для разгона, а чем больше энергии тратим тем больше надо отводить паразитного тепла, тем больше нужен радиатор, и т.д. по кругу.

[Vavanzer]

Чем больше масса радиатора, тем больше нужно энергии для разгона, а чем больше энергии тратим тем больше надо отводить паразитного тепла, тем больше нужен радиатор, и т.д. по кругу.

  Плюс еще и масса топлива, энергию которого рассеивает. И мощность движка для этого, ну и тд по кругу.
 

Если мечтать то давайте сразу 100%, а ещё лучше ковёр-самолёт с кабиной.

  Я не знаю как это сделать, но придется это сделать! 99,99% кпд как минимум. Если не выше.
 Там мощности вдобавок, ядерные. Высокая концентрация энергии и мощности в небольшой массе конструкции! Если не растягивать "удовольствие" во истечению рабочего вещества, то все это сгорит в первые же секунды, ни один материал не выдержит потока энергии такого!
  Этот вопрос я как то поднимал уже , когда термоядер обсуждали. Чем они будут собирать столь плотный поток жестких энергий!?)) Сейчас этот вопрос не стоит, тк посути микроскопические порции на них получают.

  Тут или испаряющееся зеркало, или там сфера эта с фотоэлементами большого радиуса, + длительный  разгон на малой тяге.

[Vavanzer]

Убедились что даже для охлаждения двигателя нужен будет холодильник с радиатором.

   Еще и устойчивый к бешеному  потоку рентгена и гаммы)) Если речь о ядерном и термоядерном!
Их бы вообще задействовать, как катализатор каких то полезных реакций, с выходом доп энергии!

[petrovich1964]

Я не знаю как это сделать, но придется это сделать! 99,99% кпд как минимум. Если не выше.

КПД электродвигателя 90%. Но если посчитать калории угля или нефти на электростанции, и потери при передаче энергии, то в конечном результате получаем (максимум) 15%.  Как на самом совершенном по современном паравозе КПД.

 Еще и устойчивый к бешеному  потоку рентгена и гаммы))

А это тоже относится к КПД. Эти потери, ИМХО, неизбежны при термоядерном синтезе.

Как мне видится, имхо моё собачье мнение, я не специалист, проблема отвода тепла основное ограничение на ускорение звездолёта. Допустим что у нас топливом будет антивещество, самое калорийное топливо из представляемых сегодня. Масса этого топлива гораздо меньше чем масса урана в качесте топлива в ядерном двигателе. (как то считал, что для достижения скорости в 0,1С  на Земле известно запасов урана лишь для того чтобы отправить в один конец звездолёт массой примерно ... в 150 тыс.тонн.) Но надо будет избавляться от паразитного тепла. И поэтому ускорение звездолёта должно быть очень маленьким. И это при разгоне и торможении. И как умно сказал ... склероз проклятый, не помню кто, а перекопать всю тему чтобы найти автора мне лень... реально для достижения ближайщих звёзд  потребуется около 4000 лет, то есть если бы во времена Клеопатры отправили звездолёт, то сегодня он пролетел бы лишь половину пути.
С такими сроками, имхо, никто не будет затевать такое дело.

[Иван Моисеев]

И как умно сказал ... склероз проклятый, не помню кто, а перекопать всю тему чтобы найти автора мне лень... реально для достижения ближайщих звёзд  потребуется около 4000 лет

а другной умно сказал ... склероз проклятый, не помню кто, а перекопать всю тему чтобы найти автора мне лень... реально для достижения ближайщих звёзд  потребуется около 40 лет

[Vavanzer]

реально для достижения ближайщих звёзд  потребуется около 40 лет

Вот к чему то близкому и надо стремиться. А не на  тыщщи лет вникуда энергией и материалами разбрасываться!)))
 

Допустим что у нас топливом будет антивещество, самое калорийное топливо из представляемых сегодня.

  Что в результате аннигиляции получается? Та самая "гамма". А не привычное "тепло", которое от костра идет...
  Что с ней делать собираетесь? Смотреть и загорать !?))
 
 Ну допустим, получили бочку анти материи. Отправили ее в гипотетическое сопло. Получили поток самых жестких излучений электромагнитных. Кто их отражать будет в нужном направлении, да еще и без всяких последствий для своего "тела", так сказать!?))) Есть такие материаллы, для почти полного отражения гамма-излучения, как для обычного отражателя света в автомобильной фаре!?))))
  Получаем взрыволет-2, с испаряющимся под жесткой гаммой толстенным покрытием!  Опять "путь вникуда".

[Vavanzer]

(как то считал, что для достижения скорости в 0,1С  на Земле известно запасов урана лишь для того чтобы отправить в один конец звездолёт массой примерно ... в 150 тыс.тонн.)

   Это при многоступенчатом варианте по классической формуле Циолковского?

   Так, чисто простой подсчет, до кучи. Чтоб 1кг в секунду скидывать со скоростью 10% от световой, надо мощность 450 тераватт!  Или 450 000 гигаватт.
  Соответственно, 1 грамм в секунду при 0.1с - 450 гигаватт...   У нас хоть одна электростанция может выдать что то подобное одним энергоблоком!?))))
К них сейчас мощности порядка единиц гигаватт на энергоблок...
 А нам эти сотни гигаватт мощности надо еще и  "упаковать" в компакнтную легкую конструкцию! Массой в единицы-десятки тонн! 

 И, тот самый КПД. Даже если 99% будет. 1% от 450 ГВт для какого то 1 грамма в секунду на 0.1с - эт 4,5 ГВт. Попробуйте охладить подобную мощность в вакууме!)))

[Vavanzer]

Еще один базовый расчет, на последок.
У 100 кг болванки на 0.1с кинетическая энергия получается 45000 Тераджоулей. Гипотетический видеорегистратор с передатчиком и "батарейкой", для передачи данных на расстояние в несколько световых лет))))
Аналогичная энергия содержится в 549кг урана (при 100% кпд извлечения и заявленной энергоемкости 8,2*10^13Дж/кг). Или же, 1,42 года непрерывной работы 1-гигаваттного энергоблока какой нибудь приличной электростанции!
 И теперь расставляем коэфициенты, добавляем массу сопутствующего движителю оборудования, и получим ... Что все это "шило на мыло"... 
 Что вся ядерная и термоядерная энергия по звездным меркам мощностей на массу -  это старая лошадь, которая еле еле тащит телегу со скоростью пешехода!

[Vavanzer]

Несложные расчёты показывают, что начиная с плотности ... в каждом Солнечном водороде-гелии-... находится на треть больше энергии чем в каждом Земном водороде-гелии-... Используя гравитационное бурение (см.Лорентц-фактор в кубе) можно солнечное вещество с непотерянной реликтовой энергией вытащить и разместить его на "звездолёте имени 1с"

  Не совсем понятно.
Но, касаемо гравитации, если оттуда вытащить его, из ямы, то скорее всего вещество станет таким же обычным
 Да и что его вытаскивать, оно в солнечном ветре летит. Знай, только, улавливай как нибудь)))

[alex_semenov]

Реликтовая энергия это энергия равная разнице

Погуглин "реликтовая энергия".
Кое-что нашёл...
Алтай. Мудрость и сила Шамана.Обитель духов.

Изначальная реликтовая энергия, излучаемая этим спрессованным кусочком материи, передалась мне. Волна экстатического восторга захлестнула меня, однако, чтобы потопить себя самого в этой опьяненности, я, следуя указаниям Старика, отрешился от своих чувств, как бы созерцая их со стороны.

Оно? 

Вообще-то я тоже не понял что это за тип энергии. Но почему-то вспомнилась недавняя тут концепция Мотовилова по поводу вечной и бесконечной вселенной, в частности объяснение парадокса Ольберса через  старение света. У вас, часом, не одна концепция "новой физики" на двоих?

[alex_semenov]

речь о КПД там в 99%+

Если мечтать то давайте сразу 100%, а ещё лучше ковёр-самолёт с кабиной. Сколько Ккал будет на тонну звездолёта при 99% КПД  при разгоне до 0,03С? Посчитали? Убедились что даже для охлаждения двигателя нужен будет холодильник с радиатором.
А про радиатор здесь хорошо сказал ... простите, склероз ... сравнив лепестки радиатора с деревом - чтобы разместить огромную площадь пластин радиатора нужен будет огромный "ствол", масса которого превысит массу пластин, полная аналогия с массой листьев и стволом дерева. Чем больше масса радиатора, тем больше нужно энергии для разгона, а чем больше энергии тратим тем больше надо отводить паразитного тепла, тем больше нужен радиатор, и т.д. по кругу.

На самом деле я бы не зацикливался на проблеме радиатора.
В сущности, радиатор можно сделать сколь угодно лёгким, если вы решили проблему как латать пробоины в нём (самозатягивающийся радиатор, например).



Но проблема получения необходимой удельной мощности энергоустановки - в том, что по-сути вам всё равно нужна для этого высокая температура нагревателя. А значит вы высокую удельную мощность тут покупаете... низким ресурсом системы. И вот тут начинаются проблемы.




Даже на 100 ватт/кг вам потребуется 1791 год в пути до А.Центавра, 4,3 св.лет. И из этих лет 1144 года реактор должен быть активен (775 лет разгон, 368 лет торможение). Это - одноступенчатая оптимальная ракета. К цели прилетит 1/4 стартовой массы.
Если вы используете принцип ступенчатости, скажем, построите 8-и ступенчатый зонд Елистратова, то после оптимизации вы на нем прибудете к А.Центавра чуть раньше, за 1450 лет. И к цели прилетит лишь 1/1000 часть от стартовой массы. При этом каждый из 8 реакторов на каждой ступени должен будет отработать в течении 113 лет.

Преимущество ступенчатого подхода проявится на бо'льших дистанциях. Так при энерговооружённости одноступенчатого звездолёта в те же 100 ватт/кг оптимальный ионный зонд будет лететь на 15 св. лет 4 119 лет. И реактор должен непрерывно работать 2 631 год.
Но восьмиступенчатый Е-зонд с той же энерговооружённостью (110 ватт/кг так как тут считается на ступень без полезной нагрузки) будет в пути 3332 года и каждая из восьми ступеней должна отработать по 278 лет.

100-120 ватт/кг - вполне себе мыслимая удельная мощность космической энергоустановки (особенно при масштабировании вверх).



Но вот ресурс работы....
Тут обнять и плакать... Не хватает двух-трёх порядков - точно.

[Иван Моисеев]

В сущности, радиатор можно сделать сколь угодно лёгким, если вы решили проблему как латать пробоины в нём.

Есть такая партия!
Т.е., тьфу, нет такой проблемы!
Даже если вы решили не использовать плевые/капельные радиаторы, существует традиционный подход - секционность.

8-и ступенчатый зонд Елистратова

А это что за зверь?

[alex_semenov]

И как умно сказал ... склероз проклятый, не помню кто, а перекопать всю тему чтобы найти автора мне лень... реально для достижения ближайщих звёзд  потребуется около 4000 лет

а другой умно сказал ... склероз проклятый, не помню кто, а перекопать всю тему чтобы найти автора мне лень... реально для достижения ближайщих звёзд  потребуется около 40 лет

"Всё дело в цене на билет" (с) 

На самом деле даже релятивистская фотонная ракета релятивистский фотонный звездолёт - ИНЖЕНЕРНО РЕАЛИСТИЧЕН. Мы это тут уже 100 раз обсуждали. Это лазерный парус. Лучшего решения именно для субрелятивистского и тем более релятивистского разгона и представить себе нельзя. Но для запуска такого парусника вам потребуется астросооружение, которое будет производить луч с энергией, равной всей энергии Солнца, падающей на поверхность Земли или даже кратно больше.
И это - неустранимый нюанс. Просто из законов сохранения энергии. Это не всякая цивилизация себе может позволить. А вотзможно таких цивилизаций вообще не существует.

А это что за зверь?

Да он тут долго обсуждался. Идея Sergey E.  Предел реализма. Опора на имеющиеся технологии. Ионный зонд из 8 ступеней (4 ступени разгон, 4 ступени - торможение). Мои прикидки к нему (слева распальцовка массы, справа - траектория разгон-торможение, инерционный участок исключён, но он есть и высчитывается отдельно):


Фишка в использовании реактора нагретого до почти 3000 К и испльзования термофотопреобразователей. Мечта получить удельную мощность 2000- 3000 ватт/кг. Тогда до А.Центавры можно будет добраться за 698-677 лет. При этом, так как реакторы включаются и работают последоватьельно, то каждый работает "всего" 50-10 лет.

Есть такая партия!
Т.е., тьфу, нет такой проблемы!
Даже если вы решили не использовать плевые/капельные радиаторы, существует традиционный подход - секционность.

А почему капельные радиаторы забраковали на "Нуклоне"? А сколько форсу то было!!!



Не выходит, Данила-мастер, каменный цветок?
 
Опыты на МКС ставили и вроде как прослезились. Не летят ма-а-а-а-хонькие капельки через заряженную плазму космического "вакуума" по прямой как мелкий-мелкий дождик (как хотелось). А крутит их как снежинки зимней вьюгой и летят они чёрт знает куда.
Есть такое подозрение.
В общем, затор с капельными чудо-радиаторами в РЕАЛЬНОМ космосе.
Ну а разбить панели радиатора на секции - это полурешение. Всё равно при нужных сроках работы (пусть не тысячи лет но сотни лет - точно) - никакая сенсационность не спасёт. Нужна какая-то форма рекуперации.
Ну или совсем уйти от радиаторов... ну в смысли использовать пресловутую термофотовольтовую схему.