Двигатель для межзвёздных перелётов

[Лунный заяц]

Можно еще импульс "утилизировать" в энергию химических связей, к примеру))) Эндотермическая реакция вещества микро-снарядов, с веществом "тормозящей среды"))) И потом по новому кругу! С частичной рекуперацией!

Да блин, импульс пропорционален скорости, энергия - скорости в квадрате. Импульс не утилизируется в энергию, он сам по себе. Механическая энергия превращается в тепло (или излучение, или ещё что-нибудь), импульс ни во что не превращается. Это такая фишка, которую бывает сразу трудно понять, но она есть. В наших повседневных условиях импульс обычно в итоге передаётся Земле и поэтому как бы исчезает, подобно кинетической энергии, но на самом деле он всегда сохраняется и вы можете провести эксперименты, чтобы лично убедиться в этом.
 

Еще один прикол с распределением импульса - подвеска машин. Если без амортизаторов и пружин, то она сильно скачет на тех же кочках, а если с ними, то "глотает" ухабы! Т.е импульс куда то девается...

Подвеска просто превращает жёсткое соединение колёс с кузовом в нежёсткое. Поэтому колёса едут по дороге в некотором смысле отдельно от кузова. При ударе о бугор импульс вверх получает не весь автомобиль, а только колесо, так же при падении в яму импульс вниз сначала получает только колесо. В конечном итоге импульсы вверх гасятся силой тяжести, а импульсы вниз - силой реакции опоры (закон сохранения тут не нарушается, так как при отталкивании от Земли она получает такой же импульс, только в противоположном направлении).

[Vavanzer]

Поэтому когда дейтерий с тритием реагируют превращаясь нейтрон и альфа частицу импульс у них одинаковый согласно закону сохранения импульса, а энергия разная.

  Эт то да. Меняется масса компонентов.
Например, разлетевшиеся оттолкнувшиеся друг от друга снаряды 1кг*10м/с и 10кг*1м/с будут иметь 55Дж энергии суммарной, относительно точки оскока.
 А если одинаковые по 5кг*2м/с , то всего 20 Дж.

 В итоге, выкидывать малую массу с большой скоростью энергетически крайне не выгодно. Это все понимают!

  Но у нас ведь снаряды или молекулы, которыми стрелять будем, не будут менять состав и массу.

[Vavanzer]

импульс ни во что не превращается. Это такая фишка, которую бывает сразу трудно понять, но она есть.

  Столкновение с телом с ассиметричным распределением масс (2 шара на палке к примеру) ломает этот закон "прямоточной передачи" окончательно. Тк такое тело, получив вращающий импульс, может отдать его в каком угодно направлении в плоскости вращения.
 Например, может получиться такой цикл, что при первом ударе снизу оно получит пенделя от первого шара, сильно отклонив его направления, и обретя вращение, а вторым столкновением но уже вверху, остановить следующий шар, и замедлить вращение!
  Или тут тоже что то не так?

[elind]

Мне бы (моим фантазиям) проект "солнечных часов" пригодился бы для питания "гравицапы Семёнова" в поясе Койпера для запуска релятивистских звездолётов. В очень отдалённом будущем, разумеется. То есть у меня есть уже мирное применение для бомбы в 10 Гигатонн.

Из "обычного" углеволокна можно изготовить ёмкость под давление до 10 000 атм.

При давлении в десять тысяч атмосфер плотность дейтерия будет чуть более 700 кг/м³, так что для самоподдерживающегося процесса требуется глубина выгорания 0.28. Достигается такая глубина выгорания при раиусе шара 2.(3) метра, в который нужно вкачать 800 Мегатонн от инициатора - т. е., эквивалент такой бомбы с использованием экономически оправданых технологий будет не менее полутора гигатонн. В качестве инициатора можно исползовать трёхступенчатый заряд кассической схемы с "дырявыми" полстями заряда, зполненными всё тем же дейтерием с плотностью 700 кг/м³.
При радиусе полости с дейтерием в 7.5 метров, для заряда имеем глубину выгорания 2/3, эквивалент 64 Гт, масса оболочки 2000 тонн, масса дейтерия 1200 тонн - для Гравицапы подходит, дла бомболёта же излишне мощно.
Тут же можно видеть очень сильную зависимость требуемой энергии зажигания от плотности - при плотности 700 кг/м³ имеем 800 Мегатонн, а при 3200 кг/м³ - всего 40 килотонн. При разнице плотностей в 4.5 раза разница энергий составляет 20 000 раз.

С нитевидными кристалами имеется сразу несколько синергичных проблемм:
во-первых, само по себе их производство доргое;
во-вторых, требуется контроль качества каждой отдельной "реснички";
в-третьих, "усы" получаются короткие - в единицы сантиметров, и в композитах их приходиться использовать не так как волокна (в отличие от многокилометровых волокон, которые можно намотать почти произвольным образом, в широких пределах концентраций, "усы" нужно выкладывать "вручную" в строго определённые конфигурации, притом довольно "плотные" - с малой (но не слишком малой) долей связующего вещества).

[MenFrame]

  Но у нас ведь снаряды или молекулы, которыми стрелять будем, не будут менять состав и массу.

Главное то что импульс сохраняеться вне зависимости упругое столкновение или нет

[Vavanzer]

импульс пропорционален скорости, энергия - скорости в квадрате. Импульс не утилизируется в энергию, он сам по себе. Механическая энергия превращается в тепло (или излучение, или ещё что-нибудь), импульс ни во что не превращается

Ну при упругом непрямом абсолютно упругом столкновении одинаковых масс сумма векторов вторичных скоростей равна первичной. И соответственно, квадраты тоже.
  Ладно, я помучаю все таки бумагу, пока выздоравливаю, попробую глубже понять, как там распределится все... Про крученые бильярдные шары надо еще почитать))
 

И дальше собственно ответ:
- ускорение у 1-го будет меньше чем у 2-го ( примерно в 3.36 миллиона раз ) потому, что продольная масса у электрона на 10 ГэВ примерно в 3.36 миллиона раз больше чем у протона на 10 ГэВ

  Благодарю.
 Этот релятивизм... Его считать - одни заморочки)))
  Для меня, как для истинного "материалиста" (в плане того то что все имеет материальную природу), набор массы при достижении предсветовых скоростей - что то вроде мистики!
 Да и задачка "3х часов", движущихся в разных направлениях с разной скоростью, при попытке ее решить "вкруг", выдала парадокс несоответствия. То что третий звездолет с часами будет жить в двух временах , имеющих разную скорость течения)) Пересчитывал и и двухмерный и трехмерный варианты! Со всеми этими разложениями на вектора...  Даже 5 тел вводил. Там тоже жесть.
 Мож я что то не так считал. Эт было давно.

Главное то что импульс сохраняеться вне зависимости упругое столкновение или нет

  Да и пусть сохраняется, я все равно найду способ его "сломать". Пусть даже это будет "безопорник" второго рода, с некоторым привлечением воздействия с окружающим пространством!

[Vavanzer]

  Тут вот, "из-за вас", картинка навела на очередную "дурную" мысль.
  Получается, если я выстрелю шаром с энергией E, он врежется в такой же шар так чтоб они разлетелись под 45°, у меня получится две новых энергии, по Е/√2. Сумма модулей √2E будет.
  Они столкнутся еще так же с шарами, под 45° уже для их траектории. Получится еще по 2 новых энергии, т.е 4 уже шара с энергиями Е/2.
Е/√2*1/√2 или Е/2 каждая.
 И так каждая новая цепочка будет умножать суммарный модуль энергии в 1,42раза (на √2).

 2 цикла уменя увеличили энергию в 2 раза, получается. И если я поймаю ее какой сферической ловушкой, или какой то еще, где они перпендикулярно врежутся и отдадут энергию приемнику, то рискую получить приличные дивиденды!))) За счет такого "умножителя".

 Но почему то в реальной жизни это не прокатывает! Где подвох кроется?

[Vavanzer]

  Есть еще один парадокс, кинематический. Непонятка точнее.
  Бешено вращающееся горизонтальное кольцо, с круговой скоростью равной первой космической и более.
 Оно как бэ, вродь должно левитировать, в гравитации, или кажется что вообще выкинуться из гравитационной ямы (правда выкинуться не позволяет замкнутая траектория на одной высоте).
 Тк мгновенная скорость каждой точки выше или равна 1й космической.
 Но, будучи в невесомости, это кольцо уже ничего никому не должно)))

 По идее, если какой то спутник повернет на орбите плавно, например в четверть круга (правда за счет доп импульса определенным образом), не меняя модуль скорости отн Земли, он не свалится, даже в процессе поворота, а просто изменит наклонение орбиты. Продолжит "левитировать".

[petrovich1964]

если я выстрелю шаром с энергией E, он врежется в такой же шар так чтоб они разлетелись под 45°, у меня получится две новых энергии

Неправильно посчитали. Каждый шар будет обладать половиной первоначальной энергии, если их скорости одинаковы.

\( E=mC^2 \)
Эквивалентность массы и энергии
Пускаем нагретый груз вдоль длиной прозрачной трубы. Получаем два равных импульса m1V1=m2V2, импульс груза и импульс всей установки. Пока грузик летит, он излучает энергию в космос, следовательно его масса уменьшается. Когда груз ударится о дно трубы, то его масса (следовательно импульс) будет меньше - значит вся конструкция затормозится меньше чем ускорилась. Теперь когда груз отскочил от дна и летит обратно, мы его нагреваем - масса груза увеличивается и соотвественно импульс возрастает. Значит когда груз ударится в противоположную стенку то ипульс системы снова увеличится. Безопорный двигатель, понимаешь!
 

[Vavanzer]

Неправильно посчитали. Каждый шар будет обладать половиной первоначальной энергии, если их скорости одинаковы.

  Да, там же сумма квадратов скоростей. А энергия это как раз квадрат скорости...
 Этот "прирост" индивидуального импульса касается. По 0.7Р первоначального  будет у каждого после разлета!

[petrovich1964]

По 0.7Р первоначального  будет у каждого после разлета!

\( V_1=u_1+u_2 \)
m1=m2 значит "один литр на двоих будет по 0,5" - не так ли?

[Vavanzer]

m1=m2 значит "один литр на двоих будет по 0,5" - не так ли?

0.5^2 + 0.5^2 = 1^2 ? Так что ли? По закону сложения векторов.  Тут надо по 0.7 каждому раздать, чтоб под углом дали проекцию в 0.5 ! Короч не выгодно им обьединяться, лучше пить по отдельности)))

[petrovich1964]

Тут надо по 0.7 каждому раздать, чтоб под углом дали проекцию в 0.5 !

Правильно.
\( |\vec{V_1}|=|\vec{u_1}+|\vec{u_2}| \) и \( V^2_1=u^2_1+u^2_2 \) что и даёт равенство энергий \( \frac{mV^2_1}{2}=\frac{mu^2_1}{2}+\frac{mu^2_2}{2} \)

[Александр Овчар]

просто ссылка, может уже было или нет. Я видел и другие идеи.

https://phys.org/news/2021-01-concept-rocket-thruster-exploits-mechanism.html?from=article_link
Новая концепция ракетного двигателя использует механизм солнечных вспышек

Новый тип ракетного двигателя, который мог бы доставить человечество на Марс и за его пределы, был предложен физиком Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США (DOE).

Устройство будет применять магнитные поля, чтобы заставить частицы плазмы , электрически заряженного газа, также известного как четвертое состояние материи, вылетать из задней части ракеты и, благодаря сохранению импульса, продвигать корабль вперед.

..

«Во время работы токамак производит магнитные пузыри, называемые плазмоидами, которые движутся со скоростью около 20 километров в секунду, что мне показалось очень похожим на толчок».

..
Современные плазменные двигатели , использующие электрические поля для приведения в движение частиц, могут производить только небольшой удельный импульс или скорость. Но компьютерное моделирование , выполненное на компьютерах PPPL и в Национальном энергетическом исследовательском научно-вычислительном центре (Управление научных пользователей Министерства энергетики США в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Беркли, Калифорния), показало, что новая концепция плазменного двигателя может генерировать выхлопные газы со скоростями в сотни километров в секунду. во-вторых, в 10 раз быстрее, чем у других двигателей.

..
Есть три основных различия между концепцией двигателя Эбрахими и другими устройствами. Во-первых, изменение силы магнитных полей может увеличить или уменьшить силу тяги. «Используя больше электромагнитов и магнитных полей, вы, по сути, можете повернуть ручку, чтобы точно настроить скорость», — сказал Эбрахими.

Во-вторых, новый двигатель производит движение, выбрасывая как плазменные частицы, так и магнитные пузыри, известные как плазмоиды. Плазмоиды добавляют мощность движению, и ни одна другая концепция двигателя их не включает.

В-третьих, в отличие от нынешних концепций двигателей, основанных на электрических полях, магнитные поля в концепции Эбрахими позволяют плазме внутри двигателя состоять либо из тяжелых, либо из легких атомов. Такая гибкость позволяет ученым адаптировать мощность тяги для конкретной миссии. «В то время как другим двигателям требуется тяжелый газ, состоящий из таких атомов, как ксенон, в этой концепции вы можете использовать любой тип газа», — сказал Эбрахими. В некоторых случаях ученые могут предпочесть легкий газ, потому что более мелкие атомы могут двигаться быстрее.

смежная тема
https://phys.org/news/2017-01-physicists-uncover-clues-mechanism-magnetic.html

[petrovich1964]

Какая масса у плазмоида? Сколько энергии надо на образование плазмоида? Вдруг такого количества энергии на обыкновенную лампочку на корме корабля будет хватать для большего ускорения? У фотонов скорость гораздо большая чем сотник км/с. 

[Mercury127]

У фотонов скорость гораздо большая чем сотник км/с.

фотонов проблемы с импульсом.

[Vavanzer]

Вдруг такого количества энергии на обыкновенную лампочку на корме корабля будет хватать для большего ускорения? У фотонов скорость гораздо большая чем сотник км/с. 

   Надо подумать! С точки зрения E=mc2/2, в плане высвобождения энергии из "дефекта масс", получается дичь какая то!
  1дж фотонов, как тут недавно уже упоминали, имеет импульс 3,33*10-9 кгм/с.
  Сколько фотоно-джоулей на единицу массы мы сможем вытащить из , к примеру, из гипотетического светящегося твердого ядерного реактора, полностью состоящего только из топлива? (Возьмем самое попсовое, уран-235)
 (Это по сути самая лайтовая версия, только без сферы из фотоэлементов!  Вместо нее высокоэффективный отражатель параболоид поставим. Тупо прямоточное использование энергии реактора!)

[petrovich1964]

фотонов проблемы с импульсом.

Ага. Аномальное ускорение Пионеров, только из за того что один бок был нагрет.

[Vavanzer]

   В 325м сожержится 83 ТДж/кг.
  Т.е, гипотетически, сняв с этого 1 кг эти тераджоули ввиде "света" получим 276 639 кг•м/с. Эт при 100% кпд.
   И, этот килограмм излучает на невесомый отражатель, прицепленный к нему.
 Получит скорость ну никак не более 276 км/с. Это менее 0.1%.
  За минусом КПД, массы отражателя и прочего обвеса, полезной нагрузки, а так же не полной параллельности потока от отражателя, получим менее 100 км/с !

 Но, зато, у нас потеря массы, за счет "дефекта масс", (m=E/c2)  - всего 0.922 грамма! 

   А теперь, отдадим все эти 83 ТДж килограмму рабочего тела (все остальное пока "невесомым" считаем). √(2*83ТДж/1кг)
Получаем 12 884 км/с ! Гораздо интереснее уже!  Можно полезную нагрузку уже вешать.

[Vavanzer]

фотонов проблемы с импульсом.

Ага. Аномальное ускорение Пионеров, только из за того что один бок был нагрет.

  Так там еще и частицы "пинались" всю дорогу!
  Импульсу скорость не так нужна, как масса. Особенно с учетом того, что он растет пропорционально 1/2й степени энергии! А энергии у нас пока что "нема" .
 В лучшем случае - мы имеем ядерный распад, из реально обузданных вариантов.
 Ну отражатель тонкопленочный с фотоэлементами еще, действующий в определенном радиусе от Солнца. И все по сути.