Двигатель для межзвёздных перелётов

[vsevolodson]

Кстати в который раз возникает мысль, что ничего лучше предложенного L_Pt разгона в периастре быть не может. Но рассчёты указывают на весьма сильные ограничения отношения массы к эффективной площади разгонного аппарата. И эта самая лучшая идея похоронена с высокой вероятностью. Точной оценки до сих пор нет по причине не выясненной мной теплоёмкости водорода при высоких температурах. Может быть есть у кого-нибудь сведения о теплоёмкости водорода хотя бы до температуры 4000К? А то тема скатывается в словоблудие.

[vsevolodson]

Идея 

Запуск.
Корабль поколений оснащён несколькими ТФЯРД (рабочее тело: H₂, топливо: U²³³), каждый из которых разгоняет свой грузовой блок с ускорением ~1g. Экономия топлива на старте достигается за счёт гравиманёвра у поверхности Солнца (эффект Оберта) с предварительным разогревом рабочего тела излучением Солнца перед подачей в ТФЯР-двигатель. В итоге корабль поколений покидает СС на скорости 200-300 км/с.

Полуинерциальный полёт (осторожно, матан).
Если посмотреть на распределение скоростей ближайших звёзд относительно СС, то видно, что оно является частным случаем дискретного распределения Паскаля (или даже Пуассона).

Как видно по картинке, у распределения есть справа длинный хвост. Это означает, что среди междузвёздных планетозималей всегда есть доля таких, чья лучевая скорость относительно СС будет достаточно велика (+200..+300 км/с). То есть корабль поколений на пути к звезде может встретить некоторое ограниченное множество таких планетозималей, у которых скорость относительно корабля будет минимальна. Это означает, что корабль поколений в течение нескольких тысяч лет перелёта к звезде может с минимальными затратами энергии достигать тех межзвёздных планетозималей, с которыми ему "по пути". Чем это так здорово. Перелёт на скорости ~0,001c длится многие тысячи лет и необходимость восполнения различных ресурсов неотвратима, так как иначе рост энтропии превратит корабль поколений в мёртвый стоунхендж ещё задолго до достижения целевой звезды.

Таким образом, скорость межзвёздного перелёта в 200..300 км/с даёт следующие преимущества:
1) достижима с точки зрения известной нам физики (требуется 40_-7⁺¹⁰ км/с прироста скорости при кратковременном разгоне);
2) позволяет кораблю поколений восполнять ресурсы по пути, - из чего следует, что это позволяет не разгонять при старте дополнительные массы рабочего тела (и, возможно, топлива).

Если выражаться проще, то корабль, поколений при запуске может быть сильно облегчен по массе, так как требуемое дельта-v теперь всего лишь ~40 км/с. При скорости истечения 11_-1⁺¹км/с это означает что для запуска составного блока полезной нагрузки массой 1 Мт понадобится 37 Мт водорода. Для торможения, напоминаю, рабочего тела и топлива не берётся с собой. Возможно даже некоторые другие ресурсы для развёртывания корабля поколений в пути можно будет добыть уже в инерциальном полёте. Но тут уже нужны расчёты вероятности встречи попутной планетозимали.

[gans2]

А не проще прямо на них и лететь? Они всяко больше корабля и богаче. А время перелета всего на порчядок удлиняется

[vsevolodson]

А не проще прямо на них и лететь? Они всяко больше корабля и богаче. А время перелета всего на порчядок удлиняется

Возможно даже так. Стартуем от Солнца гравиманёвром, достигаем найденную заранее попутную планетозималь и на ней и живём несколько тысяч лет. Перед тем как сняться с якоря, добываем топлива и рабочего тела для торможения у целевой звезды.

[Проходящий Кот]

Вот и до Пингвинов дошли.....

[gans2]

А не проще прямо на них и лететь? Они всяко больше корабля и богаче. А время перелета всего на порчядок удлиняется

Возможно даже так. Стартуем от Солнца гравиманёвром, достигаем найденную заранее попутную планетозималь и на ней и живём несколько тысяч лет. Перед тем как сняться с якоря, добываем топлива и рабочего тела для торможения у целевой звезды.

А если подгадать под разбрасывание платезималей гигантами на стадии поздней тяжелой бомбардировки то можно выбирать попутную не заморачиваясь поиском в Оорте. Как раз моя идея расселения из молодых систем.

[vsevolodson]

Вот и до Пингвинов дошли.....

Да, разрешив технологические трудности пингвинской ниши, мы почти разрешаем и междузвёздные перелёты. Почему почти. Потому что сидя внутри СС мы должны найти подходящую планетозималь, что летит примерно в сторону, скажем альфы Центавра и находится сильно ближе её, скажем, на расстоянии 1000 АЕ от нас. Обнаружив такое, мы можем сделать финт ушамигравиманёвр у Солнца и достигнув её, сесть на якорь. Проблема здесь в том, чтобы обнаружить такое кометное ядро на расстоянии 1000 АЕ от Солнца. Задача, мягко говоря, нетривиальная.

[vsevolodson]

Картинка из пингвиньей темы:

Суть остаётся примерно та же, только R заместо 1АЕ становится равно ~1000АЕ, v заместо 40 км/с становится 240_-40⁺⁶⁰км/с, "базовая колония А" - это Солнечная Система, а "Б" - это попутная планетозималь. Еще есть разница в том, что траектория (зелёная) должна быть более прямолинейна.

[gans2]

Именно поэтому никто не летает от таких древних систем как Солнечная. Межзвездные перелетчики "пингвины" собираются возле молодых систем от которых идет легко детектируемый поток платезималей.

[vsevolodson]

Именно поэтому никто не летает от таких древних систем как Солнечная.

По крайней мере даже человек, как вид, может за несколько тысяч лет достигнуть соседних звёзд таким способом. А случай СС, действительно, неудачный. Достаточно того, что СС находится в так называемом "локальном пузыре", в котором относительно мало межзвёздного газа, пыли, и, вероятно, даже несвязных планетозималей меньше, чем в среднем болтается в остальной Галактике.

[vsevolodson]

Кстати, из картинки видно, что я слегка соврал насчёт столь малого дельта-v. Выйти на точку встречи с ненулевой взаимной скоростью с попутной планетозималью мало, надо ещё будет совершить манёвр для торможения относительно неё.

[gans2]

СС находится в так называемом "локальном пузыре", в котором относительно мало межзвёздного газа, пыли, и, вероятно, даже несвязных планетозималей меньше, чем в среднем болтается в остальной Галактике.

Нет связи между газом и пылью и количеством платезималей В Локальном пузыре. Оный пузырь надут взрывом сверхновых, каковые смели только "легкую" составляющую. СС в него попала кстати совсем "недавно", а не зародилась в нём. Такто.

[vsevolodson]

Возможны два варианта старта:
1) Ждём когда через СС пройдёт попутная межзвёздная планетозималь в направлении одной из интересных и близких звёзд.
2) Стартуем "вслепую" к выбранной звезде, в течение первых сотен лет инерциального полёта находим попутный объект.
Чтобы выбрать, необходимо оценить вероятность того, что попутную планетозималь удастся нащупать во время инерциального полёта за приемлемое время.

[ВадимZero]

Кстати о взрыволетах...
В Вике сказано...http://ru.wikipedia.org/wiki/Термоядерный_ракетный_двигатель

.Около 20 % выделяется в форме рентгеновского излучения. Вся остальная энергия может быть непосредственно использована для создания реактивной тяги.

Тоесть мы получаем протоны несущие импульс парусу..с энергией 11,7 Мэв.(хотя наверное больше)
Какая скорость у такого протона? я сам не нашел.
Теоритически  мы можем еще большую энергию протонов получить...Если у нас есть прореагировшая плазма в состоянии теплового равновесия, из осколков деления урана 235 и протонов.

[vsevolodson]

В Вике сказано...http://ru.wikipedia.org/wiki/Термоядерный_ракетный_двигатель

Мало ли что в вики сказано. Где источник?

[ВадимZero]

Мало ли что в вики сказано. Где источник?

Сам искал, не нашел. Так что только Вика. Подозреваю, что количество ренгена выделяющегося напрямую связано с сечением столкновений частиц. Чем меньше сечение тем меньше ренгена, а с ростом энергии сечение уменьшаеться...

[vsevolodson]

А я видел пару источников, в которых совершенно другие оценки. 70-80% рентгена. С сечением реакции это вряд ли связано, так как речь идёт о тепловом излучении. Да и кстати, Стефан-с-Больцманом тоже противоречат оценке в 20% рентгена.

[Проходящий Кот]

Здесь же производились уже свои расчеты. Рентген и нейтроны уносят 80% энергии.

[Dem]

Суть остаётся примерно та же, только R заместо 1АЕ становится равно ~1000АЕ, v заместо 40 км/с становится 240_-40⁺⁶⁰км/с, "базовая колония А" - это Солнечная Система, а "Б" - это попутная планетозималь. Еще есть разница в том, что траектория (зелёная) должна быть более прямолинейна.

Ещё - мониторим не всю сферу, а только пятачок противоположный нужному направлению.

[ВадимZero]

А я видел пару источников, в которых совершенно другие оценки. 70-80% рентгена. С сечением реакции это вряд ли связано, так как речь идёт о тепловом излучении. Да и кстати, Стефан-с-Больцманом тоже противоречат оценке в 20% рентгена.

Излучение высокотемпературной плазмы определяеться тормозным излучением. Посути упругим столкновением электронов с ионами. И чем выше энергия частиц тем меньше тормозное излучение, так как частицы на высоких энергиях сообщают друг другу меньший импульс. У сильносжатой термоядерной мишени спектры тормозного излучения вообще не ренгеновские, потому присутствует эфект запирания излучения.....http://femto.com.ua/articles/part_1/1276.html

Лишь для нек-рых систем с инерционным удержанием плазмы, напр, для лазерного УТС, представляют интерес плотности Ni=Ne вплоть до 1027 см-3, к-рым соответствует T*~6.104 эВ>TT/Я, так что здесь эффект запирания ТИ в плазме уже существен. Эфф. частоты ЦИ умеренно-релятивистских электронов "замагниченной" термоядерной плазмы лежат в диапазоне миллиметровых волн: wэфаеH/mсЪT/h. Это предопределяет гораздо большую роль реабсорбции ЦИ, чем, напр., намного более "жёсткого" ТИ. Роль поверхностного предела РП циклотронного излучения (к к-рому близки и реальные потери) здесь играет проинтегрированная от w=0 до нек-рой макс, частоты w* рэлей - джинсовская спектральная интенсивность, т. е. величина Tw*3/12p2c2, см. рис. 4. Значение w* соответствует оптич. толщине системы ((w*)a@1. Номер наивысшей "запертой" гармоники ЦИ k*  w*/w0H можно оценить по ф-ле