Двигатель для межзвёздных перелётов

[Vavanzer]

Идеальная ситуация была бы, если бы ракета отбрасывала ракетную массу со скростью РОВНО равную её текущей мгновенной скорсти. Имела бы переменную скорость истечения и она всегда бы равнялась текущей скорости ракеты относительно старта (мы же меряем ее энергию и скорость относительно точки старта).

   Там палка о двух концах.
 Требуется квадратичный рост мощности, если мы хотим увеличивать скорость выброса по мере разгона. Это раз.
 И, растет ускорение, по мере расхода массы. Под конец на пустых баках при постоянной мощности двигателя и скорости истечения "перегрузки" всегда максимальны.

  Получается, что раз у нас скорость истечения растет к концу разгона, то эффективность начального этапа будет самой минимальной , и вообще его можно отсечь, получается)))

[Vavanzer]

Другое дело что для такой ракеты нельзя добиться удельной мощности (по сути ТЯГИ) сильно больше 100 ватт/кг всей конструкции (без топлива).

  Если оснастить солнечными панелями и светить на нее лазерами, расставленными на пути разгона, то можно снабжать энергией извне, и не тащить ее с собой в большом количестве!
  Это продолжение идеи "паруса" с фотоэлементами. Кораблик на солнечных батареях корочь. Который потенциально может иметь очень высокую мощность на килограмм массы. Если его еще и подсвечивать дополнительно.

[Иван Моисеев]

Сущность математики -  в ее свободе. Математика говорит что есть энергетический оптимум для абстрактной ракеты.

А пусть говорит. Свобода слова - это святое.
Но мне энергетический оптимум не нужен.
энергетический оптимум - это вообще никуда не лететь.

У меня НЕТ СЛОВ!!!

Слов-то у вас много больше, чем необходимо.
А почему вы не захотели рассматривать семейства Фалконов с точки зрения их удельной мощности?
Вот здесь-то у вас слов почему-то не хватило.

[alex_semenov]

Если оснастить солнечными панелями и светить на нее лазерами, расставленными на пути разгона, то можно снабжать энергией извне, и не тащить ее с собой в большом количестве!
  Это продолжение идеи "паруса" с фотоэлементами. Кораблик на солнечных батареях корочь. Который потенциально может иметь очень высокую мощность на килограмм массы. Если его еще и подсвечивать дополнительно.

Да Лендис анализировал такую идею и получалось что она не сильно уж лучше лазерного паруса при скорости 0.1с. Да, для меньших скоростей может быть. Я когда-то (в 2003?) видел в сети фан-проект какого-то англоговорящего где подобным образом отправлялась гигантская колония к другой звезде. Подробные расчёты. Там была антенна-ректена, принимавшая радиолуч с Земли из Солнечной системы ну и ионниками разгон. Большой плюс был что проблема торможения как бы снималась.
Сейчас этой ссылки в сети нет (если куда переехала)? Но помню там был ну очень большой звездолёт, кажется на миллион поселенцев... И всё получалось неплохо, так как всё равно тут возникает проблема дифракционного предела и нужны просто циклопические антенны (под 1000 км в диаметре) на передачу и приём энергии.
Если мы уже на это пошли, то лучше уж делать просто лазерный парус и не любить себе мозги.

[Vavanzer]

энергетический оптимум - это вообще никуда не лететь.

  К нему все равно придется прийти. Исходя из ограничивающих факторов, чтобы выжать из разгонника максимальную скорость. По сути, мы гонимся за скоростью. Чтоб за адекватный период доставить хотя бы зонд. Массой в 1 тонну))))

[Vavanzer]

Да Лендис анализировал такую идею и получалось что она не сильно уж лучше лазерного паруса при скорости 0.1с. Да, для меньших скоростей может быть.

  Да где уж не лучше паруса? Этот парус на фотонах толщиной 40нм себя то не в состоянии разогнать будет, еле еле. А полезную нагрузку в 1 тонну тем более к нему не прицепишь!

  Эти все идеи - не более чем разогнать кусок нанометровой фольги! Которую еще как то надо расправить и не порвать)))  И еще как то закрепить груз, и так чтобы фольга не потеряла форму изза того что к ней усилие прикладывают))
 Это что то типа вертолета в лунной псевдоатмосфере. Мож он сам и полетит, из совсем микротонких материалов, но сколько то полезную ощутимую нагрузку нести не сможет)))

[alex_semenov]

Но мне энергетический оптимум не нужен.

Значит вы дрянной инженер. Инженерное искусство это почти всегда поиск оптимума. Меньше платить, больше получить.

А почему вы не захотели рассматривать семейства Фалконов с точки зрения их удельной мощности?

Потому что я уже заранее знаю что я получу. Ничего нового. То что я и говорил.
Все стартующие с Земли на орбиту ракеты оказываются в достаточно узком коридоре оптимизации связанном с гравпотерями ускорением, пиком скоростного напора.... Плюс скорость истечения у них у всех фиксирована энергетикой топлива (и слава богу это хоть и не оптимум, но близко к оптимуму и терпимо). К тому же ситуация усугубляется ступенчатостью (что мы разгоняем? Что тут полезная работа?). Много тени на плетени.

[Иван Моисеев]

Значит вы дрянной инженер. Инженерное искусство это почти всегда поиск оптимума. Меньше платить, больше получить.

Инженеры моего типа прежде всего решают поставленную задачу.
А сколько для этого энергии придется потратить - вопрос отдельный.
"Нам говорили - нужна высота
И не жалеть патронов"...

Потому что я уже заранее знаю что я получу. Ничего нового. То что я и говорил.
Все стартующие с Земли на орбиту ракеты оказываются в достаточно узком коридоре оптимизации связанном с гравпотерями ускорением, пиком скоростного напора....

Я уже писал выше.
Абстрагируйтесь от грави потерь и прочих. Так всегда делают на этапе первоначальной оценки.
Все три типа ракет стартуют в пустом пространстве, летят по прямой, ничто на них не влияет.
Какая удельная мощность будет у этих трех ракет и какая потребительская эффективность?

[Vavanzer]

Инженеры моего типа прежде всего решают поставленную задачу.

  Так в решение задачи и входит работа с этой самой энергией, сколь ее надо,где ее взять и как эффективно задействовать! Это и есть инженерный процесс! Работа с конкретными материалами,энергиями, конструкциями! А не просто расчеты на вскидку всякие абстрактные!
 

Абстрагируйтесь от грави потерь и прочих. Так всегда делают на этапе первоначальной оценки.
Все три типа ракет стартуют в пустом пространстве, летят по прямой, ничто на них не влияет.

  Тут да, есть смысл считать что стартуем в полной невесомости. Тк условно считаем, что мы можем разогнать до третьей космической. Она микроскопическая, относительно желаемых крейсерских скоростей!

[Vavanzer]

  Вот кстати. Парус прикинул. 1*1 км 40 нм из алюминия плотностью 2,7.
  1000*1000*0.00000004= 0.04 м3.
0.04*2,7 = 0.108т
 В общем 108 килограмм.
 
  Какое там у нас давление света пророчат формулы на площадь 1 кв. км?

[Иван Моисеев]

Так в решение задачи и входит работа с этой самой энергией, сколь ее надо,где ее взять и как эффективно задействовать! Это и есть инженерный процесс! Работа с конкретными материалами,энергиями, конструкциями! А не просто расчеты на вскидку всякие абстрактные!

Это уже поздновато рассказывать мне, что такое инженерный процесс.
Раскрою вам тайну - инженерный процесс проектирования начинается с расчета.

Тут да, есть смысл считать что стартуем в полной невесомости. Тк условно считаем, что мы можем разогнать до третьей космической. Она микроскопическая, относительно желаемых крейсерских скоростей!

Но методы расчета ракеты одинаковы для любых скоростей.

[viesis]

  Вот кстати. Парус прикинул. 1*1 км 40 нм из алюминия плотностью 2,7.
  1000*1000*0.00000004= 0.04 м3.
0.04*2,7 = 0.108т
 В общем 108 килограмм.
 
  Какое там у нас давление света пророчат формулы на площадь 1 кв. км?

Для солнечного света, например, 9 Н.

[Vavanzer]

Для солнечного света, например, 9 Н.

  Да. 9мкН/м2
 9 Н на 108 кг чистой фольги, без всего остального. На орбите Земли.   Ускорение 0.08333 м/с2.
  И. Пока линейно прикинем (поток не меняется и равен земному). 3 600 000с, 1000 часов разгоняем. Путь пролетит S=at2/2
 540 000 000 км, ~3 а.е !
 Скорость получит: 0.08333*3600000 = 300 000 м/с. Всего то 300 км/с ! Ради 100 кг 40нм алюминиевой фольги, без груза!
 А надо еще раз в 100 раз больше! + ПН повесить хотяб в тонну! Итого уже 1/1000 от задачи в 0.1с.

  Немного ситуацию вырулит приближение к Солнцу. Но вряд ли. Если добавить еще конструкционные элементы этого зонтика!))) Которые тоже будут весить не 5грамм!))

[DRUID_3]

 "Вот полночь близится, а Хермана все нет."  Ребята - скоро 1000-ая страница, но кроме отборного бреда и "красной нити" мысли, что на ВСЕХ предложенных в сегодняшней популярной литературе двигателях к звездам не долететь - нифига больше нет. Десятки тысяч человеко-часов впустую.

P.S.: ...давайте уже хоть "ритмодинамику" какую или я там не знаю. Депрессию нагнетаете.

[Vavanzer]

давайте уже хоть "ритмодинамику" какую или я там не знаю. Депрессию нагнетаете.

  Фотографии из википедии могу добавить)))) Для разнообразия, чтоб картинки были цветные!)))
 
1. Значения давления на разном расстоянии от Солнца.
2. Проект паруса и одновременно солнечной панели (то что мне и надо))
3. Фотка "Новых горизонтов", это так, чтоб понимать размеры приборов настоящего зонда в сборе,
  Который способен функционировать далее 50 а.е, но не на беззконечном расстоянии, и вряд ли даже на ближайших 5-10 св лет будет с ним связь возможна, даже если его телепортировать с сохранением нынешней мощности источника и передатчика. 

[MenFrame]

Десятки тысяч человеко-часов впустую.

Приходи через сто лет, наверняка уже чето появиться....

[Vavanzer]

на ВСЕХ предложенных в сегодняшней популярной литературе двигателях к звездам не долететь

   Мне это давно понятно. Потому и проталкиваю идею звездолета на солнечных батареях))) Но чет "местные пацаны" все еще живут  "по понятиям" середины прошлого века, и который раз перемалывают проекты похороненые. Ладно бы в свете новых технологий и возможностей появившихся. На пример тот же парус с учетом рекордно тонких техпроцессов посчитать!)) А им даже не интересно сколько все это весить будет и что собственно разгонять и к звездам отправлять))

  Раз такое хорошее дело, что возможна тонкопленочная панель толщиной даже менее 40 нм, это просто замечательно!
  При 20% КПД у нее с 1 км2 будет сниматься более 250 МДж/с чистейшего электричества (если в радиусе орбиты Земли))) При массе допустим в те же 100 кг. Это энерговооруженность более 2,5 МВт/кг на 1 а,е от Солнца. И в 25 раз больше на 0.2 а.е.
  Пока тупо источник энергии рассматриваем. Без ионника.

  Этот источник энергии на протяжении 100 часов выдаст не менее 9*10^13 Дж. (Очень цифра рядом как в килограмме урана).
  100 часов при ускорении 1 м/с2 это почти 65 млн. км пути. Значит, время действия паруса-фотоэлемента в зоне освещенности при меньшем ускорении будет больше, чем 100 часов. И энергии он соберет еще больше. 

 Вот реально действующая технология. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/IKAROS
С перспективой развития электро-реактивного двигателя. Вполне себе масштабируемая.
2 фотки реального аппарата, 3я анимация.

[Алексей Николаевич.]

А отражать точно нужно?
Может поглощать лучше?
И как говорит Вованзер, заодно вырабатывать электричество...
Когда пуля попадает и отлетает, она уносит часть энергии.
А когда попадает и остаётся,вся энергия передана мишени.
Может не надо отражать, а наоборот, поглощать и заодно эту энергию в электричество пускать, а потом в тот самый ионный двигатель?
Кстати, не видел предыдущий текст, пока свой писал.

[alex_semenov]

 

[Mercury127]

Да, Духовности™ в теме очень не хватает...