Двигатель для межзвёздных перелётов

[Иван Моисеев]

Да, ступенчатость (8 ступеней, это своего рода предел здравого числа)

По-сути предельное использование многоступенчатости (8 ступеней - это своего рода предел разумного)

Предположим, что для хранения 99 кг топлива надо 1 кг хранилища. 1 канистра, для наглядности.
Предположим у вас на старте 1 миллион тонн топлива.
И предположим у вас развилась полезная привычка - выбрасывать опорожненную канистру.
Сколько ступеней в вашем звездолете?
Число ступеней равна числу канистр минус одна.
А именно - 9 999 999 ступеней.

[alex_semenov]

А именно - 9 999 999 ступеней.

А через что вы будете ОТБРАСЫВАТЬ это топливо?
Или вы всё это будете цедить через одни и тот же движок "первой ступени"? До задницы тогда все эти СВЕРХЗАПАСЫ.
Это по-сути одноступенчатая ракета с безумным массовым числом.
Эффект ступенчатости, что проявился выше, работает если вы масштабируете и энергоустановку. Не только запас рабочего тела но и двигатели, то есть их тягу. А это - не бирюльки. Это ЛИШНЯЯ (отбрасываемая) энергосистема высокой ценности. И вы ее явно перерасходуете почём зря.
Это никак не обойти.
Вот если бы вы не воротили нос от кривой  энергоэффективности рактеты с самого начала, то никогда бы не сморозили тот радостный бред, что тут сморозили, Иван!

Зы.
Смотрите. Я взял предыдущую 8-и ступенчатую ракету и задал ей долю полезной нагрузки в массе ступени 0.01 вместо 0.33. (Да. Режим автофага пришлось выключить. Поиск решения сходит с ума, нужно еще искать граничные условия). А потом поискал оптимум. И вот что получил:



Тут выскочили нули, потому что задан формат округления. А так там цифры есть. Я получил безумную ракету у которой конечная масса по сравнению с начальной различается в 447533440246934 раз! То есть масса пустой последней ракеты тут 0,00000004469 кг.

И какой же срок перелёта? 420 лет! Да всё та же ПОЛОВИНА  от одноступенчатой идеальной. Потому что энерговооружённость из-за смены пропорции последней ступени (как и всех) стала аж 955,2 ватт/кг. И если подставить это же в задачу оптимизации одноступенчатой ракеты тот там оптимум-минимум  будет 852 года.


 

[Алексей Николаевич.]

Я что то задумался.
А может эти разведочные миссии и не будут посылать, если дольше 50-100 лет сроки. В самом деле, за 100 лет или за 300, обязательно что то откроют или найдут, что позволит быстрее летать.
Не важно что. Даже не важно, откроют ли.
Важно что людская натура скорее всего будет заставлять надеяться на это.
Следовательно посылать очень длительные экспедиции будет интереснее и мотивированнее сразу для заселения, колонизации новых территорий.
Либо в случае крайней необходимости.
Я это к тому, что обсуждать сроки разведывательных экспедиций пролётного типа, как то не целесообразно, что ли, в случае слишком уж большой длительности полёта, (200-300 и более лет).
Может и не прав, но это тоже моё личное мнение.

[alex_semenov]

А может эти разведочные миссии и не будут посылать, если дольше 50-100 лет сроки. В самом деле, за 100 лет или за 300, обязательно что то откроют или найдут, что позволит быстрее летать.

Как вы думаете. Вы первый тут (а может вообще?) высказали эту "свежую" мысль?

Следовательно посылать очень длительные экспедиции будет интереснее и мотивированнее сразу для заселения, колонизации новых территорий.
Либо в случае крайней необходимости.

Да. Это и смущает в концепции Елистратова. Узкое место. Все это прекрасно понимают. И я ему пытаюсь тоже помочь (взяв его задачу как свою). Он же хочет послать ракету СКРОМНОЙ массы, которую можно по-частям вывести на орбиту с Земли. Он хочет предельного реализЬму... И цель он ставит скромную. Что бы прямо сейчас! Ну какая колонизация может быть прямо сейчас? А вот прилететь туда, выйти на орбиту, пофоткать планеты с пролётных траекторий... Никакой телескоп (даже в гравлинзе) такое не даст.
И если бы хотя бы мы могли вложиться в 100 лет на имеющихся технология!.... Но не получается 100 лет. Получается ~500. Да и то собирать на орбите надо не вожделенные 400 тонн, а все 20 000 тонн!

[Иван Моисеев]

Или вы всё это будете цедить через одни и тот же движок "первой ступени"? До задницы тогда все эти СВЕРХЗАПАСЫ.

Для того, что я хотел проиллюстрировать - неважно. Сначала надо разобраться с выбрасываемыми канистрами, а потом можно и на движок посмотреть.

Это по-сути одноступенчатая ракета с безумным массовым числом.

Что означает "по сути"? Описанная ракета - одноступенчатая или 9 999 999 ступенчатая?
А как в такой схеме возникает "безумным массовым числом"?
Я вполне могу взять миллион тон топлива, миллион тонн двигателя и миллион тонн нагрузки.
Если мы под массовым числом понимает одно и тоже - то весьма и весьма скромно получится.

Вот если бы вы не воротили нос от кривой  энергоэффективности рактеты с самого начала, то никогда бы не сморозили тот радостный бред, что тут сморозили, Иван!

Какой именно?

[Иван Моисеев]

Это и смущает в концепции Елистратова. Узкое место.

Там совсем другое узкое место. Такое узкое, что вообще непроходимо.
И вы его не заметили именно из-за вашей любви к удельным величинам.

[Алексей Николаевич.]

И если бы хотя бы мы могли вложиться в 100 лет на имеющихся технология!.... Но не получается 100 лет. Получается ~500.

Так вот же ж, это и огорчает...
За 300 лет,тем паче за 500 даже пессимисты не станут уверенно говорить о не открытии новых технологий и даже принципов перемещения...
А мысль конечно же не новая, я и не претендовал.))

[alex_semenov]

Что означает "по сути"? Описанная ракета - одноступенчатая или 9 999 999 ступенчатая?

"Дедал" сколько ступеней?
ПО-СУТИ 2. А если выделываться в вашем духе то пять.
Вот эту картинку делала "девочка":



В момент разделения из шести баков первой ступени, кажется, должны оставаться только два.
Так же?
Пустые баки я вообще не считаю за достойную вниманее массу и тем более за "ступени". Во-первых оптимальное массовое число в 4-5 не бог весть какое. Баки тут нужны небольшие. Во-вторых звездолёт наверняка стартует из космоса при этом на мизерных ускорениях. То есть нагрузки на несущую конструкцию - никакие (в сравнении с ракето-носителями у нас). Топливо можно заморозить или еще как-то самого себя хранить (например неплохое топливо для межзвездного ионника литий - метал который сам себя держит).
Конструкция корабля или ступени -  это прежде всего ДВИГАТЕЛЬ. Он - почти вся масса (всё остальное -  полезная нагрузка. То что скрепляет и держит 0.0-дым...)
Вот сколько раз вы отбросили двигательную установку (если ионник, то считаем и реакторы и ... всё к ним вплоть до ионника присобаченное) - то это и есть "ступень отошла"
То есть у Дедала ФАКТИЧЕСКИ две ступени.
Остальное - фигня. Экономия на кошечках...

Я вполне могу взять миллион тон топлива, миллион тонн двигателя и миллион тонн нагрузки.

И привезёте к цели 1 кг полезной нагрузки?
И нахрен это надо?
Сколько вы сожжёте при этом энергии на доставку этого 1 кг?
Когда вам неудобно - вы взываете к здравому инженерному смыслу, не увлекаться абстракциями.
Но когда вам удобно - вы впадаете в безумные абстракции.
Ну и как вас после этого назвать?

[Иван Моисеев]

В момент разделения из шести баков первой ступени, кажется, должны оставаться только два.
Так же?

Да. Дедал - четырехступенчатый аппарат.

Баки я вообще не считаю за массу и тем более за "ступени".

Можете не считать. Но тогда ваши результаты расчетов будут неверными.

Конструкция корабля или ступени -  это прежде всего ДВИГАТЕЛЬ. Он - почти вся масса (остальная полезная нагрузка)

Корабль=ДУ+ПН.
ДУ=Двигатель+Топливо.

о есть у Дедала ФАКТИЧЕСКИ две ступени.

Деда имеет 4 ступени.

[Иван Моисеев]

И привезёте к цели 1 кг полезной нагрузки?
И нахрен это надо?

Написано же миллион тонн полезной нагрузки. Это просто пример, показывающий, что никаких "безумных" массовых чисел не возникает.

Сколько вы сожжёте при этом энергии на доставку этого 1 кг?

Не жалко.
Со мной в эскадрилье служил механик из сельской местности.
Так он все время возмущался - "Шесть тонн керосина за 45 минут!!!!"
А я не возмущался. Мол, дело житейское...

Но когда вам удобно - вы впадаете в безумные абстракции.

Когда надо что-то наглядно показать удобно брать выразительные примеры. Например, устроить гонку Фалкона с ТЭМом...

Много-много ступенчатость на межзвездных маршрутах - дело обязательное.
Крайний вариант, автофаг - аппарат с бесконечно большим количеством ступеней.

[Vavanzer]

Ступенчатость, похожее, может дать "уполовинивание срока" один раз (и то в случае очень большого числа ступеней). Где-то так. На сегодня.
Всё что пока имеем.

Скорее всего больше. Тк много безполезной массы отбрасывается. Отработавшие движки и реакторы, емкости, соединительные конструкции. В одноступенчатом варианте вы весь этот мусор , многократно превышающий массу ПН, будете разгонять  "до талого", и проиграете в скорости в разы, если не в десятки раз!

  И еще, у многоступенчатости плюс, своего рода бонус - замена ведущих движков, отбрасывание изношеных. В нашем случае это оч актуально, тк через них слишком много энергии будет пропущено.  И общая продолжительность работы большая, мб месяцы и годы! Это не нынешние пшикалки на химической тяге!))) Которые делаются из расчета на несколько минут работы)))

[MenFrame]

В самом деле, за 100 лет или за 300, обязательно что то откроют или найдут, что позволит быстрее летать.

Это точка зрения обывателя, который в реальном научно-техническом прогрессе участия не принимает. Для которого все что появляется новинка. В реальности лет через сто уже будут известны все возможные физические концепции межзвездных полетов и их ограничения. Я думаю даже от текущего момента вряд ли появиться что то кардинально новое. Опять же потому что для этого какая то новая физическая база, а ее нет просто по факту.

[Vavanzer]

Крайний вариант, автофаг - аппарат с бесконечно большим количеством ступеней.

  Кто такой автофаг? Часто это слово тут применяют.
И причем тут бесконечное количество ступеней!?)

 У ступеней кстати тоже есть пару подвохов. Во первых шаг между их размерами и массой должен быть оптимальным, тк если слишком часто мельчить их, то иного безполезной нагрузки ввиде движков получается.
 И с другой - каждая следуюшая ступень вносит меньший прирост к проценту общей скорости по отношению к своей и общей массе.
   Т.е 9 ступеней к примеру, каждая разгоняет условно на 1000 км/с. Получаем скорость 9000 км/с. А следующая , 10я ступень при 11% добавлении скорости (на те же 1000км/с) увеличит массу вдвое. Итого, у нас уже будет не 2^9 масса относительно массы ПН, а 2^10й степени)) 512 масс станут 1024 !
 И так далее, масса будет расти лавинообразно, а скорость добавляться на считанные проценты по убывающей.
 Т.е нам выгодно всеж еще и скорость истечения стараться выжать максимально возможную!

[Алексей Николаевич.]

Я думаю

Вы знаете что откроют за 300 лет?
А я вот думаю, что откроют ,притом будут смеяться, отчего ж раньше не смогли.
Каждый раз когда наука объявляет о "познании всего сущего", наступает прорыв и скачок.
Будет за 200-300 лет такой скачок.
Иначе капец всем.
И ваше мнение о остановке прогресса в науке, не более чем мнение, как и моё о обязательных рывках в развитии.
И не стоит читать по диагонали.
Это очень вредит.
Я писал что за 100-300 лет что то откроют и придумают.
И поэтому нет смысла до открытий этих, посылать нечто ,что будет лететь 300-500 лет и более.
Это очень глупо.
Подводные лодки и самолёты появились по настоящему только с развитием электричества и ДВС.
До этого это были героические но смешные попытки.
То же будет и с звездолётами.
Два три прорыва, и они станут вполне возможны.
Хотя бы до 20-50 лет сократят срок полёта, одновременно увеличат продолжительность жизни в два раза.
И полетят.
Через 300 лет.

[Vavanzer]

Опять же потому что для этого какая то новая физическая база, а ее нет просто по факту.

  Вопрос очень спорный. Есть она или нет. Для догматиков конечно нет и не может быть ничего, что не написано в "священных писаниях")))).  А если посмотоеть повнимательнее на природу вещей, там оч много чего интересного... Может оказаться даже что E не равно mc2 !))

И ваше мнение о остановке прогресса в науке, не более чем мнение, как и моё о обязательных рывках в развитии.

  Прогрес по сути остановлен. Но технических прогресс как бы дожимая возможности "старья" пробивает потолок и приносит очень интересные и обнадеживающие данные! Которые люди живущие в рамках старой картины мира просто не видят)) 

[Иван Моисеев]

Кто такой автофаг? Часто это слово тут применяют.
И причем тут бесконечное количество ступеней!?)

Автофаг - аппарат использующий часть конструкции в качестве топлива/рабочего тела.
Бесконечное количество ступеней из-за того, что на каждую дельта-t приходится дельта-m конструкции ракеты.
 

[MenFrame]

А я вот думаю, что откроют ,притом будут смеяться, отчего ж раньше не смогли.

Для того что бы что открыть, нужна загадка природы нераскрытая. А их сейчас попросту мало. Навскидку темная материя, какие то частицы которые не взаимодействуют с обычным веществом. Даже если станет ясно что это за частицы как они помогут в хозяйственной деятельности если не с чем не взаимодействуют.
  Так что увы надежда на прогресс не чем не оправдана, вернее оправдана но там где этот прогресс понятен. Вы же ждете каких то чудес неведомых, а почему они должны быть непонятно.

И ваше мнение о остановке прогресса в науке, не более чем мнение, как и моё о обязательных рывках в развитии.

На самом деле это уже свершившийся факт, прогресс в науке почти не идет в последние 50 лет. Потому наука зарылась в тонкости. А самые большие научные открытия, это начало двадцатого века. Технический прогресс отстает от науки потому тут оптимистичней, но зато уже без сюрпризов. Куда он движется понятно, электроника, биотехнологии. В остальных сферах по сути уже прогресса нет или он совсем вялотекущий.  Так что ваши надежды сугубо следствие вашего незнания.

[Vavanzer]

С чего это вдруг?  Потому что так захотелось в иллюзорном мышлении!?)

С того что так работает физика проекта, которым ты даже не интересовался.

Конечно не интересуюсь. Всей этой бестолковой дремучестью! На кой она нужна? Понятно давно уже, что это все громождкое и сомнительное в самой основе так и останется на бумаге и будет лишь темой для различных дискуссионных клубов!)))
  На Луну то до сих пор не могут никак слетать, все чет топчутся, откладывают, отменяют, сроки удлинняют...  А всего то несколько десятков тонн со "скоростью черепахи" надо отправить, в 2-3 км/с. И не могут по седняшний день! Даже 50 лет назад это проще далось!  . Технологии не туда развиваются!

[Vavanzer]

Автофаг - аппарат использующий часть конструкции в качестве топлива/рабочего тела.

   Интересно, как это реализовать?
 Я как то размышлял над этим делом. Как переплавить конструкции тех же движков. Или там, измельчить сначала... Этож целый комбайн наверное надо тащить с собой))). Если механически все это делать.
  Ладно, допустим если часть конструкции из легко перерабатываемого материала. Вплоть до такого, что поавится при низких температурах в ~500-800К к примеру и даже ниже.  А как быть с высокопрочными и тугоплавкими матераиалами и элементами конструкции?
 Их только в ядерной печке, наверное, сжигать. Подкидывать прям в эпицентр ядерного взрыва)))

  Или какие то еще есть варианты!?)

[MenFrame]

Понятно давно уже, что это все громождкое и сомнительное в самой основе так и останется на бумаге )))

Так уж устроен технический прогресс большинство интеллектуальных усилий не приводят по тем или иным причинам к результатам. Но это не значит что усилия того не стоили.

Технологии не туда развиваются!

Технологии развиваются туда куда нужно, в соответствии с запросами общества.

и будет лишь темой для различных дискуссионных клубов!)))

Ну если вам не интересны интеллектуальные задачи, зачем вы вообще здесь(в разделе ВЖР) находитесь? Этот раздел сплошь интелектальное обсуждение вопросов В... Ж... и Р....