Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

У библиографа существенные замечания по реактору. Для реактора с температурой 2500 К нужен реактор на быстрых нейтронах? Вроде для медленных нейтронов слишком массивный замедлитель получается для проекта в котором предполагается получать более 2 киловатта на кг.

Замедлитель (если он и понадобится) - не думаю что проблема. В том же оксиде урана (если мы на него поставим) до 15% массы - кислород.
Ворпрос тут правильно поднимает Равлик.
Мощность нашего реактора-лампы - это ПОВЕРХНОСТЬ свечения S:



T у нас зафиксировано. Это ~ 3000 K. Значит задавать нужную тепловую мощность мы можем только увеличивая-уменьшая поверхность.
А масса реактора - это в общем то его плотность (усреднная) умноженная на объем.
У тела (скажем сферы или цилиндра) отношение поверхности к объему падает с ростом линейных размернов. То есть отношение мощности W которая пропорциональна S, к массе, которая пропорциональна V с ростом размера  R линейно падает:



То есть, больший по абсолютной мощности и размеру R реактор будет иметь ХУДШУЮ удельную мощность как "лампа" при прочих равных (в частности плотности) чем меньший. Поэтому Равлык и говорит что большие реакторы - плохо. Надо взять много маленьких. А мне этот ход не очень нравится...
Улавливаете засаду?
Но!
У нас еще есть плотность. Масса это объем на плотность. И мы можем поиграться, увеличивая размеры но, снижая плотность реактора. И таким образов выкрутить таки для крупных (относительно) реакторов нужную нам их удельную мощность. И тут и возникает задача, как понизить плотность реактора по максимуму? И при этом всё же получить для него критичность =1. Что бы он работал и грелся.
Для малого реактора это тоже важно. Получить критичность.
Но я же сказал, что для получения критичности делящегося материала (ДМ) оружейного качества нужно немного. 50 кг (17см в диаметре сфера) - это голый шар ²³⁵U. Но окруженный хорошим слоем отражателя масса ДМ просто понижается в 4 раза. То есть в такой реактор достаточно зарядить 12,5 кг. Другое дело что этот отражатель сожрёт всю выгоду от понижения массы критсборки за счет ДМ. Для бомбоделов это важно, а для нас - ненужно.
Но на критичность еще влияют как раз наличие замедлителя, форма (геометрия вообще), плотность. Плотность-тоже геометрия (элемент геометрии). Она влияет квадратично. Сжал в два раза - критичность поднялась в 4. Так же и в обратную сторону. Если при нормальной плотности сфера критична массой 50 кг, то если вы уменьшите ее плотность (дырок насверлите) то есть получите в два раза менее плотную сферу, то теперь вам нужно уже масса ДМ 200 кг что бы получить критичность=1.
НО! Это для обычного спектра нейтронов. Если же вы начнёте нейтроны замедлять (в дырки напихаете замедлителя), то у вас критичность начнёт возрастать и хорошо (см график выше). Тут всё играет значение. И форма и расположение (тех же стержней если это стержни или гранулы). Поэтому когда дело доходит до реальных сложно конфигурированных сборок, то уже простая аналитика не очень то и работает. Поэтому используют численные методы для расчета критичности данной конфигурации. Метод Монте-Карло, в частности, который придумал Станислов Улама после того как чуть не сдох от опухоли в мозгу... есть подозрение, что впервые он это применил для расчета композитных питов для ядерных бомб (используя такую почти детское устройство-вычислитель с колёсиками). Это было первое простое усложнение, которое уже аналитически плохо считалось (там же распределение плотности нейтронов в центре и к краям - разное).
А первые реакторы вообще не считались точно. Примерно, границу гарантированной безопасности определяли и всё. Их собирали и ме-е-е-е-дленно приближались к их критичности на практике (и уже из параметров реакторов, насколько вытянули управляющие стержни, определяли даже физические характеристики материалов). В общем, люди были с яйцами. Игрались с огнем...
Но теперь у каждого на столе стоит прибор, который может по-сути немыслимое в прошлом. Скажем, водородную бомбу рассчитать в два счёта! Фон-Нейману такие вычислительные мощности и не снились!  Но кто же ценит? Мы через него котиков рассматриваем (даже не порнуху. Психологи бьют в набат. Новые поколения реально теряет к сексу интерес! Им на самом деле не интересно даже ЭТО! Котитки! И достаточно!)

[alex_semenov]

Нет, не уловили.

Татарин, который лучше любого незванного гостя... То как вы ДЕЛАЕТЕ излучение - я понял с ходу. Как-то подобно в романе Форварда накачивались солнечные лазеры. Брегговский концентратор вырезал только ту часть спектра солнечного света, которая нужна была для накачки и концентрировал это на стержень активной зоны. А остальное излучение просто пропускалось мимо. За счет этого достигалась (в романе) уникальная эффективность лазера и нужны были не очень большие радиаторы к ним (100% эффективности, разумеется, никакая машина иметь не может).
Брегговскими зеркалами и фильтрами я интересовался еще разрабатывая  гравицапу. Там даже есть расчёты по брегговской оптике в излучателях синтезированной апертуры.
То есть, вопрос оптики меня мало удивлял. Меня беспокоил вопрос, почему  один и тот же полупроводник в инфракрасной области может преобразовывать 55-70% света в ток, а в видимой всего 10-15%. Хотя казалось бы видимый квант "качственней". Он несёт куда больше энергии! Тем более что бумага от Аскета это прямо утверждает. Что пик (для таких то и таких то полупроводников) в районе ~ 1 мкм. А дальше с ростом частоты излучения, эффективность падает ЛИНЕЙНО. Потому и падает,  что фиксированная ширина запрещённой зоны не позволяет утилизировать всю энергию кванта. Излишек эВ уходит в паразитку.

Кстати.
Раз уже об этом зашла речь.
По поводу брегговского фильтра (как я это назвал "колбы") которая  выпускает только правильное тепловое излучение и возвращает обратно неправильное, пока то не станет правильным (только тогда выйдет).
Очень красиво.
Очень круто!
Настолько круто, что  житейский опыт инженера подсказывает: не бывает так круто! Природа такие фокусы просто так вам не дарит. Она обязательно за это возьмёт плату. И тогда вопрос: а чем?

Первая дурная мысль: брегговский фильтр вообще работать не будет (мол подарка и нет. Это - мнимость). В чём логика (ошибочная)? Что бы фильтр возвращал назад (на излучатель) энергию, он должен иметь температуру выше излучателя. Ну что бы передать тепло куда-то вы должны же передавать от более горячего к холодному. Значит (была мысль) сам фильтр должен быть нагрет не ниже излучателя 3000 К. А значит сам будет излучать во все стороны как такое тело! Какой же это фильтр?

Но ясно что это логично для АЧТ. Поглотителя-излучателя. Но не отражателя, пропускателя, преломителя. Линза, фокусирующая лучи солнца  чтобы поджечь древесину не обязана сама быть горячей как солнце и даже древесина в фокусном пятне. Она нагревается ровно настолько, насколько поглощает лучи, которые пропускает и преломляет. Так и брегговский фильтр-колба. Да она будет горячей (и излучать опять же непрерывный спектр АЧТ по Стефану-Больцману) но не 3000 К (как сам наш реактор). Можно прикинуть насколько, если знаем какой процент света она поглощает.
Тогда в чём подвох? А подвох (расплата, некая сложность) обязательно должен быть! Не бывает что бы совсем уж бесплатно!

В общем я наверное скоро (на днях?) таки сделаю инструмент по-лучше. Если опять меня чего-нибудь не отвлечет.

У меня было мало сомнений, что вы на эту мою табличку отреагируете именно так.
Ради бога! Если есть желание. Действительно это же правильная идея и она должна идти в массы. Мем же!
Так что - с богом! Даёшь ей наследников много и разных!

Про ступени. Да. Я по-началу считал что ступени ничего нам не дадут. Но теперь признаю- ошибался. Они хоть и не сильно улучшают ситуацюи (при 600 летнем полёте сокращают его на 100 лет) но всё же.
Очень большой плюс, что можно сократить работу каждого реактора до вменяемого срока ниже 100 лет!
Хотя, конечно, расплата за эти все плюсы - чудовищное массовое число.
Но это как раз похоже на мать-природу. На шару только в мышеловке...

[alex_semenov]

Согласен, что большая полая сфера лучше, чем много шаров при почти такой же удельной мощности.

Равлык. Один чисто практический вопрос меня мучит.
Если это сфера, то как  мы эту сферу держать будем? На вытянутых руках как Данко свое сердце?

Нам ведь нужен не только свет но и ТЕНЬ. Радиационная- точно. Да и оптическая - тоже. В которой у нас прячутся хрупкие фотопреобразователи.
Плюс вопрос заправки реактора НА ХОДУ всё-таки остаётся открытым. И метод Штерна, на мой взгляд, остаётся лучшим.
Может всё-таки не тонкая сфера, а цилиндр, зактытый с двух торцов?
И подавать в него не стержни (в шахмотном порядке), а тонкий цилиндр? Хотя не получится чисто физичске. Тогда тонкие плоские "стержни", что бы они в реакторе формировали цилиндр.

Битва за удельную мощность - важна.
Но не только она!
В конце концов. Какая удельная мощность реактора нас устроит? 100 квт/кг? 50 квт/кг? 10 квт/кг?
Понятно что чем выше тем лучше. Но у нас и другие элементы в общем то тоже ограничены по удельной мощности. И общая удельная мощность всего корабля/ступени по-сути сумма (обратных величин от удельной мощности составляющих каскад всех  элементов) И на общую удельную мощность влияет самый маломощный элемент. Значит даже если мы получим удивительно лёгкий реактор (скажем 100 квт/кг) а тот же преобразователь напряжения (или панели фотопреобразователей) окажется "всего" 5 квт/кг, то толку от легкости и удельной мощности лампы-реактора? Это конечно здорово. Но большой роли в повышении удельной мощности всего корабля это не сыграет.

[alex_semenov]

Ещё тонкость.
Я вспомнил, хотел сказать, а потом забыл. Но теперь опять всплыла мысль.
Когда мы считаем массу реактора, то львиная доля этой массы - уран-235.  Но уран-это топливо. И если мы используем продукты деления (хотя бы часть) как рабочее тело для ионных двигателей, то вообще говоря заметная часть этой массы - это по-сути запас рабочего тела. То есть. Масса реактора, это то что обслуживает эти самые, например, урановые стержни. А масса самих стержней, как минимум, некоторая их доля проходит у нас не по графе "масса конструкции", а по  графе "ракетная масса". И это опять же должно работать на повешение удельной мощности узла "реактор" и всей конструкции в целом.
Сюда же. Очень большой соблазн использовать эти самые урановые стержни, коль они такие длинные, как элементы несущей конструкции. То есть некую РАМУ. Пока они не попали в реактор, почему бы это всё не изогнуть (если они относительно тонике) распереть и не использовать как пространственную конструкцию?
В конце концов наш корабль не испытает больших ускорений и значит нагрузок. Поэтому мы могли бы использовать сами эти стержни-раму как раму на которой повешены те же ионные двигатели. Ионные двигатели должны же находится там же где и реактор. Никаими "нитками" тут не обойтись. К ионнику подается и ток, и рабочее тело. Значит вся сборка "реактор-энергосистема-запас рабочего тела -ионные двигатели" должны быть собраны в единую относительно компактную и жёсткую конструкцию. Не растягиваться на километры. Вернее это может растягиваться (в этом может быть смысл) но опять же за счет того что урановые стержни топлива служат для всего этого силовым, несущим каркасом.
Насколько я понимаю, оксид урана не металл. Это такой "кирпич" и как силовой каркас он не годистя. Но может можно придумать "композитную" структуру стержня что бы он в реакторе выполнял роль "нити накаливания", а в холодном состоянии выполнял роль прута арматуры? Ну скажем, оксидом покрыть только наружную часть, а внутренняя будет чисто металлическая.
Еще деталь. Двигатели, разумеется будут тянущими. Это наиболее устойчивый, стабилизирующий режим. Но тянуть мало. Так как конструкция пространственно получается вытянутой, то скорей всего ее форму и положение в пространстве придётся АКТИВНО стабилизировать. И это скорей всего придётся делать теми же двигателями. То есть ограничивать движение конрструкции в 6 степенях свободы (три оси и три вращения вокруг них).
И это значит что группы двигателей надо достаточно сильно разнести ВОКРУГ центра массы, скорей всего реактора.

И сюда же. Бреггорские зеркала. Это лёгкие плёнки. Но как им придать форму? Вряд ли для этого годится некий силовой каркас. Дорого и плохо. Зеркала надо либо надуть газом изнутри. Но тогда мы должны будем беспокоится об их герметичности. Или как-то "надуть" их полями. Электрическими или магнитными.
В общем тоже проблема. Надо думать.
Но в целом конструкция обещает быть очень удельно лёгкой. Относительно конечно. И я считаю реализмом получить для такого корабля 5 квт/кг. И оптимизмом 10 квт/кг.
Если так, то это очень круто.
Это по-сути "доганяет"  "типичный" (то есть без прорывных извратов) термоядерные звездолёты с магнитым удержанием в духе "виверн" (которые еще не известоно возможны ли вообще? журавль в небе! одни обещания).

[alex_semenov]

Про термическое испарение в вакууме слыхали?

Я так понял, вы вот это моё сообщение-ответ вам не прочли?

Карбонитрид гафния имеет температуру плавления 4500 к так что при 2500 к. испаряться будет мало - данных у меня нет но

Вопрос испарения можно закрыть "эффектом галогенной лампы", тем более что у нас всё равно должна быть колба брегговского фильтра. Сами стержни или что у нас там поступает в реактор, их нет нужды покрывать вольфрамом. Вольфрам в галогенной среде будет циркулитровать только внутри "лампы", самонапыляясь на свежую часть стержня/новую порцию ядерного топлива.

Вопрос в другом. У нас раскалённая до 3000 К конструкция. А ПРОЧНОСТЬ этой конструкции чем мы будем придавать? Форму удерживать всему этому как? Есть у нас материалы, которые при такой температуре смогут служить силовым каркасом для реактора?  Не важно пока как такой реактор устроен. Да, понятно что нагрузки у нас не бог весть какие от ускорения. И тем не менее.
Перове что приходит в голову как образец - лампочка накаливания.

Но здесь мы видим, что проблема прочности конструции решена за счёт МАССЫ конструкции.
По-сути колба из стекла, удалённая от раскалённой спирали и является каркасом.
Да, есть еще усики-проводники, подходящие к спирали. Но они держат только спираль.

Если это сфера, то как  мы эту сферу держать будем? На вытянутых руках как Данко свое сердце?

Не так. Эти события происходят в условиях большой (на фоне межзвёздного полёта) силы тяжести или ускорения. В результате используются несущие опоры, кажущиеся естественными на основе бытового опыта. А космическая (настоящая, а не то что имеем) техника должна делаться из несущих надутых пузырей, внутри которых натянуты несущие сети. Жесткие опоры могут использоваться разве что в жилых модулях для удобства, хотя и там наверное можно придумать что-то поэффективнее.

Вы тут фактически решаете вопрос прочности так же как и электрическая лампочка накаливания.
Да, проволока у вас работает на растяжение и подвешивает ваши нагревающие элементы. Это как усики, держащие спираль в лампе. Но чтобы эффект растяжения тонкой проволоки работал, надо что бы был некий силовой элемент растягивающий передний и задний торец всей вашей конструкции. У вас этот элемент может быть только боковая поверхность (не в масштабе) фоттоэлементов.  То есть по-сути "колба" как в электролампоче.
И это будет очень тяжёлое "силовое" решение.
Да, там не обязательно иметь сплошной каркас. Он может быть ажурным. Но он всё равно будет тяжёлым в силу того, что он будет большим.
Кроме того тут нет обязательного по мнению Татарина (и я с ним согласен) элемента - брегговского фильтра (я бы сказал колбы).
Сами фотоэлементы находятся (как я понял) под прямым действием нейтронов и гамма-лучей из реактора.
Это тоже сильно смущает.

Т.е. температура самих зеркал будет только около 1000 к ближе к центру и ниже по краям так что потери будут небольшие по формуле излучения зависящей в 4 ой степени от температуры.

Я не понял зачем фотоэлементы делать "плоскими"? Дань традиции?



Нет, логика может и есть. Тыльная сторона дает нам дополнительную поверхность охлаждения самих панелей. Но... Мне кажется как бы мы не делали зекала, но дальние края плоской панели будут освещены хуже  (хотя подобная проблема может возникнуть и в моей "трубчатой" схеме что я предложил раньше).
Конечно, если вы расположите реакторы квадратно-гнездовым способом как картошку на поле, то вы проблему ослабите...
Опять же. Вопрос прочности. Что придаст конструкции форму и главное - прочность?
Хотя, да, дизайн прикольный. Если сделать панель не квадратной а круглой. Даже в чём-то футуристичный.

И ещё. Не лежит у меня сердце к большому числу маленьких реакторов. Да, один большой реактор (на каждой ступени) - это тоже крайность (наверное) но тысячу мелких (к пример) - это тоже нездраво. Только на вид подобный реактор кажется простым. Когда у вас проступят все нюансы, выяснится что эта машина требует массы всякой вспомогательной "машинении".
Я уже приводил этот рисунок:

Сам реактор - это очень небольшой объем (и даже масса) по сарвнению с тем оборудованием, который этото источник тепла обслуживает и окружает. И там далеко не всё оборудование - тепловое или защита. Там и каркас и управление и... У нас тоже возникнут проблемы. Уже возникли с испарением. Кроме того я всё же сторонник "стержневого" подхода Штерна. Непрерывной загрузки-выгрузки топлива в реактор. И выгрузка отработки - еще та головная проблема.
Да, там... 22.5% массы осколков 235-го превращается в газы (цезий, ксенон и криптон) и это можно просто откачивать из колбы ("просто" надо брать в кавычки ибо ничего простого там не будет). Цезий не совсем газ но при тех температурах - да.  А вот остальное?
Шаровые конструкции не решают (в отличии от стержней Штерна) проблему "деградации" конфигурации реактора с выгоранием.
А что делать с распуханием?
Там масса неприятных деталей. Только на первый взгляд всё кажется просто.

[alex_semenov]

Пока так. Ступени еще не прикручивал, пока проверяем все ли правильно работает...

Я не совсем понял зачем оптимизация удельной мощности? И так ясно что чем больше у вас удельная мощность - тем лучше. Хотя в общем то понятно что вы пытаетесь все параметры "симметрично" перебирать.
Кстати. С удельной мощность и ступенями. Тут начав заниматься ступенями я обнаружил тонкость, в которую меня постоянно вредоносно тыкал Иван Моисеев. Мол, а абсолютную полезную мощность  НА ЧТО ДЕЛИТЬ? На какую массу?
Я уверял, что, мы НЕБРЕЖНО, пока делим на массу пустой ракеты.
Но масса пустой ракеты это масса конструкции плюс масса полезной нагрузки. То есть,  я изначально как бы "облегчаю" границу для инженернуой задачи, включая массу полезной нагрузки (которая по-сути никаким боком к инженерному совершенству ракеты как энергетической установки) в инженерную массу. В случае одноступенчатой ракеты такое "послабление" (мы же считаем задачу с "мораль" что "нам нужно НЕ МЕНЬШЕ" w, а скорей и больше!) было не сильно принципиально. Ну если полезная нагрузка составляет, скажем 10% массы пустой ракеты (а у ионников это где-то так и получается)...
Но... с переходом к ступенчатости, мы получаем абсурд при таком подходе. Масса каждой ступени состоит из трех масс. 1 - рабочая масса  (которая отбрасывается), 2 -масса конструкции (которая в общем то и должна считаться при расчете удельной мощности) и 3 - массу полезной нагрузки. И только у последней ступени эта масса - масса именно полезной нагрузки. У всех предыдущих 7-и ступеней E-зонда полезная нагрузка - следующий каскад субракет, которые тоже состоят из трёх масс, и т.д.
Таким образом для ступенчатой ракеты нужно ужесточать понятие "удельная мощность" высчитывая ее не из массы всей пустой ракеты, а только из массы именно конструкции ракеты/ступени.
Для того что бы сравнение с оптимальной одноступенчатой ракетой было верным, и для нее придётся ввести такое же ужесточение. Для этого придётся ввести в условие задачи еще один параметр, учитывающий долю полезной нагрузки в массе ракеты.
Я было забеспокоился, мол, придётся все выкладки сделанные для оптимизации одноступенчатой ракеты с вводом этого дополнительного параметра, надо будет переделывать. Но оказалось что нет. Переход от w к m-c-точкой (через массу пустой ракеты) - в одном месте. В начале. Ничего переделывать не надо.  Просто там, где участвует параметр w, его надо домножить на некий коэффициент, скажем f, который учитывает поправку на вычитание из массы пустой ракеты, массы полезной нагрузки. В сущности эту поправку можно даже не вводить в формулы и расчет, а просто сразу умножив истодно задаваемый w' на f, получить уже w учитывающий уход массы ПН, и всё считать из него.
Вот тут для E-зонда это уже сделано:



Кстати. Еще. Правильный рисунок для расчёта дистанции разгона-торможения E-зонда. На предыдущей "тормозные лунки" были не правильно закрашены.

[alex_semenov]

Мутность - это пустяки. Фотоэлементы будут работать в поле нейтронного и гамма излучения от неэкранированного реактора.

Ключевая идея - поместить фотоэлементы в ТЕНЬ радиационной защиты. Единственное что фотоэлементам угрожает - ГКЛ.

Все эти умозрительные конструкции и наивные рассуждения не имеют ничего общего с  процессами в реальных реакторах.

Вы предлагаете отказаться?

[alex_semenov]

Вы явно не утомляете себя изучением контекста спора прежде чем в него ввязаться...
И правильно! 
Базовая идея высказанная тут несколько страниц назад (даже мысль, ибо нет никаких расчётов пока) за которую я держусь до сих пор вот нарисована (с грамматическими ошибками):



Две шайбы по краям реактора и создают ТЕНЬ в которой прячутся две  цилиндрические панели термофотопреобразователей (на самом деле их можно сделать коническими). Для этого и нужны зеркала. Брегговский фильтр вырезает нужную полоску в спектре АЧТ (мы понизили температуру до 3000 К), зеркала ее окончательно формируют и пускают в обход радиационной тени.
Такая идея изначально.
Хотя я думаю что придётся там всё усложнить. Например сами "шайбы" придётся снабдить собственными радиаторами (вдоль конуса тени) и пустить охладитель на них (что бы шайбы не плавились). Еще сама прозрачная колба брегговского фильтра не может быть силовым элементом удерживающим правую и левую стороны. Лучшее что я придумал - пустить по центру соединяющий стержень (он может быть элементом управления). Который тоже надо будет охлаждать что бы он механически всё держал.

[alex_semenov]

Интересно, а 235-й Уран в стержнях может быть заменен на плутоний?
Просто есть некоторые подозрения, что спустя века, у нас плутония может быть больше чем 235-го урана... Если все так, как говорят, конечно.

В принципе да.
Но во-певых он при нагревании будет сжиматься. Но главное. Даже оружейного качества плутоний буде достаточно быстро "менять свои свойства" из-за более активного распада чем уран-235. А у нас полёт - столетия.

[alex_semenov]

В фантазиях и мечтах. А мож и все тыщщи лет даже!)))

Нет, позиция, конечно занята идеальная...

А вдруг полетит?
Как глупо ваше ёрничение  будет тогда смотреться?
А ведь шансы что ваше ёрничение прочтут лет через 500 очень даже есть!
 
Еще раз. Для тех кто на бронепоезде.
Фотоэлементы будут радиационной  ТЕНИ. Раз.
Два. На самом деле нельзя исключить возможность их репарации.
Три. При 8 ступенях, даже при полёте на 15 св. лет. (предельный оптимизм) время работы каждой ступени - 63,7 лет.

[alex_semenov]

Как будет эта радиационная тень работать, и при этом излучать свет при температуре 3000К?

ТАК:

Вы не видите как?
Тут же всё чётко и ясно нарисовано! Термофотопанели полностью находятся в радиационной тени.

[alex_semenov]

А чтобы добавить оптимизма в тему, вспомнилось вдруг про советскую лампочку...

Еще раз показываю схему йодного транспорта в галогенной лампе:



Галогенная лампа. Погуглите, почитайте. В народе "галогенка". Это лампа накаливания, отличающая повышенной яркостью свечения (температурой вольфрамовой спирали) и длительностью работы.  Вольфрамовая нить в такой лампе не испаряется. Верней достигнув в колбе нужной концентрации паров, вы добиваетесь того что  испарившийся вольфрам будет ОСЕДАТЬ на расколённую до 3000 К поверхность. На холодной поверхности весь оседающий там вольфрам окисляется, а на горячей выделяется. На самом деле вы можете не просто сохранять раскалённую поверхность от испарения, вы можете ее НАРАЩИВАТЬ. Осаживать тот же вольфрам на поверхность урановых стержней. Процессом легко управлять. То есть вопрос испарения металла, можно сказать закрыт.

[alex_semenov]

Сейчас атом - это не то, чтобы консервативная, это гипер-, ультра-, сверх- и супер- консервативная отрасль.

Наша цивилизация - цивилизаци Тагоры. С 70х как бы чего не вышло? "Сбалансированное развитие". Последние пол века под лозунгом ускоряющегося прогресса мы чудовищно тормозили почти во всех отраслях. Одну отрасль (информационные технологии) мы напротив разогнали до такого предела, что по-сути "не в коня корм". Ай-Ти технлоги, все эти гаждеты - заколачивание микроскопоми гвоздей. И на самом деле гуманитарный вред от этого не меньше чем от последствий полномасштабной ядерной войны, которую мы якобы избежали (просто последствия себя проявляют очень медленно и опосредовано но лет через 30 проявят себя на все 100%).
Так вот. Из всех торможений, самое сильное и очевидное торможение пережили две отрасли. Космос и Атом. Особенно досталось Атому. Такого чудовищного застоя надо поискать в истории человечества. Хотя и космос тоже пол века - бег на месте. Общеукрепляющий.
Ничего необычного в этом нет. Мы в середине второго цивилизационного фазового перехода. И в прошлый раз (расцвет бронзового века) было абсолютно так же. Многие технологии (прежде всего железа) просто застопорились и не развивались. Той гиперглобализации они были не нужны. Бронза устраивала всех. Прежде всего власть предержащим. Этой гиперглобализации атом и космос тоже были не нужны. Но это пройдет. Всё кончается. Гиперглобализация имеет свойство кончаться быстро. Я бы сказал очень быстро. Я думаю, мы уже начали наблюдать этот ужасный конец.
Но это так. Лирическое отступление.

Например, держалка раскалённой активной зоны при 1 "же" будет проводить тепло, и когда речь о тысячах К, и тоннах с вакуумной конструкцией снаружи, это ТА ЕЩЁ конструкция. В космосе - проще: растянул на угленити, и пусть себе висит. Ускорения порядка "же" мы не рассматриваем, они нереальны, а при реальных относительно малых ускорениях именно эта конструкция очень сильно выигрывает по сравнению с Землёй.

Татарин, и вы предлагаете как Равлик повесить всё-таки нагретый реактор на нитях?
Гм...
А сами нити МЕЖДУ чем натянуть? Толстыми железными прутами работающими на сжатие?
Ну подумайте...
Кстати. 
В самой ранней "юности" я рассматривал идею "самонапряженных" контструкций в космосе с помощю магнитрых полей.



Это типа попытка поставить паруса на магнитных мачтах. Используя раздувание и расталкивание двух токовых петель.
Ну разве что так подвесить и реактор?

[alex_semenov]

Это практически идеальная технология для космоса - радхард, высокий КПД, офигенно малый удельный вес,

Какую бы энерговооруженность инонику вы бы допустили при данной технологии?
Ну аппараты типа "Нуклон", это ~ 30 ватт/кг, электрических ватт на массу собственно "голого" буксира (без полезной нагрузки).
Во сколько раз у такой системы, что мы тут пытаемся вообразить, по вашему может быть лучше удельный вес (или наоборот удельная мощность)?
В разы? 10 раз? 100 раз?

[alex_semenov]

Рекорд сейчас порядка 12кг на киловатт при КПД 44%.

Гм.. Ну это ~80 ватт/кг
Да, это в разы лучше чем то что РОСАТОМ еще только планирует на ТЭМ (~30 ватт/кг) но это по-сути на 2 порядка хуже чем то что мы хотели бы получить для нашего межзвёздного зонда ( ~8 000 ватт/кг)

Уточняющий вопрос. А рекордные 12 кг/кВт были получены при какой мощности самой установки?
Суть ведь в чем? Размер (абсолютная мощность) имеет значение. В чём плюс больших установок еще по сравнению с множеством маленьких?
Чем выше мощность самой энергоустановки тем выше ее удельная мощность (ватт/кг) или ниже удельная масса (кг/квт).
Вот например:



Цикл Ренкина (как не странно) теряет удельную массу с ростом мощности лучше всего. И согласно этому графику при 1 мегаватте электрической мощности он пересекает границу в 10 кг/кВт. То есть для него вроде как достижима удельной мощности в 100 Вт/кг.
Если про экстраполировать этот график, то при  мощности  установки в 1 ГВт мы можем даже помечтать о ~500-1000 ватт на кг.
Я рассчитывал, что избавившись от массивного теплоносителя, используя в тепловом цикле лишь фотоны мы можем (скажем при том же ГВт) и кпд ~50% на термофотопреобразователях получить ну на порядок большую удельную мощность.
Ясно что это "логарифмический оптимизм"
Но мечтать не вредно. Вредно не мечтать.
Зря? Дурные надежды?

[alex_semenov]

Это для киловатт.

  Всего? Это обнадёживает.

И, к сожалению, для солнечных батарей зависимость обратная - чем больше мощность солнечной батареи на космическом аппарате, тем больше масса удерживающих конструкций и систем развёртывания. Чем мощнее солнечная установка - тем хуже удельные характеристики.
По меньшей мере пока это так.

Я не понял. А причем тут вообще тема "солнечных панелей"?
Это совсем другая система.
Она чётко ограничена ПОТОКОМ энергии (имеется в виду на орбите Земли) на площадь ( 1.320 квт/м²) и ее качеством (если мы ее не фильтруем). Поэтому там нужны большие площади. Если не самих панелей фотопреобразователей то концентраторов. И да, там с ростом мощности растёт масса арматуры, на которой всё это держится.
Но у нас свой источник света!
И по-сути на термофотопреобразователь мы можем подать поток в 10 раз больше чем от солнца и возможно даже в 100 раз! Тут ограничитель - температура самого термофотопреобразователя. Какую часть из (уже профилированного, вырезанного) света он поглотит? Чем она меньше, тем выше может быть плотность потока.
Вот эта картинка говорит что мы могли бы поглащать всего 20% и 80% уже отфильтрованного света превращать в ток:

[alex_semenov]

"И тут я понял!" (с) [что у сарая нет одной стены]
 
Нам нужна строго математизированный общий подход к вычислению удельной мощности космического аппарата (конструкции всей ракеты, ступени, например) исходя из параметров (удельной же мощности)  элементов, составляющих этот аппарат.
При этом надо учитывать:
1 . Есть элементы с эм... нулевой удельной мощностью. Всякие несущие конструкции и т.д. "Балластная энергетика".
2. Разные элементы могут пропускают через себя РАЗНУЮ мощность (см. например, мою общую схему для двигателя на лазерном синтезе где приведены именно доли потоков энергии от некой отправной в отсчёте единицы). И это тоже надо учесть.



3. Учесть что иногда потоки энергии (как бы это не казалось безумным) могут в системе создавать циклы (ну тот же брегговский фильтр по-сути так это и делает с излучением, которое не выпустил). А баланс добытая тепловая - полезная - улетучивающаяся "насквозь" - паразитная (которая тоже должна улетучиваться) =0.

4. Задачу желательно решить как прямую так и обратную (то есть прямая - зная параметры элементов высчитать общее значение  полезной удельной мощности, обратная: зная какая нам нужна удельная мощность, высчитать НЕОБХОДИМЫЙ параметр того или иного элемента энергосистемы).

И сдаётся мне что всё это можно описать хоть и безобразно (введя целый набор условностей) но единообразно. Параллельно и перпендикулярно.
То есть можно получить, проще говоря, универсальную формула такого расчета.
То есть задача не кажется слишком сложно. Даже выглядит "школьной".

Кстати.
Наверняка до нас ее кто-то уже сделал и активно юзает.
Но в массовое сознание она не пробилась.
За отсутствием в оном сознании соответствующей глубины и прорытых популяризаторами фарватеров...

"Х-Формула! Нам нужна х-формула! Где х-формула?!" (с)
 

[alex_semenov]

Нет. У вас(не Вас лично) это уже три четверти от тысячи страниц. А толку!?

Лично моих тут "всего" 106 страниц (легко считается постановкой фильтра).

И толк есть. От всех этих почти тысяча. Да, производительность так себе. Но мы же и не торопимся никуда!
Времени впереди - еще вагон. Хотя...
Да... личного... "моменто море".
Тяжелый но хороший фильм вчера посмотрел (это в фантастике Голливуд гонит полную лажу, а "за жизнь" они иногда мировые вещи выдают).
А поводом стал этот ролик (случайно всплыл):
Мотивация, смысл жизни

Нужны новые физические принципы.

Ихтамнет.

И слава богам, что "ихтамнет"
Вот поэтому я и говрю. Мир не так злобен, как может показаться...
Дуракам хрустальный хрен не дает...

[alex_semenov]

А графоман-детектор скоко страниц выдает?

А это где надо нажать шоб показаЛО? Научите!

Вы стали гораздо шустрее печатать?

Нет, это у вас стало еще более клипово-короткое мышление, наверное.

К 776 странице я констатирую что по-сути мы не только НЕ ПОТЕРЯЛИ ни одной потенциально возможной технологии из первоначально известного списка (на момент старта данного топика) но и приобрели несколько новых хороших кандидатов. Да, нишевых. Но они все нишевые.

[alex_semenov]

Это звучит примерно так. У нас маленькое КБ и несложная задача разработать систему бортового приемопередатчика для беспилотника. На повестке супергетеродин, прямое преобразование, прямое усиление, детекторный приемник, и датчик с когерером(1895 год). После трех лет работы нашего КБ было изъедено несколько тонн пиццы, выпит железнодорожный состав кофе, исписаны десятки тонн макулатуры - и по-прежнему все подходы актуальны!!!
 На полушутливые замечания что раз когерер актуален, то не целесообразнее ли его заменить на неоновую лампочку прицепленную к полуволновой антенне - во времена Попова слабо разбирались в антенном деле и не додули до этого - вопли "пшел вон, еретик". На замечание, мол "простите, но если это изначально был не юмор, то постановка вопроса смехотворна, а реализация попахивает проявлением душевной болезни" идут намеки проваливать из раздела и не мешать лучшим мыслителям современности.

Допустим.
А вы что предлагаете в замен? Разовьем вашу же аналогию!
Вы же предлагаете нам наш "когерер" Попова заменить на столик без гвоздей, блюдце и чёрну-чёрную комнату.
И связываться напрямую с духом  Наполеона. Посредством спиритических флюидов...
Нет?
Конечно заманчиво. Поговорить с духом. С потусторонним миром. Перспективы - шикарные!
И, кстати, особо напрягаться  (как с когерером) не придётся.
Материя неосязаемая. Х-формулы выводить не надо. Даже закон Ома не понадобится... Верить надо в чудеса!
Ну а затраты?  Деньги как?
Золото? Гм... золото... Ну конечно! золото, Золото, ЗОЛОТО!!!


Если серьезней (и короче).
Конечно, можно надеяться на чудо. Но РАССЧИТЫВАТЬ надо на то что его не будет. Опереться можно только на то что у вас есть.
Тем - закрыта.