Двигатель для межзвёздных перелётов

[Алексей Николаевич.]

С изобретением идеально отражающего почти все виды излучений и частиц-осколков, будет проще.
Сделал зеркало, покрыл слоем долгоживущих изотопов и лети себе.
Не надо никакого ещё двигателя.
Можно и как парус разворачивать, раскрутил и норм.

[PathFinder]

Эти слова описывают энергетический баланс, но конкретного механизма разгона за этими словами нет.

Так они изначально разогнаны ядерными силами внутри ядра, которое как бы горячее и кипит. В какой то момент есть вероятность, что частица чисто вероятностно получит большую порцию энергии от соседей и сможет преодолеть ядерные силы.

Так же как кипящая капля воды остывает за счет того что особо быстрые молекулы покидают каплю.

Было бы интересно посчитать, например, скорость альфа-частицы по классическим формулам в предположении, что альфа-частицу разгоняют только электрические силы и сравнить полученную скорость со скоростью реальных альфа-частиц. Кто сумеет?

[Александр Овчар]

Уррааа.
Так если вторую плиту присобачить к бомболёту, тоже в два раза лучше станет.

Деструктивная интерференция.

гуглИм
Деструктивная интерференция.
Конструктивная интерференция происходит, когда две волны накладываются таким образом, что они объединяются, чтобы создать большую волну. Деструктивная интерференция происходит, когда две волны накладываются таким образом, что они нейтрализуют друг друга.

Идеальное зеркало - это трюк по физике от "деструктивная интерференция". Утверждается, что такое возможно для различной физики - для ЭМП, звука и даже для частиц.

Бомболет слишком груб, он вызывает энергию из реликтовых закромов вселенной  (первородного Большого Взрыва).
Бомболет можно улучшить,  очевидно -  за счет Корпускулярно-волнового дуализма материи,
например вспомнить о волнах  Де Бройля для ..пропеллента из атомных частиц? ( это дизайн уровня 10^-8 10^-13 метра, и это размер-фактор дифракционной решетки, например, поверх амортизирующей плиты бомболета.

Уловили физику? Волшебное зеркало бомболета  содержит дифракционные решетки уровня 10-13 м
Но, с учетом такой физики, как:

гуглИм
Для каких волн невозможна интерференция?

рис. 4.2), которая называется волновым цугом. Естественный свет представляется совокупностью несогласованных между собой цугов волн, испускаемых отдельными атомами. Поэтому невозможно получить интерференцию от двух разных источников естественного света.

Бомболету нужны когерентные источники ядерной энергии.

Тогда к нему можно прикрутить второе зеркало, для рециркуляции.

Фотонная ракета умеет делать это:

Доказано, что здесь коэффициент рециркуляции на уровне 400%. А предел 4*10¹⁰

(кликните для показа/скрытия)

1111111111111111111







Все просто?  тут простая физика и она дает 400% прироста тяги в случайном дизайне (форм-фактор 1 м и частота 10Гц )

ЕСЛИ есть настройка в резонанс (частота, диаметр, дистанция между рупором и антеннами)  ЭМ резонатора из двух зеркал.

[Алексей Николаевич.]

Не открыются ссылки.

[Александр Овчар]

ставили заглушки разного дизайна . Видели прирост тяги до 200% (см рис 5-14). Эффект видят, есть, но нет хороших идей для теоретического обоснования. Другие видят в этом термин присоединенная масса (есть такой термин в физике).

Вот типичный  граф прироста тяги

  Как оно выглядит? Заглушка в итоге явно не к ракете должна приделываться) А опираться на что то другое.
  Ну или да, как плотный комок газа за соплом преследовать. Опять же, что должно случиться, чтобы вылетевший газ начал тормозиться и частично преследовать сопло?)
 
 Еще момент, почему-то атмосфера в качестве заглушки не прокатывает, уменьшает УИ. Но при этом частично дает этот эффект отталкивания, правда очень слабо выраженный

Я же дал ссылку на статью. См, там рис 1, рис 2 и рис 3.  Они взяли газовую горелку  (типа бензореза), поставили ее на шасси с колесиками колесики и прикрепили к динамометру.  Измеряли тягу реактивного мотора в целом. И согласно рис 1 - ставили " заглушки"   - Эжектор. Разной формы, сечения, размера..  И горелка и эжектор жестко прикреплены  единому шасси.

[MenFrame]

Было бы интересно посчитать, например, скорость альфа-частицы по классическим формулам в предположении, что альфа-частицу разгоняют только электрические силы и сравнить полученную скорость со скоростью реальных альфа-частиц. Кто сумеет?

Могу, я. При реакции дейтерия с тритием альфа частица получает ноль энергии от кулоновских взаимодействий, поскольку второй продукт этой реакции нейтрон не имеет заряда. При этом продукты реакции получают энергию согласно закону ее сохранения, в соответствии с дефектом массы.

[Александр Овчар]

Да, в начале разгона эффективность паруса ничтожна и многократное отражение дало бы тут хороший эффект. Но если посчитать долю энергии затраченной и полученной в начале разгона по сравнению с общими затратами релятивистского звездолёта, прежде всего с  затратами на "сжатие времени" при релятивизме, то начальные затраты энергии - слёзы. И нет смысла за эти "слёзы" сражаться таким сложным способом.

Мне кажется Вы не прочувствовали - что значит "многократное отражение".  По ссылкам можно заметить, что это "многократное" в масштабе 5 см  порядка 10¹⁰ крат
(популярно и в рецензируемой статье)

Картинка в помощь



(Это нижняя часть СП резонатора охлажденного LHe). Крепится на корме ракеты.

Верхняя (ответная часть) - это пропеллент, расходная реактивная масса.
И в момент выстрела - там будет тяга мотора
\[ F= Q * \frac{2P}{c} \simeq  10^{10} * \frac{2P}{c} = 10^{10} * \frac{2 * 1 (Ватт) }{3*10^{8}m/c} = 66.7\left[{N}/{W}  \right] \]

С Л Грищук отмечал, что СП резонатор может хранить в себе 1000 Дж/см3
( Излучение гравитационных волн электромагнитной полостью Л. П. Грищук , М. В. Сажин
JETP, 1974, Vol. 38 , № 2 , с. 215)

Возможные параметры излучателя следующие: сверхпроводящая резонансная система с общим объемом около 109 см3, в которой существует стоячая волна длиной 4 см, средняя плотность энергии электромагнитного поля составляет 10¹⁰ эрг/см3

(это Энергия = 10¹⁰ эрг/см3 = 1000 Дж/см3 =10⁹ Дж/м3 )

Это значит, что  с зеркала диаметром 10 см можно "снять" мощность (тягу) на уровне

Мощность = 1000/см³ * 100 см²/с  = 10⁵ Ватт

И это будет Тяга = 66,7 *10⁵ =  6,67 * 10⁶ N/Вт

Это 6 Мега Ньютон тяги с одного Ватта на стартовом столе.  1 ватт и 6 МегаНьютон
Это вес взлетающей с космодрома  на 2же ПН на уровне 300 тонн по цене 105 Дж в СМ резонаторе (но, в течении 1 секунды полета)

Напомните, что там у обычных ракет? Какая тяга, и на минуточку.  Тут нет проклятия Циолковского. 

Так как если база (нижняя часть) прикопана в космодром, то верхняя (расходная) часть = это
прибито гвоздями к корме Полезной Нагрузки.

Ха, я понял, что такое Идеальная Ракета - это та, где ПН сделана из пропеллента, а потерь расходной реактивной массы нет, так вся расходная масса есть ПН.

На космодроме, под ПН прикопали бак с LHe, заморозили два СП зеркала из меди с покрытием из ниобия, создали СВЧ резонатор объемом 10⁵ см3, и позволили 10⁵ Дж улететь в отверстие площадью 100 см2, за 0.1 секунду. Но эти 10⁵ Дж , за 0,1 секунду, совершили 10¹⁰ отражений между зеркалами и создали тягу нЕракеты  на уровне 6 МН/Вт если не больше..

==
Попутно.
Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний

(кликните для показа/скрытия)

https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/086/897.htm

Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний, метод возбуждения и усиления электромагнитных колебаний, в котором усиление мощности происходит за счёт энергии, затрачиваемой на периодическое изменение величины реактивного параметра (индуктивности L или ёмкости С) колебательной системы. На возможность использования параметрических явлений для усиления и генерации электрических колебаний впервые указали Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси, однако практическое применение параметрический метод нашёл лишь в 50-е гг. 20 в., когда были созданы параметрические полупроводниковые диоды с управляемой ёмкостью и разработаны малошумящие параметрические усилители СВЧ

..
Наряду с резонаторными параметрическими усилителями применяются параметрические усилители бегущей волны. Электромагнитная волна сигнала, распространяясь по волноводу, последовательно взаимодействует с каждым из расположенных на пути параметрических диодов (или др. нелинейных элементов).

Это на тему подкачки энергии в ЭМП резонатор с рециркуляцией фотонов

[Vavanzer]

На космодроме, под ПН прикопали бак с LHe, заморозили два СП зеркала из меди с покрытием из ниобия, создали СВЧ резонатор объемом 105 см3, и позволили 105 Дж улететь в отверстие площадью 100 см2, за 0.1 секунду. Но эти 105 Дж , за 0,1 секунду, совершили 1010 отражений между зеркалами и создали тягу нЕракеты  на уровне 6 МН/Вт если не больше..

  Я вот так и не понял, как оно работает. Ну хоть миллиард миллиардов раз отразится, и что дальше? Реактивное движение в любом случае возникнет при покидани луча через дыру)))
 Оно просто тупо разогреет конструкцию, это многократное переотражение!

[Александр Овчар]

На космодроме, под ПН прикопали бак с LHe, заморозили два СП зеркала из меди с покрытием из ниобия, создали СВЧ резонатор объемом 105 см3, и позволили 105 Дж улететь в отверстие площадью 100 см2, за 0.1 секунду. Но эти 105 Дж , за 0,1 секунду, совершили 1010 отражений между зеркалами и создали тягу нЕракеты  на уровне 6 МН/Вт если не больше..

  Я вот так и не понял, как оно работает. Ну хоть миллиард миллиардов раз отразится, и что дальше? Реактивное движение в любом случае возникнет при покидани луча через дыру)))
 Оно просто тупо разогреет конструкцию, это многократное переотражение!

Блин, да второе зеркало улетает в космос!! Как солнечный парус, если на него светить лазером - хоть с земли, хоть из трюма ракеты. Второе зеркало - это расходная реактивная масса. Просто тут обсуждается два дизайна

1-й старт с космодрома
2-й Лазерный ракетный двигатель, что светит на улетающее вдаль зеркало.

И если на космодроме/ракете есть Большое Зеркало (прибитое к планете гвоздями или прикрученное шурупами к корме ракеты - то между зеркалами автоматом создается ЭМ резонатор.

В резонаторе нас интересует сила радиационного давления на корму ракеты. Эта сила тупо умножается на коэффициент рециркуляции. Который зависит от коэффициента отражения ЭМ волн от зеркал. 

Выше показали супер тонкие зеркала, из нанопленок + супер быструю технологию массового производства зеркал с коэффициентом отражения (в оптическом диапазоне) на уровне 99,5 %.

Другие обсуждают коэффициент потерь, в реале он порядка не ниже 10-5, а хотелось бы на уровне 10^-9.  Это мера потери энергии фотона при одном отражении. А в МИТ вообще нашли магические углы + магические частоты и магические ТТХ нанорешеток = где идеальное отражение по феншую деструктивной интерференции.

А в Нобеле за 2012 год, были созданы сверхпроводящие зеркала, где время жизни фотона (микроволнового пульса на частоте  ГГц) было ажно 0,12 сек.

За это время фотон, отражаясь многократно  проходил путь порядка 3,6 *  10⁷ метра и если ширина зазора на уровне 10 мм - то это дает 3,6*10⁹ отражений, как число рециркуляции.
Если амплитуда ЭМ колебаний падает линейно на каждом отражении, на к= 10^-9 раз, то можно оценить полезный эффект как 50% и для расчета Тяги считать
Тяга  = (К_рециркуляции * 2* Мощность (СВЧ источника)  / скорость света )  * 50%.


В расчете выше я тупо нашел 67 Ньютона /Ватт, надо более реалистично = 3 Н/Вт. Это все равно овер_дофига.
А в оптике это все будет на 3 порядка меньше, если только не применить суперзеркала от МИТ  - если они конечно возможны и практичны.

Но если лазер ускоряет расходную массу в виде нано_тонких_зеркал, где каждое зеркало весит  как весит нано_слой атомов, и выдерживает ускорения с миллионами же - 

То это интересный вариант для полетов по СС на КА массой от 100 тонн с постоянным ускорение 1 же. Это 42 часа до Марса и неделя до Юпитера.  И да, эти нанозеркала  надо возить собой, только меньше, так как УИ тут порядка 100 000 м/с, вместо 3500 на современных ракетах.  А может и все 20% скорости света, это еще никто не считал. Так как Технология производства была опубликована 25 марта 2025 года .
Но как отмечает Семенов - это не подходит для МЗП, но я бы  все таки спросил за К_рекуперации  на уровне К = 1 000 000 000 . Так он такие плюшки не считал.

==
Этот раздел форума разрешает обсуждать практичные дизайны, на основе уже известных технологий.

Вот я и предъявил (20% скорости света), где мощность лазера может ниже на порядки, за счет рециркуляции фотонов.
==Upd
Практичный дизайн Лазерного реактивного двигателя, что ускоряет реактивную массу силами радиационного давления и реактивная масса состоит из фотонных кристаллов с нанопленкой с миллиардами  дырок на см2 = может иметь дизайн направляющей для движения зеркал на уровне 100 метров.  Грубо - это ствол пушки, в которой летит зеркальный снаряд, ускоряемый лазером и масса снаряда (зеркала) на уровне миллиграмм. 

К_рециркуляции надо считать с учетом скорости движения снаряда/зеркала в стволе по сложной формуле. Можно думать про ускорение снаряда на уровне 10⁵ же и времени пролета на уровне 0,014 сек. И скорость на выходе на уровне 14142 м/с , и тогда нужен ствол не менее L = 500 метров. Где время пролета 0,031 сек и скорость на выходе 31 622 м/с = УИ 30 000 м/с.

А если рециркуляция создаст ускорение 10⁷же то на 500 метровом стволе t = 0.003 сек и скорость на выходе 316227 м/с  = УИ 300 000 м/с. 

теперь энергетика. На зеркало весом 1 миллиграм действует сила = 100 Н или 10 000 Н.
Та же сила давит на корму ракеты. Работа за выстрел = 100 * 100 м  =

[Vavanzer]

И если на космодроме/ракете есть Большое Зеркало (прибитое к планете гвоздями или прикрученное шурупами к корме ракеты - то между зеркалами автоматом создается ЭМ резонатор

Эт понятно. Но все мы давно знаем, что идеальной афокальной системы просто не существует. Тк каждая апертура становится по краям новым источником света, и сферические волны разбегаются.
  На больших расстояниях, в миллионы километров этот эффект по полной работает)

 

Блин, да второе зеркало улетает в космос!! Как солнечный парус, если на него светить лазером - хоть с земли, хоть из трюма ракеты. Второе зеркало - это расходная реактивная масса. Просто тут обсуждается два дизайна

Сначала я именно так и понял. Но потом пошла "маза" про какую то заглушку... Которая каким то чудом чем-то удерживается около ракеты, прнследуя ее, но не связанная с ней.
  А так, в целом, изначально идея интересная, выплевывать из пушки фольгу, или то что от нее осталось с субсветовой скоростью. Но тут вопрос закономерный, какова длина ствола должна быть? 300 000 км?
 Все парусные световые технологии должны разгоняться в течении очень большого пробега, пока при гигаватизах на 1 кв.м разгонятся до субствета.

Но как отмечает Семенов - это не подходит для МЗП, но я бы  все таки спросил за К_рекуперац

Такой уровень рекуперации могут тупо материалы не позволить. Скорее испарятся на ранних этапах.

 В этом плане ускоритель частиц выглядит намного интереснее.

Но если лазер ускоряет расходную массу в виде нано_тонких_зеркал, где каждое зеркало весит  как весит нано_слой атомов, и выдерживает ускорения с миллионами же - 

Скорее всего это чудо инженерной мысли испарится раньше, чем успеет набрать соответствующую скорость за время своего существования под действием плотного потока энергии.

[Vavanzer]

То это интересный вариант для полетов по СС на КА массой от 100 тонн с постоянным ускорение 1 же. Это 42 часа до Марса и неделя до Юпитера.  И да, эти нанозеркала  надо возить собой, только меньше, так как УИ тут порядка 100 000 м/с, вместо 3500 на современных ракетах.  А может и все 20% скорости света, это еще никто не считал.

  Так то нам скорость даже 1 а.е в час вполне уже сойдет.
 Это 2635 суток, или 7,22 года! На преодоления 1 св. года
До Альфы Центавра ~30 лет. Уже нормально. Можно запускать исследовательский зонд! 

Скорее всего это чудо инженерной мысли испарится раньше, чем успеет набрать соответствующую скорость за время своего существования под действием плотного потока энергии.

  И если это чудо даже испарившись, сможет набирать скорость за счет "фонарика", который его подсвечивает, эт тоже только в плюс! С учетом переотражения.
 Какая разница, главное выбросить из "пушки" материю с 100% и более скорости света!

[Александр Овчар]

Эт понятно. Но все мы давно знаем, что идеальной афокальной системы просто не существует. Тк каждая апертура становится по краям новым источником света, и сферические волны разбегаются.
  На больших расстояниях, в миллионы километров этот эффект по полной работает)

Про космодром я тоже не верю, звучит как химера. Просто в СВЧ диапазоне  СП зеркала лучше отражают радиоволны, чем стеклянные зеркала в оптике. И добротность СВЧ резонаторов лучше, так как геометрия больше.

[Александр Овчар]

Но потом пошла "маза" про какую то заглушку... Которая каким то чудом чем-то удерживается около ракеты, прнследуя ее, но не связанная с ней.

Это дизайн номер 3.

В этом дизайне, на корме ракеты создается (возможно) типа как резонатор. Я показал статью эксперимента в НАСА - там реально нашли и измерили прирост тяги ракеты.

В 2017 году, я рисовал в Горизонтах  эскиз фотонной ракеты с парусами. Есть "лампочка" и два паруса слева и справа. У них разная площадь.  И с двумя парусами ракета летит хуже. , так как второй парус (малый) тормозит ракету.

Там тяга ракеты = дельта Т = Т_большой парус -и Т_малого паруса.  Это хорошо "тормозит" на черных парусах, что полностью поглощают фотоны "от лампочки".

Но если паруса зеркальные - то за счет волновых свойств возникает конструктивная интерференция.

И два паруса - это уже ЭМ резонатор. В резонаторе, силы радиационного давления могут больше на 10 порядков (как в Нобеле за 2012 г или в СП резонаторах ускорителя TESLA)

В итоге формула тяги = дельта Т = (Т_большое - Т_малое )* 10_порядков.

Мне кажется, тут тоже есть место для рециркуляции фотонов, что может увеличь тягу.
Надо просто к фотонной ракете прикрутить малый парус с меньшей площадью.

[Vavanzer]

Мне кажется, тут тоже есть место для рециркуляции фотонов, что может увеличь тягу.
Надо просто к фотонной ракете прикрутить малый парус с меньшей площадью.

Надо векторы импульса расчитывать .
Если парус к заднице привязать, то получится как раз эффект мюнхаузена.

[Алексей Николаевич.]

Желательно не с Земли это запускать. Поджариться не охота если чуть космонавт ИИ, промажет.

[Vavanzer]

Желательно не с Земли это запускать. Поджариться не охота если чуть космонавт ИИ, промажет.

Об этом речь и не идет. Понятно, что большинство проектов - на низкой тяге. И потребуют сборки на орбите. Желательно на дальней, подальше от гравитационной ямы.
 А так, ну чисто логически, смысла же нет строить огромный звездолет для прямого запуска с Земли, с преодолением "ямы", атмосферы, выходом всего этого тяжеленного барахла на межпланетную орбиту.

[Rattus]

Комментарий модератора раздела

Оффтоп про радиостойкость организмов и оборудования отделён в соотвествующую тему. Алексей Николаевич и Vavanzer получают +30% предупреждений за флуд (п.3.1.д Правил Астрофорума).

[Vavanzer]

Все эти сопли о "поступательном развитии" уже давно разложились на плесень и липовый мед вместе с учебниками в которых они раньше преподносились.

Оно только поступательным и было. По крайней мере в ракетостроении. С небольших моделей все начиналось, и потом ракеты росли в размерах, до поры до времени. Пока в какой то момент откат в пользу более приемлемых вариантов поменьше не произошел. Ну и ставка на другое была сделана.
  Тут точно так же будет. Какая нибудь ионно-плазменная технология будет поступенчато развиваться, или что то еще. Увеличивать скорость межпланетных полетов с каждым разом. Понятно что не на химическом топливе!)
  С недавно упомянутыми процессорами та же тема была. Core i-7 с восемью ядрами не сразу появился, все начиналось с гораздо более простых чипов.

[DRUID_3]

Core i-7 с восемью ядрами не сразу появился...

  даже не удосужусь отвечать.

[vasanov]

 Думаю, некоторые согласятся, что релятивистские частицы могут обеспечить звездолёт энергией для достижения субсветовой скорости.
 Возьмём простой пример. Звездолёт имеет стартовую массу 1000 тонн. Мы его 5 раз разгоняем до скорости 260 000 км/с, то есть два раза разгоняем, два раза тормозим и один раз про запас. Сколько понадобится релятивистских частиц с энергией в 7 ТэВ (которую уже могут достигать в адронном коллайдере), для энергетики звездолёта?
 Без учёта релятивистского коэффициента для звездолёта, ему нужно сообщить энергию Ез=5*1000000*(260 000 000*260 000 000)/2=1,69*10^23 Дж.
 В описании для Большого Адронного Коллайдера встречалось сообщение, что масса всех ускоренных адронов равна 1 нанограмму, их энергии хватит для разгона самолёта Боинг до крейсерской скорости. Про какой Боинг говорится непонятно, поэтому возьмём по максимуму. Масса Боинг 330 тонн, крейсерская скорость 910 км/ч или 910 000/3600= 252 м/с.
 То есть энергия всех адронов в коллайдере, примерно, равна Еа= 330 000 * 252*252/2= 1,04*10^10 Дж  на 1 нанограмм или 1,04*10^22  Дж на 1 кг, таких релятивистских адронов. Делим Ез/Еа=1,69*10^23 /1,04*10^22= 16,3 кг
 Даже если учесть, что релятивистский коэффициент для звездолёта будет 2 и по вектору скорости он будет равен 8, то нужно только максимум 130.4 кг релятивистских частиц, что бы 5 раз разогнать 1000 т звездолёт до 260 000 км/с
 Никакая аннигиляция даже близко столько энергии не даст, а релятивистские частицы могут. И это не предел, из космоса прилетают протоны с энергией в 10^31 эВ
Вот где будущая энергетика для звездолётов, а вовсе не за аннигиляцией.
 Ну, а чтоб получить реактивный импульс, нужно просто постепенно выбрасывать эти частицы из звездолёта и получим реактивный импульс, со скоростью 99,999 % от скорости света.
 Я вот только не знаю, как правильно учитывать реактивный импульс при выбросе этих релятивистских частиц. Ведь полезный импульс направлен по вектору скорости, при этом коэффициент растёт в кубе. Может таких частиц понадобится ещё меньше.