Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

По мере развития горизонт высших возможностей сужается.
Вот и в галактоходах либо парус, либо ионник, либо термоядерные взрывы...

Со взрывами проблем очень много. Парусник тяжелым быть не может.

На время инерционного полета радиатор придется демонтировать иначе его съест межзвездная среда

Если это твердотельная конструкция. Радиатором может быть облако капелек теплоносителя, удерживаемое статическим или магнитным полем (например). Ускорение корабля - мизерное.
Еще. Ионная тяга хороша тем, что ее можно (и неизбежно придется) сделать "сотовой". Собрать из множества самостоятельных модулей. Это делает корабль абсолютно надежным. В течении сотни лет работы двигателя, отдельные его "соты" будут выключены на профилактику или даже демонтаж и установку новых переработанных узлов.
В случае взрыволета такое в принципе невозможно. Взрыволету нужна одна камера сгорания. И чем крупнее - тем лучше.

[alex_semenov]

То есть получается Эскадра Ивана Моисеева..

Не совсем. Все-таки корабль будет иметь механическую целостность. Так удобней. На мой взгляд. Скажем бороться с пажаром в некоторой части корабля.

[alex_semenov]

Расчеты без картинок - слова на ветер!

Подходящей картинки нет.
Но есть близкая по смыслу.



Это корабль-колония землян из мультика "Битва за планету Терру",
Крупней:
http://dreamworlds.ru/uploads/posts/2011-05/1304476090_kinopoisk.ru-battle-for-terra-897236.jpg

Что-то подобное мыслится мною и в случае ионного звездолета.
Но начертить пока не могу…

Я бы во веки веков не стал бы смотреть этот мультик, но так получилось что на моей старенькой видеокарте это первый 3D-фильм который идет без тормозов (и вообще увиденный мной от начала до конца 3D фильм) и я смог насладиться своим новым монитором.
Хотя сюжет детский. Разумеется. Но отмечу то, что мне тут очень сильно понравилось. Люди прилетели к конфликтной планете именно на корабле поколений. И сюжет никапельни не пострадал "от этого". Напротив. Если посудить с позиции писателя-сценариста... Да какая разница какой нынче век от рождества христова? Каждый живет здесь и сейчас! В огромной вселенной. Где есть там и живет.

[alex_semenov]

В случае взрыволета такое в принципе невозможно. Взрыволету нужна одна камера сгорания. И чем крупнее - тем лучше.

Еще одно важное достоинство ионной тяги - ПЛАВНОСТЬ ХОДА.
У взрыволета с амортизацией - целая гора проблем и рисков.
Прочность конструкции - отдельная морока.
Колония на ионной тяге может быть крайне хрупким сооружением. Можно прикинуть ускорение за 200 лет… Но думаю и так ясно что на уровне неощутимого будет.

[alex_semenov]

Почему-то думается, что надо делать так, чтобы ускорение по-любому выходило 1g (9,8 м/с²). Чтобы людям внутри для здоровья меньше вреда от полёта приключалось).

Давайте посчитаем ваше пожелание!
Масса корабля?
Не важно. Мы будем считать удельные ватты на кг.
Скорость, конечная?
v- ?
Для примера берем v=0.005c (очень скромно).
Значит, скрасть истечения u~v (это еще Циолковский говорил, Дайсон повторил а я уточнил до 0.62. Сам для себя, разумеется)

u ~0.005с =1 500 000 м/с

Удельная тяга? F=a*m  m =1 (на килограмм пустого корабля) a =9,8 м/с
Теперь самая главная и простая формула.
Для тех кто не знал - откровение.

Мощность ракетного двигателя W равна произведению тяги F на скорость истечения u

W= F*u=a*m*u  (можно проверить по размерности входящих величин)

В нашем случае все приведено к килограмму то есть мы считаем удельную мощность. На один кг.

W/m = 1 500 000 *9,8 = 14 700 000 Ватт/кг

Удельная мощность вашей пустой ракеты должна быть 14.7 МВт/кг
При этом. В начале ракета тяжелее в 5 раз (На 1 кг пустой ракеты оптимально иметь 4 кг рабочей массы).
Это значит что 1g вы будете иметь только в конце разгона. А в начале будете иметь 1/5 от комфортной. Комфорта все равно не будет.
Еще. Это только разгон.
Но если предусмотреть и торможение, то удельная мощность получается еще в 2 раза больше.

Под 30 МВт/кг

Вы можете привести хоть какое-то устройство с такой удельной энерговооруженностью (постоянной)?
С десятой от нее?
С сотой?
Для того, чтобы эта цифра обрела какой-то зримый смысл, рекордные 300-500 Квт/кг имеют ракеты на ЖРД . Это в 100 раз меньше необходимой по нашему расчету.

Все настолько просто что даже обидно.

[alex_semenov]

Ещё раз. Вернёмся дружно к взрыволётам и перестанем оффтопить
Энергия у нас используется ядерная в импульсном режиме. Почему не получится. Тория/урана - слишком мало. Термоядерные взрывы тоже не прокатывают. Корень зла - ~3/4 энергии уйдёт в излучение. Парус надувать не получится, теряем импульс. Абляция тоже не подходит, так как Циолковский не одобряет. Всё, приехали опять.

Вообще говоря в случае именно БОМБ "британские ученые" предлагают помучаться…
Но результаты мучений пока у них слегка засекречены. Как не вполне обоснованный бред…

Остаются фрические безумия, вроде космического лифта, межгалактического гипердрайва, парусов, межзвёздных ионников и чернодырных приводов, в которых непонятно на что крепить эту самую чёрную дыру За пределами пояса Койпера - дороги больше нет. Обрыв.

Чернодырочный привод - это для красоты. Для массовки! Забудет о нем здесь!
Ионник с бортовым генераором мы уже, считай научились разгонять до 0.005с!
Но если вам неймется запустить что то побыстрей то можно  же идею и развить. Ионник +  внешний источник энергии!
Кстати.
Когда-то в голу 2001-м в Сети я встречал английский сайт где эта идея считалась именно для тяжеленной КОЛОНИИ на много тысяч человек.
Суть в чем?
Все системы передачи энергии по лучу отличаются абсолютной невозможностью масштабироваться.
Если у вас маленькая цель (пятно фокусировки) то вам нужно иметь колоссальную линзу.
А вот если у вас цель ОГРОМНА, то линза получается не столь страшная.
То есть для таких систем огромадный корабль даже лучше.
(вспомните дайсоншип!)
В случае если вы запускаете гигантский звездолет с гигантской приемной антенной, то передающая может быть соизмеримого размера (тогда вопли мол, нужны астросооружения как бы отпадают. Нужно сооружение сопостовимых с кораблем размеров всего лишь!). При этом, в случае кораблей особо крупных размеров вы можете пользоваться даже  микроволнами.
Это значит, что ваш канал связи может иметь очень высокую эффективность передачи энергии.
Особенно приемник. Это так называемая ректена. Антенна с полупроводниковыми элементами в узлах сетки. Легко получается 80% и при усердии можно получить до 90% (при этом не все 10% поглощаются. Большая часть отражается назад, рассеивается!)

Идея автора была в том чтобы построить на низкой орбите у Солнца гигантскую электростанцию, которая выработает кошмарное количество энергии, которое превратится в микроволновый луч, который гигантской антенной направится на гигантскую ректену корабля-колонии, которая примет эту энергию, превратит ее в ток и пустит на ионные двигатели.
Вообще говоря источником энергии не обязана быть Солнце. Любой удобный источник.

Так как генератор, тепловые процессы и прочая фигня у вас исключена из m звездолета, то вы получаете очень даже приличную удельную мощность в итое. Ну и разумеется конечную скорость, считай по желанию. Не помню сколько хотел автор? Но не меньше 0.1с - точно.
Проблема торможения тоже решалась тем же способом почти что и у Форворда. Но изящней. У антенной системы (в отлии от светового паруса) не важно откуда идет луч. Вы поворачиваете двигатели у цели на 180 градусов и продолжая ловить луч от Солнца  - тормозите.

В общем. Есть прекрасное решение для тех кто сильно торопится:

Если вы уберете самую вредную часть энергосистемы с борта корабля, вы можете разгоняться и разгоняться!

[alex_semenov]

Александр, а теперь о ваших ионниках. В ваших оценках нет важнейшей детали - реактора, т.е. собственно тепловой машины, что питает ионник. Вы оставили вопрос добычи энергии за скобками и получили неплохой такой даже движок. Ну что же, неудивительно. Только вот радиаторы реактора будут больше, чем радиаторы запитываемого реактором ионника...

Нет нет! Я как раз и считал именно радиаторы реактора!!!
Потому что сам реактор - это действительно не проблема.
Посмотрите любой проект ионного корабля.
Реактор очень компактен. В нем основная масса - масса радиационной защиты. И кстати, чем массивней у вас корабль, тем ПЛЕВЕЕ становится доля этой массы в энергоустановке. Закон соотношения квадратов поверхности к кубам объема.
Поэтому я вопрос о реакторах для колонии и не поднимал.
Главный ограничитель удельной мощности ядерного ионника - радиатор. И радиатор у меня получился на самом деле очень огромный Диск в 15 км в диаметре. И очень напряженный по массе. Менее 1 кг на м2.
Это по сути фантастика.

[alex_semenov]

1) При полёте практически в невесомости организмы космонавтов за годы полёта деградируют, и они все вымрут, так, что искать надо моторы, дающие нужную мощу.

Ну вообще то есть куда  лучшее решение этой проблемы. Центробежная сила. Если  радиус вращения более 200 метров (а лучше 1 км) то кориолисовы эффекты можно сказать незаметны. Хотя, я думаю, люди очень скоро к ним привыкнут и попав в нормальную гравитацию будут воспринимать отсутствие кориолисового ускорения как досадный недостаток.

Кстати тяжесть - это проблема номер 2. Проблема номер 1 - радиация.

2) С учётом того, что двигателей для "корабля поколений" не существует вообще никаких, кроме фантастических, всё не так уж и страшно.

Нет нет! Двигатели существуют! Вы верите в множественность обитаемых миров? Есть же цивилизации которые нас обогнали на тысячи и миллионы лет! Они уже все построили!
Надо просто научиться отличать то что можно построить от того что нельзя.
И все!

3) Тем не менее при взлёте на современных ЖРД космонавты могут испытать 4g (на "Союза"), недолго правда.

Еще раз.

W=F*u  Мощность = тяга(по сути ускорение) на скорость истечения.
При фиксированной мощности вы можете обменивать тягу (ускорение) за счет снижения скорости истечения. Понимаете? У ЖРД очень небольшая скорость истечения. Можно сказать вся мощность уходит на тягу. Но ЖРД прожорлив. Именно за счет того что маленькое u (жрет много массы) у него получается очень большое F (тяга).
Уловили?
Увеличить и тягу и снизить прожорливость - увеличивать удельную мощность. А ее некуда увеличивать. У ЖРД радиатором служит отбрасываемая масса - красивый выхлопной хвост.
Звездолет такое позволить себе не может.
Он экономит отбрасываемую массу и имеет весь набор проблем с тягой.

P.S. В принципе, я не спорю, так, пришло в голову.

И это хорошо что пришло.
Многим давно ничего не приходит. И они, падлы, все равно живут!

Я пытаюсь воспользоваться ситуацией "прихода", и закрепить этот успех!

[alex_semenov]

Сделал прикидку.
Смотрите.
Пускай температура в реакторе 1100 С. Пускай температура радиатора 350 С

Температуру как реактора так и радиатора можно существенно увеличить.

Нейтрид не предлагать.....

Не знаю что такое нейтрид. Но реакторы на солевых расплавах вполне могут поддерживать температуру вые 2000К. А термоэмиссионные источника тока температуру холодильника ~ 1400 К.

Да, я знаю что у рассматриваемой концепции есть ЗАПАС именно в этом направлении.
Если вдруг выяснится что мы ну никак по массе и габаритам радиатора не вписываемся придется пытаться ужиматься за счет повышения температуры во всех контурах.
Повышение температуры радиатора резко снижает размер разиатора, но ведет к снижению КПД энергосистемы.
Значит желательно поднять температуру нагревателя. Но это не дается так просто.

В вашем случае  КПД получается по Карно: (2000-1400)/2000 =0.3
30%
То есть 2/3 энергии реактора вы сливаете за борт и только 1/3 идет на ионные двигатели.
Это не есть гуд. Хотя, возможно, придется пойти на подобные жертвы.
Прелесть идеи в том что ваш холодильник в 1400/623 = 2,24 раза горячее моего. Это значит, что размер радиатора можно уменьшить в 2,24^4=25,5 раза. То есть диаметр радиатора уменьшится в 5 раз. Вместо 15 км до 3 км.

Но КПД всего привода получается:

0.3*0.9*0.64 =0,1728

17,28 % против 31.4% у меня. В  1,82 раза хуже. Это значит что вам нужно запастись почти в 2 раза больше энергоносителя (урана?) для разгона и торможения. Но как раз он и рискует стать самой дорогой частью проекта.

[alex_semenov]

Масса звездолёта зависит от линейных размеров кубически.

НИЧЕГО ПОДОБНОГО!

Вообще говоря…

 масса звездолета от линейных размеров зависит квадратично.

Звездолет, условно говоря, это сопряжение некоторого числа ПОЛЫХ геометрических фигур. Если вы увеличиваете линейные размеры этих фигур, площадь поверхности (и масса) этих фигур растет примерно В КВАДРАТЕ.

А кстати. Мощность, скажем, энергетической установки действительно растет КУБИЧЕСКИ.
Это, например, легко видеть на примере звездолета на магнитном термоядерном синтезе (если такой возможен).
Более надежный пример - современные ракеты-носители. Сравните Фау-2 и Сатур-5 (как ракету так и ее двигатели).
Поэтому, кстати, с увеличением линейных размеров корабля линейно должна расти та самая УДЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ в которой кроется весь корень зла. Ватт на кг.
Маленький звездолет с нужной удельной мощностью создать куда сложней чем большой.
Это справедливо в первую очередь для взрыволета.
Чем крупней машина - тем легче совместить в ней все противоречивые требования.

Хотя в случае ионного звездолета это замечательное правило не работает. Нет разницы миллион тонн у вас звездолет или 10 тонн.

Кстати. Я же посчитал радиатор для корабля в миллион тонн. 15 км в диаметре. При скоростьи 0.004с на 10 св. лет. Но если снизить эффективность теплового цикла, то можно ужать радиатор в диск 3 км.
Это УЖЕ в пределах размеров жилой конструкции. Диаметр центрифуги жилых отсеков будет не менее 2 км.

По поводу теплопередачи. Все верно. Серьезная проблема. Может оказаться непробиваемой. Если вы передаете тепло ДАЛЕКО (на 7 км) то весь теплоноситель в трубопроводе до и после является мертвой массой. Чем быстрей вы его прокачиваете - тем меньшая масса вам нужна. Но скорость прокачки небеспредельна. Плюс трение плюс…
В общем не все так просто как я тут насчитал.

Как с этим можно бороться? Я прикидывал. Нужна распределенная по всей поверхности радиатора энергетическая система. Реактор- генератор - потребитель (ионный двигатель). То есть нужна сотовая конструкция диаметром 3 км-10 км.
Хуже всего это для реакторов.
Они чем крупней, тем лучше их параметны (там есть еще проблема с радиацией!)
В общем задача проектирования такого корабля - нетривиальная.
Но интересная.

Чем больше таких вот  ограничений - тем меньше произвола конструктору. Конструктор не придумывает звездолет. Он его … "открывает". "Раскапывает", так сказать. Из глубины будущего. В случае таких спекулянтов как мы (которые никогда такой звездолет своими глазами не увидит) это само по себе захватывающе. Архиология будущего!

[alex_semenov]

кстати получилось что наглядно видны две "пропасти" - между поверхностью Земли и НОО, и между внешним краем СС и другими звёздами.

Да. Очень наглядно. Но это говорит лишь о том, что как для запуска с земли на НОО нужна целая ИНФРАСТРУКТУРА на земле (сама ракета - это только часть пусковой системы по сути). Так и для преодоления межзвездных пространств нам нужна целая специальная пусковая система в окрестностях Солнца.

Мы прекрасно мыслим "по аналогии" когда нам выгодно. Но в упор не замечаем ярких аналогий, когда они нам не нравятся.

Даже самолеты не являются самостоятельной автономной машиной. Им нужна для взлета и посадки специальная наземная структура - аэродром. Но звездолет должен быть этакой арбой в себе.
Хот ты тресни!

Потому что шлемоголовые мечты в нас все еще играют.

[alex_semenov]

Поверьте, я уже много раз всё это рассчитывал и собаку на этом съел. Ситуация всегда одна и та же. В диапазоне масс до 0,1..1 Мт выгодно увеличение размеров. Более 0,1..1 Мт - наоборот, и "начинается дробление" обитаемых отсеков, радиаторов, реакторов и двигателей.

Гм... Я вообще говоря корабли массой более миллиона тонн и не рассматриваю.
Разумеется, нельзя ДУТЬ тонкие скорлупки до бесконечности. Однажды они становятся настолько хрупкими, что лучше использовать "сотовую" технологию. Хотя это ж насколько должна быть БОЛЬШЕ миллиона тонн масса, что бы И сотовые решения "слились" в закон монолитного объема?

Миллиард? Сто миллиардов?
В любом случае это все за гранью всего того что мое воображение способно представить.
Вы же знаете. Я твердо уверен что межзвездная колония должна быть городом. Урбанией.
А вы хотите до сих пор запускать атоллы с девственной природой внутри?

Как не верти, но я считаю, что межзвездный корабль - ВСЕГДА очень тонкая, хрупкая, почти прозрачная конструкция. При этом  весь сопромат в нем ОБЯЗАН работать на растяжение.
И только если уже нет никаких выходов (или это точечтый узел) - то тогда на сжатие.

[alex_semenov]

Таки вопросы касательно источника энергии для ионника и КПД энергетической цепи оставим открытыми? Не, такая шлемоголовная "археология будущего" мне не нравится. Так дела не делаются.

Я же уже считал на прошлых страницах!
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1846976.html#msg1846976
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1846995.html#msg1846995
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1847394.html#msg1847394

Вы хотите что бы я тут сделал основательный эскизный проект? С набросками и расчетами ключевых, узких узлов и пакетами решений?

[alex_semenov]

[А касательно межзвездных атоллов-это очень оправдано,ведь шлепать 40 веков это ведь не мелкий каботаж.Тут основательность оправдана да и комфорт не помешает(каждому члену экипажа свои охотничьи угодья).

Вы думаете это СИЛЬНО скрасить мытарства?
Да за 40 веков даже вот этот "аттол"…



… вам осточертеет до коликов и покажется "светов с овчинку"…

Я говорил тут в начале.  "Комфорт" - понятие куда боле сложное чем пляж, вилла и девочки под боком. Комфорт - это, если уж на то пошло, по сути сложное СЕНСОРНОЕ пространство.
Комфорт это когда ваша жизнь наполнена. Событиями, переживаниями. Понимаете?
Вы "Робинзона Крузо" в детстве читали?
Казалось бы, пацан устроился нехило. Относительно. Кстати, то что у него в начале ничего не было - это как раз его и спасло. Это как раз и было очень комфортно. Он имел проблемы, набор проблем которые решал. То есть имел более-менее богатое сенсорное пространство. Переживал, радовался находкам, задумывался над возможными решениями.
Ему единственного не хватало - общения (ну и самки наверняка). А его райский остров ему ОСТОЧЕРТЕЛ до коликов. Уже через год он уже не замечал красоты места.
Я по себе знаю что на море через месяц уже не чувствуешь что на море. Привыкаешь.

Я еще раз говорю. Это очень наивное заблуждение думать, что шикарная вилла на райском острове  в космосе позволит вам с комфортом пережить 4000 лет.



Небось и компания предполагается - только свои? Девочки, мальчики…
Немного. Человек 10-20?

Детский сад! Честное слово!

Человек должен жить ВНУТРИ мощной цивилизации. Это должен быть город. Не менее 10 000 человек. Даже 500 - это очень мало. Это племя. Деревня, которая держится вместе толкьо если знает что где-то там есть другая деревня. 
Да и не в числе людей суть. Суть в том что вы должны иметь СЛОЖНЫЙ мир.
Шикарные отели, красивые места (горы, пляжи, леса и пр.) это можно иметь с избытком в виртуале.
А вот чего вам не предоставит маленькая колония людей (деревня) - это разнообразия общения. Калейдоскопа мнений.  Того что дает  НАСТОЯЩИЙ город, цивилизация.

[alex_semenov]

Человек 10-20?Детский сад! Честное слово!

Не прикидывайтесь, мы с вами этот вопрос уже обсуждали. Факт элементарной единицы общества размерностью 25 лбов не считаю даже нужным снова обсуждать. Какой нафиг комфорт? Речь о такой элементарщине, как пищевые цепочки и необходимость переноса определённого ЦЕЛОГО, УСТОЙЧИВОГО ВО ВРЕМЕНИ биоценоза на новую колонию.

Да я и не прикидываюсь. По сути я именно вас пытаюсь упредить.
Я знаю что вопрос остался открытым.
Каждая из сторон только укрепиласть в своей правоте. Не знаю как вы, но я - точно. За что вам искренне благодарен!
Ища аргументы для вас я нашел нужные идеи,  акценты, термины.
Вы по-прежнему намерены экспортировать из нашей звездной системы даже не аграрную а первобытно-общинную цивилизацию. И даже не совсем и цивилизацию.
Так ведь?
Я четко помню. Ваш "атолл" - это прежде всего носитель биосферы. Самодостаточной. Самостабилизирующейся. Человек в ней - часть фауны. Очень небольшая часть.



Поэтому у вас такие гигантские массы кораблей и получаются.
Но по-прежнему считаю эту вашу "политику" ... эм... крайне странной. Да, в ней есть зерна здравости. Но в целом ваш подход я считаю АБСОЛЮТНО неприемлимым.

Мой подход в том что корабль поколений это УРБАНИЯ. Город. Очень компактный, легкий (относительно). Ужатый. Мой корабль поколений - это тысячи и тысячи людей которые являются носителями ЦИВИЛИЗАЦИИ. Пространства и масса у них - по минимуму.
На борту нет САМО-стабилизирующейся биосферы, на которую вы молитесь. Там есть киборг. Бои-симбиот. СЖО. Одомашненая флора и фауна функционально сросшаяся с городом.  И друг без друга они не могут. Вся биота тут управляемая, регулируемая опять же РАЗУМОМ обитателей.  Людей.
Поэтому мой корабль получается много легче чем у вас, меньше, а людей на его борту ГОРАЗДО больше. Не менее десятка тысчя.



Ваш корабль - носитель генетики. Не более. Мой - носитель культуры, цивилизации как единого организма. Мы договорились считать эти два корабля - кораблями разного класса. При этом ваш класс я считаю маргинальным. Если в нем когда-либо и возникнет потребность, то крайне специфическая.

[alex_semenov]

Колония на астероиде сама себе делает звездолёт. И сама же на нём и летит. Это было рассмотрено ещё в начале темы.

Да-да. Тут я поддержу  Höðr-а, Тут у нас  консенсус. Чем хороша идея корабля поколений? Это корабль для ПИЛИГРИМОВ. Кто полетит тот и строит. Социальный проект. Если к звездам полетят не за чем-то (например фон-нейманы за знаниями) то другая причина -  полетят от  чего-то (все бегут притворяясь бродягами, пилигримы в неведомый край...). То есть несогласные, те которых хотят что бы им просто не мешали быт теми кем они хотят быть.

[alex_semenov]

Александр, виноват, не заметил оценок.

Ерунда. Не мудрено. Это ведь прикидки. Левой руокй...

Кпд ионных двигателей 0.9 (на таких скоростях истечения вполне возможен)

Вот здесь натяжка. Самый эффективный "ионник" - VASIMR - может иметь КПД не более 0,8. И это КПД использования электричества.

Плюньте на разрекламированый VASIMR. А думайте своей головой. Сразу видно что вы не чувствуете ФИЗИКИ процесса.
А ну-ка, давайте поиграем в отгадалки.
0.8 - очень высокий КПД. Почему? Потому что как вы правильно заметили - электрическая машина. Я, кстати тоже считаю 0.9 именно по электричество.
А вот теперь подумайте.
НА ЧТО тратится 20% в вашей VASIMR или вообще в любом ионном двигателе.
Что составляет львиную долю потерь?

Тогда КПД тепловой машины 0.546…

Почему-то пока нет реактора, имеющего КПД более 0,4.

Да потому что нет нужды гнать КПД выше.
Я считаю КПД по КАРНО.



Qp - Тепло превратившееся в ток. Qz - все выработанное реактором тепло. Кстати у реактора вообще нет кпд в том смысле что вы тут говорите. КПД реактора 100%. Все тепло которое он выработал надо отводить от него. А то расплавится.
Qr - это тепло СЛИТОЕ в космос через радиаторы.
Закон сохранения энрегии. Никуда не денешься. Если в бассейн по одной трубе вливается Qz а вытекает только по двум, то зная сколько вытекло через Qr  вытекшее через другую трубу (в виде полезного электричества) считается неизбежно элементарно.

Разумеется инженерно это все очень сложно. Что бы получить такой высокий КПД нужен каскад тепловых контуров. Скажем реактор раскален до 2000 К и через термоэммиссионный эффект вырабатывает напрямую  ток с КПД 10-12%. Термоэмиссионный генератор интенсивно охлаждается, скажем углекислым газом (очень хорошее рабочее тело в газо-турбинном цикле), который отводит расколенный до 1800 К газ на лопактки турбиры, с выхода которой уходит газ при 650 К уже на радиаторы.
Но это уже детали.
Вы спорите тут с вещами КРАЙНЕ очевидными, подозревая мой расчет в недочетах, утечках. Если в моей системе кроме радиароров энергия утекает еще куда-то, то она накапливается и очень быстро РАЗРУШАЕТ мой корабль.
Ведь поток энергии по сути - колоссальный.
А космос - это гигантский термос.

В итоге я бы ваши сверхоптимистичные оценки (0.314) снизил бы до 0,25 максимум. Реалистичнее даже 0,2. Вот мы и приблизились к КПД взрыволёта, что я нахожу неудивительным.

Снизить видимо придется. Но не потому что я что-то потерял при оценке, а потому что у меня слишком холодные панели радиатора получились и  слишком большие...
15 км... это слишком много. Это не парус. И даже взяв половину от миллиона тонн я не вложусь (видимо) по массе в такой большой радиатор.

Повышение температуры радиатора резко снижает размер разиатора, но ведет к снижению КПД энергосистемы.

Что ведёт к повышению требуемой мощности и снова увеличивает радиатор. Это замкнутый круг.

Нет нет.
Еще раз смотрите формулу Карно. И закон Стефана-Больцмана.



Кпд не изменится если поднять почти пропорционально и Тz (температуру реактора) и Tr - температуру радиатора. Но подняв температуру радиатора в N раз вы в N^4 раз можете уменьшить площадь радиатора. То есть диаметр радиатора в N^2
Это работает настолько хорошо что можно даже жертвовать КПД если что.
Я показывал.
Снизив кпд в 1.8 раза я уменьшил диаметр радиатора в 5 раз! До вполне приемлемых для миллионнотонного корабля 3 км!
Хотя повышать обе температуры - очень хлопотное занятие. Особенно температуру холодильника (ничего не дается даром!) Допустим 2000 К в реакторе (компактной зоне) можно получить относительно легко. Но работать с теплоносителем-охладителем нагретым до 1000 К - задача технически неприятная. Тем более что нам нужно обеспечить столетия работы этой системы.

[alex_semenov]

Я же уже считал на прошлых страницах!
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1846976.html#msg1846976
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1846995.html#msg1846995
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1847394.html#msg1847394

Только вот вопрос о количестве урана для межзвёздного перелёта на ионниках с реакторами опять как-то оказался упущен.

Я опустил, потому что посчитал ПОКА это не важным.
Ну давайте быстренько наверстаем.

Мы знаем КПД процесса разгона. Я получал от 17,28 % до 31.4%
Давайте возьмем 12%. С запасом на неучтеннсти.

Масса корабля. Я беру миллион тонн. 1E+9 кг
Характеристическая скорость 1 500 -2 000 км/с  (скорость перелета - половина от этой).
Отсюда считаем ЗАТРАЧЕННУЮ на разгон энергию ядерного топлива.

1,67E+22  Дж.

Калорийность урана 80 000 000 МДж/кг = 8E+13 Дж/кг

Значит нам потребуется… 2.08E+8 кг  200 000 тонн урана…
Упс..

Хотя как посмотреть? Это пятая часть от сухой массы (миллион тонн. Рабочее тело - еще 4 миллиона тонн вернее 3.800. Продукты распада придется тоже использовать как рабочую массу) .  Кстати СРАЗУ заявляю.
Я предлагаю жечь поганый уран. U238 в так называемых ПОДКРИТИЧЕСКИХ реакторах.
Во-первых более полное сгорание (и даже пережигание радиоактивных отходов).
Во-вторых (и это - главное) это "обычный" уран. Природный. Гораздо более дешевый чем U235
Хотя в природе его тоже очень мало.
В мире в год добывается 40 000 тонн урана. То есть нам нужен 5-и летняя добыча урана на всей Земле (хотя, если вспомнить что это на тысячелетнее мероприятие…).

А если взять КПД повыше? Скажем 30%?
Тогда урана понадобится .. всего 83 000 тонн!


С энергией всегда так. Как ни крути - вынь да положи.

Еще.  На 1000 км/с  пересечь 10  св. лет это 3000 лет полета. У нас колония на 50 000 человек
Каждому нужно по 20 Квт энергии. Итого портебность Города 1 Гвт. На 3000 лет это 9,46E+19 Дж.
То есть 1,18E+06 кг урана. В общем нужно еще 1-2 тысячи тон урана для внутренних нужд цивилизации. Но на фоне миллиона тонн самого корабля и в 100 раз большего запаса энергоносителя для привода - это крохи.

Насчёт радиаторов - решение одно - обитаемые отсеки и являются радиаторами с температурой 290К. Большая тёплая полезная площадь в космосе должна использоваться для грядок и человеков. Я об этом писал в теме про "особенности межзвёздного быта".

Нет-нет! Это ничему не поможет. Температура никакая. Площадь поверхности. Да и сам радиатор должен быть специально для этого предназначенным устройством.

В любом случае, Городу такое решение - как мертвому припарки. Радиаторы потянут ЗАМЕТНУЮ часть массы корабля. От трети до двух третей. Как не крутите, как не вертите.
Скажем, при миллионе сухой массы на 50 тысяч человек на человека приходится всего по 20 тонн. Из них 10 тонн - радиаторы 5 тон наверное вся остальная техника и только 5 тонн на каждого жилого модуля.
Очень мало.

Во взрыволете я закладывал больше…  Там сухая массы была только 3 миллиона тонн на 10 000 человек.

[alex_semenov]

Если кто-то пройдет тему насквозь то он сильно удивится обнаружив здесь несколько совершенно разных КОНЦЕПТОВ.
Мой например взрыволет на термоядерных бомбах.

[alex_semenov]

Если кто-то пройдет тему насквозь то он сильно удивится обнаружив здесь несколько совершенно разных КОНЦЕПТОВ.
Мой например взрыволет на термоядерных бомбах.

   Тогда как раз к Вам мой вопрос. Взрыв подразумевает громадный импульс. Как с перегрузкой будете бороться?

А вы почитайте. Именно здесь я додумался до очень сумасшедшей идеи... Не знаю насколько она реализуема. Но красива -несомненно. Суть в том, что в момент взрыва на магнитное кольцо-корабль действует такая гигантская рвущая сила, что толстенный трос из алмаза не выдержит.
Казалось бы.. труба!
Но...  В общем, если вам ДЕЙСТВИТЕЛЬНО интересно решение (а не понты погонять) то полистайте и почитайте.

Кстати. Взрыволет не означает непременно гигантсуие перегрузки. Консервативный взрыволет Дайсона так называемой абляционной конструкуии не нуждался в амортизаторах так как разгонялся много сотен лет очень плавно. Из-за гигатнской массы.
Вы сами, пардон, умеете считать перегрузки?
Скажем, могли бы рассчитать в первом приближении амортизатор для взрыволета по схеме "Медуза"?