Двигатель для межзвёздных перелётов

[vsevolodson]

1) Радиатор для термоядерного движителя внутри звездолета с не-ракетным методом передвижания мне показался оффтопиком в этой теме, по тому, что такого метода современная физика предложить не может

Google -> M2P2

хороший, горячий радиатор поможет построить быструю и эффективную ракет

горячий радиатор и эффективность плохо совмещаются по причине школьной физики

3) радиатор для других движителей, конечно, будет нужен, и для лазерной установки для паруса, и для самого паруса

парус и есть сам радиатор же

[Polnoch Ксю]

1) Радиатор для термоядерного движителя внутри звездолета с не-ракетным методом передвижания мне показался оффтопиком в этой теме, по тому, что такого метода современная физика предложить не может

Google -> M2P2

хороший, горячий радиатор поможет построить быструю и эффективную ракет

горячий радиатор и эффективность плохо совмещаются по причине школьной физики

3) радиатор для других движителей, конечно, будет нужен, и для лазерной установки для паруса, и для самого паруса

парус и есть сам радиатор же

Спасибо за информацию про M2P2, мне это нужно переварить.

А про радиатор...
Так эффективность же ракеты с горячим радиатором, а не радиатора!

[vsevolodson]

А про радиатор...
Так эффективность же ракеты с горячим радиатором, а не радиатора!

Формула, что я вам привёл, описывает не эффективность радиатора, а эффективность тепловой машины, работающей по циклу Карно.

[Polnoch Ксю]

Как тут размещать формулы?

[vsevolodson]

Как картинку. Есть ещё годный сайт latex.codecogs.com для сложных формул.

Посмотрите на формулу. Температура холодильника, она же, макс. температура радиатора, должна быть как можно ниже, чтобы КПД машины был выше.

[Иван Моисеев]

горячий радиатор и эффективность плохо совмещаются по причине школьной физики

А школьная физика не мешает вам пользоваться холодильником? Или вы его выбросили за неэффективность?

[vsevolodson]

Немного не понял вопроса. В космосе же путей охлаждаться немного - либо рабочее тело выкидывать за борт (или испарять), либо радиатор. Вы предлагаете в качестве холодильника использовать кухонный бытовой что ли?

[Иван Моисеев]

Немного не понял вопроса. В космосе же путей охлаждаться немного - либо рабочее тело выкидывать за борт (или испарять), либо радиатор. Вы предлагаете в качестве холодильника использовать кухонный бытовой что ли?

Да, нет. Только местами нужен тот же принцип. Основное количество тепла должна сбрасываться на max возможной температуре. Эффективно это, или нет - без разницы.

[VimanaPro]

Не профессионал опять-таки. Но один знакомый слышал про то , что называется примерно как  проточный газовый лазер закрытого типа. Ну типа азот, углекислый газ и ещё что-то в смеси сжимается-разжимается. Может это поможет сбросить лишнюю энергию когерентным образом ?

[vsevolodson]

Да, нет. Только местами нужен тот же принцип. Основное количество тепла должна сбрасываться на max возможной температуре. Эффективно это, или нет - без разницы.

На картинке - "Condenser" - у нас вместо него будет холодильник, что сливает тепло ("Heat expelled") радиатором. Так вот чем ниже будет макс. температура в этом холодильнике, тем больше будет разница давлений (школьная термодинамика же) и тем выше будет мощность вращения турбины (а соответственно и КПД).

[Иван Моисеев]

Не профессионал опять-таки. Но один знакомый слышал про то , что называется примерно как  проточный газовый лазер закрытого типа. Ну типа азот, углекислый газ и ещё что-то в смеси сжимается-разжимается. Может это поможет сбросить лишнюю энергию когерентным образом ?

А какая лишняя радость от когерентности? И чем охлаждать лазер? Еще одним лазером?
- Как поймать льва в пустыне?
- Поймать 10 и 9 штук выпустить.

[Иван Моисеев]

Да, нет. Только местами нужен тот же принцип. Основное количество тепла должна сбрасываться на max возможной температуре. Эффективно это, или нет - без разницы.

На картинке - "Condenser" - у нас вместо него будет холодильник, что сливает тепло ("Heat expelled") радиатором. Так вот чем ниже будет макс. температура в этом холодильнике, тем больше будет разница давлений (школьная термодинамика же) и тем выше будет мощность вращения турбины (а соответственно и КПД).

Хорошая картинка. Всякий нерусский сразу поймет, как тепловые электростанции работают.
Но здесь-то пошел разговор о радиаторах. (Тепловые насосы (тепловые электростанции - наоборот) также в схеме должны присутствовать, но их надо смотреть по месту, для чего они надобны, для того их и оценивать).

[ВадимZero]

А школьная физика не мешает вам пользоваться холодильником? Или вы его выбросили за неэффективность?

Логика показывает что дешевле увеличивать радиатор чем устанавливать холодильник и дополнительное питание к нему. Тем более, что холодильник эфективен лишь при небольшом градиенте температуры.

[Иван Моисеев]

А школьная физика не мешает вам пользоваться холодильником? Или вы его выбросили за неэффективность?

Логика показывает что дешевле увеличивать радиатор чем устанавливать холодильник и дополнительное питание к нему. Тем более, что холодильник эфективен лишь при небольшом градиенте температуры.

Логика логике - люпус эст.
Здесь холодильник возник неизвестно к чему. Но если вы захотите использовать криогенику или сверхпроводники - он возникнет, в независимости от эффективности.
Если же речь идет о двигателе - сброс тепла должен идти на максимуме температуры. Здесь тепловой насос не нужен, но нужна довольно-таки хитрая (впрочем уже спроектированная) система теплообмена.

[boez]

Странный спор Пусть у нас есть источник тепла с некоторой температурой Т1 (ну реактор тот же, температура определяется устойчивостью к ней конструкционных материалов) и выделяемой мощностью. И есть холодильник с температурой Т2. Так вот - есть КПД тепловой машины, он растет при снижении температуры холодильника, и есть производительность холодильника (грубо говоря ватты на квадратный метр площади), которая при снижении температуры падает аж как 4-я степень этой температуры, потому что холодить без расхода массы можно только излучением. Поэтому снижение температуры холодильника вдвое требует увеличения площади в 16 раз!

И поэтому очевидно, что поначалу, когда Т2 близко к Т1, холодильник будет очень эффективным - а тепловая машина нет, и мощности будет давать мало. При снижении температуры  КПД будет расти, мощность тоже, но будут расти и размеры холодильника на эту мощность, и и начиная с какого-то момента рост размеров и массы холодильника перекроет выгоду от роста мощности. Т.е. есть какая-то оптимальная температура где-то между температурой реактора и абсолютным нулем, причем оптимум зависит от конструкционных особенностей корабля.

[vsevolodson]

Так вот - есть КПД тепловой машины, он растет при снижении температуры холодильника, и есть производительность холодильника (грубо говоря ватты на квадратный метр площади), которая при снижении температуры падает аж как 4-я степень этой температуры, потому что холодить без расхода массы можно только излучением. Поэтому снижение температуры холодильника вдвое требует увеличения площади в 16 раз!

И поэтому очевидно, что поначалу, когда Т2 близко к Т1, холодильник будет очень эффективным - а тепловая машина нет, и мощности будет давать мало. При снижении температуры  КПД будет расти, мощность тоже, но будут расти и размеры холодильника на эту мощность, и и начиная с какого-то момента рост размеров и массы холодильника перекроет выгоду от роста мощности.

Верно. Для каждого случая следует искать оптимум.

[Polnoch Ксю]

В этой теме звучала идея как-то использовать межзвездную среду для охлаждения, которую сходу откинули, а если все-таки зря?

У меня тоже не получилось, но, может, получится у кого-то другого?

К сожалению, Метное Облако вокруг Солнечной Системы довольно горячее: 6000K, хотя, может быть, за это и можно как-то зацепиться, но не сходится даже с температурой плавления карбида гафния (~3960C) и даже его кипения при нормальном давлении (5400C)

Тогда пришла в голову идея использовать или энергию разрыва ковалентных связей H2, но мы не в молекулярном облаке, или энергию ионизации нейтральных атомов H. Вот это и попробовала посчитать:

1) в Местном Облаке 0,1 атом на кубический сантиметр, как написано в википедии, информацию по его ионизации я не нашла, но в той же википедии сказано, что в Местном Пузыре, частью которого является Местное облако, преимущественно нейтральные атомы.
2) в кубическом метре 1 000 000 * 0,1 = 100000 атомов
3) поперечное сечение кубического метра квадратный метр
4) Если скорость покидания солнечной системы для звездолета 300 км/c, то звездолет за секунду проходит 300000 метров, значит, ловушка с поперечным сечением один метр должна захватить порядка  3E10 молекул за одну секунду при 100%-ом КПД
Ловушка же площадью квадратный километр сможет захватить 3E16

5) Энергия минимальной ионизации атома водорода 13,6 электронвольта (наверное, оторвавшемуся электрону можно ппередать и существенно большую энергию), что в СИ (1эв~=1,60217646E-19 ) 2,17E-17 Дж
6) Значит, ловушка с поперечным сечением один квадратный метр, за счет энергии ионизации, сможет сбросить порядка 6,51E-7Дж за cекунду, а квадратный километр 6,51E-1 Джоуля за секунду. С ракетой, которой нужно отводить
1,47E6 Дж/c(оценка Алекса в 2469-ом ответе на 124-й странице) не сходится на 8 порядков.

Не сходится. Может быть, получится как-то свести? Отводимую мощность можно увеличить на порядок, увеличив скорость покидания солнечной системы на порядок, но я не учитывала относительную кинетическую энергию молекул и корабля, которая тем больше, чем больше скорость корабля, еще не учитывалась КПД молекулярной ловушки (ведь явно она не 100% атомов на своем поперечном сечении будет захватывать!) с другой стороны, наверное, при ионизации можно отводить и больше 13,6 Электронвольт, но не на 8 же порядков!
 

[ВадимZero]

Тогда пришла в голову идея использовать или энергию разрыва ковалентных связей H2, но мы не в молекулярном облаке, или энергию ионизации нейтральных атомов H. Вот это и попробовала посчитать:

И какая же вам нужна тогда температура холодильника, что бы охлаждаться от ионизации водорода? 90 000К!

[Polnoch Ксю]

Тогда пришла в голову идея использовать или энергию разрыва ковалентных связей H2, но мы не в молекулярном облаке, или энергию ионизации нейтральных атомов H. Вот это и попробовала посчитать:

И какая же вам нужна тогда температура холодильника, что бы охлаждаться от ионизации водорода? 90 000К!

Как у Вас это получилось?

[ВадимZero]

Как у Вас это получилось?

Это температура полной иоизации водорода, если память не изменяет.