Двигатель для межзвёздных перелётов

[ВадимZero]

все же знают, что газ избегает лазерного луча?

Прям так в припрыжку и бежит

[ВадимZero]

Если скорость истечения 0,2с,

Такуй УИ можно только при анигиляции получить.

[vsevolodson]

Такуй УИ можно только при анигиляции получить.

У вас же протоны летят с такой скоростью. Это, конечно же, ещё не УИ, но близко к тому.

[Polnoch Ксю]

vsevolodson, столкновение с зарядом 2мм диаметром и несколько миллиграмм массой просто развалит звездолет на части.

Я и не предлагал собирать топливо по пути. Только брать с собой. Если скорость истечения 0,2с, то разгон до 0,1с неэффективен с энергетической точки зрения. Надо помнить, что оптимальное u/v = 0,6275.

извините, это опечатка была. я уже поправила сообщение, оно к Вадиму относилось, но вы заметили старую редакцию

[Polnoch Ксю]

все же знают, что газ избегает лазерного луча?

Прям так в припрыжку и бежит

Семенов благодаря этому эффекту надеется, что парус избежит столкновений с пылью

[vsevolodson]

покопаю тогда в направлении того, как считать M2P2

...However, it seems to us that the authors of W2000 base their estimates
on solar wind thrust on the force which is not excerted on the spacecraft but acts on
the magnetopause: the majority of the transferred momentum goes into accelerating
the escaping plasma and only a negligible part goes into accelerating the spacecraft,
since we showed that the Lorentz force acting on the spacecraft is actually smaller if
the magnetosphere is made larger by inserting plasma...
http://www.ava.fmi.fi/~pjanhune/papers/winglee.pdf

Т.е., если быть консервативными пессимистами (а мы должны таковыми быть), то кроме токовой петли у нас в распоряжении больше ничего нет...

[ВадимZero]

У вас же протоны летят с такой скоростью. Это, конечно же, ещё не УИ, но близко к

Я бы вообще это УИ не называл...Только представте, бомба со всеми наворотами, весом в 50 кило. А при взрыве какето лишь  50 грамм, летят с той самой скоростью в 0.2 с. А остальное баласт.

[ВадимZero]

все же знают, что газ избегает лазерного луча?

Прям так в припрыжку и бежит

Семенов благодаря этому эффекту надеется, что парус избежит столкновений с пылью

Пыль же не газ, Лазер может ионизировать пыль, так чтобы она не представляла проблем для паруса.

[Kochelev]

Пыль же не газ, Лазер может ионизировать пыль, так чтобы она не представляла проблем для паруса.

А пескоструйный эффект?

[vsevolodson]

Если масштабировать муху в слона ,то она не сможет летать: по тонне на километр провода (как у Денфорда) с массой паруса в 30% полезной нагрузки, получится колечко 300 км длиной (95 км в диаметре) на килотонну, заметающее 7090 кв.км площади космоса минимум. При скорости 6000 км/с в него будет попадать (при плотности 1 атом/см3) 4,25*1022 атомов в секунду (0,07 г). При неупругом столкновении (не будем рассчитывать на упругое) импульс корабля будет убывать на 420 кг*м/с, а скорость на 4,2*10-4 м/с. 13 километров/сек в год в начале торможения, дальше будет хуже! УПС!

Вопрос лишь в том, какую максимальную скорость мы можем погасить, в звездной системе? Цифры будут разные, в зависимости от плотности и мощности звездного ветра.

Исходя из изложенного выше, вынужден таки пока что отказаться от идеи торможения килотонны ПН магнитным парусом. Тормозить предлагаю пока что также, как и разгоняться, т.е. кумулятивными ядерными зарядами. Учитывая это и то, что задача торможения обратна разгону, т.е. то же самое, только "со знаком минус", начну с торможения, которое пока что выдам за разгон 1000 тонн полезной нагрузки.

Итак, так как наш парус во внешней среде больше не нуждается, то его размер теперь может быть... любым! Это исходит из того, что теперь магнитный парус должен поймать лишь кумулятивную струю плазмы от взрыва. Допускаю следующее упрощение - эффективный размер магнитного паруса равен размеру токовой петли (для небольшого тока это так и будет). Размер токовой петли выбирается теперь исходя лишь из 2х параметров - угол раскрытия струи плазмы и расстояние от точки подрыва. Буду считать, что практически достижим угол раскрытия в 15^o. Это даёт отношение радиуса токовой петли к расстоянию до эпицентра, равное k = 1/sin(alpha/2) = 7,66. При радиусе паруса 5км получаем расстояние до эпицентра 38,3 км. Мощность кумулятивных зарядов пущай будет 1Мттэ при массе 500кг. В отчётах об "Орионе" утверждалось, что вполне возможно 85% энергии взрыва передать кумулятивной струе. Масса рабочего тела, формирующего собственно струю, допустим, будет равна 1/5 от массы устройства, т.е. 100 кг. Тогда средняя скорость струи будет ~8433 км/с, а импульс ~8,433*10⁸кг·м/с. Буду считать, что этот импульс целиком передаётся парусу (поправьте пожалуйста, если я вру где-то).

Упс, такой импульс будет ускорять массу 3 кт (парус+ПН) на 280 м/с! Проблема в том, что это приращение скорости будет длиться незначительные доли секунды. Получается, что такой подход совершенно не годится для лёгкого sleeper ship. Только для более тяжёлого (в 1000 раз) корабля поколений. Но в случае корабля поколений нам уже не требуется магнитный парус, а требуется только лишь попасть струёй плазмы в магнитное сопло, формируемое бубликом обитаемого отсека, что по совместительству также является магнитным кольцом.

[Kochelev]

Упс, такой импульс будет ускорять массу 3 кт (парус+ПН) на 280 м/с! Проблема в том, что это приращение скорости будет длиться незначительные доли секунды. Получается, что такой подход совершенно не годится для лёгкого sleeper ship. Только для более тяжёлого (в 1000 раз) корабля поколений. Но в случае корабля поколений нам уже не требуется магнитный парус, а требуется только лишь попасть струёй плазмы в магнитное сопло, формируемое бубликом обитаемого отсека, что по совместительству также является магнитным кольцом.

На 280 м/с за доли секунды? 
А что от самого корабля то останется? Приведенные цифры ускорения - типичны для пушечного снаряда при выстреле 

[vsevolodson]

Нет, для корабля поколений десятки g вместо десятков тысяч тоже неприемлимы совершенно. Не срастается идея вообще никак. Кумулятивная струя слишком эффективна.

[Иван Моисеев]

Мощность кумулятивных зарядов пущай будет 1Мттэ при массе 500кг.

Пущай все-таки это будет не мощность, а энергия.
Перейдите на СИ и только за счет этого избавитесь от ошибок.

[Иван Моисеев]

Нет, для корабля поколений десятки g вместо десятков тысяч тоже неприемлимы совершенно. Не срастается идея вообще никак. Кумулятивная струя слишком эффективна.

А какая частота взрывов? Для корабля поколений такие ускорения просто недостижимы. 

[AlexOrex]

Нет, для корабля поколений десятки g вместо десятков тысяч тоже неприемлимы совершенно. Не срастается идея вообще никак. Кумулятивная струя слишком эффективна.

Так мы же вроде какие-то там амортизаторы, шарнирные соединения сегментов и магнитные демпферы ваяли на позапрошлом круге обсуждения?

[vsevolodson]

Так мы же вроде какие-то там амортизаторы, шарнирные соединения сегментов и магнитные демпферы ваяли на позапрошлом круге обсуждения?

Крепить к магнитному соплу таким орионским образом?

[Иван Моисеев]

Крепить к магнитному соплу таким орионским образом?

Сама масса корабля поколений является амортизатором. а=F/m.

[vsevolodson]

Разгон.

Первая ступень.
Используется эффект Оберта около Юпитера, это позволяет получить приращение скорости до 50 км/с. Для этого используется обычный ТфЯРД с водородным рабочим телом и УИ = 10 км/с. Массовое число этой ступени оптимизировано по энергии и составляет 4,92.

Вторая ступень.
После манёвра у Юпитера, ракета направляется к Солнцу и отрабатывает вторую ступень, что представляет из себя тепловой двигатель на солнечном коллекторе всё с тем же водородным рабочим телом и УИ = 12 км/с. Массовое число может быть различным, так как экономить солнечную энергию не имеет смысла. Допустим, на пути к Солнцу ракета набирает ещё 50 км/с - тогда массовое число второй ступени будет равно 64,5. После отработки второй ступени избыточная скорость ракеты составляет в таком случае уже 100 км/с - плюс результат гравитационного ускорения от Солнца. Выгодно разгонять ракету именно до достижения перигелия, так как избыток рабочего тела будет мешать именно в перигелии, так как там его будет нужно быстро выработать. Там есть ещё тонкие моменты, но их можно пока опустить.

Третья ступень.
Эта ступень представляет из себя термоглиссер c УИ = 16 км/с (температура рабочего тела при помощи хитрого сопла, предложенного А. Семёновым, должна быть для этого равна 5000^oК). Согласно моей пошаговой модели, если до включения ступени термоглиссера избыточная скорость составляла 60 км/с (гиперболическая траектория на подлёте к перигелию), то в итоге избыток скорости на бесконечности после перигелия составляет уже ~ 120 км/с. Не знаю, чем это объяснить, возможно ошибка собственно в модели. Однако на это пока не похоже, а похоже на то, что в результате отработки третьей ступени итоговая скорость (на бесконечности) достигнет 400 км/с (750 лет на световой год). Собственно на этой скорости корабль и отправляется в межзвёздный перелёт.

Торможение.

Альфа Центавра.
На скорости 400 км/с корабль достигает пару звёзд за 3275 лет. Для торможения в системе используется две ступени, каждая из которых отрабатывает в периастре одной из звёзд (A или B) и гасит скорость в 200 км/с. Использование термоглиссера в кратной звёздной системе оказывается сильно выгоднее, чем у одиночной звезды. Допустим, что все три звезды - альфа Центавра А, Солнце и альфа Центавра Б - одинаковы по своим параметрам и равны Солнцу. Потребное для изменения скорости на бесконечности на 200 км/с дельта-v составит 33 км/с. При УИ = 16 км/с это даёт массовое число 7,86. Для двуступенчатой схемы это надо возвести в квадрат и тогда получится 61,8. Таким образом гасится два раза по 200 км/с и торможение завершается. В случае же одиночной звезды, чтобы изменить скорость на 400 км/с за раз, потребуется дельта-v более чем в 120 км/с, что приводит к массовому числу аж в 1810. Т.е. использование термоглиссера в двойной системе, по сравнению с одиночной, приводит к снижению массового числа в 30 раз (!) при прочих равных параметрах. Как видно, если удастся разогнаться у Солнца, то торможение в системе альфа Центавра уже не представляет совершенно никакой проблемы.

Эпсилон Эридана.
На скорости 400 км/с корабль достигает звезду за 7867 лет. Кроме этого, тормозить термоглиссером у этой звезды значительно труднее по трём причинам. Во-первых - звезда одиночная. Во-вторых - её гравитационная яма несколько менее глубокая, что слегка ухудшает эффект Оберта. В-третьих, звезда сама по себе более тусклая и холодная, что усложняет прогрев больших масс рабочего тела в периастре. Первая проблема отчасти решается тем, что у звезды эпсилон Эридана есть планета-гигант, аналогичная Юпитеру. Около этой планеты также можно применить эффект Оберта с ТфЯРД для гашения части скорости.

[vsevolodson]

Во всех трёх случаях - у Солнца ли, альфа Центавра или у эпсилон Эридана - задача рассчёта такой схемы сводится к моделированию поведения ракеты переменной массы в гравитационном поле двух связанных между собой тел. Упрощённо - на плоскости. В ближайшее время этим и займусь...

[pkl]

А нельзя в качестве 2-й ступени использовать ионники? И, к слову, в качестве 4-й - тоже.