Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

По соотношению количество получаемых нейтронов/ затраченная энергия оптимум энергии протонов находиться возле 1 ГэВ. Но еще более высокоэнергетические увеличивают долю нейтронов с энергией >20 МэВ.

Ага. Спасибо буду знать. Можно  где увидеть более детальные количественные оценки?
Максимальный выход - это сколько (и на чем? На какой мишени?)

Ну а так как нейтроны не тратят свою энергию на ионизацию, они в таком виде и взаимодействуют с ядрами актиноидов. Высокая энергия нейтронов сильно увеличивает количество вторичных после расщепления актиноидов. Т.е. получаем подкритичный реактор на сверхбыстрых нейтронах.

Ага. Понятно. То есть в реакторе на сверхбыстных нейтронах перегорает даже осколки, оставшиеся после распада основного топлива. Все перегорает в неактивную золу?  Что более чем заманчиво.  Это просто слишком хорошо чтобы быть правдой (хотя цена… все верно )

Наверное, не стоит верит всему, что говорить в ящике.

Разумеется.

Я еще могу поверить в «уникальных типах компактных, мощных и эффективных ускорителей», которых засекретили, но никак не в то, что поток протонов проходит сквозь десятки метров воды

Гм… Действительно. Но может это я прервал? Сейчас не могу вспомнить шла ли речь о лодках или о атомных авианосцах? Или вообще о боеголовках в полете? Но все равно все слишком фантастично. Кстати, разрушение потоком нейтронов активной зоны боеголовок  - вещь вполне реальная. Здесь как раз фигурировала работа, где были количественные оценки для термоядерного взрыва в космосе.
То же мог бы делать и луч. Хотя луч частиц - вещь крайне дрянная даже в вакууме. Далеко высокую плотность сохранить не получится.
В общем забыли эту красивую сказку.

Не это сейчас главное.

[alex_semenov]

О главном.
О двигателях для звездолетов (и именно их!)
Разговор о подкритических реакторах вернул меня к одной очень оригинальной идеи.
Настолько оригинальной, что подозреваю подавляющее большинство людей про нее услышав не поняли в чем ее ключевые моменты.
Есть такая очень экзотическая схема межзвездного двигателя как антипротонный парус.

Antimatter Driven Sail for Deep Space Exploration

http://accelconf.web.cern.ch/Accelconf/p03/PAPERS/FOAA005.PDF
http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/annual/nov03/850Howe.pdf



Материала крайне мало. Идея наверняка ОЧЕНЬ сырая.
Во всяком случае удручает скудность расчетной базы выставленной на публику.
Возникает подозрение что ее попросту нет.
То есть голая идея рассчитанная в паре мест (саязанных с антиматерией).
И что выброшена она была в основном для рекламы работ по антипротонным ловушкам.
В общем я не вижу развития этой идеи.
Хотя, кое- что интересное в ней есть.

Если кто читал популярные книжки про  космос в 60-х, то наверняка помнит упоминания про такой экзотический тип двигателя как "изотопный парус".
Данный привод можно рассматривать как глубокую модернизацию этой старой идеи.

Парус представляет собой "размазанный" по относительно небольшой  поверхности ВЕСЬ запас ядерного топлива U238, который в процессе работы двигателя постепенно и равномерно улетучивается в виде продуктов ядерного распада (с очень большой скоростью истечеия. То есть двигатель очень высокоимпульсный. "Звездолетный"). Особым образом (об этом ниже) на САМОЙ поверхности с тыльной стороне этого тонкого "блина" возникают очаги затухающих цепных процессов (парус по сути - подкритический реактор). В результате чего с поверхности улетаю продукты распада с чудовищной скоростью (Но как эту скорость грамотно посчитать - я не знаю).
Но одно могу сказать точно.
Так как у такой системы нет сопла и продукты распада разлетаются непредсказуемо, то эффективность ДВИЖИТЕЛЯ невелика. По сути как у "дырки без сопла".  Надо поднять расчеты, но помоему это не более 1/3 от идеальной, или половина от той, которая могла бы быть у нормального сопла.
Но это неудобство сторицей окупается другими достоинствами именно "парусной" схемы привода (что запало в душу мен и большинству осталось подозреваю незамеченным).
Например легкостью самого двигателя и конструкции корабля (тянуть не толкать) и самое главное - простым и эффективным решением проблемы сброса паразитного тепла.
Нужен большой радиатор? Большой парус и есть такой большой радиатор.
Паразитное тепло передается двум сторонам поверхности паруса, который и является одновременно радиатором (нагретым, скажем до 1000 или 2000 К). То есть подобный парус вполне может показать удельную мощность на порядок (а то и другой) выше, чем лучшая ионная система с такой же скоростью истечения. (надо более детально посчитать. Но для этого надо уметь считать скорость истечения).
То есть вполне соблазнительная альтернатива взрыволету и ионному двигателю.
Особенно для всякого рода легких зондов (это вообще уникально!).

НО, как водится, эта бочка меда не выгладила жизненно, если бы в ней не была растворена ложечка горького дерьмеца…

Парус у нас особого рода подкритический реактор. Внешним источником нейтронов в нем служат антипротоны, которыми парус равномерно бомбардируется из гондолы (см рисунок выше). Известно что при попадание антипротона в ядро урана приводит к возникновению огромного числа (кажется в среднем 6-и) высокоэнергетических нейтронов, которые разделив соседние ядра  U 238  порождают затухающую лавину. То есть 1 антипротон делит (я не помню точно) очень много ядер U238-го.
Я не видел детальных расчетов, но авторы уверяют, что процесс вполне стоит организации. И обещают на таком чудо-приводе доставить за столетие легкий (пару тонн!) зонд к Альфе Центавре, если… для этого найдется грамм антиматерии. Вернее антиводорода.

Антиматерия - вещество хлопотное и крайне дорогое. Даже грамм. И сразу возникает мысль - а можно ли без нее обойтись?
Всякому грамотному человеку ясно, что в данной схеме антиматерия используется не как источник ЭНЕРГИИ, а именно как "катализатор". Сразу возникает соблазн:

А НЕЛЬЗЯ ЛИ В ЭТОЙ СХЕМЕ ПРИВОДА  ЗАМЕНИТЬ антипротоны чем то подешевле и удобнее?

В меня эта идея (как инженера) сразу же засела. И до сих пор гложет. (У меня для фон-нейманов до сих пор не хорошего бустера дотормаживания!)
Почемул нельзя идею модернизировать?
Тем более, что ряд моих собеседников на НК (которые явно лучше меня понимали ядерную физику) тоже недоумевали: зачем антипротоны, мол?  Почему сразу нельзя вдарить нейтронами?!
Что такого особо специфического в реакции антипротона с U 238, чего нельзя получить иным способом?
Так вот. Чуть-чуть разобравшись в теме выше я теперь вижу что ситуация с облегчение й уранового паруса (если он вообще работоспособный в исходом виде) действительно  очень сложная.

Давайте попробуем устроить мозговой штурм.

Расскажу сразу чего сделать, на мой взгляд, не получится.

Мысль 1.
Если антипротоны нужны для того что бы вышибить из U238  6 нейтронов (старт затухающей цепной реакции)  то почему сразу не обстрелять парус потоком нейтронов в 6 раз более плотным, чем поток антипротонов?
Логичный ход мысли?
Пушка будет куда тяжелей (частицы будут иметь куда большую энергию). Но двигатель получится все равно гораздо ДЕШЕВЛЕ (отказ от антивещества окупает многое!).
Однако…
Для деления  U238 нужны очень быстрые нейтроны. 1.2 Мэв, кажестя. И я подозреваю (надо бы посчитать) что они будут пролетать насквозь через тонкий (не более см) урановый парус в большинстве своем.
Почему это не происходит со вторичными нейтронами (в затухающей цепной реакции)?
Видимо происходит. Но это не так уже важно (оставим пока этот вопрос на совести авторов первоначальной идеи).
Надо бы самим прикинуть вот что.
Зная энергию бомбардирующих нейтронов и толщину уранового слоя, надо посчитать процент нейтронов, заостряющих в парусе. Если это даже1% (то есть 1 антипротон заменяется 600 нейтронами) овчинка все равно стоила бы, думаю, выделки.

Но! Есть загвоздка (неучтенный нюанс) которая гробит все надежды.
Если в тонком урановом парусе застряет даже каждый 10-й нейтрон, реакция распада будет идти по всей длине пробега а не на тыльной поверхности паруса. А это означает что вся затея ничего не стоит!!! Мы не получим эффекта тяги!


Мысль2.
Использовать поток быстрых протонов. Протоны в уране далеко не улетят (доли миллиметра) рассуждал я. Все произойдет на поверхности. С нужной стороны. Как нам и надо для создания тяги. Если подобрать так состав покрытия, что протон (простой выскоэнергетичный протон) вышибает у поверхности урана лавину нейтронов - то дело в шляпе!
Но теперь я вижу что и эта мысль - ничего не стоит. Высокоэнергетичный (мегэлектронвольты) протон будет ТОЛЬКО ионизировать мишень из урана, генерировать гамма-кванты и рентген. И все. Для того чтобы протон дал нейтроны (как я понимаю) нужны энергии в гигэлектронвольты.  А на таких энергиях и протон проникает СЛИШКОМ глубоко в толщу уранового паруса (не миллиметры а сантиметры. Это уже слишком много).
Опять же. Надо попробовать эту качественную картину "померить числом", показать проблему не на пальцах, а на конкретных величинах.
Может кто возьмется?


Мысль 3.
Приперлась только что. И прошу сильно за нее не бить. Пока она кажется не совсем идиотской. Но…

А почему бы не использовать не U238, а U235 именно как источник нейтронов? Скажем, уран на парусе может иметь разную степень обогащения 10-50%. В развернутом виде даже десяток тонн такого урана (да, дорого но куда дешевле грамма антиматерии) окажется подкритическим (в сложенном состоянии он тоже может быть подкритическим, достаточно сложить его по-уму, вместе с поглатителем нейтронов, скажем, кадмием или бором). Здесь мы имеем простор для инженерного маневра. Парус с нужными тяговыми и термическими параметрами, толщины можно подбирать под нужную мощность варьируя еще и концентрацию U-235-го (или плутония). Что с парусом из чистого  U-238 не получается.
Что можно из этого выиграть?
U-235 (Pu-239),  как известно, прекрасно делится ТЕПЛОВЫМИ, то есть медленными нейтронами. Так вот. Если мы будем бомбардировать поверхность паруса относительно медленными нейтронами (надо подобрать оптимальную скорость) то такие нейтроны глубоко в парус не проникнут. Если прореагируют то прореагируют (или будут поглощены U238) на самой поверхности (слой в мм).
Подбитая скрость нейтронов можно управлять процессом.
Допустим 1 нейтрон из 10 достигает цели. Все они  попадают только в миллиметровый слой. Но 9 поглощаются или (скорей всего) отражаются наздю А 1 таки делит U-235. Так и будет примерно, при 10% обогащении урана. Тогда вместо 1-го антипротона на деление расчетной порции ядерного материала нам нужно затратить 60 нейтронов (для получения лавины из 6-и первичных нейтронов которые, кстати прекрасно делят и балластный в обычном реакторе U238!). То есть на парус в процессе полета к А-Центавра нужно израсходовать не 1 г. антиводорода, а  60 г нейтрида (так сказать). Сгенерировать его может, скажем, мишень от килограмма до 10 кг (например бериллиевый лист).
Есть все шансы что облучатель будет очень компактным.
Как ни крути - такой облучатель подкритического реактора-паруса все равно получается дешевле, чем морочится со сверхэкзотическим антивеществом. 1 грамм антиматерии - это запредельно дорого. Сегодня, завтра и даже послезавтра. А энергии в нем как в 1 кг урана. Не более.

[alex_semenov]

Можно  где увидеть более детальные количественные оценки?
Максимальный выход - это сколько (и на чем? На какой мишени?)

Мишень – любые тяжелые ядра. Обычно применяют свинец. Статьи с количественными оценками подыщу несколько позже, сейчас нет времени.

PS Для примера вот
http://www1.jinr.ru/Pepan_letters/panl_2011_6/16_bal.pdf

http://www.cftp-aem.ru/Data/RADS01.pdf

Спасибо! Для того что бы зацепиться, пощупать концепцию - кажется этого достаточно.

А как вы относитесь к идее использовать в качестве источника нейтронов D-T термоядерную реакцию  с Q<<1 (скажем 0.5-0.1)?
Такие "недореакторы" (в виде открытых ловушек) уже сейчас  вполне досупны.
Нет?

[alex_semenov]

"Я для вас не слишком интеллигентен?" (с)
(фраза из "Необыкновенного концерта")



Как водится… никто не подхватил идею… Не загорелся.
Какой "мозговой штурм"?
О чем ты бредешь, брат!
Да?
 
Можно я плюну в толпу (колодец)?

Люди как слоны. Хотят по НАТОПТАННЫМ тропам. То есть, готовы обсуждать только МОДНЫЕ (расхожие) темы. Порой просто переливая из пустого в порожнее. Но в сторону от натопанного, привычного - ни ногой.
И узость, "целенаправленность" интересов людей - просто потрясает!
Поэтому, видимо, так и получается, что наука всегда остается нехоженой саванной с накатанными магистралями…
Существуют научные темы, проблемы, которые когда-то каким-то гением были ВПЕРВЫЕ протоптаны.  Порой очень произвольно. Некто очень умный и настырный проделал огромную работу, проталкивая новую идею, задачу, проблему. Как муравей-разведчик проложил след. Порой просто пользуясь предыдущим авторитетом (например "Парадокс Ферми"). И когда половина работы уже сделана единицами (подхвачена десятком подвижников), стена недоверия пробита  -  туда набегает толпа людей попроще. Как остальные муравьи муравейника "поживиться". Сотни, тысячи… Чем больше толпа - тем проще. В итоге и получается научное направление. И теперь как ученые, так и любители по ним могут топтаться годами хотя поживиться там уже вроде как и нечем уже!

Годами люди могут топтаться и по совершенно пропащим направлениям. Если нашелся достаточно активный маньяк это направление разрекламировать. Если пропащая идея обещает манну небесную, золотые горы, великое будущее - дело считай в шляпе. Вирус, мем, кодон брошен в массы! Сколько вон энтузиастов литий-протонного реактора? Никакими расчетами, битьем по голове неоспоримыми фактами эту толпу "слонов" не прогонишь с этого тупикового пути.
А вот новыми (только что появившиеся) вполне вменяемые (на первый взгляд) идеями людей заинтересовать просто невозможно.
Казалось бы. Астрофорум - место где из всей массы русскоговорящих людей (сколько нас на планете?) инфильтрованы сливки. Самые подвижные умом. Самые образованные.
А что мы видим на самом деле?

Тьфу на вас!

[alex_semenov]

А как вы относитесь к идее использовать в качестве источника нейтронов D-T термоядерную реакцию  с Q<1 (скажем 0.5-0.1)?
Такие "недореакторы" (в виде открытых ловушек) уже сейчас  вполне досупны.
Нет?

Какие-то они очень дорогие и сложные, эти «недореакторы». Ловушки вроде должны находиться внутри сверхпроводящих магнитов, которые не очень любят нейтроны.

Да, это проблема. Хотя дорогие они потому что новые и штучные…  А вот магниты - это проблема действительно. Трубу из магнитов, по идее надо вставлять внутрь  реактора-бланкета где будет ну очень жарко.
Вот если бы такой излучатель можно было вынести наружу. Как это получается с ускорителем… Но нейтронные потоки не свет и не заряженные частицы даже. "Оптика" для них если и возможна, то крайне неэффективная.

А если бланкет из U283 (по сутит трубу) поставить ВНУТРИ магнитной системы (из колец сверхпроводников)? В грязной термоядерной бомбе с урановым усилителем (третьей ступенью), какая толщина толкателя-бланкета?  Ведь не более десятка сантиметров наверное! И в нем оседает почти все нейтроны из зоны термоядерного горения дожигая оболочку из U238. Верно?

[alex_semenov]

Так требуется систематизация идей, хотя бы в форме WIKI.
А иначе всё крутится по кругу.....

Да, я это уже давно понял...
 
Но я до сих пор считаю что не достаточно систематизировал (охватил, понял) проблему даже у себя в голове. Выплевывать сырые идеи на форумах - это одно. А вот выкладывать готовые выжимки на всяких "Виках"- это совсем другое...
 

[alex_semenov]

Толщина третьей оболочки оптимизируется с точки зрения выхода энергии, а не предотвращения вылета нейтронов.

Т.н. биологическая защита на АЭС больше метра толщиной.

Гм… Да. Но! Биозащита должна снизить поток нейтронов на много порядков. То есть выпустить из зоны, скажем  0.000001% Одну миллионную.
В нашем же случае достаточно перехватить 99% (например). Именно как в бомбе. То есть толщина бланкета уже может быть в миллион раз тоньше биозащиты!
Это я очень примитивно считаю, разумеется.
Но я, полагаю,  суть моего аргумента в первом приближении ясна (если нет черта, который прячется в деталях).

[alex_semenov]

Признаюсь, после прочтения этой темы я только укрепилась в своей "щучьей" позиции. Какую идею ни возьмут фанаты межзвездных перелетов, какую техническую схему ни рассмотрят - все упирается в непреодолимые (или почти непреодолимые) технические трудности.

Да. Трудностей много. Но тем ведь тема и интересна!
Когда трудно - тогда интересно!
Во всяком случае так меня учили в пионерской юности…

Как я однажды ляпнул, а Ганс теперь подхватил и всякий раз издевается надомной: "Когда ее (луну) видно- любой дурак сможет долететь! А господин барон любит чтобы было посложней!"

То есть не то, чтобы от звезды к звезде ВООБЩЕ невозможно было долететь. Возможно. Но или очень дорого (затратно), или очень долго, и в любом случае - ненадежно и опасно. Короче, экономически нецелесообразно.

Экономика - важный технический компонент. Но не надо ее ставить "впереди паровоза". Сначала физика, потом экономика (это по сути инженерия уже). И совсем уже преступление против ума - применять мерки СОВРЕМЕННОЙ экономики к межзвездным полетам (которые не состоятся раньше чем через несколько столетий).
Исповедовать презантизм (считать что современный мир, его порядки, система ценностей просуществует если не вечно то очень долго) -  это причислить себя к 95% не очень умных людей.
Согласны?

Как же можно современной экономикой мерить межзвездные технологии?
Так поступать - себя не уважать!
Современная экономика не может даже до Луны добраться. Экономика современного мира - абсолютно провальная. Иждивенческая. Самоедская. Все цены в нашем мире - липа. Туфта. Блеф. Времянка.
Американцы кредитов набрали в 12 раз больше чем произвели реально!
А сколько незаслуженных благ мы получили, паразитируя 100 лет на нефти? Какую систему ценностей взрастили? Какого уродского монстра выростили?
Что в таком мире можно мерить баксами, фунтами, рублями, фертингами?
Кто такой идиот?
Это тот кто живет сегодняшним днем и видит только у себя под носом. И думает что все века и весь мир будет таким же как он видит.
Если вы хотите сделать экономическую оценку межзвездного корабля то вы должны для начала смоделировать экономику того другого мира, которая будет запускать корабль.
Так и никак иначе.
Сложно? А просто было бы не интересно этим заниматься!

А ведь в какой-то момент Александр Семенов почти убедил меня, что "звездолеты проходят насквозь" Но что-то пока не получается.

Да проходят они пока что. Я уже выдвинул эту идею Bob-у но он не понял или проигнорировал. НЕТ никакого фундаментального запрета. Есть масса РАЗРОЗНЕННЫХ проблем, каждая из которых не смертельна. Значит? Надо искать лазейки. Их наверняка всего несколько. Но не может быть чтобы не было ни одной!

ЗЫ. Я кстати тут пытался выкрикнуть фундаментальные (общие) законы, делающие межзвездный полет на любом принципе - очень сложным. Н

Первое фундаментальное препятствие - закон квадратичного роста энергии с линейным ростом скорости. Это всем известный закон.
Второй, куда менее известный и не вполне ясный (но по сути и являющийся фундаментальным запретом)  - закон кубического роста удельной мощности двигательной установки от скорости перелета. Возможно кто-то еще его вывел? Но я вывел его самостоятельно всего пол года назад.

[alex_semenov]

Вот и я призадумался. :(Сам то молчу потому как ни ухом ни рылом в вопросе.

Да никто на самом деле тут пока не гуру…
Но кто-то же должен взять ответственность на себя!

Но я не поверю что в уважаемом собрании нет суммы носителей грамотных технических идей. Может просто все придерживают идеи до лучших времен?

Вряд ли.
Скорей, если тут и есть нужная плотность людей, наделенных научным мировоззрением, то они  слишком осторожничают. Ученые непроизвольно вырабатывают эту чрезмерную осторожность. Смело спекулировать могут единицы.  Тут нужен особый склад ума, характер…
Ученые ведь в массе своей - такие же простые люди как и все. Не очень смелые. Вон вам или мне - выставить  себя дураком неприятно. Верно? Сколько раз я себя  уже выставлял? И знаю что всегда мне на пользу! Алтын рублем вернется! Можно и привыкнуть. А все равно. всякий раз - как серпом по… 
А как ученому смело ляпнуть что-нибудь "не подумав"? А ведь проще простого! Они такие умные только когда дело касается привычного. А что понеобычней спросишь - сразу начинают чухать репу…
Само собой! Ничего необычного.
Вот они и отмалчиваются в скользких ситуациях, в основном. Отделываются лаконичными ремарками. Бьют, наверняка. Стиль держат. Хоть и под псевдонимом, а рефлекс - есть рефлекс.
 

Зная страсть NASA к зажиманию средств,боюсь первый межзвездный зонд будет частным.И хочется надеятся что строительство начнется еще при нас.

Ну про частный - я бы даже не улыбался. Где где а здесь я уверен что идея фикс нашего времени - частная собственность - через 200 лет будет предметом археологии. Не более. Что-что а самое непрочное в этом мире - либеральные ценности и экономические фетишь. Эти "незыблимости" нужны были (прекрасно работали) на стадии раннего индустриализма. Когда шла урбанизация (высвобождение скрытой в народе творческой энергии) и экспоненциальный рост производства за счет сверхэксплуотации девственных ресурсов (цепной процесс, ростовщичество было "богом угодным делом"). Сейчас этому всему приходит конец. Абсолютный и бесповоротный. Золото быстро превращается в черепки. У нас на глазах.
Что будет взамен?
Не знаю.
Но то, что привычный нам мир исчезнет - это бесспорно.

[alex_semenov]

и на чём он полетит? даже термояда по ходу дела мало оказывается, а и его нет и будет ли...

Вообще говоря, если абстрактно то и "обычной" ядерной энергии должно было бы быть по идее достаточно. Вот давайте посчитаем влоб.
Калорийность урана 8,49E+13 Дж/кг
Если бы вся эта энергия каким-то чудом превращалась в энергию отбрасываемой струи в виде осколков деления то мы получили бы скорость истечения…

http://latex.codecogs.com/gif.latex?v=\sqrt{\frac{2E}{m}}

13 038 405 м/с или 0,043 от скорости света.

Значит, характеристическая скорость  гипотетического ядерного корабля с эффективным ракетным приводом могла бы составить 0,043/0,62 = 0,07с

Если вы собираетесь тормозить тем же способом что и разогнаться, то вам нужно делить эту скорость пополам. Скорость перелета получатся - 0,035c
Это значит что вы долетите до звезды на 10 св. лет за 286 лет. Если же вы используете магнитный парашют то вам при торможении надо погасить, скажем 1/10 от скорости разгона. То есть Вы можете разогнаться до скорости 0.062

(0.063+0.007=0.07)

На такой скорости вы могли бы пересечь 10 св. лет за 160 лет.
То есть. Даже ядерной энергии ПО ИДЕЕ должно хватить на межзвездный корабль средней скорости.

Калорийность термоядерного горючего - еще выше. Пресловутый гелий-3 с дейтерием дают

3,52E+14 Дж/кг

Если применить все рассуждения выше к этому топливу, то получаем скорость истечения

26 532 998 м/с или 0,088с

То есть, по идее мы могли бы летать на 0.1с!

Но это в случае идеальной ДУ.
Проблема не в источнике энергии а в чем-то другом. Природа упорно не хочет нам давать возможность использовать эти источники энергии "на полную катушку".
По поводу термояда - так вообще мы его пока освоили в виде бомб.

Еще. Все выше сказанное - касается только полных ракет. А это только 1/3 всех возможных решений схемы межзвездного перелета.

[alex_semenov]

Возможно следует просто искать пути удешевления производства?Или же пропасть в технологии получения настолько огромна что и не следует интересоваться?

Ну если без антивещества совсем нельзя - то лучше тогда его просто собирать в космосе специальными харвейстерами.
Существует ряд статей где этот вопрос исследуется достаточно глубоко.
Вот презентация на вскидку нашел.

http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/fellows/mar06/1107Jackson.pdf

Цепляйтесь за нее и дальше ищите все остальное.
Не знаю как теперь, но лет 5 назад самыми злачными местами для стадов таких харвейстеров считалось пространство над и под кольцами Сатурна. Все антипротоны в космосе - продукт столкновения галактического излучения с пылью. Кольца должны очень эффективно генерировать антипротоны а Сатурн -  удерживать своим полем. 

Но я очень не хочу свсязываться с антиматерией. Даже с 1 граммом. Дрянь крайне опасная. Нетехнологичная. Ужас!

[alex_semenov]

Если пропащая идея обещает манну небесную

Семёнов, если "таможня даст добро", то здесь эта тема будет модной. Жду "приговора"

Не понял. Тема приговорена. Почти. Протоны с литием слить - нереальная задача. А вот, кстати поделить литий нейтроном (нейтральной частицей!) на две альфа-частицы... Там энергии чуть-чуть меньше получается на кг топлива чем у урана. Учитывая что лития (даже необходимый для этого лития-6) во вселенной куда больше чем урана - хочется влезть в эту идею.
Но беда в том что литиевая ядерная реакция не дает цепного процесса. Не порождает нейтронов. То есть все нейтроны тут надо производить снаружи.
Но не факт что идея совсем уже безнадежная.

[alex_semenov]

  О как мы синхронно вернулись к литию! 

[alex_semenov]

я написал свой эпистоляр часа 3 назад ещё 

Поздравляю с выходом из цугундера!

[alex_semenov]

Только про мюонный катализ и урановые паруса - пожалуйста, не надо больше.

Мюонный катализ - понятно. А урановый парус - вещь полезная если  можно заставить работать. Хотя для корабля поколений бесполезная. Но для легкого зонда (до 1000 тонн), запущенного как-нибудь иначе - самое то. Скажем для моих любимых фон-нейманов. Бустер дотормаживания был бы идеальным. Им после полевого парашюта всего-то погасить остатается 3000 - 1000 км/с.

[alex_semenov]

Там есть "бесплатная" энергия Солнца. Именно там проходит условная граница 100 Вт/м² (примерно совпадает с т.н. "снежной линией", < 200^oK). В пределах этой границы размеры радиатора будут сравнимы или больше, чем размеры зеркала для сбора света ближайшей звезды Солнце. То есть примерно в пределах ~3,7 АЕ от Солнца НЕ ВЫГОДНО строить какие либо вообще реакторы, так как для этого понадобится радиатор, площадь которого могла бы с тем же успехом собирать столько же или больше энергии.

Кстати, интересный ход мысли… Гм… но правильный ли?… Надо подумать… Хотя мне очень понравился… Спасибо!
Один нюанс. Сразу. Квадратный метр радиатора на Церере ЯВНО дешевле квадратного метра любого солнечного коллектора. Потому что это обычный лед (снег, фирн) в котором проложены трубки с теплоносителем.

Я не понял хода мысли…
С одной стороны

Первое, что неиллюзорно доставило лулзов - это подъём урана с Земли для звездолётных нужд. Дело в том, что это неслыханная доселе глупость. Как бы ни был рассеян уран и редок за пределами Земли, добывать его в поясе астероидов всё равно дешевле, чем поднимать с Земли.

…
С другой

В астероидном поясе следует ожидать 5x10^-8 массовых частей урана, или всего ~63 Гт. Другими словами, для того чтобы получить всего 1000 тонн урана, вам потребуется перегнать 20 Гт породы, то есть целый астероид. Или 0,3% массы такого астероида, как "Эрос".

Вы хотите сказать что поднять 1000 тонн урана на орбиту Земли ДОРОЖЕ чем перелопатить 20 000 000 000 тонн породы?

Кстати. Совсем не факт что нет месторождений (пускай бедных) урана где-нибудь на Марсе или на той же Луне. Есть ряд теорий, которые сеют сомнение. Но это все очень умозрительные теории. Так что пока нет фактов (а они будут не скоро) то можно еще надеяться.

Лучшее, что пока что можно добиться от урана - это удельный импульс не более 20-100 км/с (с хорошей тягой, правда). Есть  новенькая схема двигателя, описанная в теме "особенности межзвёздного быта". Принципиально она следующая: берём трубку из тугоплавкого поглотителя нейтронов (Ta₄HfC₅, T_пл=4489^oK), внутри неё - трубка меньшего сечения из того же материала. Между стенками внешней и внутренней трубок пропускается в направлении выхлопа рабочее тело - водород. Внутри меньшей трубки ещё одна - урановая. Внутри урановой трубки - снова трубка из Ta₄HfC₅, по которой также пропускается водород. Урановая трубка (зажатый между поглощающими материалами кольцевой слой) медленно "выдавливается" в направлении выхлопа, как зубная паста. Выдавливаемый из поглощающих нейтроны трубок уран оказывается в закритическом состоянии участвует в цепной реакции, бурно разогревается и испаряется, продукты реакции смешиваются с истекающим водородом. Выхлоп - плазма, поэтому в качестве сопла можно использовать кольцевой магнит. Схема отчасти напоминает РДТТ ракеты 53Т6 взрывным принципом работы (тема-то про взрыволёт!!!11 ). И вообще химические ракетные двигатели наличием обильного охлаждения рабочим телом (водородом, в данном случае).

Это попытка сделать что-то в духе двигателя Зубрина?
20-100 км/с НЕ СТОЯТ усилий. Простые ионники решают проблему полностью. Что люди пытаются выкрутить? Ума не приложу.
Данный двигатель будет КРАЙНЕ расточительным. Уран не успеет прореагировать и на сотую процента. Вы помните проблемы в атомной бомбе? Почему две половинки должны буквально лететь друг другу на встречу даже в случае урана? И то там выгорело не более 1%.  Цепной процесс надо либо растягивать в тление (реактор) либо производить ОЧЕНЬ быстро. Наносекунды (бомба). А промежуточная ситуация не получается.

Кроме урана есть ещё литий Литий - интересный элемент с ядерной точки зрения и богат запасённой в ядре энергией. Это такой лёгкий аналог урана.

Да. Я тоже за эту мысль зацепился и последний день кручу в голове.
Но ваши манипуляции с нейтронами мне не внушают доверия… Особенно попытки использовать Д-Т синтез… в среде где есть литий, уран, тяжелые ядра.

Кстати. В том же духе. Вам понравится.
http://samlib.ru/b/bocmanok_w_a/uimpp.shtml

В качестве источника нейтронов можно использовать "витамин", или, скорее "катализатор" - малые количества урана/тория. То есть природным литием и дейтерием в теории можно сильно (на порядки) разбавить дорогое актиноидное топливо.

Я тоже так думал, но не получится. Атомная масса лития? 10 (на самом деле 6-7). А атомная масса урана? 238. В 20 раз больше (примерно). Если ваш уран дает на 1 нейтрон 3 нейтрона, то на одно деление ядра прирост 2 нейтрона. Этого хватит чтобы разделить максимум   2 ядра лития. То есть 200 нуклонов катализатора на 20 нуклонов литиевого топлива (на самом деле 14). В итоге вам нужно по массе в 10 раз больше катализатора для вашего топлива.
Ничего себе катализатор!
 

[alex_semenov]

А урановый парус - вещь полезная если  можно заставить работать.

осталось только убедиться, что тяга будет ничтожна при любом разумном варианте конструкции 

Да. Нужен расчет. Я до сих пор не знал даже как подступиться… Но сейчас наклевываются первые идеи.
Надо считать. И только потом - отазываться.

вообще, схема "медуза", когда телега впереди лошадипарус впереди полезной нагрузки - крайне неудачная
полезная нагрузка со своими тросиками подвергается значительной радиационной эррозии, такое сотни/тысячи лет не проживёт никак

Блин. Это в случае ваших гигатонных островов. Но я рассматриваю разные варианты. В том числе и легкие корабли. Если у вас ядерная "медуза",  то даже разгон (не говоря уже о дотормаживании) займет от силы месяца.

погасить остатается 3000 - 1000 км/с.

на такой скорости лучше использовать встречные протоны и опять же литий заместо урана

Да нифига вы на ТАКОЙ мизерной скорости уже не сможете использовать! Посчитайте! А протоны… Посчитайте их мизерную энергию. Они будут только ионизировать ваш литий. Вся энеогия уйдет на рентген и гамму. Мы это тут уже надежно похоронили пока вы отдыхали на цугундере!

[alex_semenov]

Предлагаю обмозговать дружно смесь состоящую из 3х компонентов:
1) U-233 / U-235 / Pu-239
2) Li-6 + Li-7
3) D
Что хотелось бы выяснить - каково минимальное кол-во компонента (1), чтобы реакция оставалась самоподдерживающейся при определённой массе куска смеси.

Вы хотите все это смешать в одном флаконе? Небось опять мишени? (хотя я сам с них начинал, но скоро их будут ненавидеть классово!)
А дейтерий зачем?

Если браться за литий…
У вас есть детали по реакциям нейтрона с литием (6-м 7-м). Желательно сечения деления, сечения рассеивания (упругого неупругого) для нейтронов разных энергий. Я порылся в сети - не нашел.

Но я бы пошел по пути раздельного производства. Нейтроны - отдельно. Деление лития - отдельно. Нейтроны может действительно лучше производить с помощью ускорителей?
То есть все-таки подкритический реактор-бланкет из лития, который бомбардируется потоком нейтронов (энергия - надо подбитать), которые вышибаются из мишени потоком гигэлектронвольтных протонов, которые разгоняются ускорителем.

Смотрите. Энергия вложенная ускорителем в протоны по идее все равно выделится в виде тепла в мишени. Кроме того. Этергия делящих нейтронов все рано ниже чем энергия после деления лития.


http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/2594/%D0%A2%D0%95%D0%A0%D0%9C%D0%9E%D0%AF%D0%94%D0%95%D0%A0%D0%9D%D0%AB%D0%95

Смотрите реакцию 12. При делении выделяется 4.8 Мэв, а нейтрон, который это производит должен иметь 0,26 Мэв. То есть коэффициент усиления по входящей и выходящей энергии  в 18  раз.

[alex_semenov]

Для радиатора нужно топлива, а для коллектора - нет.

Но почему электростанции на угле (нужно топливо) ДЕШЕВЛЕ солнечных электростанций (где топливо не нужно) или ветро-электростанций?
Вы такой нюанс учитываете?
Надо топливо - не надо - это не важно. Важна стоимость полученного вами киловатт-часа.

С учётом бесплатной энергии - да.

В ФИЗИЧЕСКОЙ РЕАЛЬНОСТИ НЕ СУЩЕСТВУЕТ БЕСПЛАТНОЙ ЭНЕРГИИ.

Если под энергией вы понимаете низкоэнтропийную энергию (электричество, кинетическая энергия массы).

Одна из них утверждает, что месторожденья урана имеют и вовсе биогенное происхождение. Археи любили погреться Некоторые нынешние бактерии также концентрируют в своих телах уран. Рудимент, полагаю.

Это высоко-концентрированные руды. Более 0.3% концентрации. Которых уже нет на Земле (хотя в Антарктиде может еще и есть?). Но предварительное обогащение породы все равно производится мертвыми физико-геологическими процессами. Поэтому есть надежда что на Марсе, Луне или даже на Ганимеде, Ио где-то и существуют отдельные бедные месторождения (была же тектоника в момент образования этих тел). Да не такие богатые как за Земле (накопленные бактериями) но в миллионы раз более концентрированные чем в обычных метеоритах.

Да всё равно, главное нагреть выхлоп до 20-100 км/с. Это лучше, чем ионник. Радиатора не нужно, его роль будет играть истекающий водород.

Да не лучше! "Лучше" потому что автор не считал этот двигатель по-настоящему.
Чем он лучше? Удельная мощность выше? За счет чего? Как двигатель избавляется от паразитного тепла? Сверхсвечением в окружающую среду? Двигатель внешнего сгорания? А в схеме это предусмотрено?
Да нифига не предусмотрено!
Просто у изобретателя мозги до этого не дошли. И все! Потому что изобретатель имел смелось залезть в нехоженую область но не имеет ума охватить весь комплекс проблем в этой области.
Зубрин на своей солевой ракете тоже все эти принципиальные вопросы "слил". Его волновала ядерная физика процесса. Теплотехника осталась в стороне. Поэтому и получил чудо-двигатель.
Ионник с ядерной энергоустановкой (так как его уже давно проработали и все вопросы давно обсчитали) решает проблему межпланетных полетов полностью.
Нечего изобретать тут.
Все давно изобретено. В 60-х. А дурачки ищут чудо-двигатель потому что никак не могут понять почему сказка не спешит становиться былью. И ходят кругами вокруг неосуществимого В ПРИНЦИПЕ.
Если вам не хватает удельной мощнсости ионника с бортовым реактором - запитывайте ионники по лучу. На межпланетных расстояниях (и дистанциях разгона/торможения) вам понадобятся  очень небольшие антенны. Другое дело что "крутые пацаны" на троллейбусах не рассекают. Не комифле.
Так пора бы и повзрослеть! Ирония как раз в том и состоит что если в космосе когда и появятся настоящие военные, то они как раз на троллейбусной тяге и будут рассекать. Иного выхода физически у них нет.

Если ваш уран дает на 1 нейтрон 3 нейтрона, то на одно деление ядра прирост 2 нейтрона. Этого хватит чтобы разделить максимум   2 ядра лития. То есть 200 нуклонов катализатора на 20 нуклонов литиевого топлива (на самом деле 14).

вы неправильно считаете
литий не ест нейтроны безвозвратно, а передаёт дальше по цепочке реакций (литий-6) либо умножает надвое (литий-7)
собственно в теории цепная реакция возможна в дейтериде лития и без урана, но она будет затухающей

Откуда нейтроны в реакции нейтрон+литий6? А какая энергия у нейтрона вылетающего при распаде лития7? Я не нашел по ней в сети информации. Вообще по литиевой реакции очень мало инофрмации. Немагистральная...
 

[alex_semenov]

Если браться за литий…

Возьмитесь за B11 (п.20) в таблице.
"Оптимальная величина энергии - в пределах 0,6-0,8 Мэв" Не мог понять почему у меня есть эти цифры, хотя должно быть 0,44 Мэв.
Я в нуклеонике  не супер, просто не задал правильный вопрос друзьям. Спасибо , Семёнов (и за написание формул тоже)

Это вам спасибо что вывели на полезную тему. Я сам век живу - век учусь. И все равно - дурак.