Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

увидеть можно много. Но лететь долго.  Самое противное - повернуть телескоп тяжело на новый объект наблюдений.

[alex_semenov]

Vsevolodson, если речь идет о кораблях поколений, то давайте и подходить к ним с соответствующей меркой.
Я тут дал ссылку. Наша цивилизация недоиспользовала за все время холодной войны 600 тысяч тонн U238. Это как раз зарядить 3 таких корабля поколений, что считал я.

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1855434.html#msg1855434



Разумеется, можно резонно что этот уран нужен на Земле. Если мы научимся его жечь, то будем жечь на нужды цивилизации. Наша ненасытная цивилизация, растущая как раковая опухоль, сожрет все. Спора нет. А что не сожрет - то понадкусюет (заполнив хранилища отходов загрязнынным радионуклидами ураном из отработаных стержней)
Но ведь не факт, что ситуация будет именно такой.
Посмотрите по сторонам. На радиофобию золотого миллиарда (главного потребителя и контролера ядерной энергетики в мире). Вполне может статься, что ядерная энергетика уйдет в консервацию.
В конце концов, допустим случилось чудо и токамак заработал. По всей планете заработала дейтерий-тритиевая (литиевая) энергетики! Кому нужен ваши тысячи тонн урана?
А если население Земли уменьшиться через 100 лет? До 2 миллиардов? Есть все основания так считать! Позеленеет, перейдет на возобновляемые, чистые технологии?
И кому тогда нужен ваш уран на Земле?

[alex_semenov]

Возможно, собеседник был прекрасно в курсе, что доля магистральных трубопроводов ничтожна по сравнению с массой всего радиатора, ибо уже делал раньше такие оценки…

Bозможно для радиаторов в метры-десятки метров размером удастся так просто отмазаться. Но километровые радиаторы - это уже слишком. Да и рассчёта как-то не было.

Разумеется вы правы. Все достаточно шатко. Меряно лаптем.  И тем не менее, показано что увеличив расход урана (снизив КПД системы) можно ЗАМЕТНО уменьшить размеры радиатора. Это пространство для маневра инженерной мысли.

B условиях когда 99% идей - дохлые лучше использовать "презумпцию виновности". Нет оценок критических параметров - значит нет и идеи.

Вы предвзяты. Вам хочется попрыгать между планетозималями (которых еще никто не видел) и вы пытаетесь утопить любую идею, которая делает такие прыжки бессмысленными.

[alex_semenov]

Разумеется, можно резонно что этот уран нужен на Земле.

Дело не даже не в том, что он нужен Земле. Дело в том, что он... на Земле!

Уран на Земле - это 200 тысяч тонн на 1 миллион тонн сухой конструкции и 5 миллионов тонн - "мокрой". То есть это 1/25 стартовой массы экспедиции.
Возможно самая дорогая часть.
Но не факт что именно она делает тысячелетнюю экспедицию экономически (политически) бессмысленной.
Выводить этот уран можно десятилетиями с помощью космических пушек. А весь остальной корабль собирать на орбите Луны, например из лунных материалов.

В конце концов, допустим случилось чудо и токамак заработал.

Согласно вашим статьям о развитии науки - чудес не будет.

Я неправильно выразился. Никто из вменяемых физиков не сомневается что ИТЭР заработает. Я - тоже. Другой вопрос - насколько в итоге получится экономически выгодным такой термояд? Я сильно сомневаюсь. Но мало ли?
В коцне-концов это одна из веток возможных положительных вариантов.
А как насчет человечества у

ОК. Для корабля поколений 1Мт понадобится порядка мегатонн этого самого урана.

Нет. Понадобится максимум 200 тысяч тонн. Это при 3 км радиаторах. Где вы вечно эту свою мегатонну вечно берете?
Тут уже и другой человек сам посчитал. Нет там мегатонн!

Допустим вы его достали, не важно где. Но, как я уже говорил, вы зачеркнули лишь один овальчик (на моей картинке) - и то, "нечестно", авансом. Ну ладно, магия - так магия. Дальше что делать с этим ураном-238? Bзрывать его не выйдет. Значит только ионник. А с ионниками как-то всё плохо. Остаётся только ЯРД с предельной скоростью истечения 10 км/с - не сильно лучше химической ракеты.

Речь идет о подкритических реакторах на U238, которые в качестве источников подпитывающих реакцию нейтронов используют либо реакцию D+T (не обязательно с Q>1) либо ГЭв  пучки протонов, которые генерируют потоки нейтронов. Я предпочел бы первый путь. Мне кажется, это будет компактней. Хотя могу ошибаться.
Мы в любом случае должны использовать "новые технологии". Но новые технологии - новым технологиям рознь. В данном случае новизна вполне вменяемая. То есть достижимая.

Тем более что все эти корабли поколений для меня - вторая ударная линия. Если первая (ИИ, саморепликаторы, фон-нейманы-исследовател ) не появятся в течение 500 лет, тогда на протяжении тысяч и тысяч лет люди медленно но неуклонно будут выходить в космос а оттуда к звездам. Люди из кров и плоти (хотя наверняка сильно генно-модифицированные).

Почитайте "Человек после человека" проникнетесь ДУХОМ ВРЕМЕНИ которое неизменно тысячи лет.
Избавитесь от призантивных аберраций!
Мы, жители околосингулярной эпохи и видим мир время, очень искаженно. И считаем это искажение нормой. Но это - не так же!
Давайте отойдем от эпохи НТР на 1000 лет (можно назад можно вперед). НТР закончилась. Прошло 1000 лет. Мир давно статичен. Устоялся. Достиг равновесия с природой. Возникло полное понимание возможного и невозможного. Люди остались на Земле. И осталась тоска по звездам. Тысячелетняя. Неосуществленная мечта.
Если вдруг сложиться обстоятельства (ну появятся средства в нужном месте в нужное время) люди вполне могут начать строить звездолет как строят храм. Как воплощение мечты. Как всплеск обстоятельств.
Может быть?
Да вполне!
Более чем может! Как учил Сиддхартха у Германа Гессе, что бы добиться чего угодно в жизни надо уметь делать три вещи. Думать, Голодать, Ждать.

Люди нашей эпохи уже разучились первое, отвыкли от второго и совсем не способны на третье. Поэтому звезды и выглядят такими недоступными.

[alex_semenov]

утопить любую идею, которая делает такие прыжки бессмысленными.

Очень грубая ваша ошибка
Кочевничество на планетозималях - это отдельная ниша!!! Как же вы этого не понимаете?
 
Кочевникам совершенно не упёрлись эти ваши звездолёты, если им не нужны сами звёзды. А звездолёты совершенно не мешают кочевникам. Это совершенно разные, почти не пересекающиеся реальности.

Хорошо-хорошо! В конце концов это я перевел ту статью. И если заметили - оформил ее с огромной любовью. То есть мне на самом деле эта идея очень понравилась. По очень многим вещам.
Почитайте "Все грядущие дни". Там есть родственники  ваших кочевников.
http://www.sivatherium.narod.ru/library/Ramjet/01_ru.htm

[alex_semenov]

никуда она не уйдёт - радиофобии может быть сколько угодно, но отопление радиофобствующие фрицы горазды гонять (на данный момент на два меcяца в Германи), а откуда дровишки? довеча читал, что-де нефти в ЕСии и без Ирана хватит на 4,5 года, - это даже не смешно, чес-слово! когда ходили хохмы про выход из Кризиса - то куда ни шло, но тут уже честно говоря перебор. так что не сбережём уран для для взрыыволётa - всё прожжём куда раньше - те 600 тыс тонн на боеголовки извели наверное, только и надеется остаётся, что утилизируем их до того как у Гавара дно совсем уж блестеть будет, а нe на то, чтобы определить кому с этого дна последнее соскребать...
короче двигателей для межзвёздных миссий не вижу ни в энэргетическом, ни в экономическом, ни так сказать в политическом аспекте...

Да вы правы. Но радиофобия (тупизм масс) тут сыграет другую роль. Развитие атомной энергетики что ни говори, очень сильно тормозилось ДО СЕГОДНЯШНЕГО ДНЯ и будет еще сильно тормозиться и дальше. И вплоть до момента  когда жаренный петух клюнет (все кончится) мировая ядерная энергетика будет НЕ ГОТОВА поддержать цивилизацию.
Сколько она сейчас в мировом производстве?
5%? 15%?
Это -крохи. При том что это за энергетика? Огрызок от  военщины?!

Для того чтобы ядерная энергетика смогла спасти человечество (западную цивилизацию), надо было ее развивать еще 20 лет назад. Ускоренными темпами. Создавать те же бриддеры. В общем, иметь четкий план и следовать ему.
А мы, пардон, жевали сопли.
Теперь уже поздно. Все! Поезд ушел. Безвозвратно. И Чернобыл и Факусима - это наша судьба. Черный день человечества. Но не в смысле радиоактивных отходов. А в смысле неизбежного энергетического голода (который влечет за собой голод обыкновенный).
Мы уже прошли точку бифуркации.
И когда все осознают что чуда не будет, что чудом и была ядерная энергетика от которой отказались как от чумы - будет уже поздно. Мир пойдет по худшему сценарию. Миллионы (миллиарды) пойдут в биореактор… так сказать. Всем придется затянуть пояса и … на плаву останется только верхушка.
Увы!

Когда все закончится, население уменьшится, экономика перестроится, выяснится что нам не нужны уже сотни тераватт энергии, которые могла бы дать ядерная энергетика для спасения прошлого мира.
А недоиспользованный нами уран останется там где он остался.

[alex_semenov]

Ну что ж, тезисы «царапающих Солнца». Понимаю, что концепция более чем сырая, я и не ставил целью ее детальное проработки. Но пока не вижу, из-за чего она принципиально невозможна.

Наверное, всем известен эффект импульса на дне гравитационной ямы. Рассматривался ее Штернфельдом в «Парадоксах космонавтики».

На всякий случай кратко: при приближении аппарата к космическому телу по параболе со скоростью v1, после дополнительного импульса в ближайшей точке у гравитационного колодца v2, конечная скорость v_к при выходе из этого колодца будет равна
v_к² = (v1 + v2)² - v1²

Вторая космическая Солнца у поверхности равна 617,7 км/с. Если бы мы могли там в апогелии дать дополнительный импульс в 31,5 км/с, то наш корабль покинул бы Солнечную систему со скорость при выходе из гравитационного колодца 200 км/с.

Проблемы, которые испытывает КК при этом, всем очевидны – необходимо как-то пережить высокие температуру, магнитные поля и радиацию Солнца. Насчет первого у меня есть ответ – от солнечного тепла нужно не защищаться, а его использовать.

Наш космический корабль будет запрятан внутри системы баков, заполненных жидким водородом. Который, испаряясь, и поддерживает температуру всех твердых частей корабля в приемлемых интервалах. После чего попадает в пространство между кораблем и Солнцем, своего рода газовым соплом, где быстро нагревается излучением Солнца до, ну скажем, 5000 К.
Я так прикинул, удельный импульс водорода при этой температуре ~12 км/с. Для требуемого импульса 31,5 км/с соотношение m/m₀ должно быть на уровне ~14. Многовато конечно, но для баков размеров в сотни метров чего бы и нет.

Длина активного участка ~ 2,2 млн км, пролетаем его за 3450 с. Значит, на каждую кт запускаемой массы, нужно обеспечить испарение и прогрев до требуемой температуры 4 т/с водорода. При молярной теплоёмкости 14,235 Дж/(K•моль) (знаю, при тысячах градусах теплоемкость будет другая, но сейчас просто приблизительные прикидки) требуемая мощность 140 ГВт. Солнце излучает такую мощность с площади 7100 м². Это круг радиусом 47,6 м. Соответственно, и газовое сопло должно быть соразмерным.
Повторяю, это на 1 кт запускаемой массы.

Кстати! Я все думал - кто бы вцепился в эту идею! Ведь можно использовать что-то типа паруса (огромная площадь - огромная мощность солнца) покрытого чем-то что будет очень активно с его поверхности испаряться и создавать заметную тягу.
Кстати в таком случае возниает проблема. Как этого дела избежать при приближении к Сонцу. Нужен "окультер". Массивное тело в тени которого все экспедиция прячется до прохода перигелия. Потом происходит выход из тени и разгон выстрелом.

По поводу ускорения. Экипаж (скажем 500 человек) мог бы пережить выстрел (несколько часов) в специальных камерах где их легкие заполнены дыхательной жидкостью. Поэтому можно рассчитывать выстрел и на десятки g в пике.

[alex_semenov]

Развитие ядерной энергетики очень сильно тормозилось, в первую очередь, высокими капиталовложениями и долгими сроками ввода в строй.

С нефтью и газом вообще мало что могло конкурировать.
Проблема в том, что люди все использовали себе "на благо".
Вот посмотрите. Компьютеры.
На 10% они повышают производительность и на 90% облегчают жизнь людям (тем же студентам). То есть позволяют им ОТУПЕТЬ. Шаг вперед девять - назад. Это благо стало наркотиком.
Так и с энергией получилось в итоге.
Дешевая энергия только в начале шла на пользу человечеству. Но потом человечество быстро смекнуло что на этом можно паразитировать.  Оно жирело и хотело еще большей дешевизны вего за счет дешевой энергии. А больше нельзя…

Но мы офтопим.

Кстати, выстрел от Солнца (не световым давлением, а энергией солнца) - очень интересная идея. Я как-то до нее не дозрел. Хотя все время крутилось что-то подобное в голове. Если можно таким образом получить 200 км/с то в случае ионного двигателя (дающего 500 -1000 км/с) это заметный прирост ради которого может и стоило бы повозиться с двухступенчатой схемой запуска?
Первая ступень выстрелом запускае контейнер на 200 км/с а тот по мере удаления раскрывает радиаторы и потом годами доразгоняется до большей скорости?

[alex_semenov]

Таки для ионника более 200 км/с скорости истечения не получается.

Я вас умоляю! Не УНИЖАЙТЕ себя этой глупостью!
Кто вам такой бред сказал?
Пускай этот гад выйдет и плюнет в меня!

Вам нужно авторитетное заявление? Прецидент?
Вот вам:

http://old.nkj.ru/cgi/nauka71e2.html?26+0309+26309002+HTML



Аж в 1965-м (я родился) этот ионный двигатель (модель) легко разгонял цезий до 100 км/с между электродами с напряжением 7 тысяч вольт (всего то!). Модель имела ток 20 А и тягу 20 г с площади 10 на 10 см (100 см2). То есть 0.2 г/см2 ( у Перельмана утверждалось что можно 1 г/см2 Модель есть модель!) Имел КПД 95% что для такой скорости истечения не удивительно.
Цезий - это очень тяжелый элемент с атомной массой 132. Возьмите что-нибудь легче в 4 раза и вы получите на том же двигателе 200 км/с. Легко и не непринужденно.

Нет никаких ТЕОРЕТИЧЕСКИХ причин думать что ионник не выдаст 1000-2000 км/с. Я уверен выдаст и больше. Другое дело, что современной космонавтике такая скорость истечения НАФИК не нужна. Поэтому все известные ионные двигатели усовершенствуются в сторону увеличение ТОКА (потока зарядов) через камеру при уменьшении конечной скорости этих зарядов. Поэтому и используются всякие хитрые токи Холла, нейтрализация объемного заряда тем, что электроны остаются в камере разгона где и ионы. И т.д. Все эти чудо-двигатели выдают по 50-70 км/с и я не слышал про ионники, скажем на 20-30 км/с (хотя как раз такие было бы иметь очень неплохо).
Почему? Потому что снижая скорость ионов между электродами вы имеете массу геморроя с объемным зарядом, с пространственной плотностью плазмы в двигателе и вам уже на этих скоростях истечения КРАЙНЕ тяжело получить нужную вам плотность тяги за счет массы. Если же вы получаете тягу наращивая скорость (тяга это изменение импульса, количества движения mu за секунду) то вы избавляетесь от всей той массы проблем что вы имеете в медленных ионниках.

Вполне возможно что на скоростях в 30 000 км/с появляются какие-то новые проблемы (скажем эрозия электродов чудовищное разгонное напряжение в миллионы вольт). Но я уверен что технологический оптимум для этих двигателей лежит как раз где-то в районе 1000 км/с.

Кстати кпд  этого двигателя может быть почти 100%. Все затраты непосредственно в камере - потери на сетке (столкнувниеся с сеткой ионоы, это доли процента) и косинус угла разлета (струя ионов вытекает неидеально).
Самая большая непроизводительная затрата энергии - это ИОНИЗАЦИЯ топлива. Прежде чем разгонять рабочую массу вы должны оторвать от иона электрон. И это требует выполнения работы. А когда ион уже выкинут из двигателя вмести с электроном они опять соединяются, что выделяется в виде паразитного тепла в струе (благо избавляться от него в конструкции уже не надо. И то дело). Так вот. Если у вас низкоимпульсный ионник вы прокачиваете на кг тонну тяги 1/50  килограмма топлива. И каждый атом должны ионизировать. Но если у вас 1000 км/с то вы на килограмм тонну тяги должны ионизировать 1/1000 (грамм!) топлива. И затраты на его ионизацию становятся ПЛЕВЫМИ!
Улавливаете?
Все в ионном двигателе кричит - увеличь скорость истечения! Тогда улучшатся КПД, снизиться объемный заряд, поднимется удельная тяга (на см2).

Недоверие к высокоимпульсным ионникам - это типично космооперное мышление. Мол, раз в термических двигателях (ЖРД, ЯРД) тяжело поднять скорость истечения, то и в ионных та же проблема.  В ионных проблема строго обратная. И в них снизить скорость истечения ниже 50 км/с очень сложно.

[alex_semenov]

Химическими двигателями далеко не улетишь! Дело другое если замораживать людей на тысячу лет...и они через 1 тысячу лет долетят до ближайших 3 звёзд! На Анти материи можно и быстрей лететь ЗА 20 ЛЕТ ДО БЛИЖАЙШИХ ЗВЁЗД...хотя где достать 800 тонн анти материи только для малого звездолёта 100 тонн весом!? И как её удерживать...если что то пойдёт не так эти 800тон анти материи разорвут землю на мелкие кусочки!!!

Есть серьезные основания полагать, что на волшебной антиматерии вообще никуда не улететь. Во всяком случае понадобятся очень серьезные ухищрения что бы энергия аннигиляции в основном (процентов 50 хотя бы) пошла на разгон материи а не улетучилась в виде мягкого и жесткого рентгена.
Это если антиматерией ГРЕТЬ водород (как предлагал Форвард и как это предпологается в двигателях "Звезды удачи" у Камерона).
Если же вы используете чистую аннигиляцию, используя реакцию мезонов, то вы опять таки имеете проблемы с очень жесткими гамма квантами (вообще вы их в любом случае имеете).
Так в проекте Фрисби камера сгорания анигиляционной ракеты удалена от всех остальных система корабля на … 50 км!!!

http://go2starss.narod.ru/pub/E018_ST.html



Все эти 50 км - это радиатор из слоистой фольги в котором энергия сверхжестких гамма квантов постепенно поглощаются и, нагревая фольгу, рассеивается в виде теплового излучения.

Если вы хотите получить скорость истечения в 1000 км/с в термической ракете, вы должны нагреть рабочее тело до температур в миллионы градусов. И если у вас очень высокая плотность этой материи (например в атомной бомбе) то почти вся (80%) энергии вложенной вами в нагрев этой плазмы улетит в виде паразитного рентгена. В виде вспышки света.  И только 10-17 в виде полезной работы.
Это в атомной бомбе. Если же вы нагреваете плотную плазму еще сильней - вы будем в виде рентгена иметь почти 100 процентов выделившейся  энергии (кстати именно этот эффект Зенгер как раз и предлагал использовать в фотонной ракете). Вы прост не удержите вложенную вами энергию на заряженных частицах плазмы.
Улавливаете?

[alex_semenov]

По поводу "царапающих Солнце".
Я кажется обнаружил проблему.

Вторая космическая Солнца у поверхности равна 617,7 км/с. Если бы мы могли там в апогелии дать дополнительный импульс в 31,5 км/с, то наш корабль покинул бы Солнечную систему со скорость при выходе из гравитационного колодца 200 км/с.

Но вы ведь не собираетесь РЕАЛЬНО царапать поверхность Солнца?
Траектория должна проходить хотя бы на расстоянии 10 диаметров от центра Солнца! Какая там вторая космическая?



G=6,67384E-11  (Н*м^2*кг^−2)
D= 1,392E+9 (м) то есть R=10*D=1,392E+10 м
M =1,9891E+30 (кг)

в итоге V2= 138 106 м/с
гм… не густо. Скорость упала в пять раз!

И если теперь мы доразгоним на 30 км/с на этой дистанции от Солнца, то мы в итоге получим всего лишь…  96 км/с. Трехкратный выигрыш. Но "отцов космонавтики" это мало устроит. Верно?
То есть.
Давайте уточним на какое МИНИМАЛЬНОЕ расстояние мы можем подойти к Солнцу.


Второе. НЕТ СМЫСЛА увеличивать массовое число слишком сильно. Я приводил формулу энергетической эффективности ракеты при постоянной скорости истечения u



Здесь u выражается в долях от конечной скорости ракетного корабля.
Если у вас истечении 12 км/с а нужна скорость 30 км/с то u=0.4 и эффективность ракеты составит 0,5589. Вполне себе еще приличный КПД. При этом на 1 кг корабля вы расходуете 11 кг топлива.
Но если вы захотите увеличить дельта v с 30  до, скажем, 80 км/с, то у вас не только возрастет массовое число до 785 (на 1 кг ракеты надо иметь 785 кг топлива) у вас резко упадет КПД ракетного движителя.
Он составит 0,056. Уменьшится в 10 раз.
Разумеется, у вас тут энергия Солнца вроде как дармовая. Не жалко. Но это только на первый взгляд. Здесь вам придется перекачивать через систему в 10 раз больше энергии за один и тот же джоул полезной работы (в виде кинетической энергии корабля) и скажем паразитка от этого десятикратного прироста вас просто доканает как инженера.
То есть. Забудьте о больших массовых числах!

Тем более что весь это ваш айсберг водорода нужно будет ЗАТОРМОЗИТЬ что бы он "упал" в гравитационную яму до 10 диаметров Солнца.  Даже с грав. маневром у Юпитера или Сатурна это будет сделать недешево.

В общем, привлекательная на первый взгляд идея оказывается не такой уж и привлекательной на деле.
 

[alex_semenov]

Nucleosome, по поводу ядерной энергетики и толпы с ее фобией.
Разумеется, толпа не так глупа когда дело касается ее шкуры или желудка. И даже догадывается что вся ее битва с мирным атомом - с жиру. Как только ноги начнут мерзнуть - заткнутся. Разумеется.
Точно так же и с ГМО. Пока жрачки море - можно крутить носом. Но как только начнут голодать - будут это ГМО из помойных куч рвать друг у друга из рук и уплетать за обе щеки.
Все верно.
Но мы говорим о настоящем. Сейчас у нас есть клинч. Долгосрочные решения принимают так называемые "слуги народа". Они принимают решения от имени народа. И эти проститутки должны юлить, лебезить перед сытой толпой. Например, они не могут позволить себе поддержку проектам по развитию тех же бриддеров (попробуйте протолкнуть это в Германии!). Потому что это идет в разрез с чаяниями пока еще сытого народа.
То есть демократическое общество явно недальновидно.
Оно живет умом толпы, которая явно тупее отдельных индивидуумов.
Одна надежда.
Когда мир перевернется, народ прозреет, быстро найдутся силы пройти за пару лет в авральном порядке тот путь, что нужно было пройти за последние пол века.
Но насколько это реально? Да ни насколько. Путь пройдут. И результат получат за 5 лет. 1/10 от того, что получили бы за 50. Как раз для того что бы верхушка согрелась и накормилась. А остальные - за борт.
Увы!
Но кто же нам, "остальным", доктор? Самая большая роскошь в этом мире - роскошь быть идиотом. И расплата за эту роскошь - смерть.
 

[alex_semenov]

У меня есть стойкое подозрение, что до народа не совсем дошла глубина моего "открытия" связанного с удельной мощностью звездолетов.
 
Поэтому в качестве некого наглядного примера я взял гоночный автомобиль Lotus 79



Масса болида 578 кг
Мощность двигателя 465 л.с.  Лощодиная сила - 735,5 Вт. Тогда удельная мощность этой машины 591,71 ватт/кг.

Давайте представим себе фантастическую трассу от Земли до Альфа Центавра на которой эта машина разгоняется без трения. Она заправляется чудесным образом на ходу и все такое прочее.
За сколько лет болид преодолеет трассу?
Идеальная стратегия - половину пути разгоняться, а потом половину тормозить (с той же мощностью про тормоза забудем). Считаем максимальную скорость которую данный "звездолет" сможет развить:



S - дистанция (в метрах 4,5 св. лет) n - кпд движителя (колес гонки на трассе). Примем 1. k - доля дистанции разгона от всей дистанции S. Примем максимум 0.5 - половину всей дистанции. Удельная мощность W/m нам известна.

Получаем 2 931 452 м/с или 0,009772 с

Так как автомобиль сначала разгоняется, а потом тормозит то средняя скорость на дистанции - половина от максимально достигнутой 0,004886с.
Тогда вся дистанция 4.5 св.лет. будет преодолена болидом за 921 лет.

К чему все эти умственные извраты?
Люди как-то не совсем представляют технические требования к двигателю звездолета. Люди знают (их научили) что звездолету нужна очень высокая скорость отбрасывания ракетной массы.
Да. Верно. Хотя их не совсем правильно убедили в том, что чем выше эта скорость тем луче. Мол тогда меньше топлива брать. И лучше отбрасывать ракетную массу со скорость света. Это часть правды. Вся правда в том что лучше взять 4 массы топлива на 1 массу ракеты и выбрасывать ее со скоростью 0.62 от вашей характеристической скорости и тогда у вас будет самый высокий КПД. 0.64 джоуля полезной работы на 1 затраченный джоуль (это если брать джоули отброшенной ракетой массы. А до этого вы немало энергии потратите зря еще. Это нельзя забывать!).

Но никто не научил народ, что еще более важный параметр любого звездолета ( и тут не важно что это, ракета, пушка, да хоть гоночная машина!) - это удельная мощность системы. Посмотрите. Гоночный болид - машина предельных технологий. Он максимально облегчен, а его двигатель максимально форсирован. Это можно сказать предельная удельная мощность, достигнутая человеческим умом для своих любимцев - автомобилей. Но на межзвездной трассе это чудо инженерии выглядит очень скромно.
Его удельной мощности не хватает разогнать на пути к ближайшей звезде машину даже до 1% от света.

[alex_semenov]

Да, где то так.
Низкая тяга как раз получается из-за того что не вся энергия синтеза превращается в энергию струи. Часть всей выделившейся энергии неизбежно является потерями. Уходит, например, с нейтронами, гамма-квантами. Хорошо если это все просто уходит в космос (зона реакции корабля светится как звезда). Хуже, когда некая часть этой уходящей энергии обрушивается на конструкции корабля. А это будет неизбежно. Это тепло надо отводить и сливать в космос через радиаторы (что в космосе очень хлопотно. Космос - гигантский сосуд Дьюара).
К чему это приводит?
Во-первых радиаторы - это дополнительная масса. То есть, то что ОСЕДАЕТ в знаменатели W/m и тянет показатель удельной мощности вниз.
Во-вторых возможности по охлаждению подставленных под паразитный нагрев небезграничны. Значит, вы не можете иметь мощность термоядерного реактора выше какой-то определенного максимума.
А значит и выхлопная струя у вас не может иметь более скольких-то грамм в секунду.
Вы в порочном круге проблем.
И даже если вы проявите верх инженерного таланта и спроектируете двигатель так чтобы как можно больше паразитки уходило мимо конструкций, а сами эти конструкции сделаете как пушинку - вы все равно получите очень скромные показатели (не такие как хотелось бы) удельной мощности W/m.
То есть вас ограничивает ДАЛЕКО не скорость истечения.

Ведь подумайте.
Если у выдуманного болида формулы 1 удельная мощность позволяет на дистанции к Альфа Центавра получать максимум 1% от с, то для того чтобы разогнаться  до 20% от света вам нужна   20^3 =8 000 раз большая удельная мощность для того же волшебного болида. Это означало бы, что наш болид в несчастные 578 кг должен иметь двигатель не в 465  л.с. а в 3 720 000 л.с.
Вы знаете, с чем такую мощность можно сравнить?



Ядерная энергоускановка авианосца "Энрерпрайз"  из 8 ракаторов и 4-х турбин вырабатывает 210 Мвт мощности.
Так вот. Движок вашего  болида в пол тонн массой должен вырабатывать столько же мощности, сколько … 13 "Энтерпрайзов"!!!
 
Ощутили РАЗМЕРЧИК?!!!
 
А вы думаете, почему я как заговоренный повторяю: быстрые корабли (на те самые 0.2с)  если и возможны, то это ТОЛЬКО световые парусники. И ничего больше!
Гоночному болиду с такими динамическими характеристиками разгона  нужен мотор от 13-и атомных авианосцев.
И мне, что бы запустить 1000 тонный парусник на такой же скорости нужен двигатель размером с небольшую планету.
И  нужно быть непроходимым кретином (страшным невеждой), что бы СМЕЯТЬ надеется, что высокий ум какого-то гения от новой физики когда-нибудь эту ситуацию хоть сколько-нибудь изменит к лучшему.

Добро пожаловать в РЕАЛЬНУЮ вселенную, детки!

[alex_semenov]

Но вы ведь не собираетесь РЕАЛЬНО царапать поверхность Солнца?

Именно что «царапать».

Wow!!!
Я только теперь оценил… ВСЕ сумасшествие идеи!
То есть. Никакой ТЕНЕВОЙ защиты?! Потому что тени там уже не будет!!!
Поэтому у вас изначально корабль и окружен баками…
Блин…
Охренеть!!!
Я вам ставлю плюс!!! За полет мысли!!!
 
У этого корабля может быть только одно название. "ФЕНИКС"



Ну не "Икаром" же его называть!

Почему-то сразу вспомнился проект китайского юпитерианского корабля из "Одиссея-2010" Кларка. Не фильм (там этого нет) а именно в книге. Китайцы сделали минимальный межпланетный корабль пойдя на кошмарный риск со 100% надеждой на "подножный корм" …
Но с вашей идеей станция "Цзянь" и рядом не лежала…

Вы работаете над деталями проекта?

Кстати я бы не стал сразу считать некую колонию. Давайте начнем с автомата. Или на худой конец носитель эмбрионов. То есть масса не более 1000 тонн.

Торможение у цели - тоже давайте оставим в стороне. Это явно должен быть иной механизм. Два раза такой фокус сделать не получится. Это и  ясно как божий день.

[alex_semenov]

У меня есть кое-какие количественные оценки по самоохлаждающемуся водородному льду.

http://go2starss.narod.ru/pub/E015_RHL.html

[alex_semenov]

БЕЗ ПАНИКИ! (с)
 

[alex_semenov]

Честно говоря для меня остается загадкой механика нагрева рабочего тела в двигателе "царапающего Солнце".

И так "феникс" представляет собой скорей всего зеркальную СФЕРУ.
Почему?
Потому что у сферы отношение поверхности к объему минимально. В самом центре сферы - полезная нагрузка в глубокой толще водородного льда.  По мере  приближения к светилу по параболе зеркальная поверхность уже не справляется с отражением тепла и включается охлаждение. Из внутренней части сферы подается жидкий водород который омывая сферу изнутри забирает тепло.
НО… куда дальше?
Водород кипит и превращается в газ под огромным давлением. Что дальше?
Как этот газ доразгоняется до нужных нам 12 км/с?
Нужен еще мотор, который получая этот газ с одной стороны и … свет светила с другой…
Но как он получает свет?

Насколько я понимаю, когда  корабль черпает поверхность солнца уже никакая оптика не может сконцентрировать жар. Да и к чему? И так с наружи нужная температура.

Вот если бы сам корабль был своеобразной камерой сгорания… Внешнего сгорания. Типа вот этой юлы…



Гм…
То есть не совсем сфера. Хотя и близко…
У кого есть какие соображения?

[alex_semenov]

С чем не могу согласиться с остальными участниками.
Bо-первых я как-то не проникся - зачем лезть непосредственно в фотосферу? Bедь нагреву и так без этого хватит, а торможение будет лишним...

Надо как можно ближе пройти от поверхности солнца. Там вторая космическая максимальна. Если мы слишком далеко пройдем - мы потеряем в эффекте.

Посчитайте:

[alex_semenov]

Посчитайте:

Да считал я. Bполне достаточно пролететь над фотосферой на расстоянии 1,172 радиусов Солнца от его центра.

Но это считай на бреющем над поверхностью. Солнце будет занимать пол горизонта.
Надо прикинуть кстати.
Может зеркальный экран  в форме конуса или полусферы все же будет иметь сверху тень?
Проблема в чем?  Ракетная струя должна идти по касательной к поверхности солнца.
То есть лучи, жар поступает перпендикулярно вектору тяги.
И скорей всего в итоге форма корабля не должна быть симметричным телом.

Никакие концентраторы, фокусирующие зеркала тут УЖЕ не будут работать. Изображение источника тепла в этих оптических приборах будет слишком огромным. Да и не к чему тут уже концентрация. И так жара предельная.