Двигатель для межзвёздных перелётов

[Космический мусор]

4. Бегство с Земли.

в смысле "дайте мне другой глобус" или в смысле "ой, скоро всем хана, спасайся кто может!"?

Да.

[AlexAV]

Отчего ж? Очень даже развивалось, даже запуски были, ведь не атомную же бомбу делали.

Только несколько испытаний на полигонах (в принципе вполне успешных), но вот дальше дело не пошло... Причины здесь и технические и бюрократические.

С одной стороны у ТФЯРД не такой уж большой УИ (около 900 с против 450 с у обычного кислород-водородного), при этом он имеет низкую удельную тягу по сравнению с ЖРД. В результате получается изделие со слишком низким УИ для дальнего космоса, но слишком малой тягой для запуска с поверхности земли и при этом очевидно чрезвычайно дорогое (даже один высокообогащённый уран для него уже очень дорог). В результате осмысленная область применения оказывается ограниченна третьей ступенью РН и операциями в ближнем космосе (какой-нибудь межорбитальный буксир и, пожалуй, как компонент транспортной системы Земля-Луна). Однако некоторый выигрыш в ПН при использование как ступени в РН явно не компенсирует возникающих сопутствующих проблем (в частности необходимости спасения самого двигателя, а то падающий на голову ядерный реактор с облучённым топливом оптимизма как-то не вызывает ), ну и цена. Что касается трассы Земля-Луна, то здесь его применение оправданно только при больших грузопотоках, т.е. если мы решим создать там обитаемую базу, но пока никакой базы нет, как и в потребности в технике для неё. А для дальних АМС как-то лучше высокоимпульсные ЭРД (с питанием или от солнечных батарей, или от реактора). Т.е. попросту продукт без очевидной области применения.

С другой... Сейчас использование реакторов в космических аппаратах на орбитах ниже 800 км (если не ошибаюсь) попрасту запрещено, что вообще лишает ТФЯРД хоть какого-то смысла.

Что касается высокоимпульсных ГФЯРД, то он существует только как концепция и никогда в металле не создавался и не испытывался. Более того, пока нет даже бесспорного теоретического обоснования его работоспособности (здесь всё упирается в теплофизические свойства уранового флюида, которые известные недостаточно надёжно, в частности положения его критической точки).

[ВадимZero]

С одной стороны у ТФЯРД не такой уж большой УИ (около 900 с против 450 с у обычного кислород-водородного), при этом он имеет низкую удельную тягу по сравнению с ЖРД.

Так тягу можно и увеличить пожертвовав импульсом. Снижаешь импульс в два раза, увеличиваешь тягу в четыре. Да и при более низкой температуре рабочего тела теплопередача идет быстрее, а значит можно увеличить мощность.

[ivanij]

   

Отчего ж? Очень даже развивалось, даже запуски были, ведь не атомную же бомбу делали.

Только несколько испытаний на полигонах (в принципе вполне успешных), но вот дальше дело не пошло... Причины здесь и технические и бюрократические.

С одной стороны у ТФЯРД не такой уж большой УИ (около 900 с против 450 с у обычного кислород-водородного), при этом он имеет низкую удельную тягу по сравнению с ЖРД. В результате получается изделие со слишком низким УИ для дальнего космоса, но слишком малой тягой для запуска с поверхности земли и при этом очевидно чрезвычайно дорогое (даже один высокообогащённый уран для него уже очень дорог). В результате осмысленная область применения оказывается ограниченна третьей ступенью РН и операциями в ближнем космосе (какой-нибудь межорбитальный буксир и, пожалуй, как компонент транспортной системы Земля-Луна). Однако некоторый выигрыш в ПН при использование как ступени в РН явно не компенсирует возникающих сопутствующих проблем (в частности необходимости спасения самого двигателя, а то падающий на голову ядерный реактор с облучённым топливом оптимизма как-то не вызывает ), ну и цена. Что касается трассы Земля-Луна, то здесь его применение оправданно только при больших грузопотоках, т.е. если мы решим создать там обитаемую базу, но пока никакой базы нет, как и в потребности в технике для неё. А для дальних АМС как-то лучше высокоимпульсные ЭРД (с питанием или от солнечных батарей, или от реактора). Т.е. попросту продукт без очевидной области применения.

С другой... Сейчас использование реакторов в космических аппаратах на орбитах ниже 800 км (если не ошибаюсь) попрасту запрещено, что вообще лишает ТФЯРД хоть какого-то смысла.

Что касается высокоимпульсных ГФЯРД, то он существует только как концепция и никогда в металле не создавался и не испытывался. Более того, пока нет даже бесспорного теоретического обоснования его работоспособности (здесь всё упирается в теплофизические свойства уранового флюида, которые известные недостаточно надёжно, в частности положения его критической точки).

Всё так. но я имел в виду прежде всего бортовую энергетику. А здесь опыт был накоплен приличный. И если нижеприведённая ссылка не врёт, сейчас появились даже перспективы.
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=2740

[вячеслав27]

А для дальних АМС как-то лучше высокоимпульсные ЭРД (с питанием или от солнечных батарей, или от реактора).

А для межзвездных АМС они пойдут?

[ivanij]

  Для межзвёздных перелётов лучше всего подошли бы фотонные. Но такие двигатели, увы, пока фантастика. В крайнем случае уровень научно-популярных статей 40...50-летней давности.

[noxx77]

Для межзвёздных перелётов лучше всего подошли бы фотонные. Но такие двигатели, увы, пока фантастика. В крайнем случае уровень научно-популярных статей 40...50-летней давности.

У фотонных свои проблемы: если на лептонной аннигиляции, то объем на массу хранимого вещества - эпический, а если адронный, то реакция проходит через несколько стадий и в результате гамма-кванты высоких энергий, которые непонятно, чем отражать...

[bob]

непонятно, чем отражать...

Идеальным отражателем, как у Стругацких. 

[OratorFree]

А может инопланетные цивилизации предлагают нам микроволновой двигатель? 

[Иван Моисеев]

непонятно, чем отражать...

Идеальным отражателем, как у Стругацких. 

А может попробовать убеждением? Мол, "летите вы все гамма-кванты в одном указанном направлении"?

[alex_semenov]

непонятно, чем отражать...

Идеальным отражателем, как у Стругацких. 

А может попробовать убеждением? Мол, "летите вы все гамма-кванты в одном указанном направлении"?

Гм… чисто в качестве ассоциации (и исключительно в духе "занимательное звездоплавание"), еще в журнале "Знание-сила" N 7 за 1960-й год (!!!) в полемической подборке "Помечтаем, поспорим (о межзвездных полетах)" от  А. Дмитриева  ("физика, научного работника")  прозвучала вот какая идея (цитата):

МАГНИТНОЕ ЗЕРКАЛО

Фотонная ракета - это как бы гигантский прожектор. А  в каждом прожекторе обязательно есть вогнутое зеркало, которое собирает световые лучи в прямой поток. Значит, какое-то зеркало должно быть и в нашей ракете.
Однако, гамма-кванты, получающееся после аннигиляции электронов и позитронов, не смогут отразиться  ни от какого  твердого зеркала.  Они либо пролетят сквозь него, либо застрянут в нем, мгновенно раскалив и испарив его материал. Как же сформировать реактивную фотонную струю? Чем заменить твердое зеркало?

Выход здесь существует. В известных условиях, в электрических и магнитных полях очень большой напряженности  позитрон и электрон могу аннигилировать с испусканием не двух, как обычно, а лишь одного гамма-кванта. А импульс отдачи от выделившегося гамма-квана. А импульс отдачи от выделавшегося гамма-ванта тогда воспримет поле, в котором аннигилировали электрон и позитрон. Эта отдача подобна той, что толкает в плече охотника, выстрелившего из ружья. Только роль пороховых газов играет силовое поле. 
Словом выдвигается еще одна задача - подыскать такую конфигурацию электрических и магнитных полей, чтобы в ней после аннигиляции возникали не пара фотонов, а одиночные гамма-кванты и чтобы они летели в одном направлении. Иными словами, роль "зеркала" у нас должны играть теперь невидимые глазом электрические и магнитные поля. Теоретически создание такого зеркала вполне возможно.



Журнал со всей полемикой (интересной даже теперь) можно скачать здесь.



(чтобы скачать бесплатно, надо выбрать и потерпеть 30 секунд, пока вам покажут какой-нибудь из спонсирующих сайтов.)

У Хлынина (в "Эпизодах космонавтики") эта статья есть уже давно (она первая в списке статей  июля 1960 год, но ссылка там сейчас битая, правильная: http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/z-s/1960/7/mej-pol.html). Явно описка Хлынина. Буквально на днях я заметил, что у Хлынина эта статья куцая. Нет куска текста и некоторых рисунков. При этом не только карикатур но, например, и  "бублика" для удержания позитронов. Приведенного мною фрагмента и рисунка к нему у Хлынина тоже нет. Засекречены?

[AlexAV]

Гм… чисто в качестве ассоциации (и исключительно в духе "занимательное звездоплавание"), еще в журнале "Знание-сила" N 7 за 1960-й год (!!!) в полемической подборке "Помечтаем, поспорим (о межзвездных полетах)" от  А. Дмитриева  ("физика, научного работника")  прозвучала вот какая идея (цитата):

А зачем всё это? Хранить чистые позитроны в товарном количестве  всё равно практически невозможно. А если говорить о более-менее обычном антивеществе, то основная часть массы там барионы. А барионы аннигилируют не в фотоны, а в пионы (преимущественно заряженные), которыми легко управляются не особо сильными магнитными полями, т.е. по сути требуется обычное магнитное сопло. А жёсткие фотоны - не более чем паразитные потери, заниматься их перенаправлением дело не благодарное.

Проблема аннигиляционного двигателя собственно это не как сформировать струю, а:
1) Где взять столько антиматерии
2) Как её хранить (в теории конечно можно водородный лёд подвешенный в магнитном поле в вакууме при температуре близкой к абсолютному нулю... но буде ли это всё стабильно в реальных условиях, т.е. при наличие остаточного газа в камере, уже не так очевидно )

[bob]

жёсткие фотоны - не более чем паразитные потери, заниматься их перенаправлением дело не благодарное.

Дык пожгут они корабель.

[Иван Моисеев]

Гм… чисто в качестве ассоциации

Спасибо, в отместку - тоже в качестве ассоциации:
Почти все фантастические космические корабли собрали на одной картинке
http://www.gadgetblog.ru/pochti-vse-fantasticheskie-kosmicheskie-korabli-sobrali-na-odnoy-kartinke/
(там есть ссылка на сайт-оригинал)

[alex_semenov]

А зачем всё это?

Объективно - не зачем. Но так как я в этой теме давно, то мне интересны не только решения, но и заблуждения. Не только выходы но и тупики. История авиации, например, это не только история побед и решений, но и история иллюзий и разочарований.

Проблема аннигиляционного двигателя собственно это не как сформировать струю, а:1) Где взять столько антиматерии

  Разумеется. Одной этой "проблемы" - достаточно. И тем не менее. Если чисто умозрительно предположить что у нас есть какое-то количество антиматерии, задача о том как ее эффективней использовать для разгона - очень интересная (и ценная) игра ума.  Алекс! Вы же физик! У вас же школа! И вы же знаете что нет ничего практичней, чем хорошая умозрительная задача!:)

[alex_semenov]

Почти все фантастические космические корабли собрали на одной картинкеhttp://www.gadgetblog.ru/pochti-vse-fantasticheskie-kosmicheskie-korabli-sobrali-na-odnoy-kartinke/(там есть ссылка на сайт-оригинал)

Спасибо. Но я видел эти картинки и раньше. Все это - несерьезно. В мой музей (паноптикум) псевдореалистичных звездолетов там не попадает  ни один. Ибо у всех этих чудовищь нет изюминки. "Дедал", "Бассард", "Орион", "Валькирия", "Прометей" да и "фотонная ракета" - там есть МОРАЛЬ. Все они имеют пороки, все разочаровывают "мечтателя о звездах" но разочаровают по-своему и чему-то учат.  Делают мечтателя умней и взрослей. А чему учит эта яркая флотилия?

[AlexAV]

Объективно - не зачем. Но так как я в этой теме давно, то мне интересны не только решения, но и заблуждения. Не только выходы но и тупики. История авиации, например, это не только история побед и решений, но и история иллюзий и разочарований.

А... Если в этом плане. Тогда как идея, т.е. когда за счёт довольно тонкого (но вполне реального и реализуемого физически!) эффекта КЭД с передачей импульса виртуальному фотону внешнего поля (на диаграммах Фейнмана это будет выглядеть именно так ) решаем проблему гамма-зеркалом, это выглядит чрезвычайно красиво. Хотя бы даже как сама концепция в независимости от её практической ценности.

[alex_semenov]

Кстати. У Хлынина обнаружил статью Гиндилиса "Межзвездные перелеты" из "Земля и вселенная" N5 за 1971 г (еще год назад вроде ее в его библиотеке не было).  Статья, разумеется практически малополезная, сделана в духе рассуждений 60-х. Так сказать, демонстрация знания релятивистской механики. Но все равно ценная (у нас на эту тему писали мало). Кстати, осталось ощущение что это только половинка (как будто редакторы отрезали концовку).
Вот прямая ссылка на статью: http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/ziv/1971/5/42-48.pdf

[Иван Моисеев]

Почти все фантастические космические корабли собрали на одной картинкеhttp://www.gadgetblog.ru/pochti-vse-fantasticheskie-kosmicheskie-korabli-sobrali-na-odnoy-kartinke/(там есть ссылка на сайт-оригинал)

Спасибо. Но я видел эти картинки и раньше. Все это - несерьезно. В мой музей (паноптикум) псевдореалистичных звездолетов там не попадает  ни один. Ибо у всех этих чудовищь нет изюминки. "Дедал", "Бассард", "Орион", "Валькирия", "Прометей" да и "фотонная ракета" - там есть МОРАЛЬ. Все они имеют пороки, все разочаровывают "мечтателя о звездах" но разочаровают по-своему и чему-то учат.  Делают мечтателя умней и взрослей. А чему учит эта яркая флотилия?

Если какой-либо информационный блок начинает меня учить морали, у него одна дорога - в корзину. А картинка меня заинтересовала, разные мысли возникли, но лень их формулировать.

[Иван Моисеев]

Кстати. У Хлынина обнаружил статью Гиндилиса "Межзвездные перелеты" из "Земля и вселенная" N5 за 1971 г (еще год назад вроде ее в его библиотеке не было).  Статья, разумеется практически малополезная, сделана в духе рассуждений 60-х. Так сказать, демонстрация знания релятивистской механики. Но все равно ценная (у нас на эту тему писали мало). Кстати, осталось ощущение что это только половинка (как будто редакторы отрезали концовку).
Вот прямая ссылка на статью: http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/ziv/1971/5/42-48.pdf

Полностью, у меня есть эта статья. Знаменательна тем, что впервые у нас сформулирован концепт полетов без возвращения. Кстати, с Гиндилисом я пару лет назад познакомился, по другому поводу, впрочем.