Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Да вы оказывается ярко выраженный гуманист. А прикидываетесь суровым и злобным челябинским гопником трансгуманистом. Я давно подозревал...

Салили вы меня!...

По поводу терраформирования. Да. Я забыл что прежде чем наполнить атмосферу кислородом за тысячи лет, наши бактерии должны миллиард лет наслаивать "ржавчину" на дне... Да. В пролете идея.

[alex_semenov]

вполне возможно поджигание топлива по этой схеме "быстрого поджига". но нужно ещё обеспечить инерциальное сжатие, то есть удержание топлива под повышенным давлением и с повышенной плотностью на короткое время зажигания

То есть вы таким образом делаете имплозию? По пушечной схеме?
Как в примитивной атомной бомбе?...
Гм... а почему бы и нет?
Если "края" мишени с начала столкновения сближаются со скоростью 10+10=20 км/с то расстояние в 10 см будет пройдено не менее чем за... 5 000 нс. Реальный процесс сжатия (ведь с торможением) будет медленней где-то в 2 раза (если предположить равноускоренное торможение).
Итого 10 000 нс.
Не долго ли?
Вообще в вашем случае (по четверти килограмм термоядерного топлива в мишени) речь идет уже о термоядерном заряде.
Я конечно не спец. Но сдается мне, что здесь так просто (дешево) проблему не решить.

[alex_semenov]

Я попытался сделать оценку своей концепции корабля покалений.
То есть 100% взрыволет
Есть две новости. Плохая и хорошая.
С какой начать?
 
Если тупо брать по 1000 т на человека и у нас город в 10 000 человек, то при массе города 10 миллионов тонн мне нужно будет 210 миллионов тонн топлива.
В основном это МЕТАЛЛ. Это корпуса бомб, которые превращаются в плазму при взрыве.
Мое топливо это 210 миллионов ядерных зарядов по 1 т и мощности 1 Мт каждый.
Для этих зарядов мне понадобится 40 тысяч тонн оружейного плутония (или урана 233) и 16 миллионов тонн дейтерия.

Взрывая по одной бомбе в секунду я разгоню за 5 с половиной лет свой корабль до скорости 0.0141с. Среднее ускорение составит 0,0246 м/с или 0,0025g. Для амортизаторов это не очень серьезная нагрузка.

На такой скорости можно долететь:

До А. Центавра за 318 лет
До Барнарды за 425 лет
До Эпсилон Эридан за 708 лет
Куда-нибудь на 40 св. лет за 2830 лет

После чего мне придется взорвать еще 36 839 380 штук термояденрых бомб чтобы затормозить у цели. В результате чего город массой в  10 миллионов тонн с населением в 10 000 человек окажется перед воротами нового мира.

Если я нигде не напортачил то "картина маслом".
Где я перебрал?
В чем хорошая новость?

Во взятой мною массе 1000 тонн на одного человека.
Это оценка для стендфордского тора и львиная доля в этой массе РАДИАЦИОННАЯ БРОНЯ.
Но!
У меня и так получается  по 3 684 т тормозного топлива  на человека. А это корпуса бомб. То есть тяжелый металл. Его можно и нужно использовать как радиационную броню для города во время разгона и полета.
Поэтому. Надо бы оценить потребности  на человека за исключением радиационной защиты. Если предположить что это 300 тонн/чел, то все параметры корабля улучшаются.

В частности, сухая масса корабля становится 3 миллиона тонн (на те же 10 000 человек) и нам понадобится всего 63 миллиона тонн топлива. В основном в виде металла.
В этой массе дейтерий составит 5 миллионов тонн, а плутоний для инициализаторов 40 тысяч тонн.

Все расчеты сделаны из предположения что минимальный ядерный заряд 0.625 кг из которого выгорает 50 г (т.е. КПД сгорания 8% степень имплозии ~ 4).
Коэффициент выгорания термоядерного топлива 75%.
Коэффициент преобразования ядерной энергии в энергию плазмы (метал корпуса бомбы) 90% Про КПД магнитного зеркала я забыл (а он будет 65%)
Каюсь.
Не стану теперь пересчитывать (пересчитать не долго. В одном месте поправить, но придется все  цифры  выше перебивать).
Самое главное.
Я взял Дайсоновскую оценку 1 Кт ТНТ это 1 кг заряда. (или 1 Мт ТНТ – 1 т заряда).
Если посмотреть по массам современных боеголовок, то это очень надежная цифра.
Да. Этого можно достигнуть. И все выше сказанное – на уровне современных технологий. Уже.
Но можно ли улучить показатель?
И насколько?
Даже подняв количество КТ на кг в  2 раза мы можем получить значительно лучший звездолет по массе или скорости.

Самая сумасшедшая цифра – 40 тысяч тонн оружейного плутония (и этот показатель уже уменьшить никак нельзя, ибо считался он сам по себе без оценки Дайсона).

Но 40 тысяч тонн плутония (или урана 233) - это мелочи по сравнению с 200 тонн антивещества, например.

Наработать их в устройствах типа КВС (котел вспышечного сгорания) можно по ходу дела на каком-нибудь астероиде. Нашлись бы под рукой 100 тысяч тонн урана или тория. А это по-сути ерундовые цифры.

В целом я думаю при более тщательном расчете (учете неучтенного) плюсы могут сойтись с минусами и мы получим что-то близкое.

[alex_semenov]

Время перелета завышено в 10 раз.......

Опечатка, нужно думать...

Да. Я уже поправил.
0.0141c
Скорость разлета плазмы бомб у меня получилась 0,00915 с
Делим это на 0,64761. Получаем 0,0141
Это энергетический оптимум.
При большей или меньшем отношении скорости полета к скорости истечения вы тартите на кг ракетной массы  ЛИШНЮЮ энергию.

Объяснение почему, выглядит примерно так:



Массовое число при этом 3.68. На каждую тонну корабля надо иметь 3.68 т топлива.
Но так как у нас и разгон и торможение, то ситуация ухудшается квадратично.

[alex_semenov]

это очень интересный расчёт. я почему-то раньше не брал это во внимание

Вопрос оптимизации – ключевой. При этом надо четко понять какие критерии оптимизации для нас имеют максимальный приоритет.

но строить триллионы термоядерных бомб ради одной лишь радиационной защиты - это всё-таки бредовая затея

Во-первых не трилионы, а миллионы. Если по мегатонне (тонне массы) каждый заряд. Но это в первом приближении. Заряды, что рвутся в начале могут иметь калибр побольше. То есть общее число бомб будет меньше (а значит и количество плутония тоже).

Во-вторых. Не только ради радиационной защиты. "Лишняя" масса действительно очень кстати как радиационная защита. НО! Это второе ее преимущество. Перове и самое главное - "лишней" массой ракетной массы покупаем меньшие ЭНЕРГОЗАТРАТЫ на разгон. То есть больше железа, меньше дейтерия (или что мы будем жечь?).
По плутонию (урану) тут другой расклад. Это триггеры. Запалы. Они дают 1-0.01% всей энергии. И погоды не делают. А вот термоядерное горючее...
Но. Здесь дело не только в массе горючего (горючее это то что "горит"- энергоноситель не путать с "рабочим телом" или "реактивной массой". это то, что ракета отбрасывает).
Дело в том, что сам процесс добычи энергии и преобразования его в полезную работу (в данном случае движение корабля) – вещь дорогая (не в смысле бабла, а в смысле сложности воплощения).
Нам надо сообщить кораблю очень много энергии. Скажем, при торможении:

3 000 000 т *(4 300 000 м/с)^2/2 =27 600 000 000 000 000 000 Дж

Это чистая кинетическая энергия корабля. Реально извлечь (в виде тепла, хаоса) придется больше. И неразумно в этом случае добывать больше энергии, если можно было бы добыть ОПТИМАЛЬНО меньше.
Поэтому оптимизация по минимуму энергии – ключевая.
Это очевидная мысль.
Но люди в упор не хотят в нее въезжать. Я сталкивался с тем, что профессиональный ядерный физик тупо не принял ее. Он тупо, как научили его в детстве книжки от Клушанцева, продолжал утверждать, что РАКЕТЕ надо оптимизировать массу. То есть минимум массы топлива – это главное. А энергия – это уже вторично.
Если вы запускаете ракету на орбиту то так и есть.
Но мы решаем тут другую задачу.

Массовое число при этом 3.68. На каждую тонну корабля надо иметь 3.68 т топлива.
Но так как у нас и разгон и торможение, то ситуация ухудшается квадратично.

т.е. уже 13,5 тонн на каждую тонну сухой массы.

Я тут хомутнул. Не тот коэффициент взял.
 
Вот график:


0,64761  -  это не оптимальное отношение u/v (u-скорость истечения, v-конечная скорость ракеты), а собственно оптимаьный, максимальный КПД ракетного движетеля при оптимальном отношении. Почти 65%. Что он показывает – пока не будем уточнять (хоя почему? Это та часть энергии ракетной струи, которая превратилась в энергию собственно корабля. Сюда не входит ни потери в сопле ин потери при сжигании. То есть КПД собственно ракетного двигателя. Движитель и двигатель – разные вещи.)

 А собственно оптимальное u/v 0,6275 (синий цвет). Тогда пересчитывается и оптимальное массовое число. Оно становится 3,92 , а его квадрат 15,378631. То есть, стартовая масса будет еще больше.

на самом деле при прочих равных параметрах эффективность повышается при увеличении скорости истечения

Эффективность чего?

тут оптимум ещё надо найти, потому что в любом случае будет либо слишком много лишней массы топлива, либо много лишней энергии

Разумеется. Если вы экономите энергию, вы расходуете массу (вам нужна "лишняя").
Если же вы экономите массу, вы будете расходовать лишнюю энергию.
Хотя как показывает график (не последний а предпослендий) вы можете иметь и лишнюю массу и лишнюю энергию, если u/v <  0,6275.
Но если больше, вы начинаете покупать меньшую стартовую массу за счет больших энергозатрат.

не мудрствуя лукаво предлагаю всё таки выхлопную плазму не засиратьзасорять оболочками бомб, оставив её скорость в покое~10 Мм/с
а соотношение сухой массы к полной оставить около 1:10

Если вы хотите сделать ДОСТОЙНЫЙ проект межзвездного корабля вам нужно именно мудрствовать лукаво. Нет сомнения, что любой межзвездный корабль, который полетит реально к звездам будет просто сплетением мудрости и лукавства...

10Мм/с – это слишком мало даже для осторожной оценки Дайсона. Он оценивал в 30 Мм/с при плотности энергии в бомбе  1МТ/т.

http://go2starss.narod.ru/pub/E020_FDMT.html

Но я уверен, что легко можно получить и 2МТ/т, и даже подозреваю что можно выжать и 3МТ/т...
Чем крупней заряд, тем выше можно получить "тротиловую плотность".
Так "кузькина мать" (царь-бомба) имела массу 26,5 т при расчетной мощности 101.5 мегатон ТНТ. То есть, ее плотность вплотную приблизилась к 4МТ/т.
Разумеется, сам по себе этот показатель не есть "ключом к победе". Нам важно не только упаковывать мегатонны в тонны. Во-первых хорошо бы иметь как можно более полное выгорание термоядерного горючего. Сдается  мне, что 75% взятые мною – слишком оптимистично.
Но самое главное. Надо как можно большую часть выделившейся энергии превратить в энергию заряженной плазмы. Поэтому гнать удельную мощность до максимума может и не стоит. Я думаю оптимум будет где-то между 1-3 Мт/т
Еще один тонкий нюанс – научиться делать не сферический разлет плазмы а дисковый (а заодно и профилировать паразитные утечки так что бы они уходили мимо конструкции корабля). Это могло бы повысить эффективность магнитного зеркала и, скажем, снизить радиационную нагрузку на конструкцию.
В общем тут у нас уже полезли вкусные тонкости...
 

[alex_semenov]

10Мм/с – это слишком мало даже для осторожной оценки Дайсона. Он оценивал в 30 Мм/с при плотности энергии в бомбе  1МТ/т.

Блин, лоханулся. у Дайсона 3 000 км/с при 1Мт/т. То есть 3Мм/с, а не 30
Ваши 10 Мм/с - это очень круто для ядерного заряда.

Даже если тротиловую плотность поднядт в 4 раза до  4Мт/т то скорость истечения возрастет в корень из 4 то есть в 2 раза и будет всего 6Мм/с

Заложенные вами скорости истечения для предпологаемой скорости полета  мало того что фантастичны (относительно, разумеется) но и просто ИЗБЫТОЧНЫ.

[alex_semenov]

Может нам дать что-то интересное такой подход, или в принципе здесь есть некие изъяны?

Я думаю, что все эта суета не стоит усилий. Хотя вы могли бы это опровергнуть расчетом...
 

[alex_semenov]

"Есть две новости. Плохая и хорошая.
С какой начать?"
Это... Семенов... Извиняюсь... Я, конечно, туп как баобаб, но я так и не понял, где и в чем плохая новость?
Хорошая- это ведь про то, что топлива нужно относительно немного?

"Плохая новость" в огромной рабочей массе. И даже не в ней самой, а в массе плутония (урана). Хотя у корабля в 3-10 миллионов тонн сухой массы вряд ли стоило ожидать что-то меньше.

Плутоний-238,  1кг=миллион зеленых денех.
40млн х 1млн= 40 триллионов денег. Примерно, конечно.
Это уже Бараку не по плечу. Но через пару тысяч лет...

Плутоний-239. А уран 238 идет по 100 баксов за кг. То есть сырой уран "обычноый редкозем". Для космоса это такое же сырье как железо, алюминий, никель...
Разумеется, он должен пройти ядерную трансмутацию.
И это не копейки.
Сейчас плутоний производят тем способом, который удобней. Для нашего случая он не годится. Но есть сумасшедшая до гениальности технология быстрой наработки большого количества плутория или урана 233. Это КВС.
Здесь конечно надо считать, но за взрыв можно наработать в 100 раз больше оружейного материала чем вы потратили. При этом сам делящийся материал – побочный продукт работы энергоустановки. Или наоборот. Энергия – побочный продукт работы трансмутационного реактора.
В любом случае получение тонны плутония куда дешевле чем получение тонны чего-то покруче. Того же антивещества, например.

[alex_semenov]

Заложенные вами скорости истечения для предпологаемой скорости полета  мало того что фантастичны (относительно, разумеется) но и просто ИЗБЫТОЧНЫ.

да, конечно, давайте добавим 80% чугуна и свинца к топливу, тогда все характеристики сразу станут лучше

А вы зря смеетесь! От смешного до великого – один шаг.
Да. Именно так. Добавить в "топливо" 80% чугуна и свинца.
Смотрите. Этот чугун и свинец я использую ТРИ раза себе на пользу.

1. Сначала я им прикрою город от радиации. Той что сзади (от взрывов) и той что спереди ("мезонные поля" и "песок" по Делейни "Баллада о Бетте-2") и вообще отовсюду (галактическое излучение). Нам надо минимум 5 тонн/м2 брони, между прочим, для того чтобы на борту рождались нормальные дети. Люди жили и умирали как на Земле. Так что чугун и свинец тут лишними не будут.

2.  Во время взрыва чугун и свинец будут работать толкателями. Удерживать термоядерное топливо, создавать НЕДОСТИЖИМЫЙ в вашем случае (гарантирую) коэффициент выгорания термоядерного топлива. В любой "голой" схеме обжатия вы более 30% выгорания не получите. 70% термоядерного топлива у вас в лучшем случае- ракетная масса но не топливо. Ну и что вы выиграли избавившись от чугуна и свинца?
Ведь правда в чем? Фигушки у вас 10 Мм/с выйдет! Даже если вы и сожжете 30% топлива голой мишени. Почему? А вот почему.

3. Когда энергия уже выделилась (прошла сотня наносекунд), она в основном выделится в виде нейтронов и гамма... Вот тут уже превратившийся в плазму чугун и свинец выполнят третью задачу. Они вберут  заметную часть энергии в себя, став заряженной (рабочей) массой. И снизят процент паразитной энергии нейтронов и гамма.
Тупая тяжелая материя в фокусе взрыва – лучшая экранировка двигателя от паразитных потоков. Дайсон считал что для рекуперации импульса 1 МТ ему нужна тупая медная полусфера в 20 км диаметром. Я планирую устройство в 10 раз меньшее. 2-км бублик.
То есть поток паразитки на м2 двигателя будет в 100 раз плотней.
Как вы с этим будете бороться с этим в своих голых схемах – я не знаю. У меня же предполагается три эшелона. И первый – тупой балласт массы в фокусе взрыва.

И так. Три огромных плюса.
А что в минусе? Масса?  Но что такое лишние 20 миллионов тонн чугуна и свинца?
Они "тянут карман" мне в космосе? Да ни на йоту! Железо и чугун имеют огромную плотность. Прекрасные физико-химические характеристики.
Какие собственно тут проблемы?
Вы собираетесь везти миллионы тонн балласта в виде гор, долин и прочей украшательной срани только для "экологического равновесия".
А я собираюсь набрать десятки миллионов тонн стали и свинца, которые будут три раза использованы с толком.
И кто из нас больший мерзавец?

вопрос энергетического оптимума будет всё-таки не ключевым для корабля поколений

Вопрос о количестве энергии – ключевой вопрос не только для корабля поколений но вообще для любого межзвездного транспорта.
Энергия нужна колоссальная.
Ее надо добыть и употребить. То есть ПРОГНАТЬ через хлипкие элементы контсрукции корабля сотни тераватт мощности. Притом добывать и употреблять придется на борту своего корабля (это вам не парусник, где все технические проблемы "остаются дома").
Поэтому минимум энергии – критерий номер один.
Ну скажите, что вы выигрываете если на 1 кг полезной нагрузки у вас на старте будет всего 1 кг топлива?
Какой смысл в этой красивой цифре?
Какая вообще разница? 1 кг? 10 кг? 100 кг?
Вы ведь стартуете не с поверхности планеты, где надо оторвать всю массу от земли и поднять на высоту сотен км.
Начальная масса вашего звездолета может быть любой.
Разумеется, большая стартовая масса требует и большой ТЯГИ (чтобы разгон не затянулся на столетия). Но ТЯГА как раз и состоит из M*V. Где М – отбрасываемая масса а V- скорость истечения. Я покупаю тягу массой. Вы – скорость. За один и тот же прирост тяги я, скажем, плачу N а вы платите N^2. И этот N^2, клянусь, вам вылезет боком. Скажем в виде тепловой нагрузки на конструкцию.
В общем, оброзно выражаясь, у меня ЖРД, а у вас ионник. И кто имеет большее ускорение (несмотря на стартовую массу)?

[alex_semenov]

а во вторых я поднял тему эксплуатации корабля в течение длительного срока, в частности того как будут ремонтироваться крупногабаритные элементы, к примеру реактор снабжающий энергией системы корабля.

Я изначально считаю космический город-аркологию массой в 3 миллиона тонн на 10 000 человек. Вы правильно сказали. Сейчас нужен миллион специалистов. Именно столько социальных ролей, узких специализаций надо сложить чтобы получить всю нашу цивилизацию, чтобы владеть всей суммой знаний и технологий.
Об этом говорили еще в начале.
Но я предположил, что компьютеризация позволит уменьшить эту цифру в 10 раз и тщательный отбор населения (по секрету, манипуляции с генами людей) еще в 10. Поэтому я рассчитываю что город в 10 000 человек будет ПОЛНОЦЕННОЙ ЦИВИЛИЗАЦИЕЙ, способной саму себя воспроизводить. Город или улей.

Вы там ляпнули глупость. Про роботов. Что если роботы будут чинить реакторы то им нужен ИИ. Бред. ИИ нужен роботам, которые удаляются от людей на расстояние, когда сигнал телеуправления запаздывает настолько, что управлять роботом уже нельзя. Роботами в режиме виртуальная реальность можно управлять без видимой задержки даже на орбите Земли. Скажем на геостационаре 36 000 км (задержка сигнала 0.12с). А значит любые работы снаружи корабля или внутри радиоактивных клоак (тех же реакторов) для обитателей Города не проблема.

Я тут уже говорил о ремонте. Моя схема предусматривает разбиение всех жилых отсеков на изолированные модули. При этом изначально все рассчитывается так, что один или два модуля находятся в капитальном ремонте. То же касается любых ПОДСИСТЕМ обеспечения корабля. Все распараллелено и дублировано. Везде имеется 20% резерв.
На борту будет, скажем 6 главных реакторов, из которых 1 всегда на профилактике.

Город это саморепликатор массой в 3 миллиона тонн, в 20 000 рук и 10 000 голов (не считая компьютеров). Вы там сказали еще один бред, который меня уже даже не бесит. Мол саморепликатор такая же фантазия как гипердрайв.
Ложь во спасение своей глупости!
Как говорится, "вот иди бычий хрен и подумай":

http://www.islandone.org/MMSG/aasm/

В идее саморепликации уже сейчас нет ни единой капли фантазии, если в систему включены люди. Мы с этим определились недавно на форуме НК. Другой вопрос можно ли ужать такой механизм до 3 миллионов тонн?
Это надо прикидывать. Но не вижу тут каких-то принципиальных препятствий.
Люди на борту корабля будут заняты постоянным ремонтом. Корабль будет на ходу разбираться по чуть-чуть, старые деталей пойдут в переплавку, изготовят новые и их  установят на старые места.
В моей концепции ЭТО ПРЕДУСМАТРИВАЕТСЯ СПЕЦИАЛЬНО.
Так помимо модулей, внутренне кольцо будет иметь три секции из которых несущие будут только две. Третья может ремонтироваться в любом месте.
Я, между прочим, не вижу в том, что люди постоянно будут ремонтировать свой город, ничего плохого. Люди будут заняты. И они будут знать что их жизнь, их судьба В ИХ РУКАХ в ИХ УМАХ.
И меньше времени останется на интриги и прочую фигню.

Еще. Ресурс. Не обязательно 50 лет. Мосты рассчитываются на 250-500 лет. Дамбы вообще на тысячелетия. Конечно, корабль хрупкая скорлупа в потоке радиации. Но, кстати, я не намерен посылать свои корабли на 50 св. лет. Среднее расстояние между звездами в нашей окрестности 5-10 св. лет. На скорости 0.014с это 350- 720 лет полета.
Если период воспроизводства систем и (или) людей 35 лет то это 10-20 поколений.
Думаю, если выдержат люди, металл выдержит.

[alex_semenov]

проблема в том, что это сухая масса. если избавишься от чугуна и свинца по прибытию, дети рождаться перестанут уже. а целевая звезда добавит своей радиации ещё.

Я об этом подумал. Во-первых, когда вы начнете тормозить, от набегающего потока прятаться уже не надо. С этой же стороны пойдет и поток энергии от взрывов.
Вы можете начинать разбирать заднюю стенку брони.
По мере того как корабль будет тормозить, поток набегающей радиации тоже будет стихать. Разумеется настанет момент когда надо будет разбирать последний щит.
Но тогда до цели останется считанные месяцы полета и люди могут переждать это время в специальных радиационных убежищах.   
Радиация же от звезды – это относительно мягкие заряженные частицы. От нее можно прятаться за полем. То есть. Я строю сложную, комбинационную защиту людей. И это понятно. Я все же хочу сэкономить на массе там, где это можно сделать по уму.

нет уж, пусть это будут скалы. тем более, что скалы также отчасти решают проблему биосферы. я не знаю как ты собираешься лететь на своей гидропонике тупо обложившись со всех сторон миллионами/триллионами радиоактивных термоядрёных бомб в течение тысяч лет но я бы не захотел иметь себе дом из термоядерных зарядов вместо кирпичей

Да ради бога! Но всякий раз когда вы произносите "я бы не хотел" вы отодвигаете свой проект от реальности все дальше и дальше. Я же пытаюсь свой проект приблизить к жизни как можно ближе. Лучшая фантастика та, где фантастики и нет.
Рассуждение про радиактивные бомбы – если не провокация то наивность.
Бомбы хранятся в разобранном виде.
В каждую 1-тонную бомбу будет закладываться по 700 грамм радиактивного вещества – плутония или урана 233 в триггере. Пока он на складе, бомба настолько же опасна для вас как чугунная урна или лавочка у вашего подъезда.

да, так и не было ответа на вопрос - кто будет строить миллионы/триллионы бомб?

Ну наверное там же где будут изготавливаться ваши мишени (сколько их вы посчитали?) где будут изготавливаться ваши лазеры (кстати, вы посчитали их ресурс? Сколько выстрелов они сделают за полет?)
Совершенно ясно, что отправка такого города к звездам – задача нетривиальная. Как ни крути на современной индустриальной базе вы это не провернете.
Но так как речь идет о космических пилигримах (других кандидатов на полет к звездам я не вижу) то вопрос уместный.
10 000 человек, которые решат улететь из Солнечной системы, должны будут уже уметь жить в космосе. Скажем обладать луной Сатурна или достаточно богатым астероидом в поясе астероидов или в Койпере.
Они должны иметь свою собственную индустрию, которая обеспечивает себя и колониство астероида всем необходимым. И я не вижу причин, почему однажды те не могли бы перевести свою экономику на "военные рельсы" 100 миллионов бомб на потоке... За 10 лет это 20 бомб в минуту. Хорошо налаженный конвейер, 20 линий. 1 бомба в минуту. Почему бы и нет?
Вы же собираетесь все это делать на борту своего корабля по сути!
 

гидрид лития - это лучший балласт в камере сгорания, чем чугун и свинец. у меня нейтронов всё равно нет на выходе. а железо и свинец - это вещества с большим Z. они и переведут энергию плазмы в гамма на порядки быстрее. тормозное излучение. фэйл

Если гидрид лития действительно ГОРИТ, то он прекрасно будет гореть в моих бомбах. Все достоинства вашей схемы я могу использовать.
По поводу большого Z – я не подумал. Согласен. Спасибо. Тогда меняем свинец и сталь на алюминий и капрон. Возможно берилий? Я в принципе готов использовать любой металл в качестве тупого балласта 80% массы. И в качестве радиационной брони это тоже сработает.
Другое дело, выгорит ли что в вашей схеме?
Тут нужен хороший скептик-ядерщик.
Но как конструктор конструктору – вы очень расточительны в решения. Щедры! У вас все "оплачено" волшебным гидритом лития!  У вас нет даже бортового реактора!
А у меня будет целая иерархия энергоисточников.
Я бы сказал биоценоз.
Больших и мощных мало, маленких и слабых – масса (вплоть до "вечного" аварийного освещения с тритиевым люминофором).
Ибо от источников энергии зависит на борту буквально все. Чтобы не произошло – энергия должна поступать.

[alex_semenov]

Нет проблем если есть достаточное количество людей для управления этими роботами. Изначально вообще говорилось о группах

(25-30 на весь звездолёт)

Для меня это тоже стало неожиданностью в проекте.
И остается.
Корабль поколений – это огромная масса людей. Даже корабль на 500 человек – это супер-класс "колонизатор". Типа Дайсон-шип.

http://go2starss.narod.ru/pub/E008_DSH.html

И тяжелый и быстрый. Когда бездна перемахивается за одно (полтора) поколения на ~0.1с
Но если у вас впереди поколения и поколения, отправлять горстку людей – это издиваться над ними. Невзлюбишь и рай, в который тебя поместили.
Останется только свихнутся.

Так же полностью согласен с разбиением всех жилых отсеков на изолированные модули. Это обезопасит экипаж корабля от аварийной разгерметизации в случае аварии и значительно облегчит ремонт в сравнении с цельной конструкцией. Плюс тут уже говорилось что каждый модуль должен иметь возможность полной автономии. В этом случае мы будем иметь резервирование систем жизнеобеспечения в n-модулей.

В идеале следовало бы продублировать сами города-корабли. Скажем, оправить сразу три города-корабля. В полете жители каждого "города" могут не только общаться друг с другом но и перемещаться с борта на борт (если радиационная обстановка позволяет).
Тогда население каждого можно было бы снизить в 3 раза.
Это хорошая идея, если вдруг выяснится, что желательно уменьшить размер (массу) корабля. Но в моем случае (взрыволет) это вряд ли. Взрыволет чем крупней – тем лучше.

[alex_semenov]

99.9% земной инфраструктуры - это индустрия развлечений и контроля. А на корабле юристы с бухгалтерами нафиг не нужны. И макдональдсы с айподами тоже.

меня опередили зришь в корень. таща за собой город, Александр Семёнов захватит с собой ещё и уйму сопутствующих проблем, включая социальные
мне забавно представить какую-нибудь милицию, например, на его "корабле поколений"

Милиция – это на самом деле дружинники. А вот полиция...
Я не верю, что современное западное общество сможет служить моделью для моих городов.
Честно говоря, я считаю, что задолго до того как люди выйдут в космос, здесь на Земле они построят сообщества совсем другого типа. Главным отличием будет мощная социальная инженерия. И поводом для ее появления станет неизбежная уже демографическая проблема.
В нашем мире люди непонятного качества занимают непонятно как места под солнцем. В мире огромное число социальных паразитов и социальная энтропия чудовищна. КПД общественных структур гигантска по сравнению с дикой природой но мизерна по сравнению с космосом.
Всякие там рынки, демократии (или наоборот деспотии) призваны внести в общество некоторый порядок. Но это происходит медленно, неэффективно  и порой лучше бы вообще этого не было.
Ценность свобод в чем? В том что лучшее враг хорошего. Только и всего.
Люди – обезьяны. Твари, лезущие друг у друга по головам.
Пока они плодятся как знают, аморфная социальная структура (государство например) строится из того дрянного материала, который есть. Но грядет эпоха депопуляции.  Единственный способ спасти социальные структуры - общество должно начать  само себе воспроизводить членов (прежде всего свою элиту).  Разумеется, оно и будет заказывать себе не только количество но и качество. Даже без генетических модификаций (только проведя качественные непредвзятые исследования) можно четко понять потенциал каждого человека еще в раннем детстве. А хорошо продуманная педагогика даст этому потенциалу развиться по максимуму. Общественные дети не будут обременены тупостью их родителей.
В итоге появятся очень четко структурированные сообщества, человейники, которые будут социально очень устойчивы. Элита будет элитой с нужными качествами. А так называемый "плебс" и будет плебсом, который доволен своей нехитрой ролью в системе.
А генетические корректировки окончательно расставят все по местам.
Внутренние социальные конфликты уйдут в далекое прошлое.
Конфликтовать будут только человейники между собой и внешним, аморфным миром.  Каждый человек в такой структуре станет не бактерией в клонии таких же бактерий, а клеткой единого многоклеточного социального организма.
Вас радует такая перспектива?

А куда мы нафик денемся "с подводной лодки"?
 
Если вы посмотрите на динамику мировых процессов, то увидите что все идет к этому.

в бригаде 30 человек всё это не нужно. минимум для эффективных совместных действий, максимум взаимной ответственности и многое другое. это оптимум, как ни крути. но придётся консервировать перед стартом генофонд и продублировать обитаемые отсеки. 30х30 ~ 900. плюс замороженные запасы каких-нибудь яйцеклеток и сперматозоидов. я себе это так представляю.

30 человек – это очень мало. Вам нужен врач, вам нужен инженер, вам нужен физик, вам нужен биолог, вам нужен.... Вы лишаете своих людей самого главного – социального пространства. Ну и толку что у вас по 1 км2 на одну задницу?
30 человек на 4000 лет – ужас!!!
  >
Вы когда нибудь ходили, скажем в поход? За две недели в горах 10 рож так осточетевают, что конфликты неизбежны. И только вернувшись опять к людям, вы понимаете как все были неправы.
30 человек - это слишком мало.

[alex_semenov]

Ну наверное там же где будут изготавливаться ваши мишени (сколько их вы посчитали?)

пффф. это неудачное сравнение. выплавить шарик гидрида лития, отводя тепло из двигателя, или собрать целую термоядерную бомбу. первое и я смогу сделать чуть ли не в домашних условиях. а ради чего второе?

Понимаете у нас с вами получается битва двух сказочных воинов. У меня в руках АК-74 (со всеми его достоинствами и недостатками) а у вас в руках волшебный жезл мага шестого уровня хрен знает какой игры... с просто уникальными возможностями и совершенно лишенного недостатков.
Не верю. Не верю что вы можете добывать термоядерную энергию с пол пинка бросая в топлку необструганные ледышки, да иметь истечение 10 Мм/с ...
Я, заряжая бомбы заранее (только ядро зажигалки вставь) я оставляю часть проблем на астероиде, где готовилась экспедиция. А вы мало того, что пинали х..и пока я пахал, бомбы отливал, вы еще и в полете намерены поплевывая гидрид лития жечь волшебным образом.
Быслтрый поджиг или еще что, вы должны вложить в минень то же что вкладывает ядерный заряд. То есть ваши лазеры должны плеваться энергией ядерного взрыва.
А у лазеров КПД сейчас 10%! 90% –это паразитка, которую надо побыстрячку слить. А перед этим взять 100% где-то на зарядку лазера (фактически энергию атомной бомбы зарядить в виде электричества)...
Я для солнечного парусника собираюсь использовать батарею лазеров на свободных электронах. В режиме суперсвчения они дают 50% и плюс рекуперация пучка...  Так простите, там у меня под комплекс отводится вся территория за полярным кругом планетоида. Я не ограничен в массе!
Но ваш суперкорабль хоть и тяжелый – не безразмерный.

чтобы засорить плазму в двигателе? не, ну я не спорю, засорением плазмы можно побаловаться на начальных этапах разгона, дабы извлечь побольше тяги. но чем больше засоряется плазма, тем ниже будет её эффективность. она будет медленнее и больше высвечивать паразитного рентгена и гамма

Я понял, что мои первоначальные идеи незрелые. Надо поднять литературу по ядерному оружию и подучить матчасть. Но общая идея такова. Помимо топлива (ядерного, термоядерного) должна быть некая инертная масса (80%) которая опять же выполняет ряд функций по улучшению качества рабочей массы. Разумеется за счет снижения импульса.
Пока что все разработки в области термоядерных зарядов велись в основном в ОДНОМ направлении. Оптимизация технологии под функцию оружия.
Но есть еще два направления. Первый – взрывная энергетика (и трансмутация материалов). Второе – взрыволеты. Каждая технология предъявляет к зарядам свои требования. И я уверен, что если в области оружия уже мало что можно придумать крутого, то в двух других направления – очень даже можно.
Просто надо хорошо разбираться в вопросе.
А мы все здесь (я во всяком случае) дилетанты.
Я вот вчера подумал. А если "обычный" термоядерный заряд (то есть DLi6) окружить оболочкой из Li6? При сгорании DT 80%  энергии выделяется в виде нейтронов. Попав во внешний Li6 они поглотятся и с добавочным выделением энергии дадут Альфа частицы и ядра трития. То есть заряженную плазму которая и пойдет на магнитное зеркало.
Одна засада - Li6 понадобятся миллионы тонн а его в природном литии 7.5%. Хорошо бы найти ему дешевую замену.
Вот нашел нейтроно-глотающие реакции:



http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/4002/%D0%9D%D0%95%D0%99%D0%A2%D0%A0%D0%9E%D0%9D%D0%9D%D0%AB%D0%95

Может бор?

[alex_semenov]

а подавать порции в двигатель всё равно придётся со скоростью порядка километров в секунду.

Да, я вчера вечером идя по морозцу домой как раз прикидывал сложности подачи заряда. Если у меня кольцо диаметром 2 км, а взрыв еще на расстоянии 0.5 км, то вбрасывая с обода кольца (больше неоткуда же!) каждый заряд, тот  должна перед подрывом пролететь 1.12 км.
Вы не можете вбрасывать очередной заряд до того как взорвался предыдущий. Значит, если интервал между взрывами 1 с, то вам нужна скорость заряда ~1 км/с. А скорей всего больше. Так как кольцо должно прореагировать на взрыв. Сделать ход на амортизаторах. Так как ускорение небольшое то и ход будет невелик. И тем не менее.
1 км/с для 1 тонны (такова масса 1 Мт заряда) - это очень серьезная мортира должна быть. Стрелять со скоростью 1 выстрел в секунду она не сможет. Поэтому надо поместить по кругу батарею запускающих мортир штук 10-30. Это логично со всех сторон.
Равномерный расход массы. Надежность (если очередная заклинила, стреляет следующая)
Тогда интервал между выстрелом 30 секунд. Это уже нормально для механизма заряжания. Но все равно скорость снаряда слишком большая. Если сжигать по 1-й бомбе в 3 секунды (кажется у Дайсона было так) то скорость запуска можно снизить до 330 м/с.  Но все равно это наша скорость звука.
Еще тонкость. Если заряд профилированный (а так скорей всего и будет) то как надежно обеспечить его ориентацию в точке подрыва?
Все что приходит в голову – НЕКРАСИВО...

[alex_semenov]

операция Кастл Ромео. внезапно литий-7 также начал есть нейтроны. мощность взрыва намного превзошла ожидаемую оценку. при тесте пострадали люди
всё равно будет слишком много нейтронов. это очень плохо и никуда не годится

Слишком много – это сколько? Если 10% - это очень здорово. Это значит, что если корабль выдерживает заряд в 1 Мт при 80%  нейтронов на расстоянии 10 км (расчет медной сферы Дайсона), теперь сможет глотать его на расстоянии корень( =2,82 км.



Если применить еще ряд ухищрений, то можно вложится в искомый идеал - 2 км кольцо.
Самое главное. Если у вас энергия улетает с нейтронами и гаммой, то сама плазма получает только 10-20% и летит с черепашьей скоростью. Скажем 1000 км/с
Мой двигатель в основном греет космос, а не разгоняет корабль.

[alex_semenov]

Кстати.
Только сейчас взялся посчитать.

Магнитное зеркало сможет отражать только очень РАЗРЯЖЕННУЮ плазму. Плазму, где свободный пробег частицы больше ларморовского радиуса на несколько порядков.
Поэтому в магнитном термояде концентрация частиц плазмы порядка 1Е+14 частиц на см3. То есть 1Е+23 частиц на м3.
(вспомним школу. 1 моль газа занимает 22.4 литра при нормальных условиях, а у нас это с десяток метр кубический, десять тысяч литров)
Теперь представим себе что средняя молярная масса частиц плазмы - 10 г/моль (это молярная масса бора).
0.01 кг/моль. Пускай исходная масса заряда 1000 кг. То есть это 100000 молей вещества. Зная число Число Авогадро (6.022E+23) считаем общее число частиц в заряде бомбы
Это 6,02E+28 штук.
Оценим объем, который будет занимать плазма из этих частиц при концентрации 1Е+14 частиц на см3. 6,02E+05 м3 Из уравнения объема сферы считаем радиус:

R=(3*V/(4*пи()))^(1/3) =52 м

Это 1/10  расстояния до центра отражающего тора (пол километра при диаметре 2 км).
Пока плазменный шар не расширится до 100 метров в диаметре, он не попадает под действие магнитного поля зеркала. Столкновения между частицами просто не дает им раскрутиться по ларморовским радиусам и включится механизму магнитной пробки. И только расширившись дальше, он начинает деформироваться и вытекать в нужном нам направлении от тора-корабля.
Где-то так:




Я подозревал что не впишусь в размеры и тогда пришлось бы что-то выдумывать в духе паруса у "Медузы".  Но бог миловал. Зеркало в 2 км для 1 мегатонны вполне подходит по этому критерию.

Кстати, Höðr, вы  габариты своих двигателей проверяли таким расчетом?
Если использовать вместо одного большого двигателя много маленьких, тут не будет игры "метр-квадрат-куб" в худшую сторону?

[alex_semenov]

Может бор?

бор-10...
а ведь при более внимательном рассмотрении получается весьма интересно
оболочка "бомбы" из декаборана может помочь в поедании нейтронов с пользой для всех
высвободившиеся ядра лития-7 будут иметь весьма высокую кинетическую энергию и вполне могут прореагировать с избытками протонов
водорода бы ещё неплохо иметь в избытке

т.е. простая трёхслойная схема заряда выглядит весьма перспективно:
1) ядро из урана233/плутония239
2) слой гидрида лития, обогащённый изотопами лития-6 и дейтерия
3) слой декаборана, обогащённый изотопом бора-10
 

Я хотел с-ПИОН-Э-рить вот эту "пионЭрскую" схему для начала:



Хотя бы из патриотических соображений!
В пояснении...
http://bolshoyforum.org/wiki/index.php/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B1%D0%BE%D0%BC%D0%B1%D0%B0._%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%8B

... пишется, что эти элепсоиды можно вкладывать друг в друга. То есть сделать три ступени (прям как на картинах Эшера) и в нижней "зажигалке" иметь очень маленький плутониевый заряд. Я вот думаю, если дейтерит лития на последней ступени заменить вашим чудесным гидридом лития-7?
Загорится?
Хорошо бы еще вместо уран-235-й грелки внутри, использовать что-нибудь попроще...

[alex_semenov]

да, есть ограничение. и я могу вам сказать, что для мегатонны понадобится совершенно нереальное магнитное поле, с током во многие миллионы ампер, который не один (сверх)проводник не выдержит

Гм... А вот тут как раз надо поподробней... Я не очень вникал... каюсь, но то что мне известно о работе магнитного зеркала, как раз и говорит, что от мощности поле не сильно и зависит результат. Суть в том, что чем быстрей частица летит, тем сильней (пропорционально скорости!) сила Лонерца, закручивающая ее траекторию в спираль и тем сильней эффект отражения.
Кроме того. Точно не помню. Но напряженность поля в фокусе, пропорциональна току на длину кольца... В общем я как-то считал, что с увеличением диаметра кольца ТОК НЕ МЕНЯЕТСЯ!
То есть масштабировать магнитное зеркало можно как душе вашей придется...
На то же указывают и проекты Багрова-Смирнова...

http://go2starss.narod.ru/pub/E003_XXIZ.html

Точно по той же схеме можно рассматривать вариант мезонного звездолета. Его размер несколько больше: диаметр тора 600 м, а толщина 200 м. Но на изготовление оболочки уйдет 22.4 т конструкционных материалов, поскольку здесь напряженность поля в 30 раз меньше, чем в случае ядерного двигателя.

Я где-то ошибся?
Не хотите привести свои расчеты и методику?

парадоксально, но размножение двигателя с уменьшением размеров улучшает характеристики
это также позволяет разительно снизить частоту подачи порций и их скорость

Да какая разница? Подали вы килограмм за секунду,  или по 100 грамм в 10 мест за ту же секунду? Расход топлива все равно 1 кг/с (зная скорость истечения сразу знаем и тягу она в обоих случаях одна и та же).

но тут другая проблема возникает - термоядерный взрыв мощностью менее нескольких Мт устраивать не выгодно
придётся быстрым поджигом тогда

Это понятно. Ядерный взрыв меньше 900 тон тнт сделать невозможно (насколько мне известно). Если чистота бомбы хотя бы  1/100 то общая мощность с термоядерной ступенью уже 90 900 тонн. То есть под 100 кт. Снеженыц в своих КВС согласны на 1/10 то есть на 10 килотонн
Чем крупней заряд, тем дешевле нам обходятся ядерные запалы и тем чище можно сделать бомбу. Меньше сделать паразитный поток. В общем все сделать лучше.
Поэтому я и зацепился за КРУПНЫЙ корабль-город.

А вот что меня заботит в многокамерном двигателе – так это взаимное тепловое влияние.
В случае бублика (смотрите гифку- выше) сектор облучения корабля получается не более 10%. Вся паразитная энергия из эпицентра летит мимо корабля. В случае многокамерной схемы паразитка из соседней камеры неизбежно обрушится на соседний двигатель.
За что благодарен Багрову и Смирнову. Тепловой баланс системы – первейший расчет концепции!

[alex_semenov]

забыл ещё упомянуть кое-что
тор, он же магнит, он же вращается
мало того, что центробежная сила будет стремиться разрушить большой тор (как тяготение подвесной мост, да), но ведь ещё и термоядерный взрыв... плазма сдавит магнитное поле, защищающее от столкновения её с конструкцией. магнитное поле амортизирует термоядерный удар отчасти. но сила магнитного поля будет опять же действовать на растяжение и будет стремиться разорвать магнит на части. никаких мегатонн при импульсе. никакие подвесные мосты силу термоядерного взрыва не выдержат именно в радиусе километра. импульс - от тонны до килотонны в т/э. не более

поэтому, "чем больше взрыволёт - тем лучше" уже становится не верно. нащупывается верхний предел возможностей

Согласен. Взрыв будет рвать тор.
Давайте это оценим...

У нас тонна разлетается со скорость 2000 км/с (это очень круто!). Допустим пол тонны у нас летит в сторону тора (вторая половина тонны улетает от него). Тогда импульс у нас
500*2000 000 =1 000 000 000 кг*м/с

Теперь зная время, за которое этот поток обрушится на тор, мы посчитаем силу.
Как считать время?
Просто. Если бы не магнитное поле, то плазма преодолела бы дистанцию в 1 км за...
1000 /2000 000 = 0,0005 с. Но поле останавливает (фактически) эти частицы и отбрасывает их назад. То есть плазма достигает тора (вернее точки отражения) в два раза дольше. Это где-то 0,001 с. В любом случае дольше 0,0005 с импульс не действует. И именно все это время плазма РВЕТ тор своим импульсом. То есть сила давящая на тор от 1 000 000 000/0,001 = 1E+12 Н. до 2E+12 Н.
Это... гм... 100-200 Мегатонн силы...
Не вся она направлена на разрыв. В конце концов, именно она и толкает миллионотонный корабль вперед. Но допустим половина как раз и рвет бублик.

50 -100 мегатоннсилы... Если наше кольцо 2 км в диаметре то на погонный метр кольца приходится... 79 мега Ньютон... 
Так... сейчас начну плавать (или крутить, ловите меня на ошибках)...

Предел прочности для стали  13000 МН/м2

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8

Если мне не изменяет память, то радиальная сила на кольцо и есть сила продольно его рвущая. На метре (в километровом кольце) это так и есть.  То есть нам нужно больше чем 79/13000 =0,006 м2 (60 см2) стали чтобы кольцо не разорвалось. Это трос диаметром 7 сантиметров. И общая масса (0,006*2000*пи()*7800) 294 тонны... Гм...
Ну пускай с запасом в 2-3 раза... Оболочка тора из стали должна иметь массу 900 тонн.

Что-то слишком хорошо.
Наверняка где-то нахомутал!

силовые линии будут придавлены взрывом к тору, если оно будет слабО, то и вовсе плазма ударит по нему

Однозначно. Но мы о другом. Увеличение размера бублика не увеличивает ток.
Если на двухметровом кольце для отражения  плазмы летящей со скорость 270 км/с нужен ток 3.57MA (я беру отсюда: http://go2starss.narod.ru/pub/E005_RFLR.html)
То вам нужен такой же ток и для 20 м в диаметре и для 2 км в диаметре если вы отражаете плазму с той же скоростью.
Больший диаметр – больший путь отражения, меньше можно иметь напряженность.
Я точно не помню схему рассуждения, но я получил, что ток может и  зависит от скорости налетающих частиц, но не от габаритов установки и тем более мощности единичного взрыва.
Зеркало НЕ СОВЕРШАЕТ РАБОТЫ. Оно перенаправляет поток. И все.

То есть масштабировать магнитное зеркало можно как душе вашей придется...

тут другая проблема. нельзя сделать слишком большой подвесной мост, он может рухнуть под собственной тяжестью. а тяжесть у нас есть. кроме того, чем больше тор, тем больше - масса. значит надо более мощные импульсы делать. более мощные импульсы оказывают ещё больше ударной силы на растяжение тора. вдобавок к увеличивающемуся "весу". но есть ещё кое что! кроме того, даже не возмущённое взрывом магнитное поле будет добавлять силу на растяжение.

Это действительно другая проблема. Но ее надо тоже считать.

На то же указывают и проекты Багрова-Смирнова...

какова у них энергетика импульса? несколько умножить на 10¹⁶эрг? это едва дотягивает до тонны в т/э. обрати на это внимание. далеко не мегатонны. где-то там и была оценка соотношения между минимально необходимой энергией м/п и энергией взрыва

Насколько я понимаю механику процесса, мощность взрыва влияет только на рвущую тор силу. То есть на прочностные характеристики. А ток в проводнике – от энергии отражаемых частиц. Кстати, тяжелые частицы металлов будут отражаться хуже ибо отношение массы к заряду у них больше.

да, это один из важнейших моментов. надеюсь добраться до него как можно скорее тоже

Вот у Моисеева есть материал, которого нет у меня. Это доклад Багрова и Смирнова.

http://path-2.narod.ru/02/03/mkmz.doc