Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Я тут кое-что подсчитал. Если мы хотим запустить полезную нагрузку с тормозным блоком общей массой 10 Мт, то площадь "чёрной трубки" термического глиссера при разгоне у Солнца составит... 2001 км² Т.е. разгонный блок из себя будет представлять фактически эфемерную плёнку (5 кг/м²) - причём эта величина почти не зависит от стартовой массы. Это совершенно неприемлимо при условии высоких перегрузок. B чём оказалась причина - водород жрёт безумно большое кол-во тепла при диссоциации на атомы и ионизации (для прогрева до 4000К понадобится почти 1ТДж на тонну по моим оценкам)...

Я не совсем понял как вы это насчитали? L_PT, рассчитывая свой вариант глиссира на 1000 тонн получил "жаровую поверхность" радиусом в 50 м. То есть аппарат вот в таком духе:



Будет иметь габариты что-то типа... длинна метров 120, ширина (по соплу) 90 м. (не считал, прикинул на глаз). Вы хотите сказать что нельзя такой "экраноплан" сделать сухой массой в 1000 тонн? Я думаю можно сделать и в 500 тонн А 500 тонн - на полезную нагрузку оставить.
Разумеется понадобятся космические материалы (композиты, пенометаллы). Ну и естественно все это будет очень ажурным. Как современные самолеты. А что вы хотели?

Кстати. Коль скоро я опять достал эту схему.
Мысль которая гложе. Нижняя (прозрачная) стенка сопла. Есть сильнейшее желание сделать ее ВИРТУАЛЬНОЙ… и  вот мысль. А нельзя ее действительно сделать из… газа? Скажем, большей массы (тот же аргон). То есть, задача сопла в чем? Заставить водород двигаться в расширяющийся назад зазор. Сверху- это явно делается расширением формы сопла. Там корпус имеет физически нужную форму.
А снизу? А снизу нужно как-то так пустить тоже выхлоп но с другой массой.  Поставить виртуальную нижнуюю стенку. В общем сделать так что бы более легкий водород не хотел расширяться вниз, а ему проще было бы расширяться назад.
Это все идея "на словах", разумеется. Мутные пожелания. То, за что я других костерил. Но мы тут лезем действительно в парафию засекреченных КБ.

[alex_semenov]

РД-0410 спокойно выдавал рассчётный импульс в реальных испытаниях

12 км/с? Тогда к чему ваши терзания?

[alex_semenov]

Вопрос перегрузки считаю также до сих пор нерешённым.

Да нет там особо-неразрешенной проблемы!

Во-первых, парус - вещь протяжённая. В непосредственной близи от Солнца могут проявить себя гравитационные приливы (чуть разная орбитальная скорость в разных точках разорвёт).

Да. Приливную силу надо прикинуть. Хорошая идея. Но я не думаю что она будет давать больше 10g. А значит конструкция должна ее тоже выдержать.

Во-вторых - тяга также будет слегка неравномерна.

Да там динамика обтекания плазмы будет настолько хитрой, то сам черт ногу солмает!
Ваше "слегка неравномерна" - это, пардон, уже придирки к ерунде.
Разумеетя не все так просто как я возрадовался.
Я описал общий принцип. И для его реализации придется очень попотеть. Но наша задача сейчас - сделать ПРОГНОЗ, оценить насколько это реалистично? И прогноз обнадеживающий.

Ну и в-третьих - так и не было показано, что ускорение в 10g не порвёт кольцо.

Вы хотите что бы я сделал детальные расчеты? "На глаз" я не вижу проблем. Вполне обычные материалы на разрыв держат куда большие силы (ускорения). На много порядков большие. Почему десятикратный вес должен рвать эту конструкцию?
Тем более что разгоняющая сила прикладывается к конструкции ИДЕАЛЬНО.
Лучше и придумать нельзя.

[alex_semenov]

Насчет теплоизоляции провода - поскольку внутренний слой переотражает 90-96% энергии на внешний - этот внешний слой разогреется сильнее и будет сливать энергию только наружной своей стороной. Т.е не надо делить тепловой поток на 2 на каждом слое, надо только отражение учитывать.

Я вчера вертел-вертел в голове и ничего правильно не получил. Надо браться за это двумя руакми. Рыть сеть. Делать более верный расчет.

Одно приятно - при альбедо 96% у нас даже серебро в 1-м слое чуть-чуть не плавится. (Считал калькулятором Роберта, если что - извините)

ДА?!!! Я не считал.  Но если так, то прекрасно!
Считается это просто. Вы высчитваете сколько энергии на м2 вы поглотили (10-4% от падающей) а потом по Стефану-Больцману считаете температуру с учетом что излучаете вы эту поглащенную энергию с 2-х м2 (наружу и внутрь). Хотя тут еще надо учитывать черноту. А она у серебра КРАЙНЕ плохая. Чем зеркальней металл, тем хуже у него коэффициент черноты.
Кстати… Поэтому. Наружний солй должен быть зеркальным, внутренний "черным". Поглащать все тепло, которое вернется от внутреннего зеркала. Но это же приведет к тому что почти все тепло наружного слоя излучается внутрь Черной стороной.
Разделить пополам не получится, фактически…
Гм…
Засада.. В общем надо все очень тщательно считать.

Насчет торможения - интересно было бы  посмотреть на динамику полета: наш парашют сначала асимптотически тормозит, потом пробивает Ударную волну, влетает в область действия все усиливающегося звездного ветра и вплоть до зоны с температурой 90К (с учетом альбедо 0,95 это всего 3 радиуса эффективной земной орбиты) может тормозить и вообще не париться с перегревом, даже если у него половина зеркальных слоев полопалась от старости!

Это все прекрасно. Но я бы не стал на такую лафу сильно рассчитывать.

А нам вообще понадобится пресловутый обратный проход через периастр после этого?

Вы думаете аксиальнгого солнечного ветра хватит?  Даже если так (хотя есть глубокие сомнения), то все равно для подстраховки надо иметь возможность дотормозить у звезды.

Нужен детальный расчет. Тогда все станет ясно.

Любой межзвездный корабль просто вынужден проходить близко от звезды, входя в систему прибытия. Только в очень редких случаев траектория его прибытия будет лежать в плоскости местной эклиптики планетной системы. Значит, выйти на эллиптическую орбиту мало. Надо поменять (до 90 градусов!) угол наклона плоскости этой орбиты. А сделать это можно (с минимумом затрат) только как можно ближе пройдя у центра масс. То есть у звезды.

[alex_semenov]

Приливная сила, рвущая наш парус:



http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%8B

G - грав постоянная. 6,67E-11
М - масса Солнца. 1,99E+30 кг
R - расстояние от центра тяжести корабля до центра Солнца 1 500 000 000 м. (0,01a.e.)
Мю - массы разрываемые приливом (если опускаем, получаем ускорение в м/с2)
r- расстояние между точками, которые рвутся приливом. У нас это 20 000 м (диаметр паруса Дэнфорда).
Счтиаем… Я получил 0,001573287 м/с2 !!!
Для 200 км паруса 0,01573287м/с2. Разумеется!

То есть приливные ускорения (и силы) плевые!

Пересчитайте!
Может я себе подмухлевал где-то?

В общем про приливные силы можно не волноваться.
Кстати у красных карликов они будут значительней. Но имеющийся у нас запас нулей после запятой гарантирует что и там мы не будем иметь каких-то проблем!

[alex_semenov]

Замечательно. Сколько миллиграмм полезной нагрузки сможет разгонять с ускорением 10g этот конкретный парус поперечником 20000м?

А отлистать две страницы назад слабо? Я же сказал что на 9 g  (там на самом деле не 10) он разгоняет только себя любимого 36 тонн. Но если подвесить столько же ПН (20 тонн ПН + 16 тонн стропы) то ускорение будет в половину. 4.5g
Однако! Парус Дэнфорда - очень консервативная конструкция. Я уверен его можно облегчить если не на порядок то в разы. Так что не надо этой вашей байки про пушинку.
Ок?
Я знаю, вы и к световым парусникам так относитесь. Мол только пушинки разгонять! Глупость несусветная!
Постеснялись бы! Это же, пардон, и есть космооперное мышление. То есть переносить обыденные ощущения и убеждения на космические масштабы.

[alex_semenov]

Бамс. Только сейчас допёрло. Парус может быть повёрнут к Солнцу ТОЛЬКО АКСИАЛЬНО (иначе - сомнёт, т.к. это уже не растяжение по радиусу). Но в этом случае он будет создавать ИМПУЛЬС НЕ В ТОМ НАПРАВЛЕНИИ, что нужно! Импульс должен быть направлен не радиально от Солнца, а по касательной к траектории!

Гм.. какой вы вредный… Но этим и полезный…
А действительно…



При нормальной ориентации кольца, виток с током будет сжиматься  в эллипс…
Гм…
Я не учел этой тонкости. Действительно…
Ну что?
Какие будут идеи? Как с этим фактом бороться? Ведь какой двигатель гибнет!
 
(бин, вот так шутишь-шутишь, а через пол года тебя такими шутливыми постами потом и кормят, мол я  же признал невозможность чего-то там, чего же я опять это пытаюсь считать! Диву даешься человеческой логике!)

[alex_semenov]

Да нет там особо-неразрешенной проблемы!

Да глиссер-паровоз тоже был предельно прост и в то же время предельно гибок, чтобы на этапе рассчёта не случилось облома.

Да это только вы себе закрыли эту идею. Потому что меньше миллиона тонн сухой массы не мыслите. В самом начале L_PT дал все расчеты говорящие что принципиальных проблем нет для килотонного корабля.
Вы же действительно лепите паравоз. Очень расточительный. Естественно он у вас не летает. Только ползает. Вы же небось массовое число 1000 так и оставили? А какой КПД у процесса разгона? 5% вместо 50? Так почему вам всего должно хватать?!

Да всё равно, больше или меньше. Если у вас там получится 5g, то конструкция уже должна выдерживать 15g, а человеки станут и вовсе инвалидами и останутся без зубов после такого разгона.

Блин. Ну причем тут человеки? Ну что вы все в одну кучу валите как  неграмотный?
Мы говорили ПОКА о чем? О прочностных свойствах конструкции. Вы утверждаете что все эти кабеля при ускорении в 10 g ПОРВЕТ нафик. 
С КАКООГО ХРЕНА?
Сколько держат стальные тросы на разрыв вот здесь?



Неуже ли кольцо не удержит на разрыв 360 тонн (десятикратную массу себя)?
 

В прогнозе и термоглиссер/паровоз был обнадёживающим и максимально простым и летабельным. Но "дъявол", как известно, в деталях. "На глаз" то и фотонные ракеты у некоторых вполне летают.

Да прогноз на термоглиссер и остается обнадеживающим пока. А дьявол появился не из деталей, а из ваших ожиданий и амбиций. Вы взяли 1000 т топлива на тонну корабля. Взяли корабль в 1 мтонну сухой массы…
Вы хотите построить самолет с баром рестораном кинотеатром бассейном и оранжереей. И теперь удивляетесь почему эта фигня не взлетает!

Вполне обычные материалы на разрыв держат куда большие силы (ускорения). На много порядков большие. Почему десятикратный вес должен рвать эту конструкцию?
Тем более что разгоняющая сила прикладывается к конструкции ИДЕАЛЬНО.
Лучше и придумать нельзя.

Без численных оценок это пока что всё просто слова. Фотонная ракета ещё идеальней в таком случае.

Разумеете. Но именно здесь (прочность) я для 20-200 км петли (и соответствующей ПН  в 30-300 тонн) я не вижу каких-то проблем которые нужно сразу же бросаться считать и проверять.

А сравнение с фотонной ракетой вообще лишает дара речи!!!
 
Это чистой воды ДЕМОГОГИЯ! Игра словами!
Фотонная ракета НУЖДАЛАСЬ в идеальном зеркале. А токовая петля реально получает импулься ИДЕАЛЬНЫМ образом (аксиальная разумеется. У нормальной оказывается есть проблемы... Но это было написано до того как вы эту мысль подсказали)

[alex_semenov]

Александр, сколько у вас похороненных идей звездоплаванья за плечами? Не стоит расстраиваться из-за всего лишь ещё одной.

Да вообще говоря я как-то не так онтошусь к проблеме. Я ее воспринимаю как ОДНУ комплексную задачу. И фактически, скажем с того момента как на НК мы начали обсуждать эту тему я чувствую что продвинулся в этом направлении очень значительно.
Хотя когда начинал, я думал что и так достаточно много понял.
А нет! Я там такой бред в начале нес!...

Какие будут идеи? Как с этим фактом бороться? Ведь какой двигатель гибнет!

Радиофокусный термоглиссер с охлаждаемым водородом магнитным соплом пока ещё имеет шансы на жисть, хоть и не значительные, на мой взгляд.

Нет. С идеей паруса  я просто так не расстанусь.
Ну что? Нет идей?
Суть в чем?
КОЛЬЦО будет сжиматься в эллипс как твердое кольцо. Почему? Потому что кольцо распирает магнитным полем изнутри.
Во-первых надо посчитать силу, распирающую кольцо. Возможно она не такая уж и маленькая.
Но если и маленькая, то есть одно простое, я бы сказал, детское решение…
Подумайте хорошенько…

Охлаждаем магнитное кольцо водородом, затем фокусируя зеркалами (что прикрывают магнитное кольцо) излученье разогреваем водород ещё дальше. Выхлоп собственной водородной плазмы будет намного плотнее солнечного ветра и "парус" можно сделать намного меньше размером. Где-то между магнитным соплом и парусом...

Мне не очень нравится. Магнитный ускоритель довести до ума - больше ничего не надо. Ему не нужно топливо. Все топливо и вся энергия поступает от Солнца. Сверхмощного "бортового" реактора. Не двигатель а мечта! Глупо не пользоваться этим шаровым приводом! Хоронить его надо только если действительно найдется что-то явно непреодолимое. И пока самая серьезная проблема - сверххолодный сверхпроводник в этой сверхгорячей топке. Поюс радиация. Нейтроны.

Семёнов пару дней назад обещал с радиационным нагревом водорода разобраться, но как перескочил на магнитный парус - так ещё не оттуда не возвращался
Идея осталась висеть непросчитанной.

Я привел пример с нагретым ядерным взрывом воздухом (до 5000-6000 К). Там пробег видимого света ДЕСЯТКИ сантиметров. Я посчитал что этого достаточно. В конце концов радианционным нагревом водорода в ЯРД занимались целые институты и в СССР и в США.

[alex_semenov]

Нейтронный фон у поверхности Солнца сильный?

[alex_semenov]

Какие будут идеи? Как с этим фактом бороться? Ведь какой двигатель гибнет!

Единственное, что приходит в голову - раскрутить парус и создавать растяжение инерцией. Но... не знаю. 36 км он нужное вращение выдержит?

Спасибо. Хорошая, кстати идея. Если силы магнитного распирания не хватает, то может быть центробежной добавить?
Но у меня идея попроще. Смотрите:



Если кольцо перевязать "веревочками", то есть вставить спицы... Как на велосипеде. Ведь чем интересно велосипедное колесо? Спицы ведь работают не столько на сжатие сколько на растяжение. Так вот. Если протянуть пару тросов там где будет большая полуось эллипса, то эллипс просто не получится. Троса не пустят.
Решение на гране детской гениальности.


Кстати. Когда магнитное кольцо вы начнете сжимать в эллипс возникнет дополнительная магнитная сила, которая и будет пытаться вернуть кольцу форму окружности.
Надо бы эту силу посчитать…

[alex_semenov]

тема http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=7529&postdays=0&postorder=asc&start=0

Инженерные вопросы межзвездных перелетов

на "Новостях Космонавтики" из-за этого кругооборота и погибла......

Вообще это можно рассматривать только как предмет археологических раскопок. История заблуждений и блужданий. Не более.

[alex_semenov]

Кстати. Вот тут
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1866884.html#msg1866884

Нашел грубую ошибку в рассуждениях.

Реальный прирост скорости СИЛНО  завышен... Пересчет показал всего 345 км/с

 

[alex_semenov]

Прикол в том, что я скорость приобретенную парусом на полудуге посчитал из предположения что стартовая скорость парусника =0.



Но корабль уже имеет некую скорость v0 входя в дугу. Поэтому разгоняющая сила дающая ускорение а=90 м/с будет действовать гораздо более короткий промежуток времени.
Правильная формула:



и скрасть:



и прирост скорости



V0 равна второй космической на этой высоте от центра Солнца.



Это все конечно очень приближенный расчет. Но он уже очень близок к реальным результатам (ошибка будет порядка процента-десяти процентов, думаю).

В случае торможения формула чуть иная.



и отсюда получаем:



И там за счет того, что у нас v0 еще больше дело совсем труба. При скорости подхода к Солнцу 1 500 км/с все что мы успеем сбросить на этом радиусе - 149 км/с.

Но. Мы не учитываем при этом расчете уже торможения что скорость корабля будет складываться со скоростью протонов очень хитрым образом. Картина получается сложная и не столь безнадежная.

Кстати а в случае разгона учет начальной скорости петли относительно ветра может сыграть с нами совсем злую шутку…
В общем, данная идея, видимо остается  интересной только для торможения…

[alex_semenov]

Нашел грубую ошибку в рассуждениях.

Мне сразу бросилось в глаза что скорость у вас получаеться больше скорости частиц солнечноговетра. Хотя при торможении цифры получаться лучше чем при разгоне.

А чегож не возмутились? Не приперли к стене, так сказать?!
Кстати. Ситуация все равно не столь плоха... если подумать. Конечно мелькнувшую у нас перед носом тысячу мы вряд ли на разгоне получим... Но смотрите.
Чтобы сила действовала дольше надо иметь меньшую скорость входа. То есть совсем не обязательно стартующему паруснику ПАДАТЬ на светило. Идеально спуститься к точке старта по спирали и иметь минимальную, то есть круговую скорость. И стартовать с нее.
Далее. Коль скоро для нас куда важней длительность чем какие то эффекты Оберта, может попробовать взять дугу подальше? Скажем 0.05 а.е. или даже 0.1 а.е.? Там температура ниже и плотность потока ниже. Но дуга получится длиннее.
На таком расстоянии и сверхпроводник хранить легче. В общем идея не совсем пропащая. Просто надо ее еще покрутить.
А что делать с торможением? Гм...  Расчет этого процесса становится довольно сложным. Аналитически я думаю вряд ли стоит и пытаться. Строить разносную модель? То есть численно моделировать?

[alex_semenov]

Причем здесь все или не все. Здесь работает банальная геометрия отражения, преломления. Которая вам не позволит получит концентрацию энергии большую чем излучает само тело.

Во! Пока я хотел откомментировать ваше заявление что получить размер спирали можно и меньше из "банальной оптики"...



вы уже исправились.
Но нове ваше заявление не вполе ясно. Разумеется работает банальная оптика. И ежу ясно что работает она на второе начало термодинамики, к которому у нашего vsevolodson нет не капельки уважения.
Вопрос только как?
 

"О сколько нам открытий чудных, готовит просвещенья дух..."
А.С. Пушкин

(позывные передачи ОН)

[alex_semenov]

Подумать над своей ошибкой отказываетесь?

Коментирую рисунок выше....
Вы всетаки собираетесь сделать гипербалоид. Посмотрите на геометрию вашего рисунка...Частицы излучающей поверхности которую вы выделили, излучают во всех направлениях а не строго паралельно вашему зеркалу.

Это не существенно. Представим, что на рисунке не поверхность солнца, а лазер с температурой излучения (яркостью) 6000 К. Второе начало запрещает получение в фокусе температуры выше 6000 К хоть ты тресни!
И оптика (банальная) должна защитить второе начало!

[alex_semenov]

Так я же говорю - мне не нужны всё 10²⁵-10²⁶ ватт, что излучает половина небесной сферы! Я беру доступную для фокусировки часть излучения (на расстоянии r=8 Мм от поверхности Солнца это будет 71,825 Мвт/м²) и фокусирую.

Я понимаю что вам хочется придумать чудо двигатель.
Но вот именно сейчас мы достигли точки истины.
Вы маньяк-изобретатель или вменяемый человек?
Вам что ДОРОЖЕ?
Вас волнует НЕПРОТИВОРЕЧИВОСТЬ физической картины мира, которая вам известна или хай гибнет вся логика мира лиш бы изобрести чудо-двигатель?

Я вам сказал, рассказал и дал ссылку на замечательную книгу. Если вы правы -  нарушается ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ.
Вы это понимаете?
Фундаментальный закон мироздания.
Такого не может быть.
Значить?
Значит где-то ваша логика ущербна. Вам не интересно понять где?
Оставьте пока в стороне этот глиссер!
Какие игрушки? У нас с вами противоречие в картине мира!!!!
 

[alex_semenov]

Второе начало запрещает получение в фокусе температурывыше 6000 К хоть ты тресни!

Не запрещает. Конкретно с вами мы это даже обсуждали. Bы просто выкинули из рассмотрения мощность.
Мощность более горячей области будет МЕНЬШЕ, чем получаемая этой областью (а также собираемая коллектором) мощность. Bcё в соответствии с термодинамикой.

Это было ваше возрожение и я его просто проигнорировал как явно неверное. Вы несете бред.
Мощность (количество энергии за секунду) - это одно. А температура (количество энергии в объеме)- другое.
Два разных закона сохранения и они должны ОБА соблюдаться.
У вас соблюдается только первое начало но не второе.
Я же приводил пример.
Это как закон сохранения импулься и энергии. Из того что сохраняется импулься не следует что сохраняется энергия и наоборот. Эти два разных закона вводятся отдельно.

[alex_semenov]

Представим, что на рисунке не поверхность солнца, а лазер с температурой излучения (яркостью) 6000 К. Второе начало запрещает получение в фокусе температуры выше 6000 К хоть ты тресни!

Почему второе начало термодинамики должно препятствовать концетрации энергии лазера?

Еще один! (я не зло! не обижайтесь.)
Вы тоже путаете закон сохранения энергии (первое начало) с законом НЕУМЕНЬШЕНИЯ энтропии (второе начало)
Энергию вы можете концентрировать. Но температуру в фокусе любой оптики вы не можете получить ВЫШЕ чем температура источника. Это - банальный факт. Осталось выяснить как это получается?