Двигатель для межзвёздных перелётов

[Susamidim]

я это к тому говорю, что смотреть на эти мучения и попытки вытянуть из двигателей максимум ради ближайших звезд невозможно.

Ну так пойдите и займите себя чем-нибудь приятным, чем смотреть на эти мучения.

[вячеслав27]

а допустим парусники не помогут?

[Иван Моисеев]

а допустим парусники не помогут?

Пустить паруса на транспаранты.

[Retired]

Пустить паруса на транспаранты.

  На портянки или носовые платки - фантазёрам

[Иван Моисеев]

Пустить паруса на транспаранты.

  На портянки или носовые платки - фантазёрам

Не.. Это ж цитата:

[alex_semenov]

Пустить паруса на транспаранты.

На портянки или носовые платки - фантазёрам

Не.. Это ж цитата:

Иван, комрад Гончев слишком молод (как мне кажется) что бы ПОМНИТЬ подобные вещи... У нынешней молодежи уже совсем не тот культурный фон… Гнилостный...

может проще открыть сверхсветовое движение типа варпа чем мучится с двигателями?

Откройте

я это к тому говорю, что смотреть на эти мучения и попытки вытянуть из двигателей максимум ради ближайших звезд невозможно.

Вячеслав, а с чего вы решили, что если варп-драйв или нечто подобное ФИЗИЧЕСКИ и возможно, то оно будет ИНЖЕНЕРНО проще того на чем мы тут уже не один комплект зубных протезов сточили?

В одном из док фильмов с участием Хокинга (главного спеца по кротовым норам) показана гипотетическая внеземная цивилизация, которая путешествует от звезды к звезде по кротовым норма (этаким гигантским циганским табором из сотен или тысяч огромных кораблей-колоний):
 


При этом, дабы проделать очередную дырку в пространстве, вокруг звезды разворачивается целая система зеркал.



Эти зеркола собирают ВСЮ энергию солна и концентринуют ее в неком месте, где и образовывает проход через подпространство в который все эти гигантские корабли (и не очень) устремляются как саронча.
То есть. Не вдаваясь в физику процесса (возможно? невозможно?) но тут мы как инженеры видим что нужна ЗВЕЗДНАЯ энергия что бы подобный способ перемещения стал возможен. И даже если он и возможен то очень дорог для путешествия ЕДИНИЧНОГО корабля. По подобному проходу путешествует целый "цыганский табор", целая цивилизация.

Разумеется, это - фантазии Хокинга ... или кого-то близкого к нему.
Но я скорей поверю в ПОДОБНЫЙ гипердрайв (сверхсвет) чем в тот, что мы видим в бесконечных фантазиях писателей и всяких спилбергов. Мол, на кнопочку нажал и устройство размером с холодильник (и с такой же потребностю в энергии!) делает вам подпространственный туннель. То есть мало того что мед (сверхсвет) так еще и ложкой (без значительных затрат энергии)!
Не слишком ли НАГЛЫЕ ожидания от матушки природы?
Сразу вспоминается сказка "Морозко".
Знакомы, надеюсь еще?
Там полезная нам мораль про двух сестер, которые нашли в лесу шару…
Или вы уже воспитаны на японских аниме?

а допустим парусники не помогут?

Парусники уже много раз обсуждались. Сколько можно к ним шарахаться, где надо и не надо? Если парусники и помогут, то "не в этой жизни". Парусник (имеется в виду разгоняемый лазером) в космосе, если и будет возможен - то это транспорт предельных скоростей (более 0.1с, а желательно 0.5с) и ЭНЕРГИЙ. То есть, нет смысла связываться с лазерным парусом на сантисветовых скоростях (проценты от света). Нашей цивилизации такие системы привода недоступны хотя бы  по энергетическим затратам. Тут нужно уметь строить астросооружения и добывать энергию в тысячи раз большую чем добывает вся наша цивилизация. Притом добывать и концентрировать ее в одной энергоустановке.

[Susamidim]

а допустим парусники не помогут?

Паруса тут уже обсуждали.

[alex_semenov]

Возвращаясь с предельной мощности термоядерного заряда. Даже если зарядить в бомбу чистый литий-6 (с калорийностью 57,8 кт/кг) то для ядра из дейтерита-лития с толкателем из урана мы получаем выход 3,8 кт/кг.
То есть.
Видимо действительно нет смысла делать заряд из чистого лития-6. Скорей всего идеальный термоядерный заряд будет 50 на 50% из лития 7 и 6. При этом литий 7 додлжен обеспечить не только полное выгорание термоядерного горючего но и за счет утечки в толкатель избыточных нейтронов запустить там цепной процесс (с затуханием) в U-238, что усилит заряд примерно в 2 раза (без повышения его массы).

Я выше считал что "Соломонова смесь" (50 на 50) имеет калорийность 45,91 (при полном выгорании). И тогда с урановым толкателем мы получаем выход 3.1 кт/кг. Двойное усиление в уране даст 6.2 кт/кг. Поправка на триггер и световой канал (плюс легкий корпус) и мы получим в пределе ~6 кт/кг. И это действительно предел. То есть, почти 100% выгорание термоядерного топлива (я думаю что если выгорит 80% это не сильно скажется на конечную массу заряда).

И как мы видим….



Предел совершенства, видимо уже достигнут.
Кстати, было бы странно, если бы в конструкции ядерных зарядов не был бы достигнут предел совершенства! На их совершенствование было брошено столько сил в конце XX века, что не удивительно, что эти устройства "вылизаны" до предела.
Косвенным признаком этого являете и то, что разработчики бомб (скажем, в Снеженске) последние годы в СССР уже во-всю  занимались "боковыми" темами. Те же снеженцы сосредоточились на чистых, невоенных зарядах (у которых калорийность может быть и 0.1 кт/кг зато там горит чистый дейтерий и эти заряды предназначены для промышленного и энергетического использования).

[VimanaPro]

@alex_semenov

(кликните для показа/скрытия)

http://rvb.ru/18vek/krylov/01text/vol3/01fables/074.htm

Беда, коль пироги начнет печи сапожник,
А сапоги тачать пирожник,
И дело не пойдет на лад.
Да и примечено стократ,
Что кто за ремесло чужое браться любит,
Тот завсегда других упрямей и вздорней:
Он лучше дело всё погубит,
И рад скорей
Посмешищем стать света,
Чем у честных и знающих людей
Спросить иль выслушать разумного совета.

Понятно, что мелочные и непрофессиональные "укусы" изогравитационных перемещений https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,93715.msg1873311.html#msg1873311 и технологии уменьшения массы https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,125043.msg3076579.html#msg3076579 придают значимость и смысл возне в песочнице "реальных проектов" полувековой давности с сегодняшними "улучшениями". Но, если это возможно, не заставляйте тратить время на доказывание Вашей некомпетентности в этих вопросах. Лучше всего, найдите издателя на публикацию монографии с красивыми картинками, иллюстрирующими представления "умов начала 21-го века" о способах достижения звёзд, в твёрдом переплёте.
P.S. Обещаю, что приобрету такую книгу и поставлю её на видное место

Откройте

Done

[Андрей Курилов]

Александр, думаю двигатель (не бомба) может использовать заряды с внешней имплозией, например лазерной. Тогда предел может быть преодолим

[alex_semenov]

Но, если это возможно, не заставляйте тратить время на доказывание Вашей некомпетентности в этих вопросах.

Эко вас перекосило то от гнева... Даже вашу новую бабу на аватаре вроде... тоже... Нет? Прямая бата? Не перекошенная?

Чем же я вас задел так, что аж стихами взвыли?... за живое, небось?... Гипердрайвом, мощностью со звезду?
Видимо напухла и болит... гангрена?! А я по больному… Как я вас понимаю и сочувствую!
Ну звЭняйтЭ... (укр...)

[alex_semenov]

Александр, думаю двигатель (не бомба) может использовать заряды с внешней имплозией, например лазерной. Тогда предел может быть преодолим

Может.
Но появится новый предел….
Удельная мощность…
У бомболета она может быть ПРАКТИЧЕСКИ любой. В этом его преимущество над любой иной ядерной-термоядерной ракетой.
Если вы переходите к внешней имплозии, к каким-либо драйверам, вам надо иметь мощность (а значит и удельную мощность) этих драйверов, сопоставимую с мощностью ракетной струи.
А мощность ракетной струи у нас, если помните, нужна порядка 100 000  ватт на кг всей ракеты (и желательно больше). Значит если Q реакции 100 (допустим) то драйвера должны пропускать через себя 100-ю часть этой мощности и быть удивительно легкими (корабль из драйверов не состоит же!) Если драйвер составляет 1/100 массы корабля, то он и должен обладать рекордной удельной мощностью, как у ракеты в целом, 100 000 ватт/кг драйвера.  Если  масса драйвера 1/10 массы корабля (что делает драйвера заметной частью рельефа корабля) то  чуть меньше - 10 000 ватт/кг.
Улавливаете ЗАСАДУ?
Вам нужны ВОЛШЕБНЫЕ драйвера чтобы разгонять корабль сопоставимо тому, как разгоняется взрыволет.
(сейчас появится Иван и начнет гневно иронизировать).

[alex_semenov]

Я эта...
Хочу тут помечтать немного...
Можно?
Второй закон Кларка: что бы понять границы возможного, надо отважиться на невозможное.

Мечтать не вредно, вредно не мечтать!

Давайте предположим НА МГНОВЕНИЕ, что мы умеем превращать 100% термоядерной энергии выделяющейся при взрыве бомбы  в направленный поток плазмы из, скажем, магнитного сопла.
Это конечно же МЕЧТА очень далекая от реальности. Но давайте на секунду ее себе позволим.
Что бы мы могли тогда получить в пределе мечтаний для взрыволета?



Возмьем предельную мощность. 6 кт/кг. Это 2,51E+13 Дж/кг. При полном превращении этой энергии в энергию плазмы мы получаем [корень(2*E)]…. 7 085 760 м/с.

Идеальное (с энергетической точки зрения) соотношение скорости истечения к суммарному приращению скорости (правда это только для разгона, а у нас разгон-торможение)  u=0.62v.
Отсюда v = 11 428 646 м/с.
Но мы должны не забыть и про эффект Оберта. Если кратко, то "чиркнув солнце" и разогнавшись там до 30 км/с, вы на выходе получает примерно 300 км/с. Десятикратный прирост. То есть у двух солнц разогнавшись/затормозив на dv =60 км/с вы получите dv=600 км/с. Учтем это.
Итого получаем v= 11 968 646 м/с или 4,0% от скорости света. Делим это пополам, так как нам надо разогнаться и затормозиться. Получаем скорость инерционного перелета  2,0% от скорости света.
Так как разгон взрыволета происходит относительно быстро  (до скорости 2% от света с ускорением 1g корабль будет разгоняться примерно 7 суток!) то можно считать, что разгон и торможения - мгновенные. И время перелета считается очень просто.
Скажем, до А-Центавны 4.5 св лет полет такого корабля продлится 4,5/0,02= 225,6 лет.

По-моему очень неплохо!
Далее.
Что с массой и топливом?
Если масса корабля-колонии (который может стартовать прямо с Земли!) составит 500 000 т, то масса топлива составит в 4 раза больше, то есть 2 000 000 т. Стартовая масса 2 500 000 тонн (напомню, что суперорион на картинке выше предполагался 8 000 000 тонн).
В чем засада (помимо того, что у нас волшебный преобразователь всей энгрии взрыва в импульс плазмы)?

Масса 2 000 000 т бомб будет состоять в основном из массы ТОЛКАТЕЛЯ.
Так, при мощности чудо-заряда в 1, 3 мт, масса дейтерита-лития будет 30 кг, а масса уранового толкателя будет 400 кг. Более чем 10 раз больше!
Где взять без малого 2 000 000 тонн урана (пускай и 238-го)?
Далее.
Ясно что выгорит этот уран очень незначительно. То есть эффективность его использования будет КРАЙНЕ низкой.
Запускать такой звездолет - верх расточительства (даже если у нас есть волшебная технология, выше упоямнутая).
Хорошо.
А если мы используем чистые бомбы? Не уран а свинец. Мощность бомб падает в 2 раза.
То есть 3 кт/кг.
Пересчитываем.
Крейсерская скорость получается ниже. 0,014с и время достижения А-Центавры становится 313 года.
На 100 лет дольше, но все равно, вполне приемлемое время!

Но ЗАТО в 2 000 000 тонн бомб, которые надо изготовить для полета львиную долю будет составлять теперь свинец (еще понадобится порядка 200 000 т. дейтерид-лития, возможно обогащенного).

Вики, кстати, говорит что сейчас в мире производится не менее 5 миллионов тонн свинца (правда, производится - не добывается…). Разумеется, это сейчас. Свинец - один из первых ресурсов в списке на исчерпание.
Поэтому.
Если массу корабля-колонии уменьшить до 100 000 тонн (но тогда экипаж сократится в 5 раз с 10 000 до 2 000 человек), то масса топлива так же сократится в 5 раз. До 500 000 тонн. Это уже совсем мизерные массы (учитывая что мы умеем строить океанские корабли большего водоизмещения).

Проще говоря. Если бы (да кабы) мы бы могли превратить всю (или заметную часть) энергию ядерного взрыва в энергию плазмы заряда (направленного как реактивная струя), то даже при скромной калорийности ядерных зарядов в 3 кт/кг, мы могли бы вполне дотянуться до звезд…
Скажем, если бы за счет потерь в двигателе мы получили бы только 2 кт/кг (1/3 энергии мы потеряли бы),  то полет занял бы 378 лет…
Найти бы способ предполагаемое чудо сделать реальностью….
Согласны?
Звезды, почти рядом…
Орион взойдет?

[Иван Моисеев]

Вам нужны ВОЛШЕБНЫЕ драйвера чтобы разгонять корабль сопоставимо тому, как разгоняется взрыволет.
(сейчас появится Иван и начнет гневно иронизировать).

Разумеется, взрыволет будет разгонять быстрее. Но и топлива ему больше нужно.
А драйверы в 1/100 массы - от какой массы? Масса драйвера - где-то 80% массы ДУ.

[alex_semenov]

А драйверы в 1/100 массы - от какой массы? Масса драйвера - где-то 80% массы ДУ.

От массы пустого корабля.
Да, я понял вашу мысль. Все верно. Я не говорю что свосем вписаться нельзя. Но я указываю на узкое место.   
Та же самая проблема и у нелюбимог вами виверна.
Кстати...
Я не делаю тут большой разницы. И то и то - уже УТС со всеми вытекающими.                  

Разумеется, взрыволет будет разгонять быстрее. Но и топлива ему больше нужно.

                  
Если разгоняться до той же самой скоротси.
Но суть в чем?
Если мы разгоняемся и тормозим "мгновенно" (как взрыволет) то мы имеем энергетически самую оптимальную траекторию перелета. То есть на меньшей инерциальной скорости мы быстрее достигнем цели.
Так, если вы разгоняетесь равномерно и прямолинейно (что упрощение) до середины пути а потом тормозите, то в отличии от взрыволета вам надо разогнаться в пике до скорости в 2 раза большей. А значит энергии вы затратите на разгон и торможение в 4 раза больше (при том же времени перелета Т!).
Это и есть расплата за  дефицит удельной мощности, которой нет у взрыволета.
Так что, где нужно больше топлива (и энергии) - тут надо еще считать.
При этом я говорю о топливе как энергоносителе.
Что касается ракетной массы, то я везде закладываю число Циолковского z (отношение ракетной массы к массе пустой ракеты) 3-4. Это для звездолетов фактически КОНСТАНТА.

[VimanaPro]

Чем же я вас задел так, что аж стихами взвыли?... за живое, небось?... Гипердрайвом, мощностью со звезду?

Не, только хотел узнать у Вас в этой очень серьёзной теме: монография уже готова ? Не писать же об этом в личку ...

[Иван Моисеев]

то мы имеем энергетически самую оптимальную траекторию перелета.

А оно надо? Скромный слуга божий всегда оптимизировал по времени. Там получается не четко выраженный минимум, в районе которого конструкторская мысль может играться.

Что касается ракетной массы, то я везде закладываю число Циолковского z (отношение ракетной массы к массе пустой ракеты) 3-4. Это для звездолетов фактически КОНСТАНТА.

Минимум времени для ДУ типа Дедал число Ц где-то около 100.

[Андрей Курилов]

Улавливаете ЗАСАДУ? Вам нужны ВОЛШЕБНЫЕ драйвера чтобы разгонять корабль сопоставимо тому, как разгоняется взрыволет.

Да, примерно понятно. Если драйверы и решат проблему, то не сильно. И насоздают новых.

Так... а чем нас 5 кт/кг не устраивает?

[EvilShurik]

А давайте на проблему межзвёздных путешествий взглянём иначе.
По двигателю. Во-первых, в реальных испытаниях ядерных зарядов на Новой Земле в начале 80х прошлого века была достигнута энерговыделение на килограмм термоядерного устройства 15Кт.
Правда, это устройство было "голым" термоядерным зарядом. Которое подрывалось не при помощи химической взрывчатки или удара предварительно разогнанного толкателя, а при помощи лазеров. Которые позволяют "как бы" реализовать имплозию мишени взрывчаткой с намного большим энерговыделением, чем у тротила/гексогена. Т. е. это испытание - фактически прообраз движка "Дедала" с лазерным подрывом топливных капсул. НО!
В отличие от чисто водородных (дейтерий-тритий или дейтерий-гелий 3) топливных зарядов Дедала, тут использовалась старая добрая схема деление-синтез-деление. Использовался чистый дейтерий, который сгорал с очень хорошим КПД. В качестве делящегося вещества использовался U-233.
С помощью лазеров в нём создавалась ударная волна с плотностью вещества значительно выше, раз в двадцать, плотности урана. Затем, начавшееся ядерное "горение", цепная реакция организовывались так, чтобы усилить имплозию, т. е. перевести мишень в глубоко надкритическое состояние. КПД реации можете оценить сами.
Как в "Дедале" отбрасывать продукты деления можно при помощи магнитного экрана.

Всё равно такой двигатель не подходит для межзвёздных полётов. Вот в самой Солнечной для экстренных полётов - хорош, а для межзвёздных - отстой.

[Андрей Курилов]

Во-первых, в реальных испытаниях ядерных зарядов на Новой Земле в начале 80х прошлого века была достигнута энерговыделение на килограмм термоядерного устройства 15Кт.
Правда, это устройство было "голым" термоядерным зарядом. Которое подрывалось не при помощи химической взрывчатки или удара предварительно разогнанного толкателя, а при помощи лазеров.

А есть источник?