Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Höðr, предлагаю (в очередной раз?...  ) мировую.
Корабль-мир и корабль-город - две разные весии корабля поколений.
Настолько непримиримо-разные, что под разные версии будущего.
Зачем нам разные корабли для одного будущего?
Каждой версии будущего - по кораблю!

[alex_semenov]

А 2-Гамма щит потоком не выломается?...
Рычаг однако

Поток плазмы по-идее до щита не доходит. Он ведь тормозится магнитным полем и выталкивается в обратную сторону. Если поток плазмы дойдет до щита, то это уже аварийная ситуация.

[Проходящий Кот]

А 2-Гамма щит потоком не выломается?...
Рычаг однако

Поток плазмы по-идее до щита не доходит. Он ведь тормозится магнитным полем и выталкивается в обратную сторону. Если поток плазмы дойдет до щита, то это уже аварийная ситуация.

Тоесть размеры этого щита лемитируются зоной отброса продуктов реакции....

Щит Марины в действии.

[Проходящий Кот]

А сколько будет стоить постройка такого корабля? Бюджеты всех стран мира за тысячу лет?
Хотелось бы увидеть экономический расчет.

Успокойся. Там 1 с большим количеством нулей........ 
Денег Била Гейтса не хватит. 

[alex_semenov]

А сколько будет стоить постройка такого корабля? Бюджеты всех стран мира за тысячу лет?
Хотелось бы увидеть экономический расчет.

Если речь идет о моем корабле-городе, то экономический расчет прост. Сначала все страны мира (и бедные и богатые) распадаются и исчезают с лица Земли. Сначала распадается глабоальная экономика. Это где-то к концу нашего века.
Огрызи цивилизации и государственности, существую на грани выживания. Но и они тоже почти все распадаются в конце концов.
Этому способствует сначала энергетический кризис, потом демографический и экологический.
200 лет идет перерождение мира. Откат из которого наше время выглядит раем. Наступает своего рода "ледниковый период". В процессе этого мир радикально меняется. Наступает неофеодализм. Который проявляется в том, что большая часть экономического оборота на планете замыкается на местном уровне (в аркологиях) и только самые редкие и необходимые ресурсы обмениваются по внешним каналам торговли которые сначала из-за дороговизны топлива а потом из-за риска становятся все слабее и слабее.  Выживают и процветают те, кто смогли инкапсулировать в своем местном районе как можно больше ценностей цивилизации. Так появляются отдельные очаги цивилизации которые в итоге превращаются в города-человейники. Объединение таких городов и порождает псевдо-государства-кланы.
Часть из них объединяются по старой схеме (бывшие государства), а часть по новой (бывшие корпорации). Все они избирают разный путь развития внутри себя и разную внешнюю политику. Между некоторыми возникают военные конфликты. Порой с применением ядерного оружия.
К концу XXII века центром споров становится Антарктида, так как это последний континент, где можно найти богатые месторождения полезных ископаемых. В связи с потеплением и сдвигом климата многие районы Антарктиды оголились (а бывшие центры цивилизация в массе свой ушла под воду так как находилась в основном на побережье)

Следующие 200 лет кланы активно делят сферы влияния. Выделяются сильнейшие. Некоторые аутсайдеры, понимая, что им просто не повезло в стартовых условиях, начинают искать новое пространство для развития и реванша. Так как войны, климатические катастрофы и сам ход развития привели их к тому, что они давно живут на Земле почти как в космических инкапсулированных поселениях, очевидный шаг – попытка КОЛОНИЗИРОВАТЬ еще незанятые территории в космосе...

Продолжать дальше?

Возомжно сценарий будет другой. Но это не важно. Важно, что вопрос "о цене" (в ценах известного нам мира) на интервале 300-500 лет выглядит архиглупо.
Данный мир прогнил.
Он не может себе позволить даже вшивую научную базу на Луне.
О полете на  Марс можно только мечтать.
Это признак заката.
Вырождения.
Мои проекты не на завтра. Завтра будет голод и война.
Мои проекты на послезавтра...

[gans2]

Семенову вредно обобщать по истории, политике и войне - сползает в банальные бредятины.
Откуда потепление вдруг? Ледниковый период на носу, а он несёт зелёное.
Если свалится сейчас в воронку неофеодализма - обратно к звездам дорога закрывается. навсегда. Такто.

[vsevolodson]

и всё же изволь покритиковать, Александр

Если речь идет о моем корабле-городе, то экономический расчет прост. Сначала все страны мира (и бедные и богатые) распадаются и исчезают с лица Земли. Сначала распадается глабоальная экономика. Это где-то к концу нашего века.

у меня всё проще - десяток запусков РН, способных донести до орбиты не менее 100 тонн каждая
это задача на сегодня
дальше - массивный сборный КК-станция (уже с гравитацией на борту) летит в пояс астероидов и зачинает там колонию
транспортный обмен с Землёй сводится к минимуму, лёгкий челнок из колонии забирает с орбиты вокруг Земли некоторые дополнительные необходимые грузы
всё, колония самообеспечена. далее - бурить астероид и строить гигантский звездолёт (это легче чем кажется в условиях пояса астероидов), как только появляется такая возможность
это кратчайший путь человека к звёздам (но и он займёт тысячи лет, а подготовка - десятки, минимум)

[Проходящий Кот]

Семенову вредно обобщать по истории, политике и войне - сползает в банальные бредятины.
Откуда потепление вдруг? Ледниковый период на носу, а он несёт зелёное.
Если свалится сейчас в воронку неофеодализма - обратно к звездам дорога закрывается. навсегда. Такто.

В Германии крыши всё больше покрываются солнечными батареями.. ...Так что никуда энергия не денется... .
Но и выход в космос может захлопнутся........

[gans2]

Изготовление СБ затрачивает больше энергии , чем батарея за срок службы вырабатывает - это зелёный бред попильный

[Марина]

Имя есть (Шпагин Андрей), но пусть это будет называться "односкатный щит".

Если немного спрофилировать форму щита можно использовать его как параболическую антенну.

Интересно как влияет температура металла на его прозрачность для гамма-излучения.

В любом случае думаю вольфрамовая стенка не самый удачный вариант щита, возможно снижение ускорения вызванное удалением точки взрыва от тора будет меньше снижения ускорения, вызванного массой этого щита.

[vsevolodson]

Если немного спрофилировать форму щита можно использовать его как параболическую антенну.

на кой?

Интересно как влияет температура металла на его прозрачность для гамма-излучения.

в диапазоне допустимых рабочих температур - никак

В любом случае думаю вольфрамовая стенка не самый удачный вариант щита, возможно снижение ускорения вызванное удалением точки взрыва от тора будет меньше снижения ускорения, вызванного массой этого щита.

лучшие материалы для отражения рентгена и гамма  - золото, иридий, платина, алмаз
но можно ограничиться и дешёвым карбидом кремния, он тоже для этого хорош
основную массу щита можно делать из ещё более дешёвого металла, например никеля

[Dem]

Откуда потепление вдруг? Ледниковый период на носу, а он несёт зелёное.

Верить СМИ - занятие неблагодарное. Никто не знает, потепление или похолодание будет.
Но на самом деле это не важно - ну сдвинутся климатические пояса на тысчёнку километров по широте, что измениться-то глобально?

Если свалится сейчас в воронку неофеодализма - обратно к звездам дорога закрывается. навсегда. Такто.

Сейчас - не свалимся, уровень технологии не позволит.  Позже - можем, но дорога будет уже открыта.

Изготовление СБ затрачивает больше энергии , чем батарея за срок службы вырабатывает - это зелёный бред попильный

Это следствие несовершенства технологий. На земле живых примеров обратного - навалом, вон стоят зелёненькие...

[gans2]

Откуда потепление вдруг? Ледниковый период на носу, а он несёт зелёное.

Верить СМИ - занятие неблагодарное. Никто не знает, потепление или похолодание будет.
Но на самом деле это не важно - ну сдвинутся климатические пояса на тысчёнку километров по широте, что измениться-то глобально?

Какому СМИ верить?
Обычное состояние для криоэры - ледник. Пока на полюсе стоит материк - будет только 90% времени ледник и нынешнее - редкое межледниковье. Так было последние 60 мегалет. зелёное потепление-гордыня возомнивших о себе эфемеров-поденок.

Если свалится сейчас в воронку неофеодализма - обратно к звездам дорога закрывается. навсегда. Такто.

Сейчас - не свалимся, уровень технологии не позволит.  Позже - можем, но дорога будет уже открыта.

Оптимист, ага. Кто помешал СССР свалится несмотря на...? Слава богу не весь мир крошился. А ныне ожидается глобальное. Так что я бы не зарекался.

Изготовление СБ затрачивает больше энергии , чем батарея за срок службы вырабатывает - это зелёный бред попильный

Это следствие несовершенства технологий. На земле живых примеров обратного - навалом, вон стоят зелёненькие...

И тем не менее на СБ и ветряки лезут прям сейчас , несмотря на несовершенство. Это как массово строить аппараты Можайского при Александре III. Несмотря на отсутствие технологий. Я же говорю - попилы и бред полузнаек.

[alex_semenov]

Не хочу больше о футурологии.
 
И так.
"Ближе к д/телу"!
Односкатный щит Шпагина.
Если речь идет только как об отражающем щите, то лучше все же использовать двухскатный клин который я нарисовал изначально.



(размеры в моем новом проекте примерно в два раза больше чем на этом рисунке)

Скажем, допустим, при угле падения на щит в 18 градусов к потоку рентгена мы имеет полное отражение. Мол, этого достаточно.
Тогда при ширине прикрываемой зоны в 100 м получаем для односкатного щита длину в 300 м.
Но если использовать клин (два ската) то тот же угол отражения (18 град) можно получить на клине в два раза короче 150 м.
У двускатного клина оба ската могут работать не только как отражатели, но и как силовая опора друг другу.
Однако.
Вряд ли наклонный щит отразит весь рентген. Плюс у нас еще поток нейтронов. Я бы считал достойным результатом, если бы щит отражал половину а половину поглощал.
То есть это 10% энергии (при 20% паразитной).
В этом случае щит должен иметь достаточную поверхность излучения.

Доля поглощение потока I/Io=exp(-k*d). Допустим нас устроит 1000 (только 0.1% рентгеновской энергии проникает за экран)

Здесь d – толщина поглощающего слоя, а  k коэффициент поглощения. Он пропорционален  Z^3*L^3 ( L – длина волны. Z – атомный номер элемента. ). То есть тяжелый металл все же предпочтительней легкого для поглощающего экрана. Увеличение атомного номера в N раз увеличивает толщину экрана (и массу) в ~2N раз (нужно учитывать и массу нейтронов), а коэффициент поглощения в N^3  раз.
Выигрыш налицо.
При этом реальная толщина экрана может быть в 3 раза меньше (ведь тангенс угла наклона увеличивает толщину в 3 раза).
То есть что фронтальный экран, что наклонный по идее будут иметь одну и ту же массу.
Но наклонный будет иметь в 6 раз большую площадь рассеивания тепла (для фронтального мы считаем только одну сторону как излучающую с другой стороны у него тор)


И так. Чтобы сделать выбор схемы (использовать односкатный щит или двускатный клин) надо сделать оценку отраженной и поглощенной энергии.
Если отношение первой ко второй будет велико (поглощается немного почти все отражается) то лучше использовать клин. Если отношение будет ~ 1 (что я считаю наиболее вероятным) то нужно использовать односкатный щит господина Шпагина.
Что мне в односкатной схеме сразу бросилось в глаза и понравилось – то, что внутренние стороны ската-кольца почти не светят друг на друга когда прикрывают тор (хотя тор действительно надо защищать дополнительным тепловым экраном).
Их надо располагать именно так как они нарисованы.

[alex_semenov]

Кстати. Вот тут http://www.bestreferat.ru/referat-99941.html нашел наглядную картинку



Из нее следует, что для 1000-кратного поглощения потока рентгена на 1 МэВ  мне понадобится аж 10 см (!!!) свинца!

Из картинки можно понять что коэфициент поглащения пропорционален не Z^3 а просто Z. Утверждение о кубе я взял здесь:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

Z железа 26 свинца 82. То есть в 3,15 раз больше. Во столько же раз надо больше толщина стали при прочих равных условиях (3 см вместо 1 см) для половинного снижения потока.

Еще. Если утверждение про L^3 истинное, то надо учитывать что плазменный шар ядерного взрыва в 1 мТ светит несколько более мягким рентгеном 1-10 Кэв.

(взято из "ДАЛЬНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ПРИ ЯДЕРНОМ ВЗРЫВЕ В КОСМОСЕ" О. Прилуцкий, С. Родионов  http://www.tarusa.ru/~alik1/sgs/VOLUME10/NUMBER3/v10n3p5.pdf )

То есть этот рентген в 100-1000 раз мягче вышеприведенного в 1Мэв. То есть длина его волны L в те же (допустим) 100 раз больше и даже при пропорциональном росте k от L получаем что половинное падение излучения будет уже при толщине свинца не 1 см а всего 0.01 см. То есть 1000 кратное падение потока мягкого рентгена от ядерного взрыва будет при толщине экрана... 1 мм! А так как у нас арктангенс наклона ската 3 то реальная толщина односкатного щита 0.33 мм. (осталось заменить свинец на вольфрам, но Z вольфрама 74 мало отличается от Z свинца 82 то есть на уровне наших приближений их можно считать неотличимыми)
Здесь уже можно считать и общую массу щита. Я уже вижу, что в моем случае она получается приемлемой (я выше закладывал от балды толщину фронтального щита в пару сантиметров и получал сносную массу. Все таки огромные габариты и масса корабля здесь играют свою роль).

Если получится поделить поток рентгена пополам (половину отразить, а половину поглощать) то и по термодинамике все может вполне удачно срастись при соотношении S_поглащения/S_излучения=1/6.

Кстати из этой же работы следует, что 50% энергии ядерного взрыва в космосе превращается именно в рентген. Это очень похоже на правду (разлетающийся шар плазмы очень активно светится). И если с этим процентом потерь энергии нельзя бороться, то это ОЧЕНЬ ПЛОХО (не только для схемы "Орион", кстати). Я считаю все свои параметры из 20% паразитного рентгена (и нейтронов). Можно ли снизить 50% в простом боевом заряде до 20% в специальном?

Фактически это тот вопрос, который и решает в конце концов судьбу идеи межзвездного взрыволета.

[gans2]

ЕМНИП там всё таки не в вакууме взрыв, а в верхней атмосфере. И рентген именно туда - торможение об слабенький воздух. У D+T реакции в вакууме рентгена нет, там только нейтрон и альфа-частицы
.
С одной стороны, рассмотрим чистый термоядерный взрыв, когда практически вся выделившаяся энергия определяется (d,т-реакцией, в результате которой образуются быстрые нейтроны с энергией около 14 МэВ и альфа-частицы с энергией 3.6 Мэв. Таким образом, нейтроны уносят 80% всей энергии, а остальная часть энергии делится между тепловым рентгеновским излучением (16%) и кинетической энергией быстрых атомов материала конструкции боеголовки (4%). Энергетический эквивалент взрыва мощностью в одну мегатонну

Так что рентген -  он только от бланкета. Альфа-частицы тормозятся - вот и рентген. А без бланкета будет нейтронный удар. Это подробно рассматривалось на А-базе.
Или делайте чистодейтериевую бомбу, без лития. Или нейтронно поглощающий бланкет. Такто

[alex_semenov]

Ганс. Я перечитал. Нет. Там речь идет именно вот о чем.
Взрыв длится где-то10 нс после чего материал бомбы (плазма) достигает некого термодинамического равновесия и вот из этого равновесия считается тепловая энергия излучения. Это рентген в 2 кЭв (в среднем).
То есть.
В чем наша задача? Мало выделить 1 Мт энергии в тротиловом эквиваленте. Нам нужно теперь эту энергию на 80% превратить в энергию разлетающейся во все стороны плазмы.
И потерять на всякую там паразитку (не важно что нейтроны или гамма) только 20%.

В чем наша "сила"? В том что у нас бомба.
По Дайсону 1 т на 1 Мт.
Тейлор заявил что больше 6 Мт/Т массы получить нельзя. Хотя некоторые существующие боеприпасы скорей всего дают и лучше. Но я остановился на параметре 4 Мт/т. Меня это устроит.
То есть заряд в 1 Мт я вполне могу впихнуть в 250 кг заряд.
Если посчитать 1 Мт это 4,18E+15 Дж. И даже в случае использования самого дрянного топлива по дефекту массы (Дейтерия) нам для получения такой энергии нужно 56 кг при 100% выгорании.
То есть куда более энергоемкого детерида лития нам понадобится столько же (примерно) при приемлимом проценте выгорания. Это 1/5 всей массы нашего заряда. Остальное триггер (который подозреваю может быть тоже очень легким при нынешних технологиях имплозии) и  прочие ИНЕРТНЫЕ материалы в заряде.
Нам не важно в каком виде выделяется энергия. Пуйскай 80% в виде нейтронов. Мы все это пакуем в, скажем, боровый стакан-бланкет, который эти нейтроны сожрет на 90% и превратить в тепловую энергию плазмы того же бора (легкий между прочим элемент, прекрасная реактивная масса). Именно тот факт, что у нас отношение реактивной массы к массе энергоносителя в разы больше и мы не гонимся за предельными для термоядерных реакций скоростями истечения (как в "Дедале" или "Фениксе"), дает  тут нам свободу, пространство для инженерного маневра (хотя мы его делать не умеем так как мы не знаем секретов атомного оружия в нужном объеме).
НО!
Вот мы на 20-й наносекунде выделили всю возможную энергию взрыва. И даже преобразовали ее в нужную форму. Не всю но 80% преобразовали. Загнали ее в энергию пока еще не разлетевшейся плазмы. Мы потеряли 20% но 80% поймали.
Допустим?
Допустим!
Но это еще не победа...
Смотрите.
И так, исходная ситуация. 250 кг материи с тепловой энергией 0.8*4,18E+15 Дж.
Скорость разлета этой плазмы (из примерно метровой сферы)  5 174 708 м/с

Когда эти 250  килограмм уже разлетятся в сферу 100 м в диаметре – это уже будет бесстолкновительная плазма (надо уточнить но я тут уже вроде это считал) в которой не будет ни тормозного излучения ни теплового. Это будет разлетающаяся сфера материи, которую наше магнитное поле примет и вытолкнет.
Но до этого момента надо дожить. Пролететь 100 метров на 5 000 км/с – это минимум 20 000 наносекунд. Это в 1000 раз ДОЛЬШЕ чем длился сам термоядерный взрыв. За это время многое что успеет произойти в такой перегретой среде.
Почти все это время плазма будет не только расширяться, но и излучать. То есть терять драгоценную тепловую энергию движения в виде того самого мягкого рентгена.
Вот в чем засада!
В той самой работе как раз и дается оценка температуры этой плазмы (по Стефану-Больцману) получается 2.1E+7 К. Через поверхность сферы (2 м диаметром) наша ме-е-е-е-едленно расползающаяся плазма теряет массу ценной энергии (и быстро тормозит свой разлет).
Я подозреваю что за это время наш плазменный шар успеет слить к тем 20% уже потерянным и так еще процентов 30% МИНИМУМ! То есть хотим мы этого или нет но половину энергии выделенной нами в заряде мы все равно потратим "в никуда" просто в силу самой логики процесса.
Это кстати будет касаться не только бомбы. Но и вообще любой другой инерциальной схемы синтеза.
И возможно, победить мы это дело никакими ухищрениями уже не сможем.
Вот что меня беспокоит.
 
Понимает?
Нужна хорошая расчетная модель того что я выше наплел...
Посчитать эту идеализацию...
Возможно даже разностная расчетная модель. Фиг с ним. Не до эстетства!
Гм...

[vsevolodson]

где-то видел такие расчёты
получалось всего около 10% потерь энергии плазмой на тепловое излучение и тормозное в магнитном поле

[Fortunatus_]

Мне пришла в голову идея, которая, возможно, снимает проблемы со щитом.

Вы исходите из того, что заряженные частицы из точки взрыва разлетаются одинаково по всем направлениям. Но ведь можно из них создать кумулятивную струю - встроить в саму конструкцию бомбы некое фокусирующее устройство. Сделать оболочку из хитро расположенных пьезоэлектрических, пьезомагнитых слоёв, использовать какие-нибудь нелинейные эффекты в плазме - чтобы в момент взрыва создать мощное э.-м. поле, разворачивающее частицы в нужную сторону. Конечно, оно просуществует недолго, но долго нам и не надо.

Если это удастся сделать, то можно будет взрывать бомбы дальше от корабля, сохраняя ту же тягу. Плотность потока полезных заряженных частиц останется та же, а плотность потока радиации снизится, и массу щита можно будет уменьшить.

Допустим, мы заставили заряженные частицы разлетаться конусом с углом раствора A. Тогда эти частицы будут сосредоточены в сферическом секторе, площадь которого меньше площади сферы в K = 2 / (1 - cos (A/2)) раз. Например, при А = 120 градусов К = 4. Значит, плотность потока частиц на данном расстоянии будет в К раз больше, чем при изотропном разлёте. Для сохранения той же тяги двигателя мы можем отодвинуть точку взрыва в корень(К) раз дальше. И плотность потока радиации снизится в К раз.

[Марина]

http://www.rgo.ru/2010/09/biologicheskie-resursy/
Биомасса  Земли в целом   1 300 млрд тонн.
Органическое вещество почв около 2600 млрд тонн.

Т.е. на одного человека 217 тонн живого и 433 тонны гумуса.

Если не увлекаться транспортировкой скалистых гор, то вполне можно взять на борт полную копию биосферы Земли.

-----------------------------------------------------
Грузоподъёмность танкера "Jahre Viking" — 564739 т.