Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Кстати.
Для магнитного парашюта...



http://www.spaceacademy.net.au/env/iph/helios.htm

Только на расстоянии 10 а.е. плотность ветра опять возростает до плотности межзвездной среды. Однако, надо учитывать что он летит навстречу со скоростью ~500 км/с и имеет собственный тормозящий (разгоняющий) импульс.

[alex_semenov]

Вообще говоря главным препятствием на пути к межзвездному взрыволету средней скорости 0.01-0.05с (любой конструкции) пока считается проблема рентгеновского излучения.
При ядерном взрыве в космосе примерно 80% энергии взрыва улетает в виде мягкого (теплового) рентгена. И только 16% в виде кинетической энергии материи, из которой состояла бомба.
Пытаться использовать рентгеновское излучение взрыва в качестве реактивной массы - сон разума по двум причинам.
Первая - импульс фотонов незначителен. Памятуя, что ракетный двигатель показывает приемлемую эффективность при u~v (скорость истечения рабочей массы примерно равна конечной скорости корабля), я ясно что при v =0.02c (например) скорость света с которой движется рентген, явное расточение и без того бесценной энергии.
Второе - импульс рентгеновского излучения (притом теплового спектра) крайне сложно утилизировать как импульс. Если не сказать невозможно.
Таким образом при распределении энергии взрыва 84/16 бессмысленно пытаться строить межзвездный взрыволет. Надо научиться для начала переворачивать ситуацию 20/80, например.

Предвидя встречные возражения. Проект "Орион" был межпланетным проектом и там удельная мощность зарядов (мегатонн ТНТ/кг заряда) могла быть сильно ЗАБАЛАСТИРОВАНА.  Получая для рабочего тела скорость истечения в 200 км/с, вы вполне оказывались довольны результатом. Это значит что вы можете себе позволить почти всю энергию превратить в рентген. Единственная ваша забота - сделать взрыв ассиметричным. В этом изюминка проекта "Орион".



При организации ассиметричного ядерного взрыва небольшую часть энергии взрыва в виде потока частиц (вольфрамового цилиндра) вы можете направить на толкающую пластину. Она же создаст и конус тени. А остальная энергия в виде паразитного рентгена разлетается по всей остальной сфере вне корабля.

В этом смысле все проектируемые здесь звездолеты предполагали более совершенный двигатель. Взрыв должен был быть СФЕРИЧЕСКИМ и магнитное зеркало колимировало бы этот разлет с эффективностью 60-75%. Но перед этим плазма заряда должна как-то впитать в себя ~80% энергии взрыва.
Такой подход необходим именно в том случае, если вы хотите использовать энергию ядерного взрыва с максимальной эффективностью. То есть двигаться со скоростью 0.01-0.05 (а скорей всего 0.03)с.
Кроме того. Если ~20% энергии у вас в виде паразитного излучения, то у вас есть еще шанс защитить корабль от него (отразить, поглотить). Но если это 80% то ситуация становится безнадежной. То есть. Даже если вы все же рискнете использовать ядерный взрыв "как есть" и согласитесь на 16% полезной энергии (скорость разлета плазмы ~ 1000 км/с) у вас проблемы с защитой корабля от 2/5 энергии взрыва в виде паразитной энергии рентгена и нейтронов.
В общем, тут все проблемы сходятся к заряду. Если вы научитесь получать взрыв в котором 80% энергии превращается в кинетическую энергию плазмы - можно продолжать разговор по взрыволетам. Нет? Нет смысла рассматривать компоновочные схемы, нагрузки, амортизаторы и т.д.
Именно на этом разгар о межзвездных взрыволетах тут и закончился.

[alex_semenov]

Оттуда же:

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...

Но если нагрузка в сечении кольца равна F/2пи, то у нас получается не 79 МН, а 8-16 мегатонн силы! УПС!
В мозгу начинают роиться идеи сделать несущий каркас тора пружинным (как спираль в лампочке), а сверхпроводящий контур - раздвижным.

Об этом тоже был разговор. И я предложил именно такое решение. Разрывающий удар не надо держать. Я именно и предложил сделать тор в виде раздвижного закольцованного "состава" из секций, которые в сочленениях удлиняются под действием разрывающей силы.



В этом случае с ударным импульсом борется МАССА, инерция кольца. Я рассчитал импульс (кстати, неверно) и получил сносное ускорение в начале разгона (когда вся масса топлива еще в кольце). А на конечном участке пути импульс оказался плохим (5g) и я начал мудрить с тем, чтобы на конечном участке поместить на несколько месяцев всех пассажиров корабля в специальные скользящие камеры.
Но что сейчас об этом вспоминать, когда весь проект "сгорел" на стадии разработки заряда?
Кстати, идея как перевернуть с 80/20 на 20/80 у меня тоже тут была. Я даже делал кой-какие численные прикидки. Но более-менее легитимного расчета так и не сделал.

[alex_semenov]

Я не понял что вы хотите этим сказать?
Все это - частные детали которые ничего не стоят если не решена предыдушая задача - получить 20/80 вместо 80/20

Если вы победили проблему 20/80, то единственная альтернатива такому вот кораблю-бублику (впервые предложили это Багров-Смирнов) - это британская схема "Медуза". Можно на длинном тросе сколь угодно далеко уйти от точки подрыва. НО! Надо понимать что легкий купол, толкаемый взрывом получает чудовищное ускорение. И здесь возникают другие проблемы.
В общем взрыволет - машина очень НАПРЯЖЕННАЯ.

[alex_semenov]

Если вы победили проблему 20/80,

Давайте определимся в чем собственно суть проблемы...
Если это КПД, то даже при 20% всеравно бомба остаеться самым дешевым источником энергии.

Толку от нее, если нас жарят 80%? Мы не соберем на такой бомбе корабль. Физически.

Если говорим о ренгене..давайте посчитаем конкретное воздействие на парус.

Давайте. Но мы тут прикидывали зеркало (скат под большим углом) едва едва сходилось для 20%. 80% мы не осилим никак.

Если проблема скорость рабочего тела..то давайте думать как ее решить или просто выявим ограничения нашего взрыволета по скорости.

Да и это уже выяснили.
В принципе если вас устраивает 200- 500 км/с скорость корабля - то стройте взрыволет по схеме "Орион"

P.C.Надеюсь мы говорим о прямоточном взрыволете...

Да нет смысла заводиться с вашей "прямоточкой"
Просто нет.
Ваша прямоточка - это развертывание по сути астросооружения. Ну если вы хотите на это пойти, то поставьте тогда на Луне массив антенн и передавайте с лунных реакторов энергию на ректенну ионника. Получится куда лучше во всех отношениях.
Взрыволет - это масса геморроя с ударными нагрузками.

[alex_semenov]

Ничего подобного.
 

[alex_semenov]

Рабочие трудности.
Кстати. По магнитным парашютам. Я тут поднял труды Зубрина 2000 года. У него нигде нет миллиона ампер как у Денфорда. В самом крутом случае на порядок меньше. Это значит что нагрузка в 100 раз меньше. То есть с прочностью петли - все путем.
Там самое главное получить проводник с плотностью тока 1E+11 А/м2. Тогда свосем все прекрасно будет. На 1E+10 А/м2 уже все на пределе будет. В 2000-м мы  имели вроде 1E+9 А/м2
Интересно сейчас уже взяли рубеж 1E+10 А/м2?

[alex_semenov]

http://denismikola.com/wp-content/uploads/2011/06/finish_%D1%84%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D1%88.jpg

Спасибо! Обожаю такую вот графику!
Но зря вы так пессимистично.
Никто не сказал, с какой скоростью надо лететь к звездам.
Разумеется желательно побыстрее. И 0.1с почти идеально.
Но и 0.01с - тоже сносно.
А 0.001с - уже медленно, хотя можно и так … за неимением лучшего…
Что такое 0.001с? Это же 300 км/с!  Такую скорость можно хоть завтра выдать на ядерном ионнике! Но можно и глиссером и парусом попробовать получить (выстрел от солнца) и магнитным парусом, траверсом… Да и многостродальный "Орион"   вполне мог бы до этой скорости раскачегариться!
Выбирайте!
Как получить 0.01с? 3000 км/с и выше. А вот это уже сложней. Продвинутый взрыволет?  Надо ковыряться. Уточнять. Но никто не сказал что виверн-джет невозможен. То есть термоядерный пробкотрон на гелии-3 с дейтерием. При определенных габаритах и успехах…
Я не вспоминаю пока ни разу никем не затронутые реакторы на осколках деления…
Нет интереса?
Ну и бог с вами! Всеволдсон хочет летать непеременно на дерьме. Хай летает! Хотя если масса корабля под тысячу тонн (ему немыслимая) то почему не заправиться  U 235 или плутонием?
Нет желания?
Ладно. Проехали.
Все выше перечисленное - автономные ракеты (за редким исключением). Но можно ведь разгонять лучом. Лазерный луч - это для очень быстрых кораблей (за 0.1с). Такая скорость только от большого жиру. Это если у вас самореплекаторы заполонили всю солнечную систему… А если не всю? Мы не похоронили пока луч материи в том или ином виде. Напротив. Он может быть эффективным на меньших скоростях. Кроме того, если сконцентрировать  можно только луч электромагнитного излучения, можно им запиать ионник. Использовать не давление а энергию. Таким образом вполне мыслимо получить 0.05с!
То есть.
Если вам лететь, а не шашечки то вариантов все еще много.
Другое дело, что стадия обсуждения всего этого языком - закончилась уже давно. Надо брать и считать. Делать эскизные проекты. Пока кто-то другой не сделал.

[alex_semenov]

ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ

Я  выложил ряд новых материалов на сайте
"Горизон возможного"
http://go2starss.narod.ru/index1.html#M9

Начал с двух диетических статей из "В мире науки"
Как защитить космических путешественников
Юджин Паркер
2006 г.
http://go2starss.narod.ru/pub/E024_KZP.html
и
Новый рассвет электрических ракет
Эдгар Чуэйри
2009 г.
http://go2starss.narod.ru/pub/E025_ID.html

Далее я выложил таки давно (еще с 2009-го года!) болтающиеся у меня (даже закатанные в html!) последние известные мне сколько-нибудь интересные работы по МП выполненные в СССР.
Зездный зонд.O космическом зонде к ближайшим звездам.
О. Борисов У.Н. Закиров
1982, 1987 гг.
http://go2starss.narod.ru/pub/E026_MZZ.html
и
Межзвездные корабли с магнитным зеркалом
А.В.Багров, М.А.Смирнов, С.А.Смирнов
1985 г.
http://go2starss.narod.ru/pub/E027_MKMZ.html

Возможно есть что-то ценное выполненное в СССР еще? Но мне все это не известно.
Выложенные теперь "остатки" я так долго держал про запас по одной причине: разбавлять ими время от времени импортные материалы-переводы, чтобы мы не выглядели на их фоне совсем убого. Но не судьба. Все! По-русски больше ничего у меня нет.
Поэтому, подводя своего рода итог, я выложил и две другие придерживаемы для случая темы:
К вопросу о характеристиках термоядерного ракетного двигателя (ТЯРД)
Виверн (сетевой ник)
2010 г.
http://go2starss.narod.ru/pub/E028_WJ.html

Кроме того я выложил статью Виверна которая уже нашла меня (а не я ее)
Вторая давно тянувшаяся у меня бодяга - подборка материалов по взрывной энергетике. Я ее тоже решил упаковать и выложить.
Взрывная дейтериевая энергетика. История проблемы. (подборка статей и книга)
Д. Хамраев, Г.А. Иванов и др.
1976-2004 гг.
http://go2starss.narod.ru/pub/E030_KVS.html

Далее, я выкладываю зажатые непонятно до каких пор ПЕРЕВОДНЫЕ материалы по парусам.
Давно обещанный, сделанный (2009 г.!) перевод и даже закатанный в html (2011 г. !) ключевого "бестселлера" Мэтлоффа и Малова, который я выпросил когда-то у И.Моисеева о клиперах галактики.
Звездолеты на солнечных парусах: клипера галактики
Грегори Мэтлофф, Юджин Малов
1981 г.
http://go2starss.narod.ru/pub/E029_MMKG.html

И столь же давно сделанный перевод работы Сприза и Зубрина о том же. О сврехбыстрых солнечных парусах.
Ультратонкие солнечные паруса для межзвездного путешествия
Ден Спиз, Роберт Зубрин
1999 г.
http://go2starss.narod.ru/pub/E32_UTSS.html

[alex_semenov]

Не хотел открывать рот, но придется.

О виверн-джет, разумеется.
Все потери из зоны реакции в первоисточнике (работе Виверна) даны в таблицах с м2 плазмы. Нейтроны, СВЧ, рентген. Отсюда можно получить все что хотите. Хоть по всему реактору хоть на погонный метр. Габариты плазменного шнура есть. Умному - достаточно. (да, еще в пробках и инжекторах! я задолбался все это складывать и вычетать в свое время.)
За счет чего горит реакция?
СВЧ с эффективность 90-85% возвращается назад тонкой сеткой-отражателем, и если Q=10, то прикиньте этого достаточно чтобы греть плазму. С головой. То есть, сетка отражает СВЧ назад и плазма самоподдерживается таким образом. Чуть больше 1/10 энергии реакции достаточно чтобы она сама себя поддерживала.

Откуда у Виверна все эти цифры?
Вообще говоря, они от части эмпирика от части - расчет из теории. Я  как-то, читая всю (не поленился!) переписку Виверна с Факиром на А-базе дернул оттуда брошюрку Головина "Малорадиоактивтый управляемый термоядерный синтез", которую Факир передал Виверну приватно (через личку), а Виверн ее, по простоте душевной, выложил всем, мол берите и пускай никто не уйдет обиженным. Факир тут же начал сокрушаться, мол, придержать хотел первоисточник. Не всем давать, а только достойным. Мол, не надо было и Ввиверну в народ такую ценность кидать. Виверн посыпал говору пеплом, но птичка улетела. Не знаю как народ, но я ее дернул с лихорадочностью фанатика. Открыл…
Сказка! Коротко и по-существу! Все оценки, кривые. Песня! Так вот, насколько я понял, все расчеты Виверна - из это ЗАМЕЧАТЕЛЬНОЙ брошюрки.

Я ее бы выложил приложением к статье Виверна. Но именно памятная беседа Факира с Виверном меня удержала.

Но если не вдаваться в детали, в чем минусы идеи?
Первое. Это магнитный термояд. Это попытка держать плазму. А плазма - зараза сверхнеуправляемая. Диссертаций вокруг нее навалили за пол века - тьму! И, кстати, там везде "школьная" физика. То есть классическая. Но плазма- очень необычное состояние материи. Сверхнеуправляемое. Поэтому там двигаются маленькими шажочками. Не помню точно, но если получен результат на установке габаритами N следующий шаг - установка габаритами 2N. Теория - теорией. Но она шаг за шагом проверяется практикой. Вот ИТЕР - это считай последний шаг для токомаков. Потолок. И для них - своя теория. Одни эффекты там важны, другие - нет. В открытых ловушках чуть другие проблемы. И открытые ловушки в металле все еще на стадии лабораторных образцов. Не повезло им. Их единственное достоинство - близкая к единице бэтта. Но это имеет смысл только для дейтерий-гелиевой реакции. Там нужно предельное давление плазмы (почему - в брошюрке, надо кривые видить). Она как раз на грани возможностей (по напряженности магнитного поля) и горит. То есть в токомаке гелий с дейтерием не спалишь. Но смысла исследовать эту реакцию не было. Гелия на земле нет (третьего гелия). И ловушки со своим супер-бетта нафик никому оказались ненужны. Не мейнстрим.
Дейтерий-дейтерий - самое лучшее термоядерное топливо. Его везде как грязи. Буквально. Но его никто палить уже давно не собирается ни в открытых ни в закрытых ловушках. Хотя это спорный вопрос, но эта реакция третья по "тугоплавкости". И магнитный термояд на нее уже с 70-х не замахивается. Все надежны  на дейтерий-тритиевую дрянь (первая по тугоплавкости) со всеми вытекающими или на гелий-дейтерий (вторая), если гелий будут возить с Луны. Как раз эта мысль про гелий с луны и возгарелась в головах термоядерщинов во второй половине 80-х.

Двигатель Виверна по габаритам - точная копия проектов энергетических реакторов середины- конца 80-х. Был ренессанс в открытых ловушках именно тогда. Последний выдых господина Пэ-жэ. Уже в 90-х СССР сдох.
То есть в этом смысле, всем его цифрам возникшим "из ниоткуда" можно доверять как себе. То есть не сильно, но можно.
Что сделал Виверн? Он облегчил конструкцию, превратив ее в дырявую трубу и чуть перекосил пробки, открыв одну сторону  (кстати, там может быть масса вариантов, как кстати и вариантов открытых ловушек. ГДЛ и Амбиполярная ловушка не совсем одно и то же).
То есть. Если оценки столпов термояда из курчатовской конюшни конца 80-х были верны, то прав и Виверн. Будет все работать как он пишет.

Но в чем проблема его 100-метровой трубы? У нее слишком маленькая тяга. УДЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ которая для звездолета (как я тут уже "открыл") должна возростать в КУБЕ от крейсерской скорости корабля.
Виверн-джет при желании можно впихнуть в ряд межзвездных задач (надо признать). Но именно в таком виде он малопригоден. Мои прикидки показывают что дабы сея идея (если она верна) сколько-нибудь была применима к звездолетам (по взрослому) размер двигателя надо увеличить МИНИМУМ в 10 раз. Объем увеличится в 1000 раз (и значит мощность), а поверхность (то есть грубо масса) в 100 раз.  Выигрыш в  удельной мощности 10. Тогда можно вложиться в  звездолетные требования.
Труба получаетяс 1 км длиной.
НО! Что такое увеличить габариты установки в 10 раз? Это совсем новые условия.
Кстати. Не факт что худшие. Напротив. Чем больше установка, тем легче в ней держать плазму. Это хорошо известно. Но и чудо с СВЧ-самоподогревом тоже становится в 10 раз слабее (почему?- подумайте)
Самая большая проблема с таким масштабированием: так как реакция идет в объеме, а утечка энергии с поверхности (рентгена, нейтронов, СВЧ) то плотность всей этой дряни возрастает десятикратно (хотя на самом деле чуть меньше, почему - тоже думайте сами). И вот тут возникает вопрос - как конструкция на это отзовется?
Много что придется переиграть. И возможно ничего не срастется.
В общем. Как и любая идея в области МП это не панацея. Это тема для развития. Для научного и инженерного поиска. Для открытий, догадок, разочарований. И что в конце- неизвестно. Может ничего и не срастется. А может и получится что-то по-настоящему ценное.
К чему это я говорю? К тому, что после статьи Виверна нефик сотрясать воздух, топтать клавиатуру попусту дилетантскими разговорами "полетит-неполетит". Все поверхностные оценки уже слиты в работу Виверна. Кто бы тут не тужился своим умишком- больше не выдаст. Все! Перове приближение есть!
Хотите глубже вникать? Вникайте! Но языком тут болтать бесполезно. Разговоры о том сработает идеия или нет - разговоры детей о превосходстве отцовских машин.
Хотите по взрослому разобраться? Надо брать больше, считать глубже. В общем работать уже предметно и почти профессионально. Хотя бы перечитать ссылки, которые Виверн вывалил.
Я лично перечитал и его ссылки в работе и то чего там нет  и даже законспектировал все базары на А-базе пятилетней давности. Кстати, очень содержательные.

[alex_semenov]

Нейтроны, СВЧ, рентген.

Причём рентгена в 2 раза больше, чем СВЧ, согласно источнику. Поэтому отражение СВЧ выглядит как попытка прикрутить обратно голову уже дохлому трупу, чтобы он не умер.

СВЧ отражается СЕТКОЙ. То есть структурой которая в основном состоит из "дырок". Если шаг сетки в 10-20 раз больше диаметра провода, то получается, что сетка глотает только 1/10 -1/20 (вернее 1/5-1/10) рентгена. Остальной пролетает мимо сетки в космос. Сетка получает в итоге тепловой удар: 1-0.85=  0.15 энергии СВЧ и (если считать энергию рентгена в 2 раза большей чем СВЧ) 2*0.2(0.1)=0,4(0,2) от энергии рентгена. Ну и нейтроны, которые по ней попадут, разумеется. Но у них доля не более 2% значит их энергия 0.02*0.2=0,004
Да, очень напряженно в итоге все выйдет. Но все же можно надеяться на лучшее.
Я взял сетку с очень толстой проволокой. Что бы не промазать. Если сетка будет иметь диаметр к шагу 1/50-1/100 то паразитная нагрузку на сетку составит в основном поглощенная СВЧ.
Уловили ход мысли автора?
В этом как раз и суть, изюминка идеи Виверна. Большое в малом!

СВЧ с эффективность 90-85% возвращается назад тонкой сеткой-отражателем

Если за 1 раз отражается 0,9 частей СВЧ-излучения, то за секунду плазма сохранит 0,9^k энерии, где k - количество отражений в секунду. Грубо говоря. Учитывая, что течение плазмы...

Нет нет. Плазма будет свое собственное СВЧ глотать почти как черное тело.  Именно для СВЧ это "почти ничто" (10^14 атомов на см3) будет непроницаемым черным телом. Оно светит но оно же и глотает. Никаких переотражений. Тут все пучком.

[alex_semenov]

СВЧ с эффективность 90-85% возвращается назад тонкой сеткой-отражателем, и если Q=10, то прикиньте этого достаточно чтобы греть плазму. С головой. То есть, сетка отражает СВЧ назад и плазма самоподдерживается таким образом. Чуть больше 1/10 энергии реакции достаточно чтобы она сама себя поддерживала.

Ошибка. Энергия реакции вообще-то покидает ловушку через магнитное сопло.

Там же (в работе Виверна) посчитано сколько чего через что покидает! В том числе и через пробкии. Там посчитаны радиаторы которые отводят тепло с колец и с ПЭСПП, которые тоже не всю ту энергию глотают. Там все есть! Я пересчитывал. Он потерял только чуть-чуть. Где-то… Даже не вспомню уже где. Но это был несерьезный огрех.
Но в целом проект у него инженерно срастался!
Еще и еще раз.
Тщательно разберитесь в работе Виверна. Там ВСЕ есть.
Можно ловить его на мелочах. Что я и делаю. Но концептуально там нет ошибок. В конце концов Виверн буквально СОДРАЛ эту часть с типичных пробкотронных реакторов, которые рассчитывались людьми хорошо знающие и физику данного процесса и вообще физику.
Нет смысла пытаться найти ошибку в большом. Но данный двигатель может умереть под весом ошибок в малом.
В большом он может умереть от того, что плазму так и не получится удержать. Но это вряд-ли. Они ее не мытьем так катаньем таки кажется скрутят таки. Другой вопрос - какой ценой? Возможно овчинка не будет стоить выделки? Но то что овчинка таки будет - сомнений сейчас мало.

[alex_semenov]

ОК, считайте меня идиотом, но я хочу понять, чем плазма в открытой ловушке лучше плазмы т/я-взрыва в магнитном сопле. Не улавливаю, хоть тресни!

А она лучше? КПД в магнитных ловушках выше, но КПД никому не нужен...

КПД системы у Виверна получился просто волшебный! Поэтому я и начал искать тараканов в его волшебном сопле. Не может все быть так прекрасно как он пишет. Мой опыт ковыряния в концептах показывает что энтропия свою плату не так, так этак возьмет.

Кстати зря вы тут спорите по поводу неважности для звездолетов эффективности (не будем пользоваться термином "КПД") ракетного двиЖителя.
Мне эта тема близка, потому что я САМ обнаружил это. Изобрел велосипед, конечно. Но все равно. Об этом мало где и кто пишет но пишут.
Как не верти энергозатраты будут самыми большими затратами при межзвездном полете. А значит эффективность расхода этих затрат на всех стадиях будут стараться снизить. В том числе и на стадии двиЖителя.
Общий КПД процесса разгона вряд ли составит выше 0.1-0.3. Но если у вас он будет 0.01, то вы затрачиваете на экспедицию в 10 раз больше энергии. И это означает по-сути что ваша экспедиция в 10 раз дороже чем могла бы быть.
И кто на это пойдет?
Да никто!

[alex_semenov]

Да это давно понятно. Проблема в том, что плазма остынет почти мгновенно излученьем ПЛЮС выхлопом.

Не факт!

Давайте я вам на пальцах покажу. Допусим, плазма получает от инжекторов 100 кВт и 900 кВт от т/я реакции. Условно. Сетка возвращает в плазму 900 кВт, при том, что возврата 100 кВт уже достаточно для поддержания реакции (Q=1).

Господи! Ну зачем же брать цифры с потолка? Что они дадут?
Да абсолютно НИЧЕГО!
Там есть конкретные данные.
Не пробовали для себя посчитать, ЧТО через ЧТО куда улетает?

Но ведь энергия покидает ловушку и через сопло!

Разумеется. Но через сопло покидает полезная энергия. Энергия реактивной струи.
Это через одну пробку. Через вторую энергия тоже "свистит" но она попадает на ПСЭПП и там часть превращается в то, часть сливается через радиаторы, а ток опять превращается в энергию ионов, которые инжектируются в плазму. Подавать свежее топливо "самотеком" ведь тоже нельзя! Его надо предварительно подогреть. То есть через инжекторы назад в плазму возвращается и часть энергии улетевшей из плазмы через одну из пробок.
Там достаточно сложный баланс. Его надо скрупулезно проделать что бы понять какая реально энергия достается струе, то есть является полезной. Автор достаточно похабно это сделал. Я хотел было изначально довести его расчеты до ума. Но моя статья получилась бы размером с его. Поэтому ограничился коротким комментарием.
Но главное.
Я лично "на глаз" не могу определить будет ли баланс положительным? Пришлось проделать длинный расчет. А вы вот так, не сложив 2+2 сразу и определили?
Не верю!
Вы просто вредничаете.

Если продукты реакции - альфа и протоны - будут покидать беспрепятственно ловушку, то это означает, что реакция не греет остывающую плазму.

Альфа и протоны покидают ловушку ТОЛЬКО через пробки. И в любом случае это либо полезная работа двигателя, реактивная струя, либо поток несущий энергию в ПЭСПП, тоже небезполезные "потери".

Ладно, допускаем, что взаимодействие продуктов реакции таки происходит и они передают плазме часть энергии, а потом уже, со сниженным импульсом покидают сопло. Но тогда температура плазмы становится уже выше 60 кэв и она, опять же, сливает больше излучением!

НЕТ РАСЧЕТА - НЕТ АРГУМЕНТА!

Собсно, возникает два возражения:
1) Надо контролировать выхлоп таким образом, чтобы продукты реакции передавали плазме ровно столько мощности, сколько требуется для поддержания т/я реакции и восполнения потерь на излучение и нейтроны. Вопрос - как? Ответа я не нашёл.

Есть интегральный показатель Q. Что нужно еще?

2) Если работает это, то работает и взрыволёт. Причём с куда большей эффективностью.

Ничего подобного. В огороде бузина- в Киеве дядька.
Очень разные процессы по сути.
Тут плазма - крайне разряженная. Взрыволет у нас на чем погорел? На том что сверхплотная перегретая  инерциальная плазма слишком быстро сливает энергию в виде рентгена когда уже разлетается. Инерция позволяет добыть энергию, но та же инерция слишком долго держит перегретую плазму и добытая энергия не успевает перекачать в энергию ионов. 80%  в итоге уходит с рентгеном. В никуда. Но здесь как раз нет такой вот сверхплотной плазмы. Она тут прозрачная, разряженная. Рентген тоже есть, но он слабый. Зато тут другая проблема. Объемная плотность мощности именно из-за того что плазма разряжена очень низкая. Двигатель (и корабль) получается очень тяжелым (если вообще получается). Остается неясным можно ли поднять удельную мощность за счет увеличения размеров установки до 1 км длиной поднять до нужного значения?

Кстати, установка не может быть связана в пакет из нескольких двигателей. Виверн всегда должен оставаться одной ЕДИНСТВЕННОЙ трубой.

[alex_semenov]

Вот нашел свой расчет Виверна. Оказаля под рукой.

[alex_semenov]

80%- эта цифра взята, из ядерной бомбы и несправедливо натянута на шарик с термоядерной смесью. Не каких аргументов в пользу того что, такое натягивание имет смысл нет.

Почему же никаких?

Объем сферы: 

Поверхность сферы:

Отношение:   

То есть  утечка через Стефана-Больцмана (поверхность) к объему (выделяемой энергии) возрастает пропорционально уменьшению диаметра  инерциального термоядерного заряда. Не важно что это. Бомба или маленькая мишень.
Если бомба, имея, к примеру, диаметр 0.5 м (500 мм) и при этом сливает 80% энергии в виде теплового рентгена при своем отношении объема к поверхности, то сколько же энергии в виде теплового рентгена сольет (при прочих раных) шарик диаметром 5 мм?
В 100 раз больше.
То есть практически все что выделилось сольется в виде рентгена уже из этих соображений.
Небольшое отношение поверхности к объему как раз и позволяет в лазерном синтезе подвести к объему сжигаемой материи всю необходимую энергию. Но это же обеспечивает мгновенный слив всей полученной энергии в виде рентгена, когда реакция уже случилась и лазерные лучи уже погасли.
Хотя… Если ваша мишень уж слишком маленькая, скажем размером с пылинку, то возможно у вас есть шанс...  По другой причине.   Но это совсем другая история (пылевой ядерный реактор дающий чистые осколки деления) и для нас тут не подходит.

[alex_semenov]

А она лучше?

В том-то и дело, что получается всё наоборот.
Чем отлична плазма файерболла в магнитном сопле от плазмы, истекающей из открытой ловушки. Плотностью. В открытой ловушке плотность плазмы мала настолько, что она прозрачна. Это означает, что в этом случае плазма будет светить всем своим объёмом. В то время как файерболл будет светить лишь своей поверхностью. Квадрат потерь на излучение против куба! Это означает, что если рассчёты ув. Виверна верны, то взрыволёт намного эффективнее пробкотрона. Кроме того, у взрыволёта тяга повыше будет.

Возьмите бомбу массой в 200 кг.
Возьмите усредненную плотность материи в этой бомбе как алюминий (можете взять как свинец - мы оцениваем порядок).
Теперь посчитайте какой будет фаирбол при той ПЛОТНОСТИ частиц что в виверн-джете рабочее "давление". 10^14 шук/см3
И вы поймете в чем фишка.
Именно эту плотность я принимал как конченую, когда считал слитую через тепловой рентген энергию взрыва.
То есть это уже прозрачная плазма, которая уже не сливает тепло (почти).
Я как-то считал (не помню массу бомбы) но получал шар радиусом (или диаметром) в 100 метров (примерно). То есть. Плазма в виверн-джете КРАЙНЕ разряженная. Она прозрачная. Поэтому в ней Стефан-Больцман не работает. Этот закон работает для непрозрачных объектов. Сверхплотной плазмы в инерционном синтезе, например.
Откуда тогда там тепловой рентген?
Это другая история. Но к Стефану-Больцману это никаким боком.
Ну подумайте.
В трубе  виверн-джета 100 м длинной и 2 метра в диаметре считанные граммы рабочего топлива!!! Отсюда, кстати и мизерная тяга и мизерная удельная мощность установки.
"За все заплачено!"

[alex_semenov]

пылевой ядерный реактор

Что-то новенькое.А чем его едят?

http://en.wikipedia.org/wiki/Fission-fragment_rocket
и ключевая работа:
http://www.rbsp.info/rbs/RbS/PDF/aiaa05.pdf

Обратите внимание не на рисунок 1 (хотя и прикольно), а на рисунок 3.

Figure 3. Fission fragment escape probability as a function of fuel particle size.

Это ключевая картинка для медитации.

Ну почему, два то Виверна по Энтерпрайсовки то поставить можно.

Логично.Мне на ум DC-10 пришел.

Не думаю. Мы говорим об ажурных хрупких конструкциях. Собирать такие в пакеты - себе дороже из весо-прочностных соображений если вас не пугает закон обратных квадратов
Надо четко понять раз и на всегда правило номер один.
ЛЮБОЙ реальный звездолет будет иметь характеристики мыльного пузыря. Километровые размеры при мизерной массе. Иначе вы нужной вам удельной мощности не получите.
Этажерки братьев Райт по сравнению с ними - стальные ломы.

[alex_semenov]

Для теплового излучения особой разницы нет вроде бы.

Так вопрос и состоит в том, достигается ли режим теплового излучения. Для ядерных не знаю, сомневаюсь. А по всем моделям т.-я., которые мне попадались - не достигается.

Вы знаете, меня самого мучали сомнения. С большой бомбой - ясно. Там ставились реальные физические эксперименты. Спорить не о чем. Но как быть с микровзрывали небольших мишенией? Работает ли там закон Стефана-Больцмана?
И вот вам НЕУТЕШИТЕЛЬНЫЙ ответ.
выделенное цветом - цитаты из статьи "излучение плазмы"  http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1276.html
Сначала терминология (я думаю мало кто осилит всю статью написаную с жуткими абрривиатурами и сокращениями):

Запирание излучения в плазме и РП в общем случае. Чтобы судить о реальной интенсивности И. п., необходимо учесть возможное поглощение излучения внутри самой плазмы, приводящее к явлению т. н. "запирания" И. п., когда излучение выходит не из всего объёма плазмы, а только из её внеш. слоев.

То есть "запертое" в плазме излучение приводит к стефан-больцмановским эффектам. Нам важно понять что если плазма плотная то излучение в ней запирается.



Рис. 3. Переход между пределами объёмного и поверхностного тормозного излучения.
Кривая 1 - чёрное излучение ;
2 - объёмное тормозное излучение T1/2)

Зависимость РП на тормозное излучение от темп-ры при фиксированном а (а также Z, Ni и Ne)представлена на рис. 3. Значение Т=Т*, разграничивающее области объёмных и поверхностных РП, равно T*@2.10-11(Z2NiNea)2/7. Для большинства направлений УТС Zэф@1,a2/7~1 (от токамака до лазерного УТС а2/7 варьирует в пределах всего лишь одного порядка), так что Т* (эВ)~2.10-11(NiNe)2/7. Для систем с магн. удержанием плазмы (напр., при Ni-Nе~1014 см-3) T*~2.10-3эВ, а т. к. типичная термоядерная темп-pa TT/Я~104 эВ, то тормозное излучение разреженной термоядерной плазмы является чисто объёмным; оно в (TT/Я/T*)7/2~а*/а раз, т. е. на много порядков меньше излучения чёрного тела.

Проще говоря. В магнитном термояде, при крайне низкой плотности плазмы основной источник излучения плазмы- объемное тормозное излучение.
Но (внимание!):

Лишь для нек-рых систем с инерционным удержанием плазмы, напр, для лазерного УТС, представляют интерес плотности Ni=Ne вплоть до 1027 см-3, к-рым соответствует T*~6.104 эВ>TT/Я, так что здесь эффект запирания ТИ в плазме уже существен.

То есть в случае лазерного синтеза  закон Стефана-Больцмана себя проявляет во всю. Прще говоря. Не важно взрываете вы большую термоядерную бомбу или махонькую бомбочку в лучах лазера - эффект будет похожий. Вы имеете сверхплотную плазму которая излучает ПОВЕРХНОСТЬЮ по закону Стефана-Больцмана.

Иван. Правда в том что из серьезных термоядерщиков мало кого волновал этот вопрос. Какая разница КАК уходит энергия из взорвавшейся мишени? В виде разлета ионов плазмы или теплового рентгена в основном? Главное для инерционщиков добиться слияния. Верно? А этот вопрос им был абсолютно ДО ЛАМПОЧКИ.
Я помню что вы пытались что-то моделировать еще в далекие 80-е. Вы рассказывали.  И вы говорили что в этой области конь не валялся тогда. Нет материала. Уверен он и теперь не валялся. Потому что ученые как слоны. Их мало и они бегают по натоптаным отцами науки тропам и вокруг мэйнстримных проблем. А проблема того КАК энергия сливается из уже сгоревшей мишени интересна только нам - придуркам, занятым всякими там звездолетами.

Я думаю что тут - полная задница (для нас). Подумайте. Что такое термоядерная микромишень первые 10 наносекунд после достижения пика энерговыделения в ней. Это очень НЕРАВНОВЕСНАЯ ситуация. Колоссальная энергия собрана в невероятно маленьком объеме огромного пустого (холодного) пространства. Чисто термодинамически вселенная будет во всю пытаться эту ситуацию исправить. Ионы будут разлетаться (занимать больший объем), фотоны будут излучаться. И исправление неравновесия будет идти, как я бы сказал, по КРАТЧАЙШЕМУ ПУТИ. Рассеять энергию, выровнять неравновесную ситуацию, за счет расширения так называемого фотонного газа куда проще и быстрей чем за счет разлета ионов плазмы. Плазма разлетается пускай на 0.1с, а свет на 1с. В 10 раз быстрее.  То есть через свет - путь кратчайший. Так и получается что 9/10 энергии уходит с рентгеном, а 1/10 достается ионам.
Ситуация когда ионам достается больше чем свету - НЕНОРМАЛЬНАЯ. Неестественная. Ну подумайте сами, как человек с хорошим физическим образованием. Что может заставить природу идти по пути БОЛЬШЕГО сопротивления, если есть возможность идти по меньшему - излучая рентгеновские фотоны.

[alex_semenov]

По моим доисторическим оценкам именно на тормозное приходится максимум потерь. Здесь почему-то получили рентген. Это же всплывало на "Инженерных вопросах...", но там быстро разобрались, что расчеты по Стефану... некорректны.
Кстати, указания на рентген, как на серьезный фактор, мне не попадалось ни разу, только на форумах...

Гм... А почему я не помню? Пропустил?
Ведь это я поднял этот вопрос!
И диалог был именно между мной и Alex_AV, хотя, если помниться, вы тоже принимали участие.   Я сохранил конспект того разговора, но (к сожалению) только вопросы и ответы не сохранив кто отвечал и спрашивал и вот ключевой (на мой взгляд фрагмент). Это кажется ответ Alex_AV (а вопрос уже не помню чей, возможно мой возможно ваш).:

Вопрос: получается, что у самого чистого ядерного взрыва 80% энергии уходит с бесполезным тепловым рентгеном.

Ответ: Для малых мишений чуть лучше.

Для D-T мишени с параметром 3 г/см2 в литературе приводятся следующие оценки по распределению энергии:
Степень выгорания 30%
Нейтроны 80%
Рентгеновское излучение: 10-15%
Кинетическая энергия разлетающейся плазмы: 5-10%

Т.е. отношения кинетической энергии к рентгеновскому излучению: 0.3:1 – 1:1.

В случае He-3 – D при параметрах мишени более 6 г/см2 начнётся комптонизация излучения, которая может его увеличить на 1-2 порядка и сильно ухудшить это соотношение.

То есть, 1-2 порядка это и означает что вся энергия из D-He3 мишени уйдет с рентгеном.
То что у D-T мишени 80% уходит с нейтронами ничего удивительного. Даже не у микробомбы а у большой термоядерной бомбы взорванной в космосе 80% энергии ТОЖЕ уходит с всепроникающими нейтронами. А ставшиеся  20% делятся между плазмой и рентгеном.
Но, Ивам, ниже Алекс пишет вот что:

При параметре мишени 100-200 г/см2, что необходимо для достижения достаточно высокой степени выгорания в смеси гелия-3 и дейтерия, мишень будет малопроницаема даже для 14 МэВ протонов. Правда даже такая мишень будет всё ещё прозрачной для излучения, что уменьшает потери порядков на 6 – 8 по сравнению с чёрнотельной.

Гм. То есть, что получается? Мишень даже 100-200 г/см2 остается прозрачной? То есть рентгеновские потери будут связаные не с тепловым излучением а скажем с комптоновским или еще каким ОБЪЕМНЫМ излучением?

Вопрос вот еще в чем. Все эти рассуждения сильно зависят от РЕАЛЬНЫХ рамеров мишений. Если речь идет о эксперементальных миллиметровых шариках, которые под лучами сжимаются еще в 10 раз (то есть в 1000) - то вполне можно допустить что эти микросферы остаются прозрачными. Но если речь идет о мишенях подаваемых в камеры сгорания гипотетических звездолетов, где массы микробомб возрастают многократно, то там уже могут возникнуть совсем иные ситуации.

В обще я не думаю что тогда кто-то пришел к какому-то пониманию по поводу имено лазерного термояда. С бомбами вопроса нет. Там все происходит по Стефану-Больцману. Но микромишени могут вести себя сложней. Но даже если это так, то где граница разделяющая микромишень от заряда ведущего себя уже как бомба? И даже если мишень осталась прозрачной не факт что она не сольет подавляющую часть своей энергии через рентген не важно какой природы.