Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Все газофазные и жидкофазные двигатели с прокачкой рабочего тела через активную зону - это летучие чернобыли.

Не все. "Лампа" изолирует активную зону от водорода прозрачной стенкой.



Поэтому я ее и предложил в виде "туманного идеала". Ибо вариант наиболее чистый (чище чем даже твердотельный ЯРД).

Масса топлива (бомб) в 2106 раз больше массы пустого бомболета! Как бы комментарии излишни...

Это возможно только в случае, минимальных потерь на абляцию толкательной плиты(что невозможно) Реально при взрыве каждой тонны бомбы, будет уноситься десятки тон абляционной плиты. Потому основной вес корабля, будет определяться весом толкательной плиты. А скорость истечения будет ограничена скоростью с которой вещество плиты будет аблировать с поверхности под действием мягкого рентгена.

Гм… Вы уверены что ТАК МНОГО?
Слой половинного ослабления рентгена ядерного взрыва в металле 0,06 мм (если не ошибаюсь). Ориентировочно столько и успеет испариться. Возможно даже меньше. Но вряд ли больше. Ведь вспышка в космосе длиться миллисекунды.
Давайте допустим что столько.
Берем плиту, скажем, диаметром 50 м.
Площадь ее поверхности 1 257 м2. Тогда объем испаряющейся стали 0,118 м3 при плотности 7800 кг/м3 получаем… 931 кг… Да… уже много (сопоставимо с массой бомбы).
А кстати, если это слой жидкости (типа вода 1 т/м3) то получается "всего" 118 кг на взрыв. Это уже порядка 1/10 рабочей массы (считая бомбу в 1 т). Можно было бы считать такой расход приемлимым.
Почему речь идет о жидкости?
Насколько я помню, одним из ноу-хау проекта "Орион" была идея смачивать отражающую поверхность тонким слоем масла или каких иных жидких углеводородов. Мол, выдавленная через множество мелких капеляров за секунду до подрыва жидкость с хорошими капелярными свойствами в вакууме растекается по металлу то-о-онким слоем и только этот слой и будет испаряться и иноизировать под ударом рентгена и плазы. А сама пластина нисколько не аблирует. Если не изменяет память, то поводом для такого решения был даже не расчет а испытания на ядерном полегоне в 50-х. Кто-то заинтересовался тем, что оказавшаяся непосредственно в зоне взрыва металлическая поверхность, мол, совсем не пострадала.
Это качественная картина.
Коилчественно - нужен анализ.

Да, еще.
Использовать импульс аблировавшего материала - глупость несусветная!
"Гениальная" идея использовать абляцию для  создания импульса это по-сути  возврат к первоначальной идея "Гелиос" - нагревать воду ядерным взрывом в огромной полой сфере и выкидывать нагретый пар через отверстие в ее дне.



Идея быстро сдохла.
А вот идея направленного взрыва+абеляция вселяла огромные надежды. При этом абляция с самого начала рассматривалась только как панацея от "большой медной полусферы" которую Дайсон рассчитывал как крайний вариант. У такого варианта поверхность принимающая импульс настолько огромна, настолько удалена от точки подрыва, что вполне выдержит всю энергию (не важно что, рентген, плазму). Поэтому и получил в консервативном варианте своего ковчега полусферу 20 км диаметром (для бомбы в 1 мт мощностью). Но такой вариант он изначально считал слишком примитивным. Мол, есть более продвинутое решение для которого главное ограничение - амортизатор.

Кстати. Скользяций щит Шпагина… (кто помнит былую эпопею тут?)



Это как раз вариант "большой медной сферы" Дайсона.

Вся энергия рентгена принимается и рассеивается за время хода амортизатора. Точно так же как в консервативном варианте Дайсона.
Я понмю что  мы тогда балансировали на грани. Мол, если в рентген уходит 90% энергии то ничего путнего не выходит. А вот если только 20% хотя бы, то защитить бублик даже таким вот примитивным способом уже получалось (энергия плазмы вообще у нас не касалась бублика, так как она отражалась полностью магнитным зеркалом)…

[Андрей Курилов]

Насколько я помню, одним из ноу-хау проекта "Орион" была идея смачивать отражающую поверхность тонким слоем масла или каких иных жидких углеводородов. Мол, выдавленная через множество мелких капеляров за секунду до подрыва жидкость с хорошими капелярными свойствами в вакууме растекается по металлу то-о-онким слоем и только этот слой и будет испаряться и иноизировать под ударом рентгена и плазы. А сама пластина нисколько не аблирует. Если не изменяет память, то поводом для такого решения был даже не расчет а испытания на ядерном полегоне в 50-х. Кто-то заинтересовался тем, что оказавшаяся непосредственно в зоне взрыва металлическая

Да, в одном из испытаний многомегатонной водородной бомбы оказалась стальная сфера в 9м от эпицентра взрыва. Сфера после взрыва была найдена "похудевшей" на пару мм, причём на ней был выпуклый отпечаток ладони человека. Оказалось, что сфера была "запачкана" микроскопическим кол-вом пота и жира, когда её трогали руками. Этот микрослой жира многократно уменьшил абляцию по причине высокой удельной теплоты испарения углерода. Собственно поэтому углеродные плитки и используют в качестве теплозащиты при входе в атмосферу из космоса. Сталь в орионской плите вообще не нужна.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Reinforced_carbon-carbon

[Инопланетянин]

Мол, если в рентген уходит 90% энергии то ничего путнего не выходит.

Просто напрашивается идея греть этим рентгеном рабочее тело. Т.е. бомба только сердцевина здоровенного кома из воды или жидкого водорода, который поглощает рентген и становится горячей плазмой.

[ВадимZero]

Гм… Вы уверены что ТАК МНОГО?

Если у вас 80% взрыва уходит в рентген, а рентген как мы знаем практически не отражается. Получается что аблирующий слой воспринимает основную энегию взрыва. И если у нас, взрывом уносится малая часть плиты, значит энергетика этого уноса должна быть колосальной и вносить существеный вклад в УИ.  Мои сомнения по поводу такого варианта начались после того как я увидел скорость абляции тампера в термоядерной бомбе..По памяти там было что то около двух сотен километров в секунду.

Слой половинного ослабления рентгена ядерного взрыва в металле 0,06 мм (если не ошибаюсь).

Тут есть важный момент. Это уровень поглощения в холодном металле, а не в горячей плазме. А плазма поглащает ренген значительно хуже, и чем она горячей тем больше она прозрачна для ренгена. Насколько я понимаю это связано с энергией электронов. Горячие электроны хуже поглощают ренген. Потому ренген не может сконцентрировать свою энергию в тонком поверхносном слое. Как только первый слой разогревается он становиться прозрачным для остального ренгена.

Насколько я помню, одним из ноу-хау проекта "Орион" была идея смачивать отражающую поверхность тонким слоем масла или каких иных жидких углеводородов.

Нет, углеводороды для ренгена прозрачны. Не даром полость между второй ступенью термоядерной бомбы и оболочкой заполняют каким то вспененым полимером.

[Starк]

До ближайшей звезды лететь 4 года СО СКОРОСТЬЮ СВЕТА. Столько же обратно.Итого почти 10 лет. А какая скорость нужна что для слетать до звезд, находящихся например в центре нашей галактики - в 30 тыс световых годах.(это 60 тысяч лет полета туда-обратно со скоростью света)

Вот и делайте выводы, какие скорости нужны для перемещения к звездам - это тысячекратные световые скорости

[Проходящий Кот]

Если слетать на пикник ---- то да. А для освоения Галактики хватит и гораздо меньших скоростей....

[noxx77]

Если принять это как реальный предел (реальность этого надо исследовать детально) то посчитаем массовое число для бомболета, который мы пытаемся разогнать до 0.1с (1 св. год за 10 лет):

Z = exp(0.1/ 0,013) -1 = 2106

Масса топлива (бомб) в 2106 раз больше массы пустого бомболета! Как бы комментарии излишни...

Я так понимаю без торможения у цели.

[Проходящий Кот]

Это ещё в квадрате. Более 4 млн......

[Андрей Курилов]

А скорость истечения будет ограничена скоростью с которой вещество плиты будет аблировать с поверхности под действием мягкого рентгена.

Не совсем так. Кроме реактивной силы, создаваемой абляцией, будет ещё давление плазмы от взрыва. Это будет несколько повышать рассчётный УИ.

[Андрей Курилов]

Кстати. Скользяций щит Шпагина… (кто помнит былую эпопею тут?)

http://www.ljplus.ru/img4/s/e/sem123/grenn_orion.jpg

Это как раз вариант "большой медной сферы" Дайсона.

Вся энергия рентгена принимается и рассеивается за время хода амортизатора. Точно так же как в консервативном варианте Дайсона.
Я понмю что  мы тогда балансировали на грани. Мол, если в рентген уходит 90% энергии то ничего путнего не выходит. А вот если только 20% хотя бы, то защитить бублик даже таким вот примитивным способом уже получалось (энергия плазмы вообще у нас не касалась бублика, так как она отражалась полностью магнитным зеркалом)…

Там ещё можно дополнительно выиграть на том, что рентген падает на щит под острым углом (поэтому край щита должен быть клиновидного сечения, угол становится вдвое меньше, а не как у вас), так как при совсем острых углах появляются шансы отражения некоторой доли рентгена (см. также многослойный отражатель рентгена - идея взята из рентгеновских телескопов).

[bob]

Не все. "Лампа" изолирует активную зону от водорода прозрачной стенкой.

"Лампа" мне тоже с детства понравилась. Но всё-таки светить рабочее тело на выходе будет. Не так сильно как в "фузилере", конечно, где недораспавшееся ядерное топливо усвищивает вместе с рабочим телом. И дело даже не только в том, что светить. Эффективность теплообмена навряд ли обгонит ионник. Конечно, в ионнике есть лишняя цепочка реактор-преобразователь-катод-анод, снижающая к.п.д. на это преобразование. Но у "лампы" есть сопло, а термосойкость стенок не позволит подогреть рабочее тело существенно выше, чем в ЖРД. Поэтому "лампа" мало выигрывает у ЖРД по массе и объёму баков. Только два-три раза. А ионник - от десятка и выше. Все схемы с прямым нагревом рабочего тела активной зоной реактора грешат тем, что убирают только ненужный бак окислителя. И упираются в термостойкость и износостойкость материалов, которые и в традиционном ЖРД и так уже работают на пределе возможного.

[Проходящий Кот]

Так ещё радиаторы......

[bob]

Так ещё радиаторы......

А "лампа" тоже не особо живёт без радиатора. Если только она не одноразовая, типа короткий стартовый импульс - и сразу отстрелить ступень на свалку.

[bob]

Я тут ещё предлагал к реактору пушку гаусса или ещё какой-нибудь магнитный рэйлган присобачить и создавать тягу металлической дробью. Но у пушек гаусса технический предел где-то около десятки км/с всего. А у той рельсы из электрической рогульки с люминевой подвижной вставкой - пятнашка, и они в этом режиме почти одноразовые получаются - износ нагревом и вибрацией. В общем, у всех движков, претендующих на относительную промеждузвёздность, есть проблема - материалы-то настоящие, а не фантастические, как "абсолютный отражатель" у Стругацких. Если и сконцентрируешь достаточную энергию, то упрёшься в то, что материалы подведут. Они природою рассчитаны, как максимум, на обычную химическую печку, а не на супер-пупер-лазеры и ядрёные подрывы.

P.S. Для иллюстрации моей мысли. Возьмём лазерный парус по Семёнову, который на форуме в последние годы наиболее популярен как пример, вроде бы, реальной возможности достичь околосветовых скоростей. Ставим мощный газовый лазер и выводим со второй космической скоростью прямо над ним в зенит парус массой 1 кг (это для простоты, чтобы всё было единичное и пока не будем решать, из чего он сделан - сейчас посчитаем). Самый лучший лазер с хорошим коллиматором с Земли на поверхности Луны из-за расходимости даёт кружок в несколько километров. Дадим нашему парусу фору, и представим себе, что мы можем сопровождать его лазером миллион километров, пока он не будет целиком светить в пустоту из-за расходимости пучка.
Итак, попробуем разогнать его хотя бы до десяти км/с дополнительно. Тогда разгон будет идти 200 тыс. секунд, около суток. Энергии в парус за это время будет вкачано 2,5*10^17 Дж. То есть в секунду 1,25*10^12 Дж.
А теперь вопрос: назовите мне хоть один лазер, который такое может выдать, и хоть один материал, способный в виде тонкой плёнки выдержать такое издевательство даже в течение наносекунды? То есть даже нормальную межпланетную скорость мы лазером парусу не сделаем.
Согласен, двигатели разгонных блоков АМС выдерживают и бОльшую нагрузку. Но это двигатели, чугуниево-толстые, а не микронная фольга и полимерная плёнка. Если как-то сделать и навести на неё луч такой энергетики, она мгновенно пыхнет и дальше любителям промежзвёздных полётов придётся удовольствоваться лазерным ускорением плазменного пучка в который превратится междузвёздный парусник.

[ВР]

До ближайшей звезды лететь 4 года СО СКОРОСТЬЮ СВЕТА. Столько же обратно.Итого почти 10 лет. А какая скорость нужна что для слетать до звезд, находящихся например в центре нашей галактики - в 30 тыс световых годах.(это 60 тысяч лет полета туда-обратно со скоростью света)

Вот и делайте выводы, какие скорости нужны для перемещения к звездам - это тысячекратные световые скорости

Каждый десяток страниц в теме появляется очередной форумит, открывающий всем глаза на межзвездные расстояния.

[OratorFree]

Каждый десяток страниц в теме появляется очередной форумит, открывающий всем глаза на межзвездные расстояния.

Вообще-то это один и тот же. 

[ВР]

Каждый десяток страниц в теме появляется очередной форумит, открывающий всем глаза на межзвездные расстояния.

Вообще-то это один и тот же. 

ГлаЗ вопиющего в пустыне.

[Nik-Kul]

  С парусом идея выглядит лучше ракеты  Зеркала лазера охлаждаемые (лазер на тонких дисках ,например) а сам парус в общем большой , но только очень лёгкий . Где-то читали , из наносетки . Полезной нагрузки почти нет

[СССР]

А теперь вопрос: назовите мне хоть один лазер, который такое может выдать, и хоть один материал, способный в виде тонкой плёнки выдержать такое издевательство даже в течение наносекунды?

Ну, лазер - дело времени. 
 А принцип можно использовать для закидывания грузов на орбиту.

 Энергоустановка на земле, лазер светит в сопло грузовика. Там испаряется рабочее тело, грузовик летит вверх. Или вбок.. Ну, в общем, летит. Если достичь скорости истечения рабочего тела больше , чем при химическом процессе, то схемка даже очень и очень! 

[bob]

Когда дело касается энергетической эффективности, то важен не максимальный УИ, а оптимальный. Если у вас необходимая скорость КА в районе 30км/с, то оптимальная для него скорость истечения будет в районе этих же 30 км/с.

А с этим я и не спорю. Мы с ув. alex_semenov пилимся вокруг того, что он считает, что главное - УИ занизить. А я говорю, что реальная цель - снизить массу, но при любой заниженной массе УИ занижается вынужденно, и это не цель конструирования, а наоборот - проблема. Оптимальный УИ, с моей точки зрения - это максимальный, но для той массы, которую выбрали, чтобы можно было запихнуть под обтекатель РН.

Энергоустановка на земле, лазер светит в сопло грузовика. Там испаряется рабочее тело, грузовик летит вверх. Или вбок.. Ну, в общем, летит. Если достичь скорости истечения рабочего тела больше , чем при химическом процессе, то схемка даже очень и очень!

Посмотрите:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,105371.msg2340835.html#msg2340835
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,81875.msg1456214.html