Двигатель для межзвёздных перелётов

[AlexAV]

. А где проходит граница между плотной и разряженной в данном случае?
Чем она определяется?

На бумаге электрическим полем можно управлять плазмой любой плотности. На практике же это требует создание поверхностей с заданным потенциалом внутри плазмы. Сделать это можно лишь одним способом - поместить туда сетку. Причём эта сетка должна с одной стороны создавать почти эквипотенциальную поверхность, а с другой - быть почти прозрачной для её частиц (площадь нитей должна быть ничтожно мала по сравнению с площадью сетки). Кроме того сопротивление сетки должно быть достаточно низким, чтобы токи утечки не создавали значительного искажения формы потенциала (и кроме того приемлемы с энергетической точки зрения). На практике это означает, что дебаевский радиус должен быть достаточно большим, т.е. измеряться сантиметрами, а не микрометрами. Ну и потери энергии плазмой на сетке (как и её затраты на поддержания потенциала) должны быть приемлемы с точки зрения поставленной задачи (именно этот факт ограничивает применимость электростатических методов удержания в области вопросов термоядерного синтеза).

Если совсем конкретно и в лоб, без лукавства (в чем мой интерес к вашей идее) можно ли применить такой же отражатель (только, разумеется меньше диаметром и  много массивней) для УПРУГОГО отражения плазмы на взрыволете типа "Орион"?

Думал об этом. Огромная проблема - импульс рентгеновского излучения. Сетки же состоят из тончайших нитей и никакая абляция здесь недопустима. Поэтому - формально можно, но потребует очень больших радиусов сеток значительно удалённых от заряда (как из-за того, что плазма должна достаточно расшириться, чтобы её дебаевский радиус стал приемлемым, так и чтобы рентгеновский импульс не разрушил сетку). Причём похоже, что проблема с рентгеновским импульсом здесь даже сложнее, чем с плотностью плазмы.

[AlexAV]

Хороший вопрос! Про распределение заряда на сетках и КК, сумма должна быть нулевой!

Не должна. Относительно "земли" (её роль здесь выполняет бесконечно удалённая точка пространства) я могу установить на каждой сетке любой желаемый потенциал.

[Андрей Курилов]

при правильном дизайне можно надеяться отвести в стороны 80-95 % падающего рентгеновского излучения

Надо прикинуть. Где-то ув. Семёнов говорил, что высвечивание файерболла заканчивается при радиусе 100 м. Рентген обычно начинает эффективно отражаться при углах скольжения менее 0,2-0,5 градусов. Можно прикинуть, что, допустим этот наибольший радиус файерболла будет виден под углом 0,2 градусов с расстояния 28648 м. Т.е. это минимальное расстояние между эпицентром и щитом. Если считать, что радиус сечения обруча обитаемого отсека и магнитной петли составляет те же 100 м, то получаем ещё столько же расстояния (28648 м) между ближайшим к эпицентру краем щита и собственно обитаемым отсеком. Получается чуть более 57 км от эпицентра до обитаемого отсека, что даёт большой радиус обруча обитаемого отсека около 40 км. Это такой минимум. Лучше сразу 100 км, угол скольжения рентгена по щиту тогда будет в 2,5 раза меньше.

Чтобы абляция отражающих листов была минимальна, их придётся делать из какого-нибудь карбида кремния (используется в зеркалах рентгеновских телескопов, кстати). Таким вот хитрым способом можно отвести процентов 90 рентгена и даже больше.

[AlexAV]

если её сделать прочной, то заряд перераспределится не лучшим для них образом.

Да без разницы для этой конструкции как там перераспределится заряд. Важно только чтобы поверхности парабол были эквипотенциальными, а это нам гарантируются законами электростатики.

[alex_semenov]

Давайте я нарисую

Ага. Спасибо. Я себе это рисовал несколько иначе. Но ваш вариант - лучше.

Надо прикинуть. Где-то ув. Семёнов говорил, что высвечивание файерболла заканчивается при радиусе 100 м.

100 м - условная граница, взятая почти с потолка (прикинул концентрацию частиц - получил что-то похожее- годится, будем считать это концом процесса расширения сферы).  Но надо понимать, что ОСНОВНОЙ всплеск наиболее жеского рентгена происходит в начальный момент разлета. Когда наш фаербол еще порядка 1м.
Поэтому, скажем, с расстояния 500 м, сфера 1м в диаметре имеет угловой размер 0.11 градусов.
Теперь смотрите на свой график (углы- процент отрожения). При желании можно вписаться.
По мере расширения фаербола, он вроде как остывает, рентген становится мягче, менее интенсивный. Так что, даже когда сфера плазмы разрослась до 10 м, я думаю, уже львиная доля энергии рентгена высветилась. Возможно даже раньше. Но это - на глаз. Реальность может оказаться коварней интуиции. Уже много раз было так.

Можно прикинуть, что, допустим этот наибольший радиус файерболла будет виден под углом 0,2 градусов с расстояния 28648 м.

20 км от эпицентра? Вспомните. У Дайсона в консервативном варианте эпицентр 1 мт бомбы был  на расстоянии 10 км от сплошной медной полусферы толщиной в 1 мм. Дайсон рассчитал это расстояние (из него чудовищную массу полусферы) исключительно из оценки что медь ПРЕКРАСНО примет на себя всю энегию взрыва. Неупруго. Никакой щит на таком расстоянии уже не нужен. Мы мутили со щитом потому что рассчитывали взрывать в 20 раз ближе. На дистанции порядка 500 м. Разумеется, и поток энергии у нас был в 400 раз больше. Поэтому нужен был некий щит.

[Андрей Курилов]

Дайсон рассчитал это расстояние (из него чудовищную массу полусферы) исключительно из оценки что медь ПРЕКРАСНО примет на себя всю энегию взрыва. Неупруго. Никакой щит на таком расстоянии уже не нужен.

Ну давайте взрывать не 1 Мт а 100 Мт. Делов-то. Или щит сделаем однослойным.
С другой стороны, если файерболл высвечивается уже на радиусе 10 м, то требуемый малый угол скольжения достигается на расстоянии в 10 раз меньше.

[alex_semenov]

Думал об этом. Огромная проблема - импульс рентгеновского излучения. Сетки же состоят из тончайших нитей и никакая абляция здесь недопустима. Поэтому - формально можно, но потребует очень больших радиусов сеток значительно удалённых от заряда (как из-за того, что плазма должна достаточно расшириться, чтобы её дебаевский радиус стал приемлемым, так и чтобы рентгеновский импульс не разрушил сетку). Причём похоже, что проблема с рентгеновским импульсом здесь даже сложнее, чем с плотностью плазмы.

Спасибо за разъяснения выше. Буду с ними  еще разбираться, играться и задавать очередные дурацкие вопросы (их есть у меня!). Но есть вопрос сразу. Почему сетка должна быть из тончайших нитей? А сделать ее из старой-доброй (як кажуть на Украине ДЭБЭЛОЙ) медной или вольфрамовой проволоки в 1 мм или толще даже, разве нельзя?
Понятно, что масса у такого зеркала будет офигенной. Но это уже другой вопрос. У взрыволета, как раз, принимающая импульс взрыва конструкция и не должна быть легкой. Она же должна принять импульс. Слишком малый вес ей даже противопоказан.
Главный тут вопрос (по-моему) - предельная плотность отражаемой зеркалом плазмы на м2 зеркала. Мне кажется тут есть неприятное ограничение (иначе из вашего зеркала получается просто чудестная принимающая плита для Ориона, тогда  все наши многолетние мантры с  магнитным зеркалом можно брать и выкидывать на савалку!).
Например, ТУПО замените в консервативном ковчеге Дайсона сплошную медную полусферу в 1 мм толщиной и диаметром 20 км на такую же но сетку из миллиметровой проволоки (пусть три сетки) и вы получаете:

1. Как минимум 100 кратное снижение массы (с 5 миллионов тонн до 50 тысяч тонн. То есть и весь звездолет можно сильно облегчить!!!)
2. Как минимум 100 кратное снижение поглащаемой энергии (сетка пропустит 99% всего рентгена в ячейки).
3. Главное. Вместо неупругого импульса плазмы, мы получаем упругий. И вместо 0.25P получим 0.75P ( как у фотонного зеркала с раскрытием 180 градусов).
Бонусов более чем достаточно что бы вдохнуть в консервативный концепт новую жизнь!

то требуемый малый угол скольжения достигается на расстоянии в 10 раз меньше.

О чем же и речь! Я и спасаю вашу идею. Но я бы не стал гнать мощность заряда.

[alex_semenov]

Поэтому - формально можно, но потребует очень больших радиусов сеток значительно удалённых от заряда (как из-за того, что плазма должна достаточно расшириться, чтобы её дебаевский радиус стал приемлемым,

Дебаевский радиус приемлимым... самой отражаемой плазмы?
Здесь можно поподробней?
А какой критений приемлимости? Шаг сетки? Это вполне регулируемый параметр. При толщине проволоки сетки 1 мм (например) шаг вполне можно сделать и 10 мм.
И раз пошла такая пьянка, чем лимитируется, кстати, расстояние между внутренней и внешними сетками? Только дистанцией электрического пробоя?

[Old Enginner]

я могу установить на каждой сетке любой желаемый потенциал.

Ой ли?
И кстати (может вопрос и не к Вам): допустим эта конструкция как-то защитит экипаж от рентгена при бабахе - а как от гаммы и потока нейтронов защищаться? Бах будет явно некамуфлетный: все поражающие факторы гарантированно полетят во все стороны....

[Кремальера]

У взрыволета, как раз, принимающая импульс взрыва конструкция и не должна быть легкой. Она же должна принять импульс. Слишком малый вес ей даже противопоказан.

Получается взрыволет вываливается из вашей концепции звездолетов.Т.е  получается он не "мыльный пузырь",а чугунный дредноут которым астероиды таранить можно.

И кстати (может вопрос и не к Вам): допустим эта конструкция как-то защитит экипаж от рентгена при бабахе - а как от гаммы и потока нейтронов защищаться? Бах будет явно некамуфлетный: все поражающие факторы гарантированно полетят во все стороны....

Как я понял ув.AlexAV свою трехслойную сетку считал не для взрыволета.А для реактора деления на Кюрии-245(иль другой эксзотической вкуснятины).,который испускает альфа-частицы.,а от них можно закрыться листом бумаги.

умал об этом. Огромная проблема - импульс рентгеновского излучения. Сетки же состоят из тончайших нитей и никакая абляция здесь недопустима.

Правильно,из тонких ниточек,как посеребренные гитарные струны диаметром так это 0,1-0,2мм.Соответсвенно "ситечко" и парус будут относительно легкими.Плюс сам реактор деления на актиноидах не требует большой,тяжеловесной защиты.Его проще будет задублировать.,да и чинится в полете тоже.Единственное сомнение:у вас всего по 1 метру между слоями сетки.Учитывая ее диаметр в 3-4 км,будет сложно добиться равномерности в зазорах.

[Old Enginner]

Как я понял ув.AlexAV свою трехслойную сетку считал не для взрыволета.А для реактора деления на Кюрии-245(иль другой эксзотической вкуснятины).,который испускает альфа-частицы.,а от них можно закрыться листом бумаги.

То есть для трансурана, который имеет полураспад типа месяцы-годы? И как далеко на таком сроке годности горючки можно улететь?
Кстати, если память не подводит: ²⁴⁴Cm гонит очень неслабый поток тепловых нейтронов.

[AlexAV]

То есть для трансурана, который имеет полураспад типа месяцы-годы? И как далеко на таком сроке годности горючки можно улететь?

Существенно больше.Из интересных изотопов: Am-242m(T1/2 = 152 года), Cm-245 (T1/2 = 8500 года), Cf-249 (T1/2 = 351 года) и Cf-251 (T1/2 = 900 лет). Это вполне достаточно для нормальной работы с ними.

[Андрей Курилов]

О чем же и речь! Я и спасаю вашу идею. Но я бы не стал гнать мощность заряда.

Тут весь вопрос в том, в на какой диапазон килоэлектронвольт приходится максимум энергии. Возможно вы сможете ответить на этот вопрос?

[Old Enginner]

Существенно больше.Из интересных изотопов: Am-242m(T1/2 = 152 года), Cm-245 (T1/2 = 8500 года), Cf-249 (T1/2 = 351 года) и Cf-251 (T1/2 = 900 лет). Это вполне достаточно для нормальной работы с ними.

А тут все честно: если сотни-тысячи лет, то и удельная теплотворность щепления нуклида сразу на порядки меньше...Природу не обманешь
Кстати, еще хвосты деления не грех бы посмотреть, наверняка там будет куча гадости, которая затормозит реакцию...

[Old Enginner]

Единственное сомнение:у вас всего по 1 метру между слоями сетки.Учитывая ее диаметр в 3-4 км,будет сложно добиться равномерности в зазорах.

У меня другое инженерное сомнение:
1. При таком конструктиве - неизбежно будут механические резонансы сеток, и какая-то мода неизбежно вызовет локальное касание сеток между собой - бабах с искрами гарантированный.
2. Да и сама электростатическая подпора "-" "+" "-" принципиально неустойчива.

[alex_semenov]

И кстати (может вопрос и не к Вам): допустим эта конструкция как-то защитит экипаж от рентгена при бабахе - а как от гаммы и потока нейтронов защищаться? Бах будет явно некамуфлетный: все поражающие факторы гарантированно полетят во все стороны....

Такие вопросы задают постоянно на всех форумах, где начинают обсуждать "Орионо" (до скуки одинаковые вопросы и одинаковое недоверие к ответам! )И обсуждение этой существенной но не самой существенной стороны вопроса (20% проблемы) занимает 80% всех споров (закон Парето).
На эти вопросы уже тысячу раз давали ответы (какой угодно глубины развернутости) но народ ТУПО и УПЕРТО их сливает. "Не верит!"
Ибо никакой расчет ничего обывателю не докажет. Атомный взрыв - это  страшно.
Так вот.
Я вам дам ЛУЧШИЙ  из известных мне ответ на подобный вопрос, который я прочел на "Авиабазе". Его дали еще в 2003-м году. Смысл прост.
Вы собираетесь использовать ядерный источник  энергии усредненной мощностью W (Дж/с) для сообщения своему космическому кораблю некой скорости v. Какая разница выделяется в нем ядерная энергия импульсами или это постоянно непрерывно работающий реактор?
Оба процесса совершают одинаковую (примерно) работу и при этом облучат экипаж примерно ОДИНАКОВОЙ дозой радиации (на самом деле реактор - куда большей. Взрывы быстротечны и гораздо чище, а продукты реакции быстро оказываются за тысчяи км  от корабля). Поэтому в ОБОИХ СЛУЧАЯХ вам потребуются примерно равные средства защиты от радиации для экипажа.
Проблема защиты что там, что там  - примерно одинаковая.
Но когда мы говорим о ядерном реакторе на борту космического корабля, мы не беспокоимся так, как если речь заходит о ядерных взрывах. Почему?
Потому что мы попой чувствуем что атомный взрыв -ЭТО СТРАШ-Ш-Ш-НО!
А когда попа нам что-то диктует - мозги отказывают.

Получается взрыволет вываливается из вашей концепции звездолетов.Т.е  получается он не "мыльный пузырь",а чугунный дредноут которым астероиды таранить можно.

Ничего подобного.
Консервативный проект Дайсона - это как раз "мыльный пузырь" массой в 10 миллионов тонн. И если его сейчас сделать в 100 раз легче он станет похож на пузырь окончательно.

Вы не совсем верно понимаете критерий "мыльного пузыря". Этот критерий применяется для  D/M, где D- габариты корабля, М - его масса. А отдельные элементы могут быть вполне себе "чугунными" при ближайшем рассмотрении.
 

Правильно,из тонких ниточек,как посеребренные гитарные струны диаметром так это 0,1-0,2мм.Соответсвенно "ситечко" и парус будут относительно легкими.Плюс сам реактор деления на актиноидах не требует большой,тяжеловесной защиты.Его проще будет задублировать.,да и чинится в полете тоже.Единственное сомнение:у вас всего по 1 метру между слоями сетки.Учитывая ее диаметр в 3-4 км,будет сложно добиться равномерности в зазорах.

Эфимеридный концепт AlexAV является "мыльным пузырем" и в целом и в деталях. И знаете что это может означать? Что такая конструкция  прекрасно масштабируется вниз.
То есть можно спроектировать относительно нетяжелый межзвездный ЗОНД на 10 тонн или даже 1000 (максимум). А дальше - уже начинаются сложности (концепция рассыпается). Увеличение массы тут работает в минус больше чем в плюс. То есть концепция очень плохо масштабируется ВВЕРХ. До огромных кораблей в сотни тысяч и миллионов тонн. И кстати, не столько из-за конструкции, сколько из-за топлива. Переходя к огромным массам вам нужно использовать уже термоядерную (более дешевую) энергию.
Взрыволет тем, кстати, и отличается, что он хорошо масштабируется именно вверх (до миллионов тонн) но крайне плохо вниз (сотни, десятки тонн).
То есть оба подхода - это разные "экологические ниши" (и разнее "мыльные пузыри"), которые, по сути, не пересекаются, а могут только дополнять друг друга.

[Old Enginner]

Такие вопросы задают постоянно на всех форумах, где начинают обсуждать

и далее по тексту...
Алекс, "попами" пугайте первокурсниц, я не боюсь, но опасаюсь 
По-делу:
1. Толкать корапь постоянной тягой верзус пинками - разница огромная в части конструкции корабля, которая во-втором случае должна выдерживать огромные ударные нагрузки. Пиковые ускорения - и на экипаж тоже. Вы без особого напряга выдержите 2жэ в течении нескольких минут - и наберете некую скорость. А вот если предложат набрать эту скорость за несколько секунд...вашим близким гарантированно придется скинуться на похоронные принадлежности 
2. Человечий органон совершенно по-разному воспринимает дозу ионизирующего излучения: ударную - относительно легко, акуумулированную (эквивалентом) - очень плохо, Вы же поди спец.подготовку проходили? 
3. А вот конструкционные материалы - наоборот (в своей массе): накопления нет, а вот ударную- в хлам.

[SY]

Какая разница выделяется в нем ядерная энергия импульсами или это постоянно непрерывно работающий реактор?

При взрыве энергия всех изотопов(которые в привычных реакторах имеют большой вклад) остается далеко за кормой.
Но зато взрыв позволяет использовать более калорийное топливо(D,Li) и которое не дает больших "хвостов" радиоактивных изотопов.
А на борту все равно придется иметь привычный ядерный цикл(в т.ч. для производства D,Pu), т.к. с термоядом похоже ничего не светит.

[SY]

Относительно "земли" (её роль здесь выполняет бесконечно удалённая точка пространства) я могу установить на каждой сетке любой желаемый потенциал.

Потенциал создается зарядом(и геометрией сеток).
Если у Вас, скажем есть заряд +2Кл окруженный зарядом (-1)Кл, то в бесконечности будет "чувствоваться заряд" +1Кл
Чтоб не возникал паразитный "парашют" придется поломать голову, как получить требуемые потенциалы и сохранить нейтральность к среде.

[SY]

Какая разница ...

Возможны всякие паразитные механические колебания, которые потребуют сложных систем гашения.

ПС.Такие колебания - бич всех систем, где размеры сопоставимы со скоростью звука в материале