Двигатель для межзвёздных перелётов

[реалист]

А не проще ли заставить солнечную систему двигаться туда, куда нам надо? Вроде как и дома, вроде как и летим...

[alex_semenov]

А не проще ли заставить солнечную систему двигаться туда, куда нам надо? Вроде как и дома, вроде как и летим...

Считать всяких расчетов все равно много придется...
Думать..
Не сэкономите...
 

[alex_semenov]

Но вернемся к нашей печали...

Во-первых есть такие понятия как "гидропоника" и даже "аэропоника".

это не вкусно, как минимум а на масштабе тысяч лет может оказаться летальным
нынче модно делать деньги и жратву из воздуха, но этот опыт нам не пригодится

Да фиг с ним вкусно-невкусно! "Мне бы ваши проблемы, Марья Ивановна!"

Во-вторых. Я планирую по 300 тонн на человека массы города без радиационной защиты.

скальные породы - это уже радиационная защита.

А у меня эту роль выполняет топливо (и собственно изрядная часть силового каркаса корабля). Я использую массу все равно эффективней!
 

ага, вот этот момент я и выдал за зависимость теплового излучения от Z. слегка ошибся
но всё же факт остаётся фактом - засоряя взрыв инертной массой и тяжёлыми веществами мы повышаем долю высвечивания в ущерб кинетической энергии плазмы
от плутониев, боров и свинцов во взрыве избавиться бы да и построить такое кол-во структурированных бомб (число примерно с 6-12 нолями, в зависимости от параметров) не совсем понятно как.

В принципе не думаю что это составит большую проблему. При любой конструкции бомбы, тяжелые элементы останутся внутри. Внешняя оболочка будет составлять минимум половину массы заряда. Она будет иметь малый Z в любом случае. Значит и атомную массу. Значит и скорость (при максвелловском распределении). То есть у нас сразу же возникнет сепарация. Более быстрые материалы, находясь снаружи и быстрей улетят. А всякая тяжелая фигря рассосется из эпицентра в последнюю очередь.
Разумеется, это все умозрительно.
И тем не менее, я не вижу в тяжелых металлах особой проблемы, когда главная дырка для утечки энергии не в них.

можно было бы просто сталкивать урановые/плутониевые бруски на скорости несколько км/с в двигателе, если закрыть глаза на "плохие" параметры составляющих плазмы

Нет, такая штука не сработает. А если сработает то сгорит меньше 1% очень дорогого изотопа. Глупая расточительность.

а лучше всего получить плазму из альфа частиц одних с "недогоревшими" протонами и ядрами лития (70% у меня)

Да, лучше. И кстати в бомбе шансов поджечь ваш литий ядерным драйвером куда выше чем вашими внешними зажигалками и всеми вашими ухищрениями.
Еще. Если я возьму в качестве второй ступени ваш гидридлития да еще окружу все это нужным топливным бланкетом (бор или просто инертный литий), то я вполне мог бы добиться желаемых параметров плазмы. Они у меня, кстати, на порядок ниже чем у вас (>1Мм/с против ваших  >10 Мм/с)

я обратился к отчётам различных ядрёных испытаний за поисками истины. особенно экзоатмосферные заинтересовали. так вот там есть следующие стадии взрыва
1) prompt gamma импульс. происходит в момент самих ядерных реакций. есть подозрение, что он может взять и унести 10% энергии.
2) первый термальный пик. энергия рентгена этого пика до 100 кэв при известных ядерных испытаниях. выходит прямо изнутри плазмы.
3) рост файербола, внешний слой становится "холодной коркой", она "ломается" и происходит второй пик термального излучения

Хотя в начальной фазе свечения внутри сферы огромная температура, наблюдаемая снаружи температурная яркость невелика и лежит в пределах 10—17 тыс. К[лит 8] (С. 473, 474),[лит 1] (С. 24) из-за особенностей пропускания света нагретым ионизованным воздухом.

температура в ядре при этом - миллионы градусов

Идущий следом слой в 20—100 тыс. К поглощает и своё и внутреннее излучение, тем самым сдерживая и растягивая во времени его распространение. Пробег света ещё уменьшается с ростом плотности нагретой среды, а с уменьшением плотности увеличивается, приближаясь к бесонечности в условиях космоса. Этот эффект ответственен за необычность свечения вспышки в два импульса, большую продолжительность свечения, а также за образование ударной волны. Без него почти вся энергия взрыва быстро ушла бы в пространство в виде излучений, не успев как следует разогреть воздух вокруг остатков бомбы и создать сильную ударную волну, что и происходит при высотном взрыве[лит 2] (С. 84).

Ага. Спасибо. То есть наши догадки становятся по сути серьезными гипотезами...
Вот я нашел подходящую картинку:



http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nuclear_Fireball_Radius_and_Temperature.png

Второй пик явно выражен. При этом наблюдается он уже где-то при диаметре шара аж 300 метров. И время как раз то что я рассчитывал.
Гм...
Это обнадеживает. Хотя сразу ясно, что умствованиями мы тут мало, что сможем определить.
Гм... Здесь есть и температура и время.
Может привязаться к ней и посчитать что бы было если бы...
Гм...

[alex_semenov]

интересная ситуация получается
опять - зажатие параметров в тиски!
точнее тут - вилка-развилка

Оно всегда так получается, если за задачу взяться по-взрослому, двумя руками...

с одной стороны хочется обеспечить "холодную корку" плазме на начальном этапе расширения, чтобы сохранить "горячее ядро" для магнитного сопла
в этом случае можно многократно накрывать зяряд бланкетами, оболочками из свинца, бора иль урана-238

Холодная кора, насколько я понимаю обеспечивается быстрым остыванием сверхгорячего файр-бола и масса материала там мало влияет. Если снаружи сто тысяч а внутри миллион.
Думаю...
Надо считать.
Я во всяком случае собираюсь банкет делать из материалов с малым Z.

но мне такой путь видится тупиковым. много слишком инертной массы. скорость истечения на выходе едва ли дотянет до 1Мм/с, а "холодная корка" всё равно будет проломлена слишком рано - рентгеновское сияние поджарит зад.

К сожалению о динамике раздувания пузыря на первые 1/1000 секунды мы судить можем крайне смутно... Но из приведенной выше картинки видно что второй пик наступает уже после того что мне надо 300 метров это уже очень разряженная плазма.

можно пытаться уменьшать диаметр тора и повышать напряжённость магнитного поля, чтобы успевать начинать отбрасывать плазму раньше, чем придёт вторичный термальный пик.

Не получится. Я тут говорил в начале, но вы видимо пропустили. Я сам так думал, но умные люди на НК подсказали. Чтобы зеркало сработало вам нужна бесстолкновительная плазма. То есть очень разряженная. Такая как в токамаке. Чтобы длина свободного пробега частицы была значительно больше чем ларморовский радиус. Это что-то 1E+17 частиц на см3. Если у вас тонна материи  в фокусе то такая концентрация будет в сфере плазмы 100-300 м в диаметре. Вот только тогда магнитное поле сможет вытолкнуть ваши частицы и получить от них импульс. До тех пор плазма неуправляемы и расширяются как простая сфера или цилиндр или диск (в зависимости от формы подорванного заряда).
Хотим мы этого или нет нам надо пережить первую 1/1000 секунды после взрыва молясь чтобы тепловая корка держала энергию взрыва внутри дующегося файрбола.
Кстати, сфера скорей всего будет более устойчива чем любая другая форма.
Это еще один аргумент в пользу изотропного заряда.

с другой стороны - надо обеспечить как можно более быстрое и беспрепятственное расширение лёгкой и наиболее энергичной состявляющей, например альфа-частиц
решение получается принципиально противоположным - заряд должен быть чистым топливом из лёгких веществ,

Согласен. Но горе в том, что увеличение скорости истечения все равно мало влияет на процесс потери телпа. Что 1000 км/с что 10 000 км/с – все равно это СЛИШКОМ медленно по сравнению с остыванием плазмы.
Сфера ну очень медленно дуется, что ни говори.

а коэффициэнт сгорания - максимальным.

А у меня такой проблемы нет. В бомбе выгорает очень небольшая часть топлива.
Как вы считаете скорость истечения? Я прост v=корень(2E/m)/
Из этого и получаю что 1 Мт/т дает приемлемую скорость истечения (>1000 км/с)
Здесь полнота выгорания роли не играет.
Вот если бы я пытался получить 10 или 30 тысяч км/с вот тогда да...

остаётся только защититься от первичного гамма и последующего первичного термального рентгеновского пика. щитом-зеркалом тора, естественно. лично я готов смириться с потерей до четверти или даже трети энергии на это главное - чтобы щит выдержал

Да я тоже уже теперь посчитал бы 75%  энергии в плазме – подарком небес.
"Мы все-таки умнеем год от года" (с) В.Высоцкий.

Но теперь нагрузка на щит возрастает. Раньше я считал 20% слишком большой нагрузкой. Надеялся на 10% потерь. А теперь с 25-35% что делать?
Эту энергию "в лоб" уже не примешь и не рассеешь (как я собирался). Нужно часть отражать. Но как оценить?
Для разного рентгена будет разный угол падения. 10-20 для мягкого даст почти полное отражение, как утверждают. И я готов поставить экран под углом 18 градусов. Но жесткий рентген, гамму и нейтроны придется принять "в лоб" и их энергию рассеивать.
Надо иметь спектральную картинку.

PS лично мне беседа становится действительно интересней.
потому что мы перешли от "футурологий" к технологиям

Да, но народ заскучал же...

и ещё - в итоге КПД действительно будет как у паровоза

Для другого своего проекта ("Одуванчик") где используется совсем другие принцип привода (лазерный парус) я оценивал общий КПД системы в 10%.
Здесь вряд ли можно будет в итоге получить больше.
Повышение потерь энергии меня беспокоит не столько по причине снижения КПД сколько по причине того, что это удлиняет время разгона (а в моем случае это критично) и утяжеляет конструкцию до ее нереализуемости.

[vsevolodson]

внезапно можно заметить что сам момент, когда файербол становится прозрачным и производит на свет вторичный термальный импульс, замедляясь донельзя, является тем же самым моментом, когда магнитное поле может начать извлекать тягу  не раньше

[gans2]

Объясните мне на пальцах вот что. Как 30 миллионноградусный плазменный шар внезапно , за наносекунды станет стотысячеградусным? КТО внезапно остановит все ионы??? Обо что они остановились? Друг об друга?

[vsevolodson]

да, значительная часть ионов замедлится очень и очень быстро за счёт столкновений и испускания тормозного и теплового излучения
причём чем больше будет инертной массы в плазме и тяжелых ионов, тем большая часть энергии будет слита в излучение

[vsevolodson]

Раздобыл книжку "Физика ядерного взрыва. Том 1. Развитие взрыва".  Министерство обороны РФ. 1997 г.
Книжка, в общем, очень интересная и хорошая, но "взрыволёты" теперь все идут на свалку, если только не придумать рентгеновский парус, конечно.

см. прикреплённую картинку

[vsevolodson]

то есть потери на э/м излучение вообще, вероятно, составляют 80-90 %

28 страниц темы ффтопку 
Александр, мы с вами можем друг друга поздравить с результатом 
Люди не увидят чужих солнц, а те, что долетят, людьми уже не будут. Быстрее проэволюционируют.

[Проходящий Кот]

  Что-то вы быстро сдались... 

[gans2]

то есть потери на э/м излучение вообще, вероятно, составляют 80-90 %

28 страниц темы ффтопку 
Александр, мы с вами можем друг друга поздравить с результатом 
Люди не увидят чужих солнц, а те, что долетят, людьми уже не будут. Быстрее проэволюционируют.

 Сколько можно ковырять в носу и сравнивать высотный взрыв в разреженной атмосфере и вакуумный взрыв, где не из чего взятся рентгену, если продукты реакции движутся быстрее, чем расширяется плазменный шар?.  Там, в Вашей книге , есть график падения доли рентгена с ростом высоты взрыва. Такто.
 Как уже Семенов согласился - нейтроны уносят 80% дейтерий-литиевой боеголовки и в вакууме этот состав для тяги не выгоден. Бланкет , поглотивший нейтроны только усилит выброс рентгена - сделает взрыв "атмосферным"- рентгеногенным.
 Что будет если взорвать D+He3?
D + He3 -> He4 + p + 18,3 МэВ.
Нейтронов мало.
D+D -> He3 + n + 3,3 МэВ
D + D -> T + p + 4 МэВ
D + T -> He4 + n + 17,6 МэВ
Продукты основной реакции - протий и альфа-частицы. Они при столкновении рентгена не дают. Поэтому полностью отдают энергию когда отражаются магнитным зеркалом. Так что получается тот же виверн-джет, только взрывной.
Вот его и надо считать. Искомые 70% энергии в виде высокоэнергетичных заряженных чаастиц - то что искали.

[реалист]

Каков срок автономности вашего корабля без дозаправки? Каков срок эксплуатации энергетической установки ( сейчас у реакторов 30 лет -продлевают, но рискованно)?

[vsevolodson]

Сколько можно ковырять в носу и сравнивать высотный взрыв в разреженной атмосфере и вакуумный взрыв, где не из чего взятся рентгену, если продукты реакции движутся быстрее, чем расширяется плазменный шар?.

Плазменный шар - это и есть продукты реакции в нашем случае. И они очень быстро сливают энергию в виде э/м излучения (гамма, рентген и прочее). Причём сразу несколькими путями.

Там, в Вашей книге , есть график падения доли рентгена с ростом высоты взрыва. Такто.

Перелистал второй раз. Не нашёл  Страницу подскажешь?

Продукты основной реакции - протий и альфа-частицы. Они при столкновении рентгена не дают. Поэтому полностью отдают энергию когда отражаются магнитным зеркалом. Так что получается тот же виверн-джет, только взрывной.
Вот его и надо считать. Искомые 70% энергии в виде высокоэнергетичных заряженных чаастиц - то что искали.

Не так всё просто. Эти рассуждения верны только для очень разреженной плазмы, что не выполняется на первых малых долях секунд при взрыве. Два этапа будет в импульсном двигателе - сначала в плазме играют значительную роль взаимные столкновения частиц. Тягу извлекать магнитным полем по этой причине ещё нельзя, плазма должна стать сначала достаточно разреженной. Но на этом первом этапе темпы потери энергии как раз наиболее высоки, к моменту, когда плазма становится достаточно разреженной для магнитного поля, скорость её расширения резко падает с ~10 Мм/с до менее чем 1 Мм/с. И корабль получает в лоб десятки процентов энергии взрыва в форме гамма и рентгена.

См. излом синей кривой на графике в сообщении №543.

Ганс, вопрос - как ты собираешься взрывать гелий-3 с дейтерием в таком двигателе? B твёрдое состяние ведь сначала надо топливную мишень привести.

[BlackSoccer]

Весь прикол в том, что те кто проиграет войну за места в этом кораблике просто напросто разнесут его в клочья))))) Так что придётся строить дуру на всех или вообще не стоить.

[vsevolodson]

Что будет если взорвать D+He3?
D + He3 -> He4 + p + 18,3 МэВ.
Нейтронов мало.
D+D -> He3 + n + 3,3 МэВ
D + D -> T + p + 4 МэВ
D + T -> He4 + n + 17,6 МэВ
Продукты основной реакции - протий и альфа-частицы.

а всё равно придётся упаковывать газообразное топливо в оболочку
я бы предпочёл тогда быстрые протоны (14,7 МэB!) поглощать оболочкой из лития - чтобы оболочку сделать также реактивной, а не инертной массой, то есть топливом
тогда придётся менять схему детонации
нам необходимо, чтобы литиевая оболочка выполняла роль "поршня" (сферическая имплозия), реализующего инерциальное удержание смеси гелия-3 и дейтерия
то есть, придётся топливную мишень детонировать с применением схемы лазерного/ионного ICF
без применения "быстрого воспламенения" - тоже, думаю, "не взлетит"

НО. С детонацией по схеме лазерного ICF есть проблемы. Опять те же самые неустойчивости Рэлея-Тэйлора. Не думаю что они легко разрешимы. Поэтому я пошёл по другому пути - обеспечивать инерциальное удержание просто столкновением в "камере сгорания" 2х цилиндрических (в другом варианте - 4х сферических) брусков топлива на скорости более нескольких км/с.

[gans2]

Плазменный шар - артефакт окружающей атмосферы. В вакууме он будет только от материала самой бомбы. Протоны плазму не образуют. Рентген - от электьронных прееходов при стокновении неполностью деэлектронизированных ионов. Протий и альфа частицы электроны потреяли прямо во время реакции и сечение их зхвата друг другом ничтожно - слабенькое получется плазменное облако.
Зачем это поглощать протоны?
Протон уже заряжен, это не нейтрон и не фотон. Его отразит магнитное зеркало.
Инерционный и прочий инерционно-ядерный бред - не к этому проекту.
Амеры испытывали бомбу на чистом дейтерии. С Гелием3 выход ионизированных частиц выше. Специфический заряд - тяговый.

[vsevolodson]

Рентген - от электьронных прееходов при стокновении неполностью деэлектронизированных ионов.

нет, плотность воздуха при высотных взрывах слишком мала, чтобы проявила себя рекомбинация
к тому же рентген от электронных переходов требует участия веществ с очень большим Z
в книге той, кстати об этом пишется тоже
рентген - тепловой в основном

Зачем это поглощать протоны?

я об этом написал
потому что для газового топлива потребуется оболочка
пусть она даст дополнительную энергию плазме

Инерционный и прочий инерционно-ядерный бред - не к этому проекту.

а как же тогда подрывать топливную смесь?

Амеры испытывали бомбу на чистом дейтерии. С Гелием3 выход ионизированных частиц выше. Специфический заряд - тяговый.

уж не реакцией деления ли? 

и вообще - сколько понадобится звёздолёту таких редких видов топлива, как уран (или плутоний), дейтерий и гелий-3??
где брать будешь мегатонны сего добра? это и есть футурологический бред
топлива понадобится уйма, поэтому оно должно быть простым и дешёвым, как дрова
иначе придётся ресурсы всей Солнечной Системы поставить в позу, чтобы отправить только один корабль
нет уж, пущай летит на гидриде лития. до кондиции дожмём технологиями

[gans2]

Невнимательно читали исходный пост Семенова  - именно на плутониевых инициаторах и летает тороидальный ковчег. А не на простигоспроди лазерах или там Z-пинчах. Из корпусов этих бомб и собирается делать Семенов оболорочку ковчега.

http://forums.airbase.ru/2002/05/p83334.html

Вот тут видно , что доля рентгена растет с высотой у заряда Деления, относительно светового излученияю просто потому, что свет\рентген - функция плотности атмосферы. ЧиТД

Протоны поглощать бланкетом не надо - протон нужен для тяги.
Перевод доводов в экономическую плоскост - это слив. 
Дейтерид Лития6, а не гидрид литя... кстати. Без плутониевого инициатора не взрывается тоже

[Dem]

и вообще - сколько понадобится звёздолёту таких редких видов топлива, как уран (или плутоний), дейтерий и гелий-3??
где брать будешь мегатонны сего добра? это и есть футурологический бред
топлива понадобится уйма, поэтому оно должно быть простым и дешёвым, как дрова

Урана действительно немного, а вот дейтерия с гелием3 - хоть попой ешь. Хотя не на Земле, а по другую сторону "ледяного пояса"

[vsevolodson]

Невнимательно читали исходный пост Семенова  - именно на плутониевых инициаторах и летает тороидальный ковчег.

читал. мало ли, у вас другая идея

А не на простигоспроди лазерах или там Z-пинчах. Из корпусов этих бомб и собирается делать Семенов оболорочку ковчега.

а вот лазер для "быстрого поджига" пригодится
Нет весомого выигрыша при добавлении термоядерного топлива к делящемуся. Я уже подсчитывал это сам.

http://forums.airbase.ru/2002/05/p83334.html
Вот тут видно , что доля рентгена растет с высотой у заряда Деления, относительно светового излученияю просто потому, что свет\рентген - функция плотности атмосферы. ЧиТД

И? ~70% потерь энергии на гамма с рентгеном как было, так и осталось.

Протоны поглощать бланкетом не надо - протон нужен для тяги.

Иначе - растёт инертная масса во взрыве. Оболочка всё равно нужна. Часть протонов всё равно в  ней застрянут. Пущай выделяют дополнительную энергию.

Дейтерид Лития6, а не гидрид литя... кстати.

Именно гидрид лития. Простой, твёрдый и доступный в "промышленных масштабах". Защищающий от радиации, дающий уйму альфа-частиц с энергией 8,5 МэB каждая, и не производящий нейтронов.