Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Т.е. почти вся энергия уходит в заряженные частицы, нейтрон – лишь катализатор процесса. Если рассматривается мощный заряд, а не лазерная мишень, то нейтроны из внутренней части заряда его практически не покидают, а участвуют в цикле горения лития, угодят нейтроны только из относительно тонкого внешнего слоя.

Гм… Почему же тогда во всех открытых материалах дружно говорится, что 80% энергии термоядерного взрыва уносят именно нейтроны (если взорвать тот в космосе)? Притом ни какие-нибудь мегэлектронвольтные а именно 14.2 MЭв. Те самые что рождаются из реакции D+T!
Насколько мне известно, нейтроны, которые превращают литий-6 в тритий как раз в первую очередь берутся из "грелки" в центре термоядерного заряда. По сути, еще одной  ядерной бомбы из плутония или урана-235. Первая, полноценная бомба (триггер) дает только "свет", который и обжимает "толкатель". А толкатель сжимает дейтерид лития и через него "грелку". В грелке тоже начинается цепной процесс в котором часть нейтронов уходит наружу. Так достигается две цели. Сначала сжатие, а потом  донагрев.
Кроме того дейтерид-лития наполняется нейтронами от деления в "грелке". Именно эти нейтроны и превращают литий в тритий и тот начинает сливаться с дейтерием. А вот  нейтроны родившиеся в процессе реакции синтеза если и участвуют в пережигании лития в тритий, то далеко не все и (насколько можно понять из данных по взрыву в космосе) в основной массе свой улетают наружу унося почти всю энергию именно термоядерного взрыва (80%).

Это - так называемая чистая термоядерная бомба.
В "грязной" бомбе есть еще третья ступень. Собственно "толкатель" (оболочка термоядерного заряда) должен быть из материала с большим Z. Идеально U238. Сначала он выполняет роль толкателя, а потом, когда полезли 14.2 МЭв нейтроны от термоядерной реакции он еще и начинает делиться, давая дополнительную энергию и нейтроны (но меньшей энергии, кажется, 1 Мэв). Хотя цепной процесс деления 238 с затуханием, но нейтронов из второй, термоядерной ступени достаточно что бы третья ступень сделала свое слово и ее нейтноны так же идут на дожигание лития.
Но в любом случае (и чистом и грязном) энергия термоядерной бомбы (в отличие от чисто ядерной) оказывается в значительной степени представлена не тепловым рентгеном а именно нейтронами.
Во всяком случая я до сих пор в это свято верил!

[alex_semenov]

AlexAV, спасибо что ткнули носом.
Я некритично опираюсь на информацию, источник которой обязательно приведу (ниже).
Действительно, деление не может дать ВСЕ (или подавляющую часть) нейтронов, пережигающих литий в тритий. А так как и термоядерных нейтронов не густо (один на одну реакцию), то получается, что для хорошего перегорания лития в тритий нужно использовать почти все термоядерные нейтроны. Нейтроны грелки - только запускающие процесс.

Особо спасибо за табличку... Это как раз ценная конкретика. Из нее можно, кажется, пересчитать какой же действительно процент энергии уходит из водородной бомбы с нейтронами... 
Видимо некритично принимая идею о том что 80% энергии в водородной бомбе уходит с нейтронами,  я пользовался принципом: из двух гипотез худшая - наиболее вероятная. Потому что для взрыволета как раз ваша "новость" получше.

[alex_semenov]

ALexAV!
Обещанная сслыка, сбившая меня с пантелыку:

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

Цитата:

С одной стороны, рассмотрим чистый термоядерный взрыв, когда практически вся выделившаяся энергия определяется (d,t)-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 соответствует 4.2x10¹⁵ Дж, а при единичной (d,t)- реакции выделится 17.6 МэВ (2.8x10^-12 Дж). Отсюда следует, что при термоядерном взрыве c мощностью W (Мт) выделяется примерно N0 = 1.5x10²⁷W быстрых нейтронов.
С другой стороны, рассмотрим взрыв, где вся выделившаяся энергия определяется исключительно процессом деления. На долю нейтронов при этом приходится около 7 МэВ, что составляет 4% от используемой во взрыве энергии деления (170 МэВ). На долю теплового рентгена уходит 80% энергии взрыва и остаток (16%) падает на кинетическую энергию пото-
ка атомов (скорее, ионов) материала боеголовки.

Конец цитаты.

Гм... Сейчас приведя эту ссылку я только и обратил внимание, что утверждение, мол 80% энергии уносится нейтронами, высодится НА ОСНОВАНИИ простого энергетического баланса термоядерной реакции без учета более сложных процессов...
 

[alex_semenov]

Как видите, нейтроны с 14,2 МэВ составляют лишь небольшую часть излучаемых нейтронов, большая их часть имеет существенно более низкую энергию. Кроме того, приведённое значение числа излучаемых нейтронов с учетом спектра соответствует общей энергии, уносимой нейтронами, в 1,4%. По сравнению с тепловым рентгеном – копейки, недостойные упоминания.

ПРОСТО ВОСХИТИТЕЛЬНО!

Раз дали мед, так и ложку ДАЙТЕ!
Приведенные вами данные (кстати бросился найти Лобарева в сети - не так и просто! На поверхности не лежит) по термоядерному взрыву это ЧИСТЫЙ термоядерный заряд? Без "грязного" дожигателя из  U238? Как там должна измениться картина?
Хотя и так ясно что при любом делении (и U235 и U238) большую часть энергии все равно уносят заряженные осколки (в отличии от синтеза где более легкие частицы уностит квадратично больше энергии чем тяжелые).

[alex_semenov]

Таким образом на пути к межзвездному взрыволету стоит единственная непреодолимая проблема.

Как перекачать энергию термоядерного взрыва из теплового света (мягний рентген) в энергию разлетающейся плазмы? Если кто-то найдет решение,  то кольцо, которое я строил тут на 12-13-й странице становится вполне себе хард сайнс фикшен!

[alex_semenov]

Таким образом на пути к межзвездному взрыволету стоит единственная непреодолимая проблема.

1) Нехватка актиноидов.

Да. Но вы преувеличиваете знчение этой проблемы. Я тут показывал что U238-го, ушедшего в отвал за эпоху холодной войны вполне достаточно для "заправки" как ионнй супер-медленной колонии так и для более быстрого и более легкого взрыволета.
Мои корабли - это корабли города. И по сравнению с вашими аттоламаи просто пушинки.
Вы же с упорством (пардон) барана хотите запускать именно атоллы с саморегулирующейся биосферой и одичавшими там племенами.
Да, на это никаких актиноидов нигде не напасешься.
Мусор положил - мусор получил.
Вы вцепились в идиотскую идею. Разумеется, у вас ничего и не выходит.
"Ставьте реальные цели!" (с)

2) Тепловой слив.

Я же сказал, если кто-то покажет как перелить рентген в плазму, скажем 80% плазма 20 рентген и прочая дрянь - то можно пытаться задачу срастить. Тгда заработает и щит Шпагина и все остальные уловки. Если не покажет - межзвездные взрыволеты летят в корзину как ненаучная фантастика.

3) Ударное ускорение против прочности кольца на растяжение.

А это разве смертельная проблема? Я разве не предложил сумасшедшее ренение? Кольцо должно принимать удар всей своей массой и не сопротивляться силе разрыва. Пускай рвет! Сильно разорвать все равно не сможет. Инерция не пустит. Кольцо раздастся и вернется назад. Единственное неудобство - для людей. Особенно на завершающей стадии торможения когда топлива в кольце уже нет. Но им и так придется там прятаться в специальных радиационных убежищах, которые я собирался подвешивать в особых  амортизаторных шахтах.
Я прям вижу рассказ ребенка, выросшего на звездолете и пережившего все это. Как их всех взрослые заставили неделями сидеть в относительно тесных отсеках, не выпускали наружу, а потом… они прибыли в новый невиданный мир планет!

[alex_semenov]

1) Меркурий находится в глубокой гравитационной жяме. Доставлять топливо оттуда крайне невыгодно. Кроме того, урана и тория в коре планет, кроме Земли, будет очень мало. Месторождения тория и урана имеют биогенное происхождение. Здесь уже об этом говорилось.

Говорили что богатые месторождения МЕТАЛЛОВ на Земле  СКОРЕЙ ВСЕГО имеют биогенное происхождения. Но окончательного вердикта нет. В любом случае масса именно ядерного топлива по сравнению с массой топлива (бомб) и корабля - ничтожна. Так что можно все это дело поднимать на орбиту из гравитационной ямы Земли (если этот путь окажется самым выгодным, простым).  Доля грузоперевозок именно ядерного топлива из грав ямы незначительная. Вполне себе окупится! Тем более что уран или торий - это ведь МЕТАЛЛ. Его можно пулять на орбиту с чудовищными ускорениями из пушек.



Кто хочет - ищет средства. Кто не хочет - причины.
 

[alex_semenov]

Угу, осталось его только доставить к месту строительства звездолёта.

Я даже картинку показал. Да, по нашим меркам это немыслимо. Но доставка актиноидов из гравитационной ямы будет небольшой частью общей проблемы. Так что если люди "измыслятся" таки запустить  звездолет-город, то проблема не так уж и велика по сравнению со всем проектом.

И по сравнению с вашими аттоламаи просто пушинки.

У вас короткая память. Но зато вы горазды додумывать за собеседника, затем "опровергая", его, якобы неверные высказывания. Мы с вами договорились о корабле с ПН 1Мт. Было дело? Было. Вот от этого и пляшем. Сколько там понадобится тория для него? Несколько мегатонн поднимать с земли? Пардон... Как говорил один толстый тролль здесь - это "планетоидные бредни".

Черт бы вас побрал! (в хорошем смысле слова)
Что такое 1 000 000 тонн? Это при город 10 000 человек 100 тонн на человека… Гм. Да, согласен. И?
Пусай мы берем массовое число 20 (это крайняя масса!) 20 000 000 тонн бомб. Осталось выяснить долю актиноидов в массе бомбы. Скажем,  6 кг плутония на 1 мт вполне разумно
1 мт это 1 тонна - 500 кг. То есть отношение масса бомбы/масса может быть примерно 100. Значит нам нужно 200 000 тонн оружейного плутония. Да, круто. Но это уже действительно сравнимо с ушедшим "в отвал" U238 добытым на Земле. Разумеется из этого урана или тория нужно еще наработать такую массу оружейного материала. На земле этого никто делать не станет.
Опять же, надо понимать КАКОЙ уровень развития цивилизации надо иметь чтобы отправить взрыволет к звездам. Но вытолкнуть 500 тысяч тонн урана из гравитационной ямы пушками - вполне реальная инженерная задача.

Кстати. Если принять 10 тонн на человека (а для корабля-города это вполне может случится) то масса актиноидов, выводимых в космос падает до 20 тысяч тонн. Это вообще уже крохи! Относительно, разумеемся.

Я уже проделывал все эти прикидки тут и ни раз. Но вы их игнорируете, а потом начинаете свою песню по-новому!
Я это проделывал и для взрыволета и для ионного звездолета (вот там 1 Мт я действительно принимал как верхний предел массы) на пол миллиона человек.

Я сомневаюсь что это вообще кто-то сможет показать. Ибо рентген лезть обратно в плазму сам не захочет по причине неубывания энтропии.

Приятно, что мне все-таки удалось донести эту идею до людей.
Да. Это самое тонкое место. Но еще раз. Я поэтому и сказал "ЕСЛИ".
У  меня, кстати, есть идея. Но я не уверен что она сработает…
И я ее уже здесь вроде произносил. Но ею никто не заинетесовался, потому что людЯм нужен непременно лазерный синтеза. Хотя как по мне - это совсем уж УТОПИЯ. В 1000 раз более утопичная (простите Иван, но истина дороже!) чем взрыволет на бомбах.
Я уже давно к этой идее и не хочу возвращаться! Без меня хватает энтузиастов. Но я уверен что ни "Дедал" ни его крылопланенный сынуля никуда не полетят.

Сколько миллионов сжатий-растяжений тора выдержит конструкция?

А сколько выдерживает вагонная рессора?
Еще и еще раз. Главный амортизатор - СИЛА ИНЕРЦИИ. Она тормозит, принимает на себя силу рвущую кольцо. Задача конструкционных элементов НЕ МЕШАТЬ рвать. Подаваться расширению кольца. Оно скоро закончится. И вот тогда можно возвращать кольцо к первоначальному положению.
Идея - сумасшедшая. Но очень похожая на подобные идеи в современной архитектурной инженерии. А звездолет это не машина. Это строение.

Процент непросчитанной магии в бомболёте пока ещё слишком высок для hard science fiction.

Все познается в сравнении.

[alex_semenov]

Разумеется из этого урана или тория нужно еще наработать такую массу оружейного материала.

Технологически этот процесс не так прост. Вот тут-то и становится ясно, что тогда проще добывать уран/торий прямо в поясе астероидов...

Понятно. А если использовать те технологии трансмутации, которые мы до сих пор использовали для военщины, то вообще задача неподъемная.
Но все это - разговоры о вкусных "мелочах". Это уже сложности на стадии реализации.

Тогда почему вы до сих пор не рассчитали пиковое ускорение конструкции под действием пенделя взрыва? Это отличный параметр, который показывает, имеет ли смысл вообще что-то считать дальше или нет.

Да я и посчитал. Там где-то в районе 13-страницы есть. Правда там была чуть-чуть ошибка. Но все в пределах эскизных допущений корректируется.

Я догадываюсь что никто не увидел сути идеи.
Ганс (кажется) меня ткнул носом в чудовищные рвущие силы. И это все увидели. А что я на следующий день придумал - мало кто обратил внимание.

Главная идея. Взрыв в вакууме как фотовспышка. И нагрузка на кольцо возникает коротким импульсом . Тысячные секунды. Если вы пытаетесь противостоят этому импульсному рывку - вы получаете чудовищные рвущие силы.
Все как бы погибло.
Но если вы не будет НИКАК сопротивляться этому короткому импульсу, то милионтонное кольцо (и топливо, сколько-то там миллионов) примет этот короткий импульс с ускорение порядка 10g  (долю секунды!) и приобретет скорость порядка м/с (5? 10?) и вот после этого  амортизаторы должны эту массу затормозить в течение секунды (уже!). То есть рвущее усилие в тысячираз уже меньше! И когда кольцо пружинит (остановится и пойдет назад), теперь включаются демферы (они же снимают энергию на работу пушек). Опять в течение секунды они поглощают кинетическую энергию кольца, возврадающегся к первоначальным размерам (в это время стреляет очередная пушка выпуская очередную бомбу). Кольцо в результате такого хода раздуется на десяток-другой метров. Но так как диаметр кольца километры, то вся эта игра будет в пределах механики кольца, состоящего из мягко-сочленненных модулей.

Вообще в конструкции масса всяких сложностей. С той же тяжестью. С пушками. Но все это в первом приближении складывается в изящный набор решений (мне и жалко выкидывать эту идею потому что там складываются красивые решения. Что называется пример инженерно-изящного мышления).
Но нет смысла с этим сражаться, не победив ГЛАВНУЮ проблему - как перекачать энергию взрыва в энергию плазмы. Нет этого решения - нет смысла развивать все остальные детали проекта.

[alex_semenov]

ЛТЯРД резко в отрыве от остальных по возможности реализации. 

Вы как всегда непреклонны в этом! Это я мечусь от идеи к идее...

[alex_semenov]

Кольцо в результате такого хода раздуется на десяток-другой метров.

И как это всё работает при 100Гц?  

Какие 100 Гц. В огороде бузина- в Киеве дядька!
Речь о взрыволете-кольце в 2-5 км в диаметре на расстоянии в 2 км по оси которого происходит термоядерный взрыв примерно мегатонну. Ткие взрывы не могут происходить чаще чем 1 в секунду. А скорей 0.3 Гц.

В вашем воображении взрыв происходит долго, а потом кольцо ещё энн секунд релаксирует. Ага, конечно. Но вы забыли, что кольцо у вас расширяется лишь доли микросекунды (пока плазма в сопле). И если оно за это время у вас поглощает ускорение в м/с, то это уже мегаперегрузка какая-то. Либо оно подвергается удару и никуда не расширяется.

Вы хотите что бы я сел и все пересчитал по-новой?
Длительность взрыва я считал по времени торможения разлетающейся плазмы на дистанции  где-то 1 км от скорости разлета до 0 и удваивал ее (плазма ведь выталкивается из магнитного зеркала). Взрыв десяток наносекунд. Разлет плазмы длится микросекунды. Кольцо отражает плазму ТОЖЕ микросекунды и в этот момент получает чудовищной силы рвущий толчок. Не столько потому что взрыв создал огромный импульс, сколько потому что этот импульс длиться короткое время.  По закону сохранения импульса, зная скорость и массу плазмы можно вычислить скорость кольца, зная его массу (миллионы тонн). Получается скромная скорость. Вот ее и надо теперь тормозить в течение секунды или полусекунды. Но уж никак не микросекунды. В этому - суть идеи. Тогда конструкция держит удар.

[alex_semenov]

Получается скромная скорость.

Скорость-то скромная. Только вот достигается она за слишком короткое время. Даже если ваше кольцо колыхнётся всего до 1 мм/с за 1 мкс, то это будет ускорение 100g.

Значит положим всех в амортизационные колодцы. Пускай смотрят цветные сны пол года, пока идет разгон-торможение. Для художественного романа антураж - самый что нинаесть!

Это равносильно падению в тяжёлом лифте с небольшой высоты с этой вашей частотой в герц. Каково? 

Не равносильно. В течении мкс человек выдерживает такое ускорение. Где-то читал что водитель танка во время боевых учений на кочках испытывает импульсные нагрузки до 1000 g! По оси голова-ноги!
Другое дело что в течении полугода переносить ежесекундные толчки невыносимо. Значит придется ложить весь экипах в защитные камеры.

[alex_semenov]

Значит придется ложить весь экипах в защитные камеры.

Садисты какие-то... Неужто никто никогда не слышал слова "амортизатор"? Импульсные нагрузки гасятся элементарно, еще конструкторы телег додумались, кареты сделали...

Но идея была в том, что бы все вырернуть наизнанку. Не корабль амортизировать а использовать массу корабля как промежуточный амортизатор. А окончательно амортизировать не все отсеки а только те, где временно прячутся люди.

Зависит от амплитуды качаний. Если это десяток метров, то можно внутри несущей, радиационнозащитной и бомбопушкосодержащей оболочки тора выделить целые модули размером с дом, которые будут скользить на амортизаторах (точнее, вокруг них будет шататься оболочка). Я, собственно, уже это предлагал. А уже в инерционном полете раздвинуть переходные палубы, выпустить воздух в остальное пространство, высадить деревья в парковые зоны и т.д.

Я это и называл спасательными камерами. Другая проблема - по мере расхода бомб, которые расположены по внешнему кольцу живого отра и создают поначалу толстенный слой радиационной защиты, радиационная защита будет становиться тоньше. Особено на последнем этапе торможения, когда и масса кольца станет меньше и импульсные рывки - чувствительней. Поэтому в конце людей все равно придется прятать в такие убежища.

[alex_semenov]

Дак перекачивать не надо. Если вы используете  заряд D+Ge3 зажигаемый чисто радиационной имплозией(как у снежинцев) Подбирая нужную отическую толщину заряда, можно добиться того что основная часть 14мэвных протонов будет покидать бомбу практически не теряя энергии. Правда тут пояляеться другая проблема, вся остальная масса заряда, будет вносить малую долю в импульс. Потому будет по сути являться баластом.

Поэтому, даже если в вашей идее есть доля реалистичности - она не годится.
Кроме того. НИКАКОГО гелия-3!
Забудте про него. Это очень неудобное топливо. Мало того что это всегда жидкость. Это жидкость с РЕКОРДНО низкой плотностью. Хранить ее - одна морока. А на маое взрыволете бомбы используются ТРЕМЯ способами.

1) Бомба есть топливо сгораемое в двигателе.
2) Бомба есть элемент радиационного экрана, защищающего жилые отсеки
3) Бомба есть элемент силовой конструкции. То есть они, мало того что сложены в кольцевом туннеле, они там собраны в цепи и сами себя держат, скажем когда кольцо находится в инерциальном полете и раскручено для создания центробежной силы тяжести в городе.

[alex_semenov]

В концепции УТС описано как, мягкий ренген с холраума передаеться в кинетическую энергию частиц мишени. Причем КПД этого процеса на прямую зависит от величины заряда ядра вещества оболочки мишени. При облучении холраума лазером хороший кпд преобразования в ренген, достигаеться за счет использования матерьялов с большим зарядом ядра.

Та конепция, как я полагаю, мало помогает в случае ядерных бомб.

[alex_semenov]

Поэтому, даже если в вашей идее есть доля реалистичности - она не годится.

Это верно, но это и касаеться также всех схем типа взрыволета, и даже магнитного удержания. Так как Максвеловское распределение в плазме(да и в газах) энергии, приводит к тому что легкие ионы несут большую энергию, а тяжелые малую.

Понятно. Но суть тут не в этом. Суть в том что почти вся энергия взрыва через 10-20 наносекунд после его начала оказывается в виде фотонов мягкого рентгена. Это так называемый фотонный газ. И почти вся энергия - в нем. Ионы (тяжелые, легкие  - уже не важно) имеют десятую часть этой энергии. И когда бомба "разлетается" (100 наносекунд, 1000 наносекунд) такое соотношение и сохраняется. Почти вся энергия - рентгеновская вспышка и только десятая часть - импульс плазмы.
Разумеется между ионами плазмы материала бомбы и фотонным газом устанавливается равновесие, но рентген покидает плазму по закону Стефана-Больцмана куда быстрей чем частицы плазмы успевают разлетелься друг от друга унеся совю энергию.

[alex_semenov]

Если вы хотите преобразовать энергию

Та конепция, как я полагаю, мало помогает в случае ядерных бомб.

Теоритически если вы бомбу окружите пылью из водородного снега...То ренген бомбы должен преобразоваться в кинетическую энергию водорода с хорошим кпд.

И в чем изюминка такой теории?

[alex_semenov]

И в чем изюминка такой теории?

Преобразовать ренген в кинетическую энергию частиц. Но проблема баласта остаеться.

Значит это не решение проблемы.
Вы второй после Виверна, кто с легкостью готов выбрать легкие фракции реактивного выхлопа и выкинуть тяжелые! Неуже ли не ясно что это АБСОЛЮТНО НЕПРИЕМЛИМОЕ решение? Энергию вложенную в рабочее тело надо распределять как можно равномерней между всей отбрасываемой массой (что получить порой просто невозможно). Поэтому в ЖРД или ЯРД стораются сделать выхлоп из как можно более однорогного  и атомарно легкого вещества.

[alex_semenov]

Насчет наизнанку - это вам, видимо, удалось. Амортизируются обычно не полезный груз (ноги отдельно, головы отдельно), а источник вибрации. ДУ, например, колеса. А уж внутре ДУ смотреть надо, что и как амортизировать.

Тут несколько иной вид тряски. Но еще в работе  Дайсона тот указывает что если решить проблему зеркала, то вторая проблема - амортизаторы. И объяснил почему. Пэтому логично часть элементов системы амортизации сделать "совмещенными" с другими элементами. В этой концепции все со всем совмещается. Такова мысль автора. Можно было бы и назвать звездолет "Синергетика"
 

[alex_semenov]

Я бы с удовольствием, но природа не хочет чтобы во взрыве импульс частиц распределялся равномерно. Даже если представить взрыв химическиго заряда, у которого будут однородные продукты реакции, то все равно газ внутри взрывчатки будет отдавать свою энергию внешним слоям взрывчатки. Так что в бомбе проблема баласта(неравномерность импульсов) не решаемая.

Да понятно. Но речь не об этом.
Речь о том как бы отобрать у рентгена хотя бы 2/3 его энергии и как-то (пускай неравномерно) отдать ее ионам разлеюающейся бомбы. При этом пускай очень неравномерно но всем. Если вы передадите эту энергию только 10% (какому-нибудь внешнему слою-бланкету) то у вас 90% массы бомбы - почти что балласт. Нафик такой паравоз нужен?