Двигатель для межзвёздных перелётов

[Проходящий Кот]

Отбросив при этом защиту, кроме защиты кабины....

[alex_semenov]

А если собрать реактор по самым топовым технологиям, сделать мощный ионник, хорошенько заправить ракету, так чтоб топлива хватило на время работы   реактора... Пускай ускорение будет микроскопическим, пускай год она эту скорость набирает...  Может что-то и прокатит?

Еще и еще раз.
Напрягите воображение.
У вас ракета должна пролететь дистанцию L=4,5 св. года.
Какая - НЕ ВАЖНО!
Некая абстрактная идеальная ракета.
Сферическая в вакууме.
Самая что ни наесть сферическая.
Представили?
Какое МИНИМАЛЬНОЕ ускорение она может иметь на этой дистанции?
Такое, что до "середины" пути она м-е-е-е-е-дленно разгоняется, а потом так же ме-е-е-е-дленно тормозит. То есть она весь пут летит с включенным двигателем. В "средней" точке пути она достигает скорости v и тут же начинает тормозить.
Это не есть хорошо. Это очень плохо с точки зрения энергетики. Но такая траектория - обеспечивает ТЕОРЕТИЧЕСКИ минимальное ускорение ракеты.
Еще, какое будет v? Не важно. Оно определяется ускорением. А ускорение определяется УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТЬЮ ракеты (мощностью вложенной двигателем в  стую W, деленную на массу пустой ракеты). Если вы ограничены некой удельной мощностью, то вы имеете некое ускорение. И с этим ускорением вы можете достигнуть некой максимальной скорости на такой траектории.
И это самая тихая траектория. С самым малым ускорением.
Меньше на этой дистанции просто не может быть.
Еще и еще раз. МЕНЬШЕ БЫТЬ НЕ МОЖЕТ!
Поняли почему?
Почему "середина" взята в кавычки?
Если бы это была не ракета, а совсем уже сферический звездолет, который не меняет массу и движется (непонятно как) с постоянным ускорением то середина была бы без кавычек. Это действительно была бы середина L. И тут вычисления становятся вообще примитивными (проделайте сами в качестве домашнего задания).
Но в случае ракеты точка достижения пиковой скорости будет смещена от середины пути ближе к цели. Но это - мелочи. Главное. Даже такое минимальное ускорение потребует определенной УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ от ракеты. И вот вам график показывающей какое время полета к АЦентавра такой минимально ускоряемой ракеты будет при разных удельных мощностях в зависимости от выбранной скорости истечения в двигателе:



Это график показывает ВСЕ что надо понимать и знать.
Это абсолютный ответ на ваш вопрос.
Теперь оценивайте. Например, орбитальный буксир:



Масса 20 тонн.
Мощность ЭРД  ~ 1 Мвт
Делим мощность на массу, получаем энерговооруженность.
50 Вт/кг
Это - текущая реальность.
Американцы, работая над проектом TAU (в 80-х, полет к границе солнечной системы) заявили, что выше 100 Вт/кг энерговооруженности ЭРД добиться нельзя.
Мы тут крутили эту идею и пришли к выводу что при большом прогрессе и удаче мы могли бы выкрутить 1000 Вт/кг. Больше - вряд ли получится. Больше - нужны некие совсем иные подходы.
Вот теперь поднимайте глаза на график выше и смотрите. Сколько минимум ( при какой скорости истечения) лет продлиться  полет с самым ме-е-е-е-едленным из возможных ускорений к ближайшей звезде при такой энерговооруженности?

[Vavanzer]

Вот теперь поднимайте глаза на график выше и смотрите. Сколько минимум ( при какой скорости истечения) лет продлиться  полет с самым ме-е-е-е-едленным из возможных ускорений к ближайшей звезде при такой энерговооруженности?

По ускорению дайте какие нибудь данные) Голова кругом идет! У вас все прод рукой для подсчета,  а мне вникать надо...

[alex_semenov]

Вам надо - вы и вникайте.
Какое там ускорение лично я  - понятия не имею! Маленькое.
Но конкретно какое - мне не нужно было.
Вам нужно? Вычисляйте.
Зачем вам  еще к тому что я дал какие-то дополнительные данные?
Учебник Перышкина по физике - достаточно! (то есть элементарного школьного знания физики).
Второй закон Ньютона:

Ускорение это тягя деленная на массу ракеты. Сила на массу. В начале масса пустой плюс толпиво (M+m)

в конце только пустой M.

Что такое тяга у ракеты? Это импульс за секунду.

Дельта-эм - это секундный расход топлива, u - скорость истечения (на графике есть!).
Для идеального двигателя (пока все считаем для него) из этого легко оценить и секундный расход энергии. То есть мощность двигателя W:

Ну а мощность деленная на массу пустой ракеты - удельная мощность.
Теперь раскручивайте все обратно.
У вас есть удельная мощнсоть (на графике подписи к кривым удельнюу мы тут считаем к пустой рактете!). Вам надо из нее для какой-то выбранной вами u (видимо минимум) определить секундный расход ракетной массы. Как - все выше. Определившись с ним вы легко вычислите ускорение (в начале, в конце) из графика выше где можно взять удельную мощность (W/M) и скорость истечения u.
Массу ракеты берите произвольно (если в выкладках она у вас не сократилась).
Вся масса топлива m - отдельная песня. Но на графике минимум времени перелета  при массовом числе ракеты R=m/M=3. На него и ориентируйтесь. Бутед вам ускорение в начале и в конце.

[AlexOrex]

По ускорению дайте какие нибудь данные) Голова кругом идет! У вас все прод рукой для подсчета,  а мне вникать надо...

Среднее ускорение при перелете до Альфы за 1000 лет - порядка 5 километров в секунду за ГОД (1-2 миллиметра в секунду за секунду) Точнее - надо считать.
Причем в процессе обсуждения выяснилось, что многие схемы звездолетов (ионник, солнечный и солнечно-магнитный парус, возможно и взрыволет) - утыкаются примерно в один и тот же предел скорости - пару тысяч км/сек.

А 0,001 с ?

Уже проще (при фиксированной дистанции перелета - кубически, то есть в 1000 раз). Разогнать до 300 км/с, по крайней мере, можно и термоглиссером или ионником. В обсуждении темы Bob'а https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,115150.0.html
вроде не пришли к определенному мнению, сможет ли зонд через тысячи лет гарантированно включиться и исследовать систему, но затормозить он не сможет, а связаться с Землей - сомнительно.

[noxx77]

Отбросив при этом защиту, кроме защиты кабины....

Да фиг бы с защитой... Радиаторы!

[noxx77]

Для этого нужно внимательней перечесть аналы, а  мне как-то лень

Аналы ? Читать ? 
Свят, свят. Да как у Вас язык повернулся ТАКОЕ предлагать ?

Чтение будущего по анусу - традиционная и популярная японская забава. В аллергическом смысле она очень сильно напоминает наши форумные попытки просчитать звездолёт: как ни гляди - глубокая и бесперспективная темная неизвестность!

[VimanaPro]

Чтение будущего по анусу - традиционная и популярная японская забава. В аллергическом смысле она очень сильно напоминает наши форумные попытки просчитать звездолёт: как ни гляди - глубокая и бесперспективная темная неизвестность!

Конкретно издеваетесь над почти старым натуралом ?
Ну есть аллергия на грамматику, но зачем же спецом провоцировать-то обострение, сговорились ?

[noxx77]

Чтение будущего по анусу - традиционная и популярная японская забава. В аллергическом смысле она очень сильно напоминает наши форумные попытки просчитать звездолёт: как ни гляди - глубокая и бесперспективная темная неизвестность!

Конкретно издеваетесь над почти старым натуралом ?
Ну есть аллергия на грамматику, но зачем же спецом провоцировать-то обострение, сговорились ?

Смартфон, Т9, 6 утра. Это покруче Блока... Конечно в аллегорическом!
Но я запомню Вашу слабость. На всякий случай.)))

[crazy_terraformer]

Было ли здесь, пока не дочитал.
Пучки релятивистских заряженных частиц могут быть использованы как источник энергии для звездолёта.Чем ближе к скорости света движется поток частиц, тем меньше его расходимость.
Джеты черных дыр пробивают пространство на миллион световых лет. Нам хотя бы до ближайших звезд.

Строим поближе к Солнцу мегаускоритель частиц, источник энергии Солнце, ещё нужен какой-то  гибрид электромагнитного паруса-щита и отражателя тормозного гамма и рентгеновского излучения.

[Проходящий Кот]

Отражатель ренгеновского излучения нам бы и в двигателе на термоядерных бомбах пригодился.....

[crazy_terraformer]

Отражатель ренгеновского излучения нам бы и в двигателе на термоядерных бомбах пригодился.....

Категорический одобрямс!

[ВадимZero]

Пучки релятивистских заряженных частиц могут быть использованы как источник энергии для звездолёта.Чем ближе к скорости света движется поток частиц, тем меньше его расходимость.

Ну вот и посчитайте какая энергия должна быть у частиц, чтобы расхождение пучка из-за кулоновского расталкивания было не больше нескольких милиметров в секунду. Здается мне отдельные ядра урана проще будет разгонять. Да и релятивисткие скорости будут не нужны.

[OratorFree]

Строим поближе к Солнцу мегаускоритель частиц, источник энергии Солнце, ещё нужен какой-то  гибрид электромагнитного паруса-щита и отражателя тормозного гамма и рентгеновского излучения.

А разве возможен принципиально отражатель гамма излучения? По-моему это невозможно. (Для ренгеновского вроде есть, какое-то стослойное зеркало)

Дополнение.
Немного поразмышляв, пришел к выводу, что это гениальная идея - ускоритель у Солнца. И скорость потока можно регулировать, подстраиваясь под скорость зонда. И протоны от Солнца  брать, и энергию от него. ИМХО, это единственный способ для межзвёздных путешествий, видится мне. Автору за идею плюсую в карму.

[crazy_terraformer]

Ну вот и посчитайте какая энергия должна быть у частиц, чтобы расхождение пучка из-за кулоновского расталкивания было не больше нескольких милиметров в секунду. Здается мне отдельные ядра урана проще будет разгонять. Да и релятивисткие скорости будут не нужны.

Варианты решения.
1)Увеличим скорость частиц.
Чем ближе к скорости света, тем больше масса, чем больше масса, тем больше гравитационное взаимодействие частиц друг с другом. С другой стороны чем больше масса отдельной частицы, тем меньше можно отправить частиц.
2) Параллельные пучки частиц разных зарядов.
Ставим блок параллельных ускорителей на одной направляющей для ускорения частиц разных зарядов, чтобы пучки частиц сливались вместе под действием кулоновских сил притяжения.
3) Ускорение плазмы. Плазма в целом нейтральна. Вопрос в том как её получить и ускорить.
4) Откажемся от ускорения заряженных частиц в пользу ускорения на макро уровне.
Электромагнитной пушкой можно ускорять до релятивистских скоростей металлическую дробь,болванки из металла или из неметалла покрытые металлом,  в качестве первичного отражателя используем сбрасываемые диски-мишени или струи какого-нибудь вещества.

[crazy_terraformer]

А разве возможен принципиально отражатель гамма излучения? По-моему это невозможно. (Для ренгеновского вроде есть, какое-то стослойное зеркало)

Полагаю, придётся использовать абляционный экран или подавать струи какого-нибудь вещества для испарения и создания реактивной силы на плиту толкатель - модификация взрыволёта без запаса термоядерных или ядерных зарядов

[OratorFree]

Варианты решения.
1)Увеличим скорость частиц.

Движущиеся одноименно заряженные частицы притягивают магнитными силами.

[ВадимZero]

Чем ближе к скорости света, тем больше масса, чем больше масса, тем больше гравитационное взаимодействие частиц друг с другом.

Гравитационные силы, сравниваются по интенсивности с кулоновскими при планковских энергиях. То есть недостижимых не сегодня и не когда либо.

Ставим блок параллельных ускорителей на одной направляющей для ускорения частиц разных зарядов, чтобы пучки частиц сливались вместе под действием кулоновских сил притяжения.

Если так сделаете, протонные банчи еще сильней будут разлетаться.

3) Ускорение плазмы. Плазма в целом нейтральна. Вопрос в том как её получить и ускорить.

Плазму умеют и получать и ускорять. Проблема только в том плазма сама по себе состояние горячее, потому будет расширяться как и нагретый газ.

Электромагнитной пушкой можно ускорять до релятивистских скоростей металлическую дробь,болванки из металла или из неметалла покрытые металлом,  в качестве первичного отражателя используем сбрасываемые диски-мишени или струи какого-нибудь вещества.

Подобные идеи есть...только там предлагалось использовать микропылинки имеющие статический заряд.

[noxx77]

Пучки релятивистских заряженных частиц могут быть использованы как источник энергии для звездолёта.Чем ближе к скорости света движется поток частиц, тем меньше его расходимость.

Ну вот и посчитайте какая энергия должна быть у частиц, чтобы расхождение пучка из-за кулоновского расталкивания было не больше нескольких милиметров в секунду. Здается мне отдельные ядра урана проще будет разгонять. Да и релятивисткие скорости будут не нужны.

вот тут возникает абсолютно дикая мысль, что урановая болванка или очередь "пуль" на хорошей скорости вполне подойдут для пушечной схемы...

[crazy_terraformer]

Пучки релятивистских заряженных частиц могут быть использованы как источник энергии для звездолёта.Чем ближе к скорости света движется поток частиц, тем меньше его расходимость.

Ну вот и посчитайте какая энергия должна быть у частиц, чтобы расхождение пучка из-за кулоновского расталкивания было не больше нескольких милиметров в секунду. Здается мне отдельные ядра урана проще будет разгонять. Да и релятивисткие скорости будут не нужны.

вот тут возникает абсолютно дикая мысль, что урановая болванка или очередь "пуль" на хорошей скорости вполне подойдут для пушечной схемы...

У меня возникала подобная мысль- ударное сжатие урана-235 или плутония-239 при столкновении с с твердой или жидкой мишенью и последующий ядерный взрыв или микровзрывы, её можно экстраполировать на ''термоядерные'' болванки и пули - урановые или плутониевые макро и микроёмкости заполненные термоядерным горючим, если кинетическая энергия болванки будет достаточна, чтобы при столкновении с мишенью вызвать необходимое энерговыделение термоядерной реакции, то можно обойтись и без урана с плутонием.