Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Я прошу прощение, но возник совершенно идиотский вопрос. Смторите формулу:



А можно засписаль "логарифм квадрат" как-то покомпактней без этих двойных скобок? Ну как sin²(x), например? Идиотская ситуация! Не могу впомнить, можно так или нельзя?

[alex_semenov]

Александр, вы меня убиваете... 2*ln(k+1)

Нет. 2*ln(k+1)=Ln((k+1)^2). А у меня ln(k+1)*ln(k+1). Не два логарифма, а логарифм на логарифм. Большая разница!

[alex_semenov]

конечно можно)(log x)^2 = log 2x

Я тоже почти уверен что можно, но что-то застопорилось в голове... Спасибо!

Это кстати удельная мощность ракеты. u - скорость истечения. k - отношение массы топлива к массе ракеты, S - дистанция перелета f - коэфициент разгона (отношение ВРЕМЕНИ разгона к времени инерциального перелета в случае мгновенного разгона и торможения, для крутой ракеты можно взять 0.1-0.3).

Я раньше привязывал удельную мощность к v - пиковой скоростьи некого абстрактного звездолета (который разгоняется/тормозится равномерно ). В данном случае привязка идет к скорости истечения и k. Мне было интересно как, собственно, на удельную мощность влияет k. Я удивлер - не очень сильно! Я ожидал что куда сильней!

[alex_semenov]

Сообразил после того, как нажал кнопку "отправить"... Провисело где-то 30 секунд, потом удалил. Вот как рушатся репутации...

Не берите в голову!
Не ошибается тот, кто ничего не делает!
Кстати, формула выше - оказалась неверная. Не зря я ей сразу и не поверил. И я никак не могу понять где я ошибся при ее выводе... Я вывел удельную мощность другим способом и получил другой результат. И судя по поведению другой функции, она как раз и верная:



А если эту "новую" формулу выразить через скорость истечения u, а не конечную V_k, то вообще получается красиво-просто:



И интуитивно все логично. Мощность растет пропорционально росту массового числа.
Но вот где ошибка в выводе предыдущей формулы - никак не могу уловить.

Я тут недавно получил финальный отчет по Дедалу, они там тоже используют удельную мощность.

Мне фото этого отчета в виде фото всех страниц присылал Первушин (тот самый, который публицист и фатнаст). Я его давал, кажется, Кто-Кто и он выкладывал распознанные куски на "народе".
Я так и не удосужился его основательно почитать. Только полистал, поискал знакомые буквы кривые и формулы. Хорошо если кто-нибудь таки сделал перевод (хороший) этой работы. Но я уже не возьмусь. Мне это не очень уже интересно.

Но пока читаю. А вот как быть если ракета 2-х ступенчатая? Какая там удельная мощность?

Двухступенчатость вырисовывается там, где массовое число дорасло до 9 и при этом топливо остается жидким (а гелий-3 - именно такая гадость), то есть баки для топлива составляют заметную часть массы пустой ракеты.
Хотя меня именно в двухступенчатости "Дедала" смущало вот что.

Доля массы двигателей в массе пустой ракеты у "Дедала"  должна быть явно выше чем у обычной ракеты. У обычной ракеты, ЖРД (насколько я знаю) составляют мизерную часть от массы пустой ракеты (ступени). Главный пожератель стартовой массы - именно корпус-бак. Поэтому есть смысл ставить последовательно ступень на ступень и  даже "катать" неработающие двигатели на верхних ступенях (там, разумеется появляется масса других преференций). А вот для звездолета… Оправдано ли вот так вот как на "Дедале" "катать" двигатель верхней ступени?



Интуитивно, мне это кажется В ДАННОМ СЛУЧАЕ неразумным.
Но я вроде помню, что  в отчете есть даже отдельная глава где они  доказывают выгодность двухступенчатости. Прадва, я не вникал насколько они это делают хорошо?

Что касается удельной мощности, то как мне кажется, ступенчатость тут мало что решает.

[alex_semenov]

конечно можно)
(log x)² = log²x

Никогда не встречал.

Кстати, я тоже не могу припомнить такого... Хотя ведь по-идее логично! Почему это для sin, cos  - можно, а для других функций - нельзя? Ведь вопрос всего лишь условности языка! Притом искусственного языка (не сильно обремененного маразмами традиций).
Но именно потому что язык - весь на условных традициях (нельзя вывести, надо знать) я и засомневался. Мало ли?

С логарифмами понятно. А по существу темы что-нибудь будет?

По существу - работаем… 

[alex_semenov]

Материалы по тексту о "Дедале":
http://daedalus-zvezdolet.narod.ru/index.html

Извените, Прохожий, я вас перепутал с Кот-Кот...  У меня почему-то давно вы двое ассоциируетесь как один человек... Не могу даже вспомнить почему? Возможно потому что Кот-кот, когда-то назывался Проходящий Кот? Хотя возможно все вы - три разных человека?

Вообще же говоря, я считаю что люди себя сами наказывают, называясь в Сети "собачьими кличками".  Это тот самый случай, когда делать как все - себе же дороже.

[alex_semenov]

Интересная описка у Семенова:

3. ПЕРЕСЕДЕНЦЫ
Группа переселенцев, которая взойдет на борт летящего только в один конец корабля-колонизатор, ...

http://go2starss.narod.ru/pub/E008_DSH.html
Является ли эта описка "по Фрейду"?

Надо у Фрейда спрашивать!
Блин, после переноса "народ" на новый движек я так и не перерегистрировался там. Раньше я легко бы залез и поправил бы. Но теперь надо напрягаться, регистрироваться, вникать в новые правила, интерфейсы... Некогда и нет особого желания это делать. По-сути перенос проекта на новую платформу задушил и без того едва живой проект "горизонт возможного".
Я последнее время просто с НЕНАВИСТЬЮ отношусь к всякого рода инновациям в информационной сфере. Ничего по-настоящему нового нет. Один геморрой и ПУСТАЯ суетня… Устал уже от ненужных "знаний". Дебилы дебилов дебилят дебилом погоняют…

[alex_semenov]

Пузырь Семенова я как-то упустил, у кого-нибудь есть ссылка под рукой?

Это не мой пузырь. Это был ионный двигатель с радиоизотопным реактором. Необычным в нем была рекордная удельная мощность. Вот https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,85164.msg2733669.html#msg2733669 Плюся мы его практически весь смогли посчитать (там вплыло несколько красивых задачек). 

[alex_semenov]

Размеры двигателя на картинке много больше размеров полезного пространства. При нынешних технологиях это можно понять, так как топливо имеет низкую энергию сгорания, и необходим его большой объем. Смысл высококалорийного топлива, включая ядерное, как раз в его компактности.

Жуткая гигантомания и несовершенная аэродинамическая форма. Чем больше размеры, тем больше надо топлива. Вряд ли нужен корабль больше, чем Шаттл/Буран/Ту-134. Вопрос взлета и посадки с планеты никуда не денется. Поэтому лучше всего или форма самолета (шаттла) с дополнительной возможностью вертикального взлета и посадки с аэродинамикой, рассчитанной на широкий разброс гравитации и плотности атмосферы. Или обтекаемой капсулы со взлетом и посадкой за счет двигателей, но крылья в любом случае не помешают.

Проблема не в сообщении этого ускорения, а в том, что такое ускорение надо сообщать длительное время, а топливо должно быть легким и компактным. Надуманной является и проблема, что излучение корабля сильно повредит Земле. Даже, если сгорание топлива будет связано с радиацией, ее мощность будет невысока при невысоких ускорениях корабля. Не надо лететь на корабль с помощью другого корабля и совершать старт в другом месте, достаточно сделать двигатели в виде нескольких многоразовых неотделяемых ступеней. Первый двигатель с мощностью порядка обычного авиационного двигателя для взлета и посадки, второй, сообщающий кораблю скорость не ниже второй космической в стороне от населенных пунктов, и третий - разгоняющий корабль до максимальной скорости в стороне от Земли, и соответственно тормозящие корабль при посадке.

Надо посмотреть, а возможно ли создать вещество с аномально высокой энергией обычной химической связи. В этом случае не было бы проблем антивещества с хранением и радиацией и ядерного горючего с радиацией. А также не закрывать вопрос о сверхсветовых полетах и возможности создавать высокие ускорения без перегрузок. В США это уже финансируется.

Существует также проблема защиты от космической среды и при необходимости ее обсчета и коррекции траектории. Это, конечно, вопросы далекого будущего, но себестоимость любых задач неизбежно будет снижаться со временем, если будет идти технический прогресс.

Макс, да вы поэт!!!
Я плакалЬ!!!!
Эх! Где мои шестнадцать лет!!!
Аж зависть берет!

[alex_semenov]

Я тут потихоньку исследую проблему ионного звездолета на пути к Альфа-Центавра. Вот какая интересная картинка нарисовалась на некоторой промежуточной стадии моего неторопливого исследования:



Синяя кривая - это время оптимальной ракеты при перелете к Альфа-Центавра с постоянно включенным двигателем от удельной мощности ракетной струи (то есть полезных ватт в ракетной струе ионного двигателя к килограмму массы пустой ракеты).

Тут же красная кривая - оптимальная скорость истечения (в процентах от скорости света)
Красная  штрих-пунктирная кривая - оптимальный секундный расход топлива в миллиаграммах за секунду (подгонял что бы на вспомогательную шкалу все легло) для межзвездного зонда массой в 12 тонн.

Внизу коричнивым - ДОЛЯ (не проценты, а доля!) в ракетной массе, собственно горючего U238 (если подкритический реактор) или U235, Pu239, если реактор "обычный" критический при условии 100% преобразования энергии в электричество.

Еще. Для идеальной ракеты массовое число на этой траектории 3 (не зависит от удельной мощности, это константа). То есть на 1 кг ракеты нужно заправить 3 кг ракетной массы (от которой некоторая доля - уран, продукты распада которого тоже нам надо использовать как ракетную массу.
Не ~4, как я считал  для разгона, а ровно 3. Что меня несколько удивило. 2 единицы на разгон и 1 единица на торможение.  И кпд ракетного движителя при перелете в итоге получается аж на 0.8% меньше чем у обычно мною рекламируемого идеала при одностороннем разгоне.
То есть, если у вас ракета с удельной мощностью w=4 000 ват/кг, то 12 тонный зонд долетит до ближайшей звезды за  580 лет. Скорость истечения рабочей массы из ионного двигателя должна быть 2.3% от света, то есть примерно 7 000 км/с.  При этом ионные двигатели все эти 580 лет должны отбрасывать почти 2 миллиаграмма рабочей массы в секунду.
Общий запас рабочей массы (включая уран) 36 тонн из которых  почти треть - ядерное горючее. То есть 10,5 тонны
Красиво?
Не может быть?
Не может.
Идиллию нарушает то, что здесь негласно предполагается 100% преобразование ядерной энергии в электрическую.  Реально можно рассчитывать в лучшем случае  на 50% (в самом лучшем случае!). А это значит, что масса урана будет львиной долей от всей ракетной массы, то есть 21 тонна. Если же мы возьмем куда более реалистичный КПД в 25-20% на стадии тепло-электричество, то мы на любом уране как горючем вообще не вкладываемся в 36 тонн ракетной массы. То есть, нам просто не хватает калорийности ядерного топлива для такого перелета.
Таким образом, даже если мы каким-то чудом добьемся рекордно-чудестной удельной мощности электроракеты в  4 000 квт/кг, то нам просто не хватит калорийности обычного ядерного топлива на такой быстрый перелет.
Но это - детали.
Главное.
В сущности, почему я решил поделиться именно этим графиком (что меня самого заинтересовало на нем, когда я его в первый раз увидел сам)?
Зеленый квадратик.
Смотрите.  Синяя кривая - это наше время перелета от удельной мощности. Это гипербола и ее условно можно разбить на три участка. Первый по оси абсцисс, от 0 до 200 вт/кг, когда время перелета T очень быстро падает до примерно 1500 лет. Но полет дольше чем 1500 лет - это для нас очень длинное время перелета, поэтому нам этот первый участочек быстрого падения времени перелета не очень интересен.
Потом идет интересный нам участок, отмеченный зеленым квадратом до 1500 ватт/кг когда время перелета ЗАМЕТНО падает от повышения удельной мощности. Он падает где-то до 800 лет. А потом идет участок пологого, медленного снижения времени перелета от повышения удельной мощности.
То есть, можно вот что сказать.
Есть смысл бороться за повышение удельной мощности ионного звездолета тольок на среднем интервале, отмеченном зеленым квадратиком до 1500 ват/кг. А дальше - овчинка не стоит выделки (заметное повышение удельной мощности не очень заметно снижает время перелета, все наши усилия, ухищрения мало что дают). То есть, если вы все же хотите добраться до ближайшей звездной системы быстрее чем за 800 лет, вам нужен искать  принципиально иной привод. Нечего измываться над этим.
А пока же  существующий (известный нашей цивилизации) привод, ионный двигатель плюс реактор, дают  такую вот "картину маслом". Возможен перелет от 1500 до 800 лет, для чего конструкторам реального звездолета надо добиться удельной мощности от 200 до 1500 ватт/кг  чистой, электрической удельной мощности (учитывая что КПД ионника в 99% тут вполне возможна). Тепловая мощность  от двух до  четырех раза больше.
Сразу напомню, это не значит, что такой ионник у нас уже есть сейчас. "Сейчас есть" ионник с удельной мощностью 50 -100 ват/кг. То есть что бы довести существующие технологии в зеленый квадратик, надо еще масса усилий. Но это теоретически вполне возможно. Тут, как мы уже выяснили в ходе обсуждения в прошлом году, у нас только узкотехнические проблемы, которые можно УКАТАТЬ упорным НИОКР (ни одной теоретической преграды).



То есть, тут мы можем провести некоторую черту "снизу". Сказать уверенно, что мы реально имеем для межзвездного полета на текущий момент вот такие возможности (и они действительно вполне реальны!). 800-1500 лет полета… На доступных нам уже сейчас (а возможно и на всегда) технологиях. 
Гм… Неужели это так невозможно прожить в пустоте 800-1500 лет?
Не обязательно людям.
Можно же предположить робота. Или  просто некоторую прдвинутую форму жизни (для корабля-сеятеля).
Так некоторые деревья (ель обычновенная, баобабы) живут ведь по несколько тысяч лет.

http://www.saitzemli.ru/article/2/



Можно сказать, звезды почти рядом! Ну почти!!! Ну не уже ли не дотянемся?!!!

[alex_semenov]

А оптимизация - по какому параметру?Полет с торможением у цели?

Да, с торможением.
Речь идет о ракете с постоянно включенным двигателем. То есть ракета какую-то часть дистанции разгоняется, потом в некоторой точке разворачивается хвостом к цели и начинает тормозить не выключая двигатель ни на секунду. Такая траектория, без инерционного участка полета требует МИНИМАЛЬНОЙ удельной мощности (что очевидно из здравого смысла). Можно сказать что такая траектория полета (не обязательно только для ракеты) оптимально-минимальна по удельной мощности привода.
НО! Когда мы начинаем решать эту задачу именно  для ракеты с произвольной скоростью истечения, то обнаруживается что для всякого значения удельной мощности w на выбранной дистанци L существует свой экстремум-минимум времени перелета, которому соответствуют определенные параметры ракеты:  скорость истечения, массовое число (число Циалковского) и т.д.
Это открытие тут сделал AlexAV, впервые просчитавший данную траекторию и представивший итоговые графики тут более года назад, что и стало предметом обсуждения. Вот подобные график уже полученный мною (с итоговым решением):
Подробней смотрите, наверное, вот здесь:



Видите? Все кривые имеют явно выраженный минимум. Вот об этом минимуме у меня и идет речь в сообщении выше. 

[alex_semenov]

Ну, тогда пускай баобабы для себя и строят корабли.По моей оценке (с потолка) перелет (перелет - это с торможением) более 500 лет никогда не будет реализован.В независимости от уровня оптимизма/пессимизма люди просто никогда не поверят, что за сто лет они не придумают что-то более быстрое, такой аппарат, который способен догнать и обогнать 500-летний корабль.

Не обязательно. Если, лет через 500 или 1000 выяснится, что кривая НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ цивилизации имела явно выраженную логистическую форму:



и наши потомки уже окажутся на верхней площадке "ступеньки" и высота этой "ступеньки" (к сожалению) окажется  для космических технологий не выше нашей теперешней (а исключать такую версию будущего никак нельзя), то уже чего-то там ждать будет нечего. Все будет ясно. Вернее по мере прохождения времени, УДАЛЕНИЯ наших потомков от нашей эпохи быстрого НТР, вероятность начала новой ступеньки будет все меньше и менье (НТР станек некой туманной легендой!) и никто уже не будет наедятся на очередной скачек.
То о чем вы говорите в данной модели будущего - это временная АББЕРАЦЯ нашего сознания, связанная с тем, что мы живем в особое время истории человечества, непроизвольно считая НТР вечным процессом (что крайне сомнительно).
Для людей далекого будущего (скажем через 2000 лет после нас) мир может выглядеть  настолько же НЕИЗМЕННЫМ как и для человека эпохи Христа или Древнего Египта…
Может быть?
Воплне! Именно на такую версию будущего и рассчитано мое исследование (я всегда говорю: любой проект должен иметь некий футурулогический бэк-граунд, модель будушего).

[alex_semenov]

но ГКЛ не заморозишь и за 500 лет проведенная ими работа превратит электронику просто в кусочки кремния с примесями.

1. ГКЛ - заряженные частици. От них можно защищаться магнитным полем. И чем тяжелее  корабль, тем технически проще решить эту проблему (магнитную защиту для марсианского корабля на 5-7 человек куда сложней создать чем для межзвездной колонии на 10 000 человек). Хотя как раз и для марсианского корабля создать такую защиту - вопрос уже техники (цены).

2. Есть по крайней мере один вид электроники, которому ГКЛ не будет страшен. Лампы. Вакуумная микроэлектроника может использовать "голый" металл, а это значит что дислокации, вызванные ГКЛ  в металлической кристаллической решетке, если и создают проблему, то  могут быстро устраняться временным (или даже рабочим для ламп!) нагреванием этой решеток.

3.  В конце-концов никто не доказал невозможность саморепликации машин (если речь о машинах). Жизнь только этим и занимается. Машинам еще предстоит освоить, возможно.

В любом случае не получится создать привод, который бы отработал не ремонтируясь все 800-1500 лет. Так что хотим мы этого или  нет, нам придется предусматривать НЕКОТОРУЮ саморепликацию или ремонт систем звездолета.

Конечно нам интереснее всего будет колония из людей а не машин. Компактная био-ноо-техносфера. Она то в данном случае выглядит самой реалистичной. Тут подобная полезная нагрузка упрощает техзадание конструкторам привода так как автоматически снимается проблема автоматического рициклинга и ремонта узлов звездолета, кстати, которые у ионникак прекрасно РАСПАРАЛЛЕЛИВАЮТСЯ. 
Но подобная колония потребует огромного количества ядерного топлива.
Тут как раз возникает вопрос даже не оптимизации а минимизации  пустой массы такой колонии. Насколько легкой можно сделать такую вот вековую колонию людей?
Но это уже не проблема привода.

[alex_semenov]

Такой график мне представляется более логичным:

И так до бесконечности?

Я лично тоже такую "косичку" считаю более верной. Но  я считаю, что показананя вами "косичка" сама дает при большем масштабе все-таки мою логистическую кривую (фрактально, так сказать, см. прикрепленный рисунок). То есть вы тут привели сильно увеличенный ФРАГМЕНТ моей кривой в самом ее центре. Ее детали, на моем графике не видные.

Я же говорил о прогрессе в целом, а не об отдельных ее направлениях прогресса.
Не может НТР и НТП  быть вечно ускоряющимся по экспоненте, как не крути.
Линейным он тоже не может быть, да и небыл никогода.
Начало нам известное - действительно экспонента (вроде как).
Но такое же начало и у логистической кривой.

Но вообще то у нас тут наклевывается вечный философский спор (который хорошо бы избежать). Не у вас не  у меня нет решающих аргументов в пользу своих позиций кроме эстетических.
Поэтому я и оговариваю "рамки песочницы". Будущее может быть разным. Предположим, что оно будет таким. Тогда…

[alex_semenov]

Понял. У меня получались графики очень похожего вида в зависимости Т(М0/Мк). Но всегда при оптимизации появлялся очень большой пассивный участок.

У ракеты всегда получается нечто подобное, если у вас вирируется постоянная скорость истечений u при заданной dv (приращении скорости). Ведь разные M0/Mk (начальная к концечной массе, я так понял?) через Циолковского (или как вы любите Мещерского) фактически это разные  u .
Для любой траектории (просто разгон или разгон-торможение или разгон-торможение опять разгон-торможение)  всегда найдется некое оптимальное u при котором ваша ракета как движитель меньше всего "греет вселенную" и больше тратит на полезную работу (против сил инерции, так правильней).

[alex_semenov]

Есть автозонды, что функционируют уже десятки лет и уже покинули пределы СС. Вроде даже не ламповые. Для увеличения срока службы на порядок не сильно много придётся такое дублировать. А ведь это позавчерашние технологии.

Да в том-то и дело, что если без заламывания рук взглянуть на сроки 800-1500 лет... С так сказать, галактических высот (из тех масштабов!) то не так уж и много это...
Сурдин вот предлагает послания в бутылке на десятки тысяч и сотен лет запускать. При этом его брейсуэллы должны еще и активно маневрировать (с использованием эффекта Ярковского)! На фоне этого наши сроки - просто детские!

[alex_semenov]

Еще.
Все мы уже давно знаем вот эту картинку:



Через 10 тысяч лет красный карлик Барнарда приблизится к Солнцу ближе чем на 4 световых года.
Через примерно 23 тысячи лет тройная система Альфа-Центавра приблизятся к Солнцу на дистанцию чуть больше 3 св. лет.
Через примерно 37 тысяч лет  звезда Росс 248 приблизится к нам почти ровно на 3 св. года.

Я надеюсь что если через 10 тысяч лет мы так и не получим для полетов в космосе ничего лучшего чем то, что уже имеем,  никто уже не будет сомневаться что ожидать чудесных двигателей больше нечего, верно?
Но если, если в ближайшую тысячу лет мы не научимся летать между звездами за столетия (хотя бы), а тысячу лет мы в космосе не выживем, может это не конец нашим звездным вожделениям?
Интересно, насколько десятитысячелетние сближения (на 1-1.5 св. года)  уменьшают время полета ионного звездолета к звездам?
Вот график времени перелета оптимального ионного звездолета на четыре дистанции 4.5, 4, 3.5, 3 св. года в зависимости от удельной мощности. 



Как видим, для дистанции 3 св. года  можно добраться за 613 лет при w 1 500  ват/кг
На 200 лет раньше, чем если бы мы такой звездолет запустили бы к ближайшей звезде сейчас (805 лет).
В случае звездолета с удельной мощньсть 200 вт/кг  он доберется к звезде на 3 св. года за 1200  лет (вместо 1574 года сейчас).
Насколько я могу судить - не бог весть какое приближение.
Верно?
Вот если бы к нам приблизилась звезда на 1 св. год… тогда на мощности 1500 ват/кг мы добрались бы менее чем за 300 лет, а на 200 ват/кг за 577 лет

[alex_semenov]

Дык в этом-то и вся соль.Хомо,ув.Александр,при любом раскладе оставляет строить светлое завтра на бренной Земле.

Во-первых, не по всем раскладам. Я рассматриваю самый плохой расклад. Самый крайний (крайнее некуда).

Во-вторых. Разумеется, существующая, известная нам цивилизация ни в какой космос не выходит. Ей только один путь - строить светлое завтро на бренной.  Нагадили? Вот теперь будите расхлебывать! Как говорит Катасонов, "на блевотину свою…"
Вопрос не в этом. Если расхлебаем (не в первой же!) не уж то так скотами и останемся?
Я ведь не зря тут про 10 тысяч, 23 тысячи, 37 тысяч лет говорю. Очень отдаленные, очень КРАЙНИЕ времена... (крайнее - только ждать сближение на 10 000 а.е. через 50 000 000 лет...)
И что?

[alex_semenov]

У Боба было предложение лампового зонда, "оттаивающего" у цели. Ну, а если речь о коррекции, почему бы не сделать работу через промежутки: через очередной десяток лет таймер запускает оттаивание, а потом опять в сон.

Я видел эту дискуссию. Но я не вижу тут особых (сравнимых с прочими) проблем что бы в них прямо так вот с головой углубляться. Да, радиационная  деградация элементов если полет будет тысячи лет - это проблема. Но тут я вижу паритет между проблемой и средствами ее решения. Было бы желание! Пускай Сурдин решает (он у нас числится специалистом по сверхмедленным брейсуэллам).

Александр методически все правильно делает (в общем). Рассматриваются крайние точки, понятно, что реальный вариант где-то между ними. Крайние точки найти легче, с них и надо начинать.

Да. Почти так.
Я стараюсь рассматривать ВСЕ ПОЛЕ возможных решений. При этом я обнаруживаю, что многие возможные (перспективные) решения оказываются завязаны на ОДИН некоторый перспективный прорыв в науке и технологии, которые я бы назвал "бутылочным горлышком".
Это прежде всего магнитостойкие сверхпроводники с рекордной плотностью тока 10^11-10^12 А/м2 (и высокая температурность, за которой все гонятся тут не имеет значения).


Взято здесь

Все интересующие нас технологии требуют на порядок - два порядка меньшую плотность (при прочих условиях, чего не достаточно для рассматриваемых решений звездолетов. Получим ли мы когда-нибудь лучшие сверхпроводники? Надежды есть. Но это только надежды!
А если не получим?
Другой вопрос - даже если чудо-сверхпроводник появится, как эти сверхпроводник будет переживать условия полета, ту же радиацию? От части это решается самими сверхпроводниками. ГКЛ до них просто не дотянется, когда в них циркулирует ток. Но если сверхпроводник обесточен (некоторые решения такое предполагают) некоторое время (десятилетия)?

И вот смотрите, как много на эти пока несуществующие сверхпроводники завязано перспективных решений звездолетов.

Прежде всего, это технология магнитного парашюта без которой ВСЯКАЯ активная система привода (когда источник энергии остается дома) теряет смысл. Например, лазерный парус. Разогнать мы разгоним. А как тормозить?
Нет, конечно предложены эрзац-решения (типа форвордовых разделенных парусов)- но они еще менее реалистичны чем магнитный парашют.
Если же говорить о других интересных идеях в области активных систем (скажем, магнитный парус на потоке заряженных частиц или потоке материи) то тут не только торможение у цели становится невозможным без чудо-технологии сверхпроводников, но и, собственно разгон.

Далее. Многочисленные ракетные чудо-двигатели (термоядерные всех мастей и всякие там анигиляционные, даже) тоже завязаны так же на легкие и мощные сверхпроводники (которым предстоит выживать в тяжелейших условиях не только ГКЛ но и близкого радиационного источника - собственно двигателя). Здесь возможно чуть иные условия (см. таблицу выше), но они так же завязываются на легкость и мощность. Как ни крути, все эти системы возможны только при достижении РЕКОРДНЫХ удельных мощностей, что опять же поределяется той самой чудовищной плотностью тока в проводниках.

То есть, огромное разнообразие возможных решений для МП оказываются не смотря на все свое разнообразие завязаны на прогресса в одной узкой области физики твердого тела. Если его там не будет (мало ли?) - все это разнообразие скопом летит в мусорную корзину как неосуществимые прожекты.
Поэтому возникает желание поискать поле решений для МП (именно поле, не одно а желательно как можно больше решений) не завязанных на это самое "бутылочное горлышко" сверхпроводников.
 
Далее.
Вся математика, связанная с траекторией полета  ионного зонда без выключения двигателя может быть использована и для других концепций двигателей.
Например, вот, знаменитый Виверн-джет.



Конечно двигатель нарисован очень приблизительно. То есть он может состояться, а может и не состоятся.
НО! До того как мы овладели данной методикой (расчета такой вот траектории без выключения двигателя), мы не могли сказать (уверенно) сгодится ли такой двигатель для межзвездного перелета? Я в комментарии к статье сделал вывод, что удельной мощности ему явно не хватает как для звездолета. Поэтому все мои надежды на этот привод были связаны с МАСШТАБИРОВАНИЕМ габаритов этой "трубы" на порядок (с 100 метров до километра и с 2 м до 20 м).

Но давайте пересчитаем оригинальную концепцию еще раз.

Масса двигателя 60 тонн. Это только двигатель. Весь корабль посчитаем как 100 тонн.

Погонная сырая мощность реактора 30 Мвт/м. Длина двигателя 100 метров. То есть тепловая мощность реактора 3 Гвт (это есть и в таблице).
Какая часть этой энергии превратится в энергию ракетной струи?
У Виверна там мутно. Я пересчитывал и получается очень круто (что сомнительно) более 0.75.
Возьмем 0.5 (вообще, если взять меньше, конструкция просто не срастется). То есть в выхлопе двигателя 1.5 Гвт.
Делим на массу 100 тонн. Получаем удельную мощность термоядерной ракеты  15 000 вт/кг. А теперь берем нашу траекторию. За сколько долетит виверн до Альфа-центавры?



За 374 года.
Не спешите плясать и радоваться.
На самом деле в конструкции Виверна есть масса натяжек и предположений. Хотя бы то, что управляемый термояд до сих пор не получен, а гелий-3 - самое недоступное для нас пока топливо. И тем не менее, "звезды становятся ближе"…

[alex_semenov]

Боб, напомните сколько лет сна  для техники у вас изначально планировалось (в техзадании)?
1000 и 10 000 лет - это может оказаться во многих случаях очень разными сроками.

Добавлю. Для ионного зонда есть (по сравнению с вашим зондом) тонкость. У нашего зодна двигатель работает постоянно. То есть система не просто должна пережить в законсервированном виде 1000 - 1500 лет полета, но должна проработать как часы все это время.
Без регламентных работ я не представляю себе как это можно сделать. В любом случае  на борту КТО-ТО (или что-то) должен (-жно) бодрствовать все эти 1000-1500 лет.

Кстати, как-то попадалось исследование (на английском), которое доказывало что при полете "Дедала" (а полет планировался не более 50 лет!) на борту произойдет такое количество "нештаток", что вероятность выживания автомата без вмешательства человеческого ума стремится к нулю.
Да и людям (если их будет десяток) будет не сладко (человеческий мозг не всесилен и проявляет свои уникальные способности решать нерешаемые задачи как правило в виде большого коллектива).