Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Если вдруг ведро не ошибка измерений/интерпретаций результатов, а за ним стоит новая физика, то я думаю, что оно позволит придумать over9000 новых инженерных дизайнов, уже использующих не конструкцию ведра, а новую физику. В том числе для звездолётов.

Нельзя совсем исключать. Хотя моя субъективная оценка вероятности этого не отличима от нуля.
Но в любом случае ПОКА здесь больше нечего обсуждать.
Если это действительно некая новая физика, то это означает полный переворот в физической картине мира. Такой переворот для человечества - погромче чем Конец Света по Иоану Богослову. Если это случится (вероятности одинаковы) мы не останемся неинформированы. Но пока я не слышу и намека на ожидание такого переворота. Дальше тут рассасываться этот леденец - бессмыслица, как обсуждать детали появления летающих тарелок в том или ином конце земного шара. Кому-то может и интересно. Но мне с некоторых пор - скучно.

[Mercury127]

а за ним стоит новая физика

как вы задолбали...
...
новая физика.
Новая Физика!
НОВАЯ ПХИЗИКА!!!
...
и чо?
...
вот изобрели в 20 веке новую физику:
килограммовый кусок оксида металла (совершенно негорючая и бесперспективная вещь с точки зрения физики/химии/энергетики 19 века) - выделает энергию, эквивалентную сжиганию миллионов тонн угля.
НОВАЯ ПХИЗИКА???
...
и чо?
что, опять недовольны?
законы сохранения не нарушились?
вечный двигатель не появился?
какая жалость...
...
народ все никак не поймет, что пытается опять сделать вечное двигло.
ну да, теперь на другом техническом уровне.
теперь у нас вместо хитрозапутанных каналов для гирек - квантовозапутанные резонаторы для фотонов.
и чо?
гирьки как не бегали вечно, так и не будут.
неужели это ТАК ТРУДНО понять?
...
а даже если найдется новый уровень скрытой энергии (ну мало ли, может темную энергии научимся перекачивать в движение/тепло - это не запрещено, на здоровье) - как это изменит необходимость избавляться от образовавшегося низкопотенциального тепла, то бишь КИЛОМЕТРОВЫХ РАДИАТОРОВ?
или все на 100% КПД надеетесь? при 100% (да хотя бы 95%) КПД и ядерный реактор с ионником давно бы уже летал на Марс и обратно...

[Mercury127]

вот только результатом работы двигла на темной энергии будет уменьшение лямбда члена и рост остальных. а в долгосрочной перспективе - коллапс Вселенной обратно.

[sharp]

ну мало ли, может темную энергии научимся перекачивать в движение/тепло - это не запрещено, на здоровье

Эффективность будет примерно та же, как у прямоточника в межзвездном газе. Причина одна и та же в обоих случаях - низкая концентрация.

[Mercury127]

да оно понятно. но в релятивистком случае эффективная концентрация по мере разгона как раз будет расти.
я уже говорил ведь - СТО в данном случае ПОМОГАЕТ, причем уже дважды.
но ведь все равно будут на нее пургу гнать...

[alex_semenov]

Что, скучаете бандерлоги?
А готовы ли вы к... термоядерной войне с США?
Я тут слушая всяких там соловьевых  (эка нынче пошла пьянка в мировом масштабе!), как художник... приготовил в меру сил и талантов к рисованию и переводу:



"Знай и умей!", значится, юность, ну... обличает же! Эх, помнит кто? Понимает момент юмора то?!
 

[ziggyStardust]

Класс! Давно пора... Я даже удивляюсь почему мы еще не ударили...

Эх, помнит кто?

У меня книжка Кожедуба была в юности, дед подарил, из этой серии...

[alex_semenov]

Класс! Давно пора... Я даже удивляюсь почему мы еще не ударили...

Обязательно бахнем... Весь мир в труху! Но потом! (с)
 

[Mercury127]

Никто никого не бахнет. Нужды нет. И так прекрасно все продаётся за доллары.

[Грехов Михаил]

Нет - реактивный двигатель имеет как правило низкий КПД и большой расход массы, Если напрямую трансформировать энергию в движение, то и КПД может быть высок, и расход массы может быть нулевым

Нет.... реактивный двигатель -классический ЖРД имеет КПД брутто около 90% или даже выше. Это очень высокий показатель.

[sharp]

Нет.... реактивный двигатель -классический ЖРД имеет КПД брутто около 90% или даже выше. Это очень высокий показатель.

Это вы как вычисляли? Если разделить кинетическую энергию истекающих газов на удельную теплоту сгорания смеси топлива и окислителя - получится не более 50%...

[Грехов Михаил]

Вычисляется как теплоперепад энтальпий газов при расширении в сопле Лаваля. То есть в начале газы имеют температуру около 2500 градусов и давление порой 150 кг/см2. В конце - температура резко падает и давление. Все что "слилось" идет на создание скорости истечения.

[sharp]

Вычисляется как теплоперепад энтальпий газов при расширении в сопле Лаваля. То есть в начале газы имеют температуру около 2500 градусов и давление порой 150 кг/см2. В конце - температура резко падает и давление. Все что "слилось" идет на создание скорости истечения.

Ну это не совсем честный подсчет... По-честному у нас есть начальная энергия, запасенная в топливе+окислителе... Для керосина с кислородом это получается 9,75 МДж/кг.
И конечная кинетическая энергия истекающего газа. При скорости истечения 3200 м/с имеем 5,12 МДж/кг.
Делим, получаем 52%.

[Андрей Курилов]

Вычисляется как теплоперепад энтальпий газов при расширении в сопле Лаваля. То есть в начале газы имеют температуру около 2500 градусов и давление порой 150 кг/см2. В конце - температура резко падает и давление. Все что "слилось" идет на создание скорости истечения.

Ну это не совсем честный подсчет... По-честному у нас есть начальная энергия, запасенная в топливе+окислителе... Для керосина с кислородом это получается 9,75 МДж/кг.
И конечная кинетическая энергия истекающего газа. При скорости истечения 3200 м/с имеем 5,12 МДж/кг.
Делим, получаем 52%.

Вы оба правы Просто вы считаете разные "кпд". Движителя и двигателя. А вообще, есть ли принципиальная разница между 52% и 90%?
Всё равно меньше 100

[sharp]

Просто вы считаете разные "кпд". Движителя и двигателя.

Насколько я понимаю, "двигатель" - это собственно устройство, то бишь преобразователь потенциальной энергии топлива в кинетическую энергию струи.
А "движителем" является сама струя, и ее КПД переменный, зависит от массового числа, с максимумом 64% при M/m = 3,9... И с этим понятное дело уже ничего не сделаешь.

А вообще, есть ли принципиальная разница между 52% и 90%?

КПД 50% говорит о том, что предел совершенства еще не достигнут. Если довести хотя бы до тех 90%, скорость истечения была бы 4,2 км/с для керосина. То есть почти как у современных водород-кислородных движков, но без неудобств, связанных с водородом.

[alex_semenov]

Нет - реактивный двигатель имеет как правило низкий КПД и большой расход массы, Если напрямую трансформировать энергию в движение, то и КПД может быть высок, и расход массы может быть нулевым

Нет.... реактивный двигатель -классический ЖРД имеет КПД брутто около 90% или даже выше. Это очень высокий показатель.

Надо различать КПД двиЖителя и КПД двиГателя.
Общий кпд системы - произведения обеих КПД.

КПД ракетного движИтеля (упрощенно в вакууме вне поля гравитации) зависит от конечной скорости, массового числа, скорости истечения и траектории.
Вычисляется он как отношение кинетической энергии ракеты к кинетической энергии всей отброшенной массы.
И в идеальном случае (идеальном массовом числе, соотношении скорости полета к скорости истечения) при постоянной скорости истечения может составить 64% при одностороннем разгоне. При перелете (разгон-торможение) - чуть меньше ~ 60%.
При переменной скорости истечения КПД ракетного движителя может оказаться больше (и при росте массового числа может стремиться к 100%). Но использование этого эффекта ракеты сильно ограничено техническими сложностями.

КПД ракетного двиГателя определяется как отношение выделенной в двигателе энергии (буквально теплоты сгорания) к кинетической (полезной) энергии ракетной струи.
В идеале такая струя должна быть холодной (0K)
Ее же реальная температура тут не в счет, это -паразитка, по сути свечение ракетной струи - свечение "радиатора". Чем ярче светится выхлоп, тем ниже КПД двигателя.
Ярчайший пример - разница в свечении выхлопа бустеров и водородных двигателей "Шаттла". Бустеры - менее эффективные двигатели.



У хорошего современного ЖРД с давлением под сотни атмосфер в камере сгорания с широким соплом в вакууме КПД достигает ~70%

Таким образом суммарный КПД ракеты получается примерно (это конечно сферический конь в вакууме): 0.6*0.7 ~ 0.4
Очень даже неплохо, надо сказать.
У типичного автомобиля, например, 0.9*0.35~ 0,3
Вполне разумно использовать системы с суммарным КПД до 10%

Самый высокий "чистый" кпд у двиГателей - ионных. Порядка 80-90%. Но это ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ где высококачественная энергия (электричество) конвертируется в другую высококачественную энергию (отбрасываемой ракетной массы). Подобный же высокий КПД у любых электрических машин (электромоторов, трансформаторов). В купе же с источником энергии (скажем, реактором) суммарный КПД такого двигателя ограничивается законами термодинамики, то есть  тепловым КПД по Карно. В итоге суммарный КПД ионного двигателя (движитель - отдельная история!) быстро падает до, например, 0.8*0.25 =0,2. С учетом ракетного движителя (если тот в идеальной пропорции) получаем еще меньше. Около 12%.
Но в случае ионного двигателя "не это главное".
 

[alex_semenov]

Mercury127, все правильно сказали! ППКС.
только зачем куда-то "ползти"? не лучше ли обустроить свой дом?

Одно другому не мешает. И даже более того. По всей видимости чтобы куда-то улететь придётся сотни тысяч или даже миллионы лет ждать подходящего момента (достаточно близкого пролёта около Солнца подходящей звезды). И чтобы был шанс этого дождаться придётся сначала научиться жить здесь...

Подходящий (подходящей ли?) момент последнего прохождения звезды мы "чуть-чуть" прозевали.
"Всего" 40 000 лет назад звезда Шольца приближалась к Солнцу на дистанцию 0,6 св. лет.

Красивая картинка от художника, но увы неправдоподобно.

nikiforov
22 мар, 2018 12:18 (UTC)
Красный карлик, абсолютная з.в. +19,36
На расстоянии 0,6 св.г. видимая з.в. +10,68
Т.е. невооружённым глазом его можно увидеть только с расстояния ближе чем 0,07 св.г.

Конечно звездная система хреновенькая...

Двойная система из красного (9% от массы Солонца) и коричневого карлика...
Само по себе такой объект вообще вряд ли имеет планеты (да еще и в близкой зоне жизни)
Но мало ли?
Много споров, что у красных карликов есть возможность на интересные планеты...
Сравнение размеров системы TRAPPIST-1 и Солнечной системы: орбиты всех экзопланет этой системы находятся внутри радиуса Солнца:

Да и дистанция сближения не бог весть какая. Хотя меньше же 1 св. года...

Но если по нашим многострадальным графикам:



Для корабля на ионной тяге с энерговооруженностью 1000 вт/кг перелет займет примерно 300 лет.
А вполне себе реалистичный взрыволет (с маневром Оберта) скорей всего доберется еще быстрее.
Предположим что можно гарантированно получить ~700 км/с истечения для одной ступени.
Тогда при Z=3 из ф. Циалковского получаем 700*ln(3+1)=970 км/с. Плюс ~300 км/с от маневра Оберта.
Итого старт от Земли и Солнца 1270 км/с или 0,0042 с
0.6 св. года  взрывалет пересечет за  142 года. На подлете вторая ступень (Z=3 то есть общее Z=9-10) тормозит (и опять обратный Оберт). Тут можно даже попробовать выкрутить что-то из того что звезда - двойная.
Эх, жать "чуть-чуть" опоздали!


Надергано картинок в основном здесь:
https://ru-universe.livejournal.com/1183298.html
https://ru-universe.livejournal.com/1183593.html

[SpaceEngineer]

Конечно звездная система хреновенькая...
Двойная система из красного (9% от массы Солонца) и коричневого карлика...
Само по себе такой объект вообще вряд ли имеет планеты (да еще и в близкой зоне жизни)
Но мало ли?

Гравияма у красных карликов очень глубокая, орбита планеты на 0,001 а.е. (зона жизни) будет устойчивой, несмотря на коричневый карлик на 0,8 а.е. Да и у самого коричневого карлика могут быть свои планеты (или правильнее сказать луны?). Если для коричневых карликов работает то же эмпирическое правило, что и для газовых гигантов - что суммарная масса спутников ~0,0002 массы центрального тела + то получается аж 4 массы Земли.

[alex_semenov]

Камменты прикольные под оригиналом.Растем, так сказать..

Растем не растем, но тянемся...

Гравияма у красных карликов очень глубокая, орбита планеты на 0,001 а.е. (зона жизни) будет устойчивой, несмотря на коричневый карлик на 0,8 а.е. Да и у самого коричневого карлика могут быть свои планеты (или правильнее сказать луны?). Если для коричневых карликов работает то же эмпирическое правило, что и для газовых гигантов - что суммарная масса спутников ~0,0002 массы центрального тела + то получается аж 4 массы Земли.

В общем вполне возможно что можно было бы найти что-то в духе...



Самое интересное было бы - найти жидкую воду. В общем набор ресурсов в подходящем виде. Вряд ли жизнь. И вряд ли можно было бы совсем уж комфортно (привычно для нас) обстроится. Но все же, некий набор "камней" за которые можно НАДОЛГО зацепиться...
Сколько такая звезда будет жить? миллиардов 100? Или даже 1000?
Скажем, какая-нибудь религиозная секта (какие-нибудь иеговиты, новый религиозный культ) вполне могла бы облюбовать такое место и даже обосновать необходимость жить именно в таком вот малоприглядном, "вечном" (по звездным меркам даже) месте.
Ну и многое будет зависеть от степени выхода людей "из колыбели". Возможно им вообще землеподобная планета не понадобится?



Я не думаю что погоня за ресурсами заставит людей уходить из Солнечной системы. А вот попытка найти свой, отдельный от БОЛЬШИНСТВА путь во Вселенной...
Это всегда двигало отшельниками.
Не вижу почему и здесь будет иначе?
Глобализация - мимолетный морок. Пройдет...

[Инопланетянин]

Это всегда двигало отшельниками.

Проблема именно межзвёздных путешествий в невероятной дороговизне. Для ухода даже небольшой группы потребуются ресурсы всего человечества и, скорее всего, больше, чем есть сейчас. Это требует контроля над всем миром. Отшельникам недоступно по определению. Очень жаль, но именно отшельники и группки несогласных в космос улететь не могут. Сами не могут. А кто заинтересован их туда отправлять?