Двигатель для межзвёздных перелётов

[Valerij56]

Поймите, единственное ограничение это законы физики(термодинамический баланс, энергия, формула циолковского для реактивного движения итд).

Нет, есть ещё одно очень сильное ограничение. Это объем энергии, который цивилизация может использовать для реализации проектов. Сейчас цивилизация проедает консервированные запасы углеводородов и урана.

   
Да, а к середине двадцатого века Лондон покроет сплошной слой навоза.
   

Но когда они закончатся, то станет понятно, что значительно влиять на космические процессы крайне сложно. Под космическими проектами я подразумеваю например создание у Марса аналога земной атмосферы (с таким же давлением у поверхности) или установление системы зеркал в космосе, чтобы управлять климатом Земли или сжигать астероиды, фокусируя свет солнца

   
Я не уверен, что люди захотят делать на Марсе атмосферу как у Земли. Устанавливать зеркала для управления климатом Земли в космосе не надо, Земля и так перегревается, надо уменьшать количество тепла, достигающего её поверхность. Другое дело замерзающий Марс.
   
Я просто уверен, что люди будут распоряжаться очень большими энергетическими ресурсами, в том числе на основе термоядерной энергии, но мы пока не очень представляем, что именно люди будут делать с этой энергией. И переработка астероидов не самый фантастичный из проектов, его наверняка будут реализовывать.

[Valerij56]

в случае же промеждузвездного дрыгателя рабочее тело, источник энергии и радиатор - три разные вещи. и время полета межзвездника определяется именно максимальной достижимой удельной мощностью - мощностью энергоисточника, деленной на массу звездолета, в которой, по мере роста рассеиваемой мощности, все сильнее проявляется доля радиаторов...
отсюда и получается предельная для современных конструкционных материалов скорость дрынолета в 1 - 3 тыс км/сек.

   
Что происходит у промеждузвездного дрыгателя вам виднее, но у нормального термоядерного двигателя именно рабочее тело и есть основной радиатор. У него, безусловно, должно быть много второстепенных агрегатов со своими радиаторами, но главным является именно рабочее тело, которое превращается в реакторе в плазму за счёт тепла термоядерной реакции, разогревается в таком состоянии и выбрасывается из магнитного сопла.
   

[Mercury127]

Понятно. Где в звездолетчики записываться?

[Nucleosome]

Да, а к середине двадцатого века Лондон покроет сплошной слой навоза.

ну хватит уже переписывать этот заезжанный мем... Рим ещё 2 тыс лет назад имел конечно не так много как Лондон теперь народу, но сопоставимое количество, а ещё есть Пекин с его гиганским историческим центром - не обойти вообще никак, и обнесён он был стенами от которых остался теперь лишь ров с водой... так что никто в здравом уме про навоз не мог сказать, а вот то, что замены ископаемым конценитрованным источникам энергии не видно - это прямое следствие законов физики, ну и геологии быть может.

Земля и так перегревается, надо уменьшать количество тепла, достигающего её поверхность

равновесная температура Земли что-то около 255К. что вы собрались уменьшать? Землю-снежёк захотелось?

Я просто уверен, что люди будут распоряжаться очень большими энергетическими ресурсами, в том числе на основе термоядерной энергии

боюсь спрость об истоках этой уверенности. открыли Четвёртое Начало Термодинамики? (бонус - позволяющие обходить первые два - во как!)

Я не уверен, что люди захотят делать на Марсе атмосферу как у Земли.

а мы умеем дышать какой-то другой? ну или - тут же модно говорить о постлюдях (которые звёзды зажигают) - с кислородом там как будет?

Корабли принято измерять в водоизмещениях

ну так давайте сравним. самый крупный парусный и деревянный военный корабль - Сантиссима тринидад, водоизмещением 1900 тонн, самый крупный военный корабль вообще - это какой-то из теперешних авиносцев, что-то около 90 тыс тонн если правильно помню, но то авианосец, он воюют не сам, а несомыми самолётами, из тех что сами сражаются - линкор Ямато, 73 тыс тонн, то есть чуть более, чем в сорок раз больше. конечно есть супертанкеры (которые уже не ходят, вроде около 400 тыс тонн это текущий максимум) которые почти в 10 раз больше, но это совершенно особый класс кораблей и у них никакой ни скорости ни манёвренности. так что как видите даже такие новаторства как ДВС против ветра и сталь против дерева не увеличили корабли на много порядков...

Если человечество не вымрет, лет через 10к (или раньше!) оно начнёт гасить или зажигать звёзды, т.к. законы физики это в принципе не запрещают.

ну вообще-то из ничего звёзду не получить, а тем более такую которую можно сжать за такие сроки.чем отсасывать вещество для такого дела из альфа-центавры (или ещё откуда) и сжимать - на что нужны невероятные кол-ва энергии (а взять в долг в счёт дальнейшей жнергии полученной от звезды тут не у кого) не понятно вообще. так что - запрещают. зажигать не будем. насить тоже. вообще таких прогнозов можно напистаь сколько угодно - проверить-то никак нельзя.

Возможно, даже некоторые из форумчан доживут (если лекарство от старости появится в течение лет 50) и поучаствуют лично.

а вот это проверить можно, но это в другую тему. что объединяет эти прогнозы - ни для того ни для другого нет даже приблизительных подходов исходя из текущих знаний о мире...

отсюда и получается предельная для современных конструкционных материалов скорость дрынолета в 1 - 3 тыс км/сек.

м-да... кстати, а там можно как-то предвидеть принцпиальный потолок их сопротивляемости? думается вообще, что отвод тепла тут главная засада

[Андрей Курилов]

Что происходит у промеждузвездного дрыгателя вам виднее, но у нормального термоядерного двигателя именно рабочее тело и есть основной радиатор. У него, безусловно, должно быть много второстепенных агрегатов со своими радиаторами, но главным является именно рабочее тело, которое превращается в реакторе в плазму за счёт тепла термоядерной реакции, разогревается в таком состоянии и выбрасывается из магнитного сопла.

У описанного вами нормального двигателя 80 % энергии уходит в рентген и тем самым, мягко говоря, прогревает конструкцию корабля. На полезную работу остаются крохи выделившейся. Какими радиаторами будете отводить энергию термоядерного взрыва? Поделитесь знаниями со страждущими!

[Mercury127]

думается вообще, что отвод тепла тут главная засада

ммеено об этом и речь.
вообще, указанная цифра у меня отложилась в памяти как итоговая по результатам чтения всей этой темы.
прежде чем регистрироваться тут, я около полугода читал почти всю эту тему, особенно мысли и расчеты уважаемых Семенова и Курилова... а так же АлексаАВ.
не могу сказать, что все прям четко законспектрировла и по полочкам разложил. нет, это не делал. но все же что то запомнил
в итоге, не только мною, но и другими, была подмечена эта особенность МП - вне зависимости от типа двигателя/движителя/привода, конечная скорость тяжелого звездолета получается именно такой, а время полета - около 1 тыс лет.
в случае с ионниками на ядерном реакторе - упор  получается в массу радиаторов, потребную для охлаждения реактора. известные материалы не позволяют делать сколь нибудь долгоживущие радиаторы с рабочем температурой выше 2000 К,
в случае бомболета (двигатель с внешним сжиганием) - есть надежда на прорыв, но все упирается в паразитный рентген, уносящий большую часть энергии и втч греющий конструкции звездолета,
в случае паруса, все упирается в его, паруса, нагрев, плюс ускорение в начале разгона...
ну итд.
так что проблема не столько в прочности материалов, сколько в их термостойкости, и прочности в горячем состоянии.
вот это я и вынес по результатам тогдашнего ознакомления почти со всей темой...

[Technecy]

проблема не столько в прочности материалов, сколько в их термостойкости, и прочности в горячем состоянии.

Конечно. Ибо теплопроводность не бесконечна.
Максимум что можно добиться в этом плане- кристалл алмаза. И всё. Но... Где размер алмазного кристалла, а где размер межзвёздного "дрынолёта".
 

[cybertron]

Ну если удасться зажечь термояд с дейтерием и Гелием 3 - то нейтронов будет не так много и 90% выделяемой энергии можно будет конвертировать в электричество напрямую. 

[petrovich1964]

зарекался вам отвечать, но все же попробую...

Не увидел опровержения формулы Циолковского.

[sharp]

petrovich1964, внимательно разобраться с расчетами на предыдущей странице вам религия не позволила? Все ж разжевал пошагово.

[petrovich1964]

Толку-то от формулы Циолковского, если она об этом ничего не говорит. Она просто не про это.

Формула Циолковского показывает какую скорость можно достичь из данного количества рабочего тела, при данной скорости истечения. Чем больше масса рабочего тела - тем большую скорость можно достичь. Чем больше скорость истечения рабочего тела - тем большую скорость можно достичь.

Единственно, что можно принять во внимание, про что писал sharp, так это про количество энергии. То есть если мы ограничены в запасе энергии в зонде, то эту энергию выгоднее использовать при переменной скорости истечения рабочего тела. Считайте, и будет Вам прозрение!э
Но тут возникает вопрос - мы запускаем зонд на батарейке с ограниченном запасе энергии?
Если мы запускаем зонд с двигателем, типа, ионного, где рабочее тело разгоняется энергией с зонда, и на этом зонде энергия ограниченна, - то возможно будет выгоднее разгонять зонд по принципу скорость истечения равна скорости зонда. Замечу что расчёта, доказывающую эту точку зрения мне не представили. (была попытка втереть мозги, в которой был расчёт для одного зонда где m1/m2=4 а, для другого m1/m2=20. но это передёрг чистой воды).
Если мы используем зонд, который за счёт внутренней энергии разгоняет рабочее тело - то по любому мы будем использовать такую систему, которая будет разгонять ограниченный запас рабочего тела до максимально возможной скорости. Потому что формула Циолковского одназначно показывает - чем выше удельный импульс, тем выше конечная скорость ракеты.

[petrovich1964]

petrovich1964, внимательно разобраться с расчетами на предыдущей странице вам религия не позволила? Все ж разжевал пошагово.

Вы смухлевали. В одном случае Вы взяли меньший запас топлива, чем в другом. формулу Циолковского ещё раз посмотрите и подумайте.

[Андрей Курилов]

sharp, не вы один
пациент, к сожалению, не поддаётся лечению
предлагаю игнорировать, иначе тут будет ещё сотня страниц с пересказыванием школьной физики

[petrovich1964]

пациент, к сожалению, не поддаётся лечению

формулу Циолковского пытаетесь опровергнуть? Она основана на законе сохранения импульса. А что у Вас? Стенания по поводу экономичного использования энергии?

[sharp]

Вы смухлевали. В одном случае Вы взяли меньший запас топлива, чем в другом. формулу Циолковского ещё раз посмотрите и подумайте.

Нет, я показал методику расчета минимально возможного времени полета при известных параметрах корабля. Вам в принципе ничего не мешает поиграться с этими формулами, подбирая разные значения, и опровергнуть тем самым сделанные выводы.

формулу Циолковского пытаетесь опровергнуть? Она основана на законе сохранения импульса. А что у Вас? Стенания по поводу экономичного использования энергии?

Для начала вам нужно ответить, какую задачу вы решаете? У нас спортивная минимизация массовых чисел? Или все-таки задача полета к другой звезде за минимальное время?

[petrovich1964]

Нет, я показал методику расчета минимально возможного времени полета при известных параметрах корабля.

В одном примере Вы взяли количества топлива в пять раз меньше, чем в другом примере. Это мухлёж.

[sharp]

Что происходит у промеждузвездного дрыгателя вам виднее, но у нормального термоядерного двигателя именно рабочее тело и есть основной радиатор. У него, безусловно, должно быть много второстепенных агрегатов со своими радиаторами, но главным является именно рабочее тело, которое превращается в реакторе в плазму за счёт тепла термоядерной реакции, разогревается в таком состоянии и выбрасывается из магнитного сопла.

"Нормальных термоядерных двигателей" пока не существует, соответственно говорить об их КПД - как толочь воду в ступе. Но уход почти всей энергии в струю фактически равносилен КПД двигателя близкому к 100%, и предполагать такое о несуществующем двигателе - мягко говоря смело.
Использование магнитного поля уже ставит это под сомнение, ведь требуется преобразование тепловой энергии в электрическую, а КПД этого процесса вы вряд ли сделаете больше 50% в космосе (и даже 50 - это сильный оптимизм).

в случае паруса, все упирается в его, паруса, нагрев, плюс ускорение в начале разгона...
ну итд.
так что проблема не столько в прочности материалов, сколько в их термостойкости, и прочности в горячем состоянии.
вот это я и вынес по результатам тогдашнего ознакомления почти со всей темой...

Именно. Поэтому задача двигателя для МП фактически уходит корнями в подзадачи по материаловедению... Требуется и прочность в широком диапазоне температур, и огромная теплоемкость, и теплопроводность. Очевидно, требуются материалы, как минимум на порядок превосходящие все известные металлы, сплавы и химические соединения по совокупности этих параметров. Нужная некая совершенно прорывная физика материалов. Возможна ли она вообще - вот в чем вопрос.

[Андрей Астрофизический]

вроде около 400 тыс тонн это текущий максимум) которые почти в 10 раз больше, но это совершенно особый класс кораблей и у них никакой ни скорости ни манёвренности. так что как видите даже такие новаторства как ДВС против ветра и сталь против дерева не увеличили корабли на много порядков...

В части размеров морских кораблей еще выступает сдерживающим фактором их осадка (глубина погружения в воду) из которой следует жесткое ограничение на количество портов, куда такой корабль сможет зайти.
Современные морские суда уже вплотную уперлись в это ограничение в основном. Во многих портах мира глубина их судоходных фарватеров всего на метр-два превышает осадку заходящих судов, т.е. если наращивать размеры дальше, катастрофически сокращается число доступных морских портов - поэтому строить более большие корабли невыгодно.
В космосе фарватеров нет, и такие ограничения не будут играть роли.

[noxx77]

на основе термоядерной энергии

И как успехи в этом направлении? На чём уверенность строится?

но мы пока не очень представляем, что именно люди будут делать с этой энергией.

Пока наоборот - непонятно, где брать подешевле. Экономика, знаете ли...

Я не уверен, что люди захотят делать на Марсе атмосферу как у Земли.

Конечно, учитывая цену в ресурсах и длительность подобных проектов.

[дерево]

Ну если удасться зажечь термояд с дейтерием и Гелием 3 - то нейтронов будет не так много и 90% выделяемой энергии можно будет конвертировать в электричество напрямую.

Скорее всего, ТЯС кроме D-T не даст полезную энергию, так как для этого нужно давление на порядок большее