Двигатель для межзвёздных перелётов

[Иван Моисеев]

Вы
ссылочку выше посмотрели на Бояршинова?
Как вам его точка зрения?

Посмотрел (хотя это и против правил, ролик больше 3 минут - это уже сериал, а сериал должен быть уж очень хорошим, чтобы его смотреть, класса "Заяц и волк").
Он выразил пессимистическую точку точку зрения (добавив много-много бессмысленных слов). Я слышал и оптимистические.
Но пессимизм/оптимизм - это все эмоции. От них в данном деле никакого толку. Такие вопросы голосованием не решаются.

[elind]

elind, объясните что в формуле скорости тепловой волны  T₁ и T₀?
здесь:

с - я так понял скорость света.
l₀ - свободный пробег фотона в ХОЛОДНОМ материале?
уточните что есть  h?
Я было подумал о планке, но судя по размерности - это должны быть метры (сантиметры). То есть это толщина слоя? Чем толще слой тем медленней движется волна? Как то контринтуитивно это.

h - толщина фронта теплового скачка, для плотных материалов - что-то около сантиметра.
l₀ - свободный пробег фотона - но фотона теплового спектра при температуре кинетически-лучистого равенства плотности энергий, Т₀, соответственно, температура этого равенства, и для урановой оболочки в бомбе составляет двадцать пять миллионов градусов. При такой температуре основная доля теплового спектра будет иметь длину свободного пробега l₀=1,7*10^-6 метров. Для заряда калорийностью 6 кт/кг и плотностью 1 т/м³ температура внутри (почти вся энергия в излучении) будет 110 миллионов градусов, тогда, подставив в формулу, имеем скорость тепловой волны чуть ниже тысячи километров в секунду.

[LV46]

Хотя... только с такой, наверное, в этом дурдоме и можно!

Просто вам нечего возразить, понятное дело, вы продвигаете свою идею ядерного дрынолёта, но кое-что не сходится. Именно то, что эту идею забросили еще в бородатые 50-60е, а теперь, видите ли, она расцветает мощным цветом, особенно "в интернетах".
Ваши аргументы основываются на том, что мол тогда небыло технологий контроля направленной плазмы и тд. и т.п. Но просто, скорее всего, это дело всё обсчитали и пришли к выводу, что "не полетит" или "очень нееффективно" и в том же духе. В отличие от "тупых америкосов", которые умудрились подрывать макет взрывчаткой С4, чтоб он хоть как-то летел. Но видимо уже после тех тестов для амеров стало понятно в бесперспективности такого рода летательном аппарате. Ну а в СССР с его мозгами и подавно. Даже не стали строить макет.

Извините, но, попробуйте обратиться к тем, кто реально может оценить вашу идею, не только словами, но и конкретными предложениями например в Роскосмос или НАСА (или в ISRO ).
Может я окажусь неправ, тогда я сниму перед вами шляпу (а если мы поспорим, то даже съем) )).
Пока что, есть то, что есть, наподобии вот этого:

— На самом деле самого дела нет. В самой деятельности заключена самость дела — и наоборот.
Наоборот получим оборот на, и таким образом перевернем образ. Я уже не говорю о природе говора в роде при уже.
Ужи и узы — вы меня понимаете, мистер Андерсон?
— Конечно, я так и думал, Смит. Дай еще затянуться.

[Кремальера]

Есть способ?
Есть.
Один.
Собрать бомбу.

Ну есть и другие способы.Через несколько месяцев стартуют посиделки Astro2020 на которых в первом приближении будут обсуждаться флагманские концепты программ для NASA на грядущую декаду.В том числе там будет отстаиваться и Interstellar "precursor" mission от APL. Т.е. "прото-звездолет" на 1000 а.е. в течении 50 лет.https://www.futuretimeline.net/blog/2019/01/11.htm
Технически оно будет иметь под собой скорей всего концепт JIMO.
Есть также наработки по минималистическим "межзвездным" кубосатам: https://www.researchgate.net/publication/310444920_MINIMUM_INTERSTELLAR_PRECURSOR_MISSION
(Работа довольно старенькая,и требуемые там плотности энергии уже достигнуты на совр.батареях)
Про StarShot все знают.Но у него есть более серьезный собрат,на том же уровне энергетики.Почти 3-тонный зонд на 0,05С с магнитным парашютом.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576517319136?dgcid=rss_sd_all#!

[crazy_terraformer]

мол тогда небыло технологий контроля направленной плазмы и тд. и т.п. Но просто, скорее всего, это дело всё обсчитали и пришли к выводу, что "не полетит" или "очень нееффективно" и в том же духе. В отличие от "тупых америкосов", которые умудрились подрывать макет взрывчаткой С4, чтоб он хоть как-то летел. Но видимо уже после тех тестов для амеров стало понятно в бесперспективности такого рода летательном аппарате. Ну а в СССР с его мозгами и подавно. Даже не стали строить макет.

Да потому что не надо было такие грузы в космос поднимать и химия быстрее выстрелила. Высших форм многоклеточной жизни на др.планетах земной группы и Луне нет, землеподобных атмосферы и гидросферы нет. Необходимости острой строить базы научные нет. Необходимости тратить ресурсы, которые можно использовать в оборонных или иных целях, нет. Страны ещё не доросли до подобных проектов, а может и вовсе не дорастут на Земле. Может какая-то страна, коллаборация стран или корпораций дорастёт до взрыволётов, протиснувшись сквозь игольное ушко ограничений предельной полезной нагрузки для взлетающих с Земли химических ракет, развив роботизированную технологическую диаспору на Луне, у которой не будет атомофобных ограничений.

Далее, меня интересуют механизмы точного позиционирования и подрыва термоядерных зарядов взрыволёта, защита их электроники и электроники пусковых установок от ЭМИ.

Но есть нюанс © Одно дело взрывать бомбы у себя на полигонах и то именно тогда зарождалась кампания по запрету этого дела и совсем другое, когда есть средство доставки, которое можно отогнать от Земли, где его не удастся неожиданно сбить ракетами противника и на котором можно неторопливо добраться до страна вероятного партнёра. Чуете разницу? А так-то да, никаких политических причин.

Взрыволёт большой - в него проще облаком гаек и болтов попасть.

[6th Book]

Ну есть и другие способы.Через несколько месяцев стартуют посиделки Astro2020 на которых в первом приближении будут обсуждаться флагманские концепты программ для NASA на грядущую декаду

  Ну нет никаких у вас способов межзвёздных перелётов.
Лет несколько назад вроде б был ещё 100YSS, но сдулся.
Нормальных способов для межпланетного карго тоже нет.
Земля-Марс-Бельт - навеки ваша колыбель, дом и могила.

[petrovich1964]

Допустим, что "за миллиард лет до нашей эры" где то в Галактике появилась разумная жизнь. За миллион лет развития, то есть за 999 миллионов лет до нас, они смогли бы построить двигатели для межзвёздных перелетов позволяющие летать к звёздам также как сейчас наши корабли плавают между континентами. Тогда бы они заселили бы всю Галактику. Даже если бы некоторые колонии решали бы, что жить можно и тут никуда не разлетаясь, то другие колонии поддерживающие идею фикс распространялись бы и дальше.
Но этого не наблюдается.
Вывод - реальность устроена так, что нет никаких возможностей (нет антигравитации, терьмпампации. кротовых дыр) для того чтобы шастать туда сюда между звёздами.

(кликните для показа/скрытия)

"Если бы Бог хотел чтобы люди летали, то он дал бы им крылья". Перефраразирую - Если бы Бог хотел чтобы люди летали между звёздами, то он бы сделал звёзды поближе друг к другу, или сделал бы мир таким чтобы была возможна антигравитация (сверхсвет. терьмямпампация. кротовые дыры, и т.п.)

[sharp]

Я не являюсь фанатом классических взрыволётов, ИМХО, их время прошло.

Хорошо сказано!
Столько летали, столько летали на них... И вот... Их время прошло...

[Кремальера]

Вывод - реальность устроена так, что нет никаких возможностей

Так выше уже было сказано: "А вдруг!?"(с)
Вдруг все ученые коты всех времен что-то просмотрели?Я бы совершенно этому не удивился.Ведь что ув.Семенов хочет показать своей бомбой?Лишь только то что у юниверсума оказался сюрприз для нас,слюнявых.Ключик для избранных Артамонов с Мальвинами к дверце за нарисованным на холсте очагом.

[sharp]

За миллион лет развития, то есть за 999 миллионов лет до нас, они смогли бы построить двигатели для межзвёздных перелетов позволяющие летать к звёздам также как сейчас наши корабли плавают между континентами. Тогда бы они заселили бы всю Галактику.

Это сильное упрощение. Которого порой не избегают, врочем, даже такие мэтры, как Семенов, так что вы в хорошей компании
В реальности даже для цивилизации освоившей МП, каждый таковой перелет является редким экстраординарным событием. А перелет в новую систему - еще и сопряженный с риском, и с огромной вероятностью неудачи. Так что "хождения среди звезд" и даже межзвездные колонизации могут иметь место как редкие одиночные явления, но в экспоненциальный процесс они не переходят.

[alex_semenov]

h - толщина фронта теплового скачка, для плотных материалов - что-то около сантиметра.

Ага... Если это ширина фронта который движется через всю толщину теплоизолирующего экрана (назовем это так), то когнитивного диссонанса не возникает. Вот тут:



У вас (вторая строка) h вроде выводится как функция от трех температур. C T₀ и T₁ вы вроде поясняете ниже. Но что такое T₂?
В любом случая я взял  h=0.01м, по-максимум. Сантиметр.
 

l₀ - свободный пробег фотона - но фотона теплового спектра при температуре кинетически-лучистого равенства плотности энергий, Т₀, соответственно, температура этого равенства, и для урановой оболочки в бомбе составляет двадцать пять миллионов градусов.

Ага... Вот почему у меня получалось больше скорости света... Я решил что это температура холодного материала.
T₀ = 25 000 000 К.
Думаю что для свинца, там, вольфрама эта температура мало отличается?
Можно мне туебню чуть подробней пояснить как это высчитывается?

При такой температуре основная доля теплового спектра будет иметь длину свободного пробега l₀=1,7*10^-6 метров. Для заряда калорийностью 6 кт/кг и плотностью 1 т/м³ температура внутри (почти вся энергия в излучении) будет 110 миллионов градусов, тогда, подставив в формулу, имеем скорость тепловой волны чуть ниже тысячи километров в секунду.

Пробег l₀, как я понимаю - это какая-то эмпирика?  Берется на каком-нибудь графике, из таблицы?
Я пробовал это неумело сделать сам, но у меня получался пробег примерно на порядок больше.

(кликните для показа/скрытия)

Потуги здесь:



Я брал на графике сечение 3,50E+03 барн и для свинца получал пробег рентгена 4,52E-05 м
Хотя я теперь вижу что я то брал сечение  для температуры 45 кэВ = 495 270 000 К
Но 25 миллионов где-то на порядок меньше.
Вроде...
Но вообще 25 миллионов, по этому же графику это где-то 2.5 кэВ. И по картинке уже сечение на два порядка больше (ближе к синему кубику, им я отмечал температуру от первички при сжатии вторички).
Теперь у меня получается пробег при 25 миллионах на порядок меньше чем у вас...
Гм...

Хорошо.. T₁ = 110 000 000 К

(кликните для показа/скрытия)

как у вас получилось 110 миллионов?
Я получил только 76. Где ошибся?
Моя логика:
Килотонна 4.2e+12 Дж. При 6 кт/кг это 2,52E+13 Дж/кг при плотности 1000 кг/м3, плотность энергии u=2,52E+16Дж/м3

отсюда:
=75 983 569 К

Подставляю все в:



Получаю:

1,7e-6*3e+8*(1,1e+8)^3/21/0,01/(2,5e+7)^3 = 206 875 м/с

Почему у меня получилось в 5 раз меньше чем 1000 км/с?
Единственный спорный параметр - h. "около сантиметра"
Возможно у вас h меньше? Если взять h=2.5 мм (четверть, то есть "около сантиметра") то и получим "чуть ниже" тысячи км/с.
Нет?

[sharp]

Хорошо.. T1 = 110 000 000 К

Ух как у вас тут жарко.

[LV46]

Тогда бы они заселили бы всю Галактику. .....Но этого не наблюдается.

Не наблюдается чего? Сфер Дайсона? Ну так если на атомоходах летать, тут не до Сфер. )) Именно что и не будет наблюдаться никакая активность. А вот быстрые радиовсплески уже умудряются приписывать переходу гипотетического корабля в гиперпространство. Смысл в том, что мы видим лишь те всплески, которые случайно направлены на нас. А! и еще приход сверхэнергетических частиц, которые вроде бы вообще не могут существовать.

[sharp]

А вот быстрые радиовсплески уже умудряются приписывать переходу гипотетического корабля в гиперпространство

Ну по укурке и не такое можно понаприписать...

[alex_semenov]

Elind, это прежде всего для вас!
 
Голубчик! Напрягемя! Мы почти у цели!
 
 
Ключевая идея в которую я вцепился как тот Дуримар  вцепился в свое ведро, и ну никак не могу отпустить.
При температурах 1-5 кэВ давление света ниже давления плазмы, а давление плазмы ниже абляционного давления. То есть свет на два порядка давит слабей. Но давление света - четвертая степень от температуры.
Поэтому, когда у вас уже выгорел термоядерный заряд и температура стала на порядки выше (называют температуру в пол миллиарда градусов!) давление света превосходит все прочие давления. Оно доминирует беспредельно!
В частности,  вот тут:



Если это поверхность второй ступени бомбы еще при сжатии внутрь, то белые стрелки (абляция) на два порядка передавливают желтые стрелки (давление света). Материя улетает влево. Однако если это прилегающая к уже выгоревшему термоядерному горючему оболочка, рвущаяся наружу, то на порядки более горячие желтые стрелки на те же два порядка передаривают белые. Абелируй не абелируй - эту хрень, материю (ионы, электроны) тупо уже гонит сверхдавлением фотонов вправо. И очень сильно гонит. Быстро. Есть надежда что быстрей, чем свет пробивается сквозь эту преграду что бы побыстрей сбежать в виде рентгена.
Это идея качественно. Но количественно... Нет расчета (оценки) - нет идеи.

Отвлечемся от энергетики и КОНСТРУКЦИИ заряда.
Я хочу разогнать материю на неком небольшом участке оболочки толщиной l до скорости  v=7 000 000 м/с давлением света под ней. Вот хочу - и все! Зная давление P из температуры фотонного газа T, я хочу оценить за какое время это можно было бы сделать, если бы (да кабы!) оболочка оставалась непрозрачной.
Представим для начала оболочку некой супертвердой супернепрозрачной материей (абстрактным абсолютно твердым телом) с плотностью ρ  как у вольфрама, а давление света под ней - постоянным.
V- объем, F-сила, m - масса, S  - площадь.
Школьная физика от Перышкина нас учит:





Не совсем школьная (σ- постоянная Стефара-Больцмана, Т - температура термоядерной плазмы в бомбе) говорит:



в результате:



Пусть толщина оболочки - 5 см = 0,05м.
Плотность вольфрама 19 252 кг/м3
Возьмем температуру внутри термоядерной бомбы оценочно в 110 000 000 К
Тогда время разгона до 7 тысяч км/с нашей оболочки составит 1,96E-07 с.
190-200 наносекунд.
Свету, что бы пройти эти 5 см через вакуум нужно всего 1,67E-10 с, то есть, если очень упрощенно, что бы разогнать оболочку до заданной скорости, скорость проникновения света сквозь эту оболочку должна быть как минимум в 1000 раз меньше скорости света. 300 км/с.

Почему я зацепился именно за скорость тепловой волны?

Это и есть скорость выхода света через оболочку на ее поверхность (до тех пор вся энергия остается заперта внутри бомбы).
Эта модель - примитив дилетанта. Все там много сложней (Тут нужен Зельдович, Станюкевич и Ландау в придачу!).
Но любая сколь угодно сложная модель должна допускать задним числом аппроксимацию некой упрощенной (любые сколь угодно сложные вещи имеют свойство объясняться просто).
Вдруг моя детская модель на это годиться?
Шанс есть.
Смотрите.
У вас тепловая волна движется со скоростью почти тысяча км/с. Значит в 300 раз медленней чем свет. А по моей оценке надо в 3 раза дольше. Хотя, если взять h поменьше (как получил я) то по времени - вкладываемся.
В общем, мое упрощение мало что пока показывает.
Ни да ни нет.
Но что оно показывает, что необходимое время "удержания света" (хотя возможно бесполезное) у меня обратно пропорционально четвертой степени температуры. То есть нужное время "задержки" очень чувствительно к оценке температуры фотонного газа. Увеличьте ее в два раза и скорость волны нужна уже в 73 раза меньше света.
Еще раз.
Это расчет  на участке оболочки. Вы считаете все время сферу, как я понял? Но сфера - не лучшее решение. Форма- отдельная тема рассуждений. И если мы  прорвемся к цели на этом ма-а-а-леньком участке оболочки, нас возможно ждет настоящий подарок природы в самом расположении уже деталей изделия.
Я уже вижу просто чудесную конструкцию заряда. Никто нигде никогда к ней и близко не подошел. Хотя я не понимаю, как к нему можно не прийти, зная как на самом деле работает межпланетный тяговый модуль Ориона. Дайсон просто ОБЯЗАН был в эту идею уткнуться носом, владей он секретом водородной бомбы и секретом Ориона... А он всем этим точно владел. И куда лучше чем я (полный профан в физике!)

Да, общая энергетика всего устройства тут пока не оценивается. Но лично мне ясно что если мы таки разогнали оболочку в фронт плазмы со скоростью 7 000 км/с до того как свет вышел на поверхность, то наша разлетающаяся плазма в общем то впитала практически всю энергию взрыва в виде своей кинетической энергии.
Фотонный газ просто тупо  "всосался" в это движение. Куда ему еще деться? Это же энергия, которая тупо должна сохраняться как ни крути. И если она пока что не вышла на поверхность, но оболочка уже разогнана до 7 тысяч, то на вспышку рентгена остается десятая часть!  Ну там, 10-20% может быть и все же сбежали как вспышка рентгена. Куда без этого? Но нам это уже не важно.

Это, конечно, мои фантазии-хотелки.
Но есть надежда, что не беспочвенные.
Дайсон не зря два раза в статье "Межзвездный транспорт" намекает на  оболочки сверхновых звезд, которые разбегаются со скоростью 10 тысяч км/с.
Что разгоняет эти оболочки до таких скоростей?
Давление света. Других кандидатов нет.

[Mercury127]

т.е. нужно просто сделать бомбу чуть горячее? не 110, а скажем, 220 млн К?
в СН, кстати, оная температура составляет от 1 (перед смертью) до (момент вспышки) 10 млрд К...

[Юрий_К]

Оффтоп, но насколько созвучно мыслям на форуме:
«Ты мечтал о звёздных городах на небе,
Что-ж, прости, их там нет
Ты не знал, как долго мир земной наш не был
К звёздам тем готов, но есть у нас их свет»
(с)В.Аргонов, «Мы, 22-й век»

[Valerij56]

Тем не менее, независимо друг от друга и в США и в СССР пришли к выводу не продолжать разработки атомных взрыволётов. Причем в США уже после натурных испытаний микро-макета. А в СССР это вообще не пошло дальше разговоров и возможно какого-то закулисного эскизирования.
...
Но, нет, проекты позакрывали и забыли.

Вместо этого начались стройки и запуски обычных космических ракет.

   
Самое первое, самое примитивное, "эскизирование" даст ответ, что, не смотря на великолепные относительные параметры проект классического взрыволёта в абсолютных цифрах далеко за пределами возможности экономики. В этом, кроме их безопасности, плюс пульсационных взрыволётов с внешним (в отличии от классической бомбы) механизмом подрыва. Корабль получается значительно меньше, соответственно меньше и нагрузка на экономику, появляется возможность вместо единичного запуска в десятки лет иметь флоты в десятки кораблей.
   

[Иван Моисеев]

Самое первое, самое примитивное, "эскизирование" даст ответ, что, не смотря на великолепные относительные параметры проект классического взрыволёта в абсолютных цифрах далеко за пределами возможности экономики.

А кто его знает, какая экономика будет через 100 лет? Может долларов будет столько, что будут объявлять конкурсы на их траты?

[Valerij56]

Зарекался отвечать этому троллю, но приходится ради молчаливых читателей, которых здесь большинство.
   

Но есть нюанс © Одно дело взрывать бомбы у себя на полигонах и то именно тогда зарождалась кампания по запрету этого дела и совсем другое, когда есть средство доставки, которое можно отогнать от Земли, где его не удастся неожиданно сбить ракетами противника и на котором можно неторопливо добраться до страна вероятного партнёра.

   
Если есть средство отогнать от земли бомбу, значит есть средство и отогнать к этой бомбе и перехватчик, который должен эту бомбу уничтожить при необходимости. Вы забыли, что с другой стороны тоже люди, и они спать не будут.
   

И, кстати, миниатюрные или нет, но это тоже ядерные бомбы и это тоже взрыволёт.

   
Взрыволёт? - да, ятак это и написал. Бомба7 - тогда вы тоже бомба, вы взорвётесь в фокусе импульса большого числа мощных лазеров.
   
Но любое количество "топлива" для этого двигателя самостоятельно не взорвётся,  отличии от критической массы оружейного урана или плутония, идля грязной бомбы оно тоже непригодно.
       

А по поводу магнитного или лазерного подрыва плазмы в токамаках и стеллараторах можно сказать много очень грустного. Скажу только, что положительного выхода энергии на лазерном поджиге плазмы не получилось. А уж чтобы поднять всю эту громоздкую систему лазеров в воздух речь даже не шла.

   
А никто и не планировал поднимать токамак с его системой вакуумирования, хотя с компактным токомаком для термоядерного двигателя Норман Груман как раз сейчас ведт эксперименты. В космосе, слава богу, вакуум бесплатный, а места много. Со стеллатором сейчас ведёт эксперименты НАСА, а с пробкотроном, как в этой теме уже обсуждалось, положительный выход энергии уже, в принципе, достигнут, а без принципа - так в Новосибирске идут работы над плазменным термоядерным двигателем, в котором выход энергии больше единицы http://новости-новосибирска.ru-an.info/новости/российские-учёные-из-новосибирска-создают-плазменные-реактивные-двигатели/