Двигатель для межзвёздных перелётов

[cybertron]

Наткнулся тут

http://go2starss.narod.ru/pub/E015_RHL.html

Джейм Б. Стефенс (James B. Stephens) в JPL первым (в 1984 и 1985 соответственно ссылкам автора) предложил накапливать водородное топливо на низкой орбите Земли без использования для этого топливных баков

Космический корабль, изготовленный из замороженного водородного льда (или дейтерия и трития) может использовать его как конструкционный материал, радиационную защиту, хладоген (радиатор) и топливо одновременно. Такой тип корабля, называется "автофагом" (autophage) самопожирателем (self-consuming) и позволяет достичь чрезвычайно низкой доли "мертвой" массы конструкции - показателя который является очень критическим при оптимизации межзвездной ракеты.
Для снижения нестабильность водородного льда (таяние, испарение), в данной работе рассматривается специальная система его самоохлаждения. Сам по себе водородный лед является плохим материалом для силовых элементов конструкции, поэтому ниже обсуждаются различные варианты армирования его волокнами из углерода или бора.
Также проведена оценка различных вариантов термоядерного топлива, способного храниться в качестве льда, то есть в твердой форме, включая дейтерий, тритий, бор-11. Рассматривается идея упрочнения льда пропиткой лития ангидридом аммиака. В заключение сделана оценка релятивистской кинематики многоступенчатой ледяной ракеты (iceship). Показано, что если в качестве топлива применить замороженный дейтерий, то для пятиступенчатой ракеты с односторонней миссией (без торможения у цели) и долей мертвого веса на каждой ступени       10-1 , а так же полной долей полезной нагрузки на каждой ступени 10-5, зонд-исследователь на последней ступени приобретет скорость 0.64 с. Подобная миссия при постоянном ускорении ледяной ракеты в 0.0485 g достигла бы Альфа Центавра за 12.81 год, а при ускорении 1g, исследовательский зонд пронесется через соседнюю систему через 6.7 лет с момента запуска.

[Андрей Астрофизический]

Показано, что если в качестве топлива применить замороженный дейтерий, то для пятиступенчатой ракеты с односторонней миссией (без торможения у цели) и долей мертвого веса на каждой ступени       10-1 , а так же полной долей полезной нагрузки на каждой ступени 10-5, зонд-исследователь на последней ступени приобретет скорость 0.64 с. Подобная миссия при постоянном ускорении ледяной ракеты в 0.0485 g достигла бы Альфа Центавра за 12.81 год, а при ускорении 1g, исследовательский зонд пронесется через соседнюю систему через 6.7 лет с момента запуска.

А конструкция двигателя? Что-то больно сказочные цифры...

[cybertron]

Двигатели там конечно понадобятся ого-го. Естественно авторами не рассматриваются.

Дейтерия однако в космосе завались. Если бы удалось достаточно дешево его добывать из комет - то плевать сколько весит звездолет
наморозили звездолет в сотни миллионы тон - и вперед.

[cryon]

Мои вопросы по реактору на быстрых нейтронах для добычи энергии в космосе: трубы нагретые до 1500 градусов 40 лет эксплуатации выдержат?
Рекуператор, турбина, компрессор - 40 лет выдержат? (у нас на шиномонтаже компрессоры до 20 лет работают но крайне редко ремонт)
Насколько будет высокоборотиста турбина с весом 2 тонны на мегаватт, и как часто потребуется её смазка?
Не протрется ли за 40 лет изоляция витков катушек турбины?
Выгрузка топливных элементов на 1500 лет для ступени торможения предотвратит выгорание топлива в них полностью(здесь нужно расстояние пробега нейтрона при обогащении урана 20% и выбор толщины стержня, думаю пару сантиметров толщина)? Сложно ли создать механизм задвигания этих топливных элементов назад в реактор через 1500 лет?

[Андрей Астрофизический]

Сложно ли создать механизм задвигания этих топливных элементов назад в реактор

А вы думаете, в существующие реакторы - ТВЭЛы вручную запихиваются?

[Mercury127]

Насколько будет высокоборотиста турбина с весом 2 тонны на мегаватт, и как часто потребуется её смазка?

2 т на ГВт, вы хотели сказать? таких в природе нет.
современные гурбины, как газовые, так и паровые, имеют удельную массу в пределах 10-100 т / ГВт, не знаю, с генератором это или без.
подшипники у них газовые, ничто иное в таких условиях не выдерживает.

[ziggyStardust]

Дейтерия однако в космосе завались. Если бы удалось достаточно дешево его добывать из комет - то плевать сколько весит звездолет
наморозили звездолет в сотни миллионы тон - и вперед.

Я еще раз дам этих несколько ссылок .
Первая.
Вторая.
Третья.

 Никому Ваш дейтерий не здался... В топке "холодного синтеза" могут трансмутировать с выходом энергии даже ассигнации(перефразировав классика).

современные гурбины, как газовые, так и паровые, имеют удельную массу в пределах 10-100 т / ГВт, не знаю, с генератором это или без.
подшипники у них газовые, ничто иное в таких условиях не выдерживает.

...в космосе абсолютно бессмысленнен подход построения ТЭЦ который перекочевал в АЭС. Теплоносители, турбины, пар... Ну разве что какая-то супер-пупер система с паром самоохлаждающимся излучением и одновременно служащим экраном на околорелятивистских скоростях.

Я когда-то слушал(ролик смотрел) одного уфолога который рассказывал об устройстве НЛО. Тра-ла-ла и дескать там огромная часть отведена под органику... Блин, думаю, что за бред такой - зачем органические блоки в межзвезном челноке? Все ли с человеком в порядке. А теперь вот, под давлением фактов, вынужден признать - мож в самом деле что знал? Если соединить органику и ХЯС получим довольно интересные устройства. Их прелесть в том что там полностью исключены мгновенная детонация, цепная реакция и т.д. мало того можно сразу преобразовывать энергию распада в ЭДС (за счет поляризации клеточных мембран). Удобно, технологично, безопасно... хм...

[Mercury127]

У вас хронический склероз, что ли?

https://aftershock.news/?q=node/719024&full
хуяс нихт арбайтен.

[crazy_terraformer]

Также проведена оценка различных вариантов термоядерного топлива, способного храниться в качестве льда, то есть в твердой форме, включая дейтерий, тритий, бор-11. Рассматривается идея упрочнения льда пропиткой лития ангидридом аммиака.

Ошибка перевода - ангидрида аммиака не существует. Может безводный аммиак. Или речь идёт о получении амида лития.
Li+NH3->LiNH2+0,5H2
LiH+NH3->LiNH2+H2

[библиограф]

А вы думаете, в существующие реакторы - ТВЭЛы вручную запихиваются?

И проталкиваются ломом! 
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80_X-10

[cryon]

современные гурбины, как газовые, так и паровые, имеют удельную массу в пределах 10-100 т / ГВт, не знаю, с генератором это или без.
подшипники у них газовые, ничто иное в таких условиях не выдерживает.
...в космосе абсолютно бессмысленнен подход построения ТЭЦ который перекочевал в АЭС. Теплоносители, турбины, пар... Ну разве что какая-то супер-пупер система с паром самоохлаждающимся излучением и одновременно служащим экраном на околорелятивистских скоростях.

Если соединить органику и ХЯС получим довольно интересные устройства. Их прелесть в том что там полностью исключены мгновенная детонация, цепная реакция и т.д. мало того можно сразу преобразовывать энергию распада в ЭДС (за счет поляризации клеточных мембран). Удобно, технологично, безопасно... хм...

Не бессмысленно надо считать даже не кпд а характеристику удельной мощности на единицу массы с учетом кпд. Так ядерные реакторы на быстрых нейтронах с турбинами имеют конечный кпд с учетом движителя(скорость истечения около 500 км в секунду и кпд в 70-75%) в 20 % что не мало и при этом мощность в 400 ватт с килограмма т.е. 80 ватт на 50 лет в конечном итоге с учетом всех кпд с килограмма. Думаю что термоядерный ректор так же по возможностям материалов будет работать 50 лет. Так что нужно получить 80 ватт конечной энергии движения с учетом потерь нейтронов и прочих потерь.
На счет органики не фантазируйте по органике основной вопрос это тема тут на форуме по продлению жизни до 200-500 лет, что в принципе возможно и уже тогда органика может использоваться как материал который служит больше чем те же 50 лет.

[cryon]

Допустим с виверн джета нам удастся получить 700 ватт с кг веса в качестве энергии движения, на большее я не рассчитываю так как все имеющиеся прообразы термояда тяжелые, это будет в 3 раза выше скорость чем на ядерных ректорах. У нас есть 3 звезды(не совсем маленького размера если брать) в 4 световых годах еще 3 в пределах 8 световых лет и более десятка в 11 световых лет от нас. То что скорость с виверн джетом будет в 3 раза выше может очень помочь в освоении пространства на 8-11 световых лет, а вот к альфа центавра можно полететь на чем угодно. И еще вопрос: стоимость вывода на орбиту минимальна для ракеты фалкон - 2000 долларов за кг, дейтерий стоит столько же  а вот стоимость гелия 3 не снизится менее 1 миллиона долларов за кг скорее всего и со временем, так что термоядерным топливом наверняка будет просто дейтерий+дейтерий, что дает большие потери кпд.

[MenFrame]

стоимость гелия 3 не снизится менее 1 миллиона долларов за кг

Даже если предположить что это так(что крайне сомнительно) Почему вы решили что миллион долларов за кг это дорого для межзвездной миссии?

[cryon]

стоимость гелия 3 не снизится менее 1 миллиона долларов за кг

Даже если предположить что это так(что крайне сомнительно) Почему вы решили что миллион долларов за кг это дорого для межзвездной миссии?

Тормозная ступень корабля разведчика это вообще в любом случае ядерные реакторы на быстрых нейтронах так как они меньше весят(они по 8 мегаватт мощности будут) чем виверн джет который имеет мощности в сотни и тысячи мегаватт, это я говорю  к тому что разгонные ступени для придания большей скорости миссии могут потребовать и 5 тысяч тонн топлива т.е. при цене в миллион долларов за кг(даже если добывать топливо на луне то эта миссия непременно будет раздутым переусложненным проектом с дорогим менеджментом так что беру цену не маленькую) это 2 годовых ВВП России за 1 миссию полета к альфа+бетта центавра, не дороговато ли за топливо удельный вес которого все равно значительно ниже чем вес конструкции и дополнительного газа для впрыска в сопло?Кстати по моим прикидкам 1 ступень работающая почти до отказа около 50 лет будет иметь 20% массы виверн джета, 30% массы газа впрыска в сопло, 50% остаточной массы ступени, так достигается хороший кпд общий при таких пропорциях.

[Проходящий Кот]

Вы с Земли решили запускать межзвездную экспедицию?

[cryon]

Вы с Земли решили запускать межзвездную экспедицию?

Выводим на орбиту 700 км любой тяжелой ракетой чтобы получить массивные боки конструкции , собираем на орбите, и эта сборка кстати будет не дешевле чем вывод на орбиту.

Кто нибудь может рассчитать Критерий Лоусона для виверн джета мощностью 1000 мватт длинной плазмы 70 метров и шириной 1 метр и с температурой в 40 кэв с плазмой  дейтерий+дейтерий? Т.е. будет впрыск газа так что скорость истечения струи около 1500 км в секунду и хватит ли времени удержания плазмы до вытекания в сопло т.е. будет ли реакция самоподдерживающейся?
Может это поможет https://b-ok.org/book/3245041/aa8aaa

[Проходящий Кот]

На Авиобазе не смотрели?
http://forums.airbase.ru/2008/10/t59363--termoyadernyj-raketnyj-dvigatel-kak-zachem-pochemu-i-pochem.html

[MenFrame]

Тормозная ступень корабля разведчика это вообще в любом случае ядерные реакторы на быстрых нейтронах

Тормозная ступень, это магнитный парашут. Нечего эффективнее нет. Относительно легкая магнитная петля..

это я говорю  к тому что разгонные ступени для придания большей скорости миссии могут потребовать и 5 тысяч тонн топлива

Реактор с гигаваттной электрической мощностью за год сожжет 250 кг топлива. Если вы каким то чудом доведете ресурс двигателя до ста лет, за это время он сожжет всего 25 тон топлива(15 тон гелия три). О каких тысячах тон идет речь совершенно не понятно.

дейтерий+дейтерий?

Забудьте про чистый дейтерий...если эта реакция и пойдет в магнитной ловушке(что кстати не факт) там все энерговыделение будет идти в виде излучения, нейтронов, рентгена, синхротронного...
Повышенный нейтронный поток будет вести к увеличенной деградации магнитной системы.

[cryon]

Тормозная ступень корабля разведчика это вообще в любом случае ядерные реакторы на быстрых нейтронах

Тормозная ступень, это магнитный парашут. Нечего эффективнее нет. Относительно легкая магнитная петля..

это я говорю  к тому что разгонные ступени для придания большей скорости миссии могут потребовать и 5 тысяч тонн топлива

Реактор с гигаваттной электрической мощностью за год сожжет 250 кг топлива. Если вы каким то чудом доведете ресурс двигателя до ста лет, за это время он сожжет всего 25 тон топлива(15 тон гелия три). О каких тысячах тон идет речь совершенно не понятно.

дейтерий+дейтерий?

Забудьте про чистый дейтерий...если эта реакция и пойдет в магнитной ловушке(что кстати не факт) там все энерговыделение будет идти в виде излучения, нейтронов, рентгена, синхротронного...
Повышенный нейтронный поток будет вести к увеличенной деградации магнитной системы.

1) Верно, на счет доступности трития/гелия 3 убедили, я просто заглючил и перепутал добавляемый в сопло газ с самим топливом. Для получения 700 ватт с кг веса виверн джета при весе его в 3000 тонн нужно 15 тонн гелия 3 стоимостью всего в 30 миллиардов долларов что меньше стоимости сборки на орбите самих вивернов(ведь они по 70 метров длинной и весом в сотни тонн так что нужна сборка на орбите и дорогая станция для людей сборщиков).
2) На счет магнитной петли НЕ убедили, тормозить окончательно со скорости скажем в 500-600 км в секунду нужно будет именно с помощью ядерный реакторах на быстрых нейтронах которые на одну ступень со снижением веса на 50% дают только разгон на 200 км в секунду и тормозить надо не менее 3 -мя такими ступенями т.е. оставлять только 12.5% полезной нагрузки. До скорости в 600 км в сек можно затормозить даже не магнитным а обычным парусом с пленкой для торможения о межзвездное вещество но только в том случае если корабль весит не более 400 тонн, иначе размер паруса слишком большой(порядка 1 грамма на метр квадратный вес корабля в этом случае). Итак парус размером 20 километров из углеткани и прочих композитов будет полезен в дальних миссиях при весе миссии 400 тонн(там потом еще 3 ступени торможения так что конечный вес аппаратуры - 50 тонн). А вы готовы назвать размер магнитного паруса для такой миссии на 400 тонн?
3) Повторяю. Кто нибудь может рассчитать Критерий Лоусона для виверн джета мощностью 500 мватт длинной плазмы 70 метров и шириной 1.2 метра и с температурой в 70 кэв с плазмой  дейтерий+гелий 3? Т.е. будет впрыск газа так что скорость истечения струи около 1500 км в секунду и хватит ли времени удержания плазмы до вытекания в сопло т.е. будет ли реакция самоподдерживающейся?
Может это поможет https://b-ok.org/book/3245041/aa8aaa

[MenFrame]

На счет магнитной петли НЕ убедили, тормозить окончательно со скорости скажем в 500-600 км в секунду нужно будет

Нужно будет тормозить магнитной петлей в потоке солнечного ветра звезды использую обратный эффект Оберта...