Двигатель для межзвёздных перелётов

[Кремальера]

Я по себе знаю что на море через месяц уже не чувствуешь что на море. Привыкаешь

Естественно нужна смена восприятий.В море кому-то хочется побыстрей в порт,в кабак,кому-то к семье.А через месяц соль опять тянет-это сложно объяснить :-[Я четвертый год на берегу и до моря не рукой подать,а как только на перевал к Баканке подъезжаю-мысли всякие в голову лезут.Насчет экипажа я не знаю,наверное 500 человек будет действительно мало,и без всяких "междусобойчиков"-наверняка будет специальный отбор по многим параметрам.Это же не яхта-а своеобразный новый Мэйфлауэр.Атолл предпочтительнее в плане устойчивости к нестандартным ситуациям-ну и комфорт(любого рода)будет такому экипажу только в плюс.Кроме того ,если летим на 10св.лет,то возможно будет на первых порах общатся с метрополией.?А насчет калейдоскопа мнений их заменит какой-нибудь прото-ИИ(бортовой компьютер)-какой-нибудь красивый визуальный ряд

[vsevolodson]

Александр, виноват, не заметил оценок.

Кпд ионных двигателей 0.9 (на таких скоростях истечения вполне возможен)

Вот здесь натяжка. Самый эффективный "ионник" - VASIMR - может иметь КПД не более 0,8. И это КПД использования электричества.

Тогда КПД тепловой машины 0.546…

Почему-то пока нет реактора, имеющего КПД более 0,4.
В итоге я бы ваши сверхоптимистичные оценки (0.314) снизил бы до 0,25 максимум. Реалистичнее даже 0,2. Вот мы и приблизились к КПД взрыволёта, что я нахожу неудивительным.

Повышение температуры радиатора резко снижает размер разиатора, но ведет к снижению КПД энергосистемы.

Что ведёт к повышению требуемой мощности и снова увеличивает радиатор. Это замкнутый круг.

[vsevolodson]

Можно и собственное море с белым песком(кстати есть о подобном корабле рассказик-"Звезды на дне"-как-то так называется).Единственно чтоб такое судно сваять,мало быть семи пядей во лбу,цивилизации наверное,нужно будет уметь астросооружения в солнечной системе,как детские "грибки" в песочницах лепить.

Колония на астероиде сама себе делает звездолёт. И сама же на нём и летит. Это было рассмотрено ещё в начале темы.

[vsevolodson]

Я еще раз говорю. Это очень наивное заблуждение думать, что шикарная вилла на райском острове  в космосе позволит вам с комфортом пережить 4000 лет.
Небось и компания предполагается - только свои? Девочки, мальчики…
Немного. Человек 10-20?
Детский сад! Честное слово!

Не прикидывайтесь, мы с вами этот вопрос уже обсуждали. Факт элементарной единицы общества размерностью 25 лбов не считаю даже нужным снова обсуждать. Какой нафиг комфорт? Речь о такой элементарщине, как пищевые цепочки и необходимость переноса определённого ЦЕЛОГО, УСТОЙЧИВОГО ВО ВРЕМЕНИ биоценоза на новую колонию.

[alex_semenov]

Человек 10-20?Детский сад! Честное слово!

Не прикидывайтесь, мы с вами этот вопрос уже обсуждали. Факт элементарной единицы общества размерностью 25 лбов не считаю даже нужным снова обсуждать. Какой нафиг комфорт? Речь о такой элементарщине, как пищевые цепочки и необходимость переноса определённого ЦЕЛОГО, УСТОЙЧИВОГО ВО ВРЕМЕНИ биоценоза на новую колонию.

Да я и не прикидываюсь. По сути я именно вас пытаюсь упредить.
Я знаю что вопрос остался открытым.
Каждая из сторон только укрепиласть в своей правоте. Не знаю как вы, но я - точно. За что вам искренне благодарен!
Ища аргументы для вас я нашел нужные идеи,  акценты, термины.
Вы по-прежнему намерены экспортировать из нашей звездной системы даже не аграрную а первобытно-общинную цивилизацию. И даже не совсем и цивилизацию.
Так ведь?
Я четко помню. Ваш "атолл" - это прежде всего носитель биосферы. Самодостаточной. Самостабилизирующейся. Человек в ней - часть фауны. Очень небольшая часть.



Поэтому у вас такие гигантские массы кораблей и получаются.
Но по-прежнему считаю эту вашу "политику" ... эм... крайне странной. Да, в ней есть зерна здравости. Но в целом ваш подход я считаю АБСОЛЮТНО неприемлимым.

Мой подход в том что корабль поколений это УРБАНИЯ. Город. Очень компактный, легкий (относительно). Ужатый. Мой корабль поколений - это тысячи и тысячи людей которые являются носителями ЦИВИЛИЗАЦИИ. Пространства и масса у них - по минимуму.
На борту нет САМО-стабилизирующейся биосферы, на которую вы молитесь. Там есть киборг. Бои-симбиот. СЖО. Одомашненая флора и фауна функционально сросшаяся с городом.  И друг без друга они не могут. Вся биота тут управляемая, регулируемая опять же РАЗУМОМ обитателей.  Людей.
Поэтому мой корабль получается много легче чем у вас, меньше, а людей на его борту ГОРАЗДО больше. Не менее десятка тысчя.



Ваш корабль - носитель генетики. Не более. Мой - носитель культуры, цивилизации как единого организма. Мы договорились считать эти два корабля - кораблями разного класса. При этом ваш класс я считаю маргинальным. Если в нем когда-либо и возникнет потребность, то крайне специфическая.

[alex_semenov]

Колония на астероиде сама себе делает звездолёт. И сама же на нём и летит. Это было рассмотрено ещё в начале темы.

Да-да. Тут я поддержу  Höðr-а, Тут у нас  консенсус. Чем хороша идея корабля поколений? Это корабль для ПИЛИГРИМОВ. Кто полетит тот и строит. Социальный проект. Если к звездам полетят не за чем-то (например фон-нейманы за знаниями) то другая причина -  полетят от  чего-то (все бегут притворяясь бродягами, пилигримы в неведомый край...). То есть несогласные, те которых хотят что бы им просто не мешали быт теми кем они хотят быть.

[vsevolodson]

Человек в ней - часть фауны.

Я обычно упоминаю такую аналогию как "кишечная микрофлора". Ремонт, поддержание "жизнедеятельности" и т.п.

Одомашненая флора и фауна функционально сросшаяся с городом.

...нежизнеспособна? Горда живут за счёт гигантского количества окружающих территорий, добывающих для них пищу.

Мы договорились считать эти два корабля - кораблями разного класса. При этом ваш класс я считаю маргинальным. Если в нем когда-либо и возникнет потребность, то крайне специфическая.

Нет не договорились. Вы сами в намеренно-насмешливом тоне опять про это упомянули.
Ваша урбания долетит до эпсилон Эридана (допустим), и начнёт окучивать местный "пояс койпера" и/или "пояс астероидов". ЧЕМ?? Культурой и цивилизацией? Она на голой скале не растёт. На гидропонике урбания быстренько скатится до уровня амёб. Человек - сугубо хищник. Культура и интеллект во многом определяются уровнем в пищевой цепочке. Опыт охотников и собирателей - это сотни тысяч лет против сотен лет неустойчивого мыльного пузыря под названием "урбания".

[vsevolodson]

Человек - всего лишь одно из млекопитающих. Сегодня он владеет технологическим преимуществом, а завтра (через пару миллионов лет) - уже другой вид млекопитающих сменит его. Вы забываете что межзвёздные перелёты длятся, как минимум, тысячалетиями. Те люди, что с помощью магии и такой-то матери долетят таки до Проксимы Центавра - уже будут совсем не те люди, которым вы наказали сидеть в человейнике-урбании. Вы здесь ошибаетесь так же, как и один из моих оппонентов, что взял да и промасштабировал теплопроводность на порядки, забыв, что от этого метры в километры не промасштабируются в размерности. Для межзвёздных перелётов, а в перспективе - и для колонизации всей Галактики засылать нужно что-то более надёжное, чем то, что эволюционно существует лишь сотни десятки лет. Теперь понимаете?

[alex_semenov]

Александр, виноват, не заметил оценок.

Ерунда. Не мудрено. Это ведь прикидки. Левой руокй...

Кпд ионных двигателей 0.9 (на таких скоростях истечения вполне возможен)

Вот здесь натяжка. Самый эффективный "ионник" - VASIMR - может иметь КПД не более 0,8. И это КПД использования электричества.

Плюньте на разрекламированый VASIMR. А думайте своей головой. Сразу видно что вы не чувствуете ФИЗИКИ процесса.
А ну-ка, давайте поиграем в отгадалки.
0.8 - очень высокий КПД. Почему? Потому что как вы правильно заметили - электрическая машина. Я, кстати тоже считаю 0.9 именно по электричество.
А вот теперь подумайте.
НА ЧТО тратится 20% в вашей VASIMR или вообще в любом ионном двигателе.
Что составляет львиную долю потерь?

Тогда КПД тепловой машины 0.546…

Почему-то пока нет реактора, имеющего КПД более 0,4.

Да потому что нет нужды гнать КПД выше.
Я считаю КПД по КАРНО.



Qp - Тепло превратившееся в ток. Qz - все выработанное реактором тепло. Кстати у реактора вообще нет кпд в том смысле что вы тут говорите. КПД реактора 100%. Все тепло которое он выработал надо отводить от него. А то расплавится.
Qr - это тепло СЛИТОЕ в космос через радиаторы.
Закон сохранения энрегии. Никуда не денешься. Если в бассейн по одной трубе вливается Qz а вытекает только по двум, то зная сколько вытекло через Qr  вытекшее через другую трубу (в виде полезного электричества) считается неизбежно элементарно.

Разумеется инженерно это все очень сложно. Что бы получить такой высокий КПД нужен каскад тепловых контуров. Скажем реактор раскален до 2000 К и через термоэммиссионный эффект вырабатывает напрямую  ток с КПД 10-12%. Термоэмиссионный генератор интенсивно охлаждается, скажем углекислым газом (очень хорошее рабочее тело в газо-турбинном цикле), который отводит расколенный до 1800 К газ на лопактки турбиры, с выхода которой уходит газ при 650 К уже на радиаторы.
Но это уже детали.
Вы спорите тут с вещами КРАЙНЕ очевидными, подозревая мой расчет в недочетах, утечках. Если в моей системе кроме радиароров энергия утекает еще куда-то, то она накапливается и очень быстро РАЗРУШАЕТ мой корабль.
Ведь поток энергии по сути - колоссальный.
А космос - это гигантский термос.

В итоге я бы ваши сверхоптимистичные оценки (0.314) снизил бы до 0,25 максимум. Реалистичнее даже 0,2. Вот мы и приблизились к КПД взрыволёта, что я нахожу неудивительным.

Снизить видимо придется. Но не потому что я что-то потерял при оценке, а потому что у меня слишком холодные панели радиатора получились и  слишком большие...
15 км... это слишком много. Это не парус. И даже взяв половину от миллиона тонн я не вложусь (видимо) по массе в такой большой радиатор.

Повышение температуры радиатора резко снижает размер разиатора, но ведет к снижению КПД энергосистемы.

Что ведёт к повышению требуемой мощности и снова увеличивает радиатор. Это замкнутый круг.

Нет нет.
Еще раз смотрите формулу Карно. И закон Стефана-Больцмана.



Кпд не изменится если поднять почти пропорционально и Тz (температуру реактора) и Tr - температуру радиатора. Но подняв температуру радиатора в N раз вы в N^4 раз можете уменьшить площадь радиатора. То есть диаметр радиатора в N^2
Это работает настолько хорошо что можно даже жертвовать КПД если что.
Я показывал.
Снизив кпд в 1.8 раза я уменьшил диаметр радиатора в 5 раз! До вполне приемлемых для миллионнотонного корабля 3 км!
Хотя повышать обе температуры - очень хлопотное занятие. Особенно температуру холодильника (ничего не дается даром!) Допустим 2000 К в реакторе (компактной зоне) можно получить относительно легко. Но работать с теплоносителем-охладителем нагретым до 1000 К - задача технически неприятная. Тем более что нам нужно обеспечить столетия работы этой системы.

[vsevolodson]

Нет нет.
Еще раз смотрите формулу Карно. И закон Стефана-Больцмана.

Да-да, я уже понял здесь свою ошибку

[vsevolodson]

Я же уже считал на прошлых страницах!
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1846976.html#msg1846976
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1846995.html#msg1846995
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1847394.html#msg1847394

Только вот вопрос о количестве урана для межзвёздного перелёта на ионниках с реакторами опять как-то оказался упущен.

Насчёт радиаторов - решение одно - обитаемые отсеки и являются радиаторами с температурой 290К. Большая тёплая полезная площадь в космосе должна использоваться для грядок и человеков. Я об этом писал в теме про "особенности межзвёздного быта".

[AlexOrex]

Насчёт радиаторов - решение одно - обитаемые отсеки и являются радиаторами с температурой 290К. Большая тёплая полезная площадь в космосе должна использоваться для грядок и человеков. Я об этом писал в теме про "особенности межзвёздного быта".

Если изобрести источник света, работающий от теплоносителя, и с эффективностью на уровне люминесцентных ламп - это улучшит ситуацию. Иначе все грядки (даже собранные в стеллажи) придется освещать с мощностью хотя бы 150 Вт/м2 (1/4 солнечного света на Земле, а Солнце с отношением 99 люмен к ватту мощности - очень хороший светильник, на уровне качественных светодиодов) - а это потребует дополнительной электроэнергии - и нагрева.

[vsevolodson]

Иначе все грядки (даже собранные в стеллажи) придется освещать с мощностью хотя бы 150 Вт/м2 (1/4 солнечного света на Земле

Вы забыли на Земле учесть ночь, зиму и облака. Итого 150 Вт/м2 будет в жарком Средиземноморье. А можно обойтись и 100 Вт/м2 без всяких "стеллажей".

[AlexOrex]

Иначе все грядки (даже собранные в стеллажи) придется освещать с мощностью хотя бы 150 Вт/м2 (1/4 солнечного света на Земле

Вы забыли на Земле учесть ночь, зиму и облака. Итого 150 Вт/м2 будет в жарком Средиземноморье. А можно обойтись и 100 Вт/м2 без всяких "стеллажей".

Зиму принимать во внимание, наверно, не стоит. У нас (в средней полосе) вообще 2/3 года ничто не растет и не фотосинтезирует - задохнемся на звездолете.
Излучение АЧТ с температурой 290К - 400 Вт/м². Так что Ваш звездолет - горная долина - легко сойдется по балансу энергии, а вот Город Александра Семенова - вряд ли. Кстати, что в качестве рабочего тела для ионников брать - аргон? Он хорошо сжижается при комнатной температуре? (Просто, если у нас весь корабль теплый, проблематично будет сохранить баки с температурой 80К). А так из них можно добавочную радиозащиту тора сделать.
Ха! А если аргон и в жилой блок напихать? Вместо большей части азота?
Извините, что не по теме веду речь.
Тогда я представляю конструкцию так - жилой тор (вращается) в оболочке из баков с рабочим телом и радиационной защиты, она же радиатор (не вращается ). За радиационной защитой по поверхности тора равномерно распределены реакторы и хранилища топлива. Тор расположен так, что направление полета приходится по его диаметру - для уменьшения поверхности, подставляемой под межзвездую среду. В фазе разгона-торможения из-за этого будут небольшие колебания силы тяжести, но у нас такая ничтожная тяга, что они будут, как приливы от Луны. На большей части поверхности (кроме лобовой и внутренней) сидят ионники, направленные соплами в нужную сторону. При необходимости, впереди можно приделать узкий полосообразный щит, можно тонкий односкатный, чтобы к нему тоже радиаторов не городить. Перед торможением щит отлетает, корабль разворачивается ионниками вперед (или поворачивает только ионники) - и тормозит.

[Юрий_К]

Культура и интеллект во многом определяются уровнем в пищевой цепочке. Опыт охотников и собирателей - это сотни тысяч лет против сотен лет неустойчивого мыльного пузыря под названием "урбания".

Ну вот скажем прилетят ваши "охотники и собиратели" в новую систему, и что они там будут делать? Они же будут первобытно-общинными людьми! Высадится на планету(допустим там есть годная для проживания) они не смогут, так как не смогут обеспечить себе биобезопасность. Как вы видите "разворачивание" цивилизации, способной заселить новый мир из 30 человек первобытно-общественного строя?

[AlexOrex]

Как вы видите "разворачивание" цивилизации, способной заселить новый мир из 30 человек первобытно-общественного строя?

Тоже это интересно. ИМХО - слабое место кораблей поколений - трудно спрогнозировать (и спланировать) общество людей на таких отрезках времени. Возможно, это даже большая фантастика, чем аннигиляционные субсветовики с анабиозом . У нас сейчас краткий технологический всплеск, всплеск экспансии, которая захлестнула нашу планету и по инерции немного брызула в космос. Допустим, теперь ситуация успокоится на пару веков-тысячелетий, а затем начнется новый подъем пассионарности, который и породит звездолеты поколений. Первые поколения на корабле будут знать от чего или ради чего они улетают. Но дальше мини-цивилизация волей-неволей должна стать очень традиционной (ресурсы строго ограничены, нарушить баланс - ни-ни) и за века все привыкнут. Захочется ли людям по прилете в систему вылезать из корабля и не то что терраформировать и заселять планету, а хотя бы строить эфирные поселения, разрабатывать астероиды и копировать свой корабль? Возможно, звездолет, прилетев на место и автоматически выйдя на орбиту, будет ждать, пока люди дозреют до выхода из него, не меньше, чем звезды ждали нас со времен древнегреческих астрономов. Про сложность передачи знаний и мотивации из поколения в поколение, про опасность ошибок в этой цепи я и не говорю - когда инструкции по разворачиванию в системе будут выглядеть Откровением от Иоанна. Поручим всю работу по сохранению знаний ИИ?

[vsevolodson]

Кстати, что в качестве рабочего тела для ионников брать - аргон?

Да погодите вы с аргоном. Сначала расскажите мне, где вы столько урана возьмёте.

впереди можно приделать узкий полосообразный щит

вперёд должно торчать топливо
без вариантов
это также как и то, что тороидальный обитаемый отсек должен "отапливаться" и быть радиатором

Зиму принимать во внимание, наверно, не стоит. У нас (в средней полосе) вообще 2/3 года ничто не растет и не фотосинтезирует - задохнемся на звездолете.
Излучение АЧТ с температурой 290К - 400 Вт/м2

100-150 Вт/м2 - на освещение и 200-250 Вт/м2 - на отопление

Высадится на планету

не на планету. читайте тему

Как вы видите "разворачивание" цивилизации, способной заселить новый мир из 30 человек первобытно-общественного строя?

экспедиция из пары десятков кораблей, пару-тройку десятков чел на корабл, 10 кт всей массы на человека
ещё вопросы?

[незлой]

Ну вот скажем прилетят ваши "охотники и собиратели" в новую систему, и что они там будут делать?

охотится и собирать!
жалко, хвоста эволюция лишила..

в принципе -- вопрос позиционирования.
некоторым в пищевой цепочке тесно, и подозреваю -- полетят именно они.

[vsevolodson]

мини-цивилизация волей-неволей должна стать очень традиционной (ресурсы строго ограничены, нарушить баланс - ни-ни) и за века все привыкнут

верно. поэтому урбания, как мне думается, не пройдёт

Захочется ли людям по прилете в систему вылезать из корабля и не то что терраформировать и заселять планету, а хотя бы строить эфирные поселения, разрабатывать астероиды и копировать свой корабль?

а придётся. звездолёт не вечен. мой срок ему - несколько тысяч лет в самом лучшем случае, когда есть механизмы самовосстановления и регуляции подсистем звездолёта, а люди вмешиваются лишь только в самых уж неординарных случаях (поэтому их может быть и мало на борту)

Про сложность передачи знаний и мотивации из поколения в поколение, про опасность ошибок в этой цепи я и не говорю

а вы уже сказали
опасность и есть лучшая мотивация. те, что захотят выжить, беречь свой звездолёт будут и осваивать новые ресурсы по прибытию - тоже

Поручим всю работу по сохранению знаний ИИ?

никакого ии
ии сразу же исключает перемещения человека выше земной тропопаузы

[vsevolodson]

Вопрос касательно освещения обитаемых отсеков нетривиален и тем интересен. Отапливать электричеством не хочется. Возможно из двигателя как-то выводить излучение каким-нибудь "оптоволокном" получится...