Цели и пределы колонизации дальнего космоса

[Макар]

В итоге для разведки альфа центавра получается схема: разгон взрыволетом, торможение турбинным реактором с каким либо движителем.

Ускорителем. Линейно-резонансным.

[Nik-Kul]

  Какой толк разгонять лазерами парусники к звёздам .. На высокой скорости поток набегающих межзвёздных пылинок быстро уничтожат любую тонкую конструкцию http://samlib.ru/k/korznikow_i_a/realxnostimezhzwezdnyhpoletow.shtml
 По И Корзникову толщина передней защиты от пылинок должна исчисляться метрами титана , в проекте Мильнера-Хокинга летит почти голая микросхема ... Каждая пылинка срывает пол мм слоя брони (путь 1 световой год встретит 106 пылинок на площадь 1 кв. см. ) к тому-же её разгон до этой скорости осуществляется в пределах Солнечной системы , где плотность этой пыли гораздо больше , чем в межзвёздном пространстве .
 

[Nik-Kul]

 Сделали мы звездолёт , двигатель , предположим . Собрались лететь к Альфе центавра , но что нас ждёт на пути  - сколько пыли должно стукнуться о корпус на квадратный метр - вот вопрос . Если попадётся камешек , то это верная гибель при высокой скорости .

[Макар]

Правильно, нужна пушка, камешки испарять. И по прилету пригодится.

[васекс]

https://naked-science.ru/article/hi-tech/novyy-material-treniruetsya-i
Для корабля поколений и вообще любой долговечной техники. Материал по аналогии с человеческими мышцами со временем тренирующийся в прочности, жёсткости и т.д.

[Инопланетянин]

с окнами из прозрачного аллюминия

Это как?

Видимо, корунд   

[cryon]

с окнами из прозрачного аллюминия

Это как?

Видимо, корунд   

aion материал но дороговат.

[cryon]

Продублирую из темы о двигателе:
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?

[cryon]

Список звезд кондидатов для полета разведчика и расстояние:
α Центавра A 4.3 св года
α Центавра B  4.3 св года
ε Эридана 10.5 св года
61 Лебедя A 11.4 св года
61 Лебедя В 11.4 св года
ε Индейца A 11.8 св года
τ Кита 11.8 св года
Грумбридж 1618 15.8 св года
Т.е. характерное расстояние если повезет то 4.3 св года если не так сильно повезет то 11 световых лет(если получится снять 0.9 квт с кг веса установки не считая топлива ионника и полезной нагрузки то время полета на 11 световых лет -1600 лет на ядерном реакторе на быстрых нейтронах). Иначе около 22 световых лет.


Из темы о двигателе:
По поводу ядерный двигателей:
25  % степени выгорания урана думаю достижимая цифра(сейчас достигли 10 % степени выгорания от общего веса твел), тогда получаем 10 в 13 степени джоулей электрической мощности с 1 кг ТВЕЛ, если масса реактора с двигателем целиком в 5 раз больше массы твел  то получим мощность в 1 квт на кг всей установки на 65 лет работы (для vassimir уже достигли массы 2.3 квт на кг, капельный холодильник может работать на температуре около 900 градусов что дает излучение по формуле для абсолютно черного тела в 36 квт на метр квадратный с каждой стороны излучателя, при весе квадратного метра около 5 кг, вес турбины так же приемлем около 10 квт с кг ).
Итого получаем ступень с массой 2% хранилище ТВЕЛ(в виде трубок в несколько высот реактора над реактором с тросиками для опускания ТВЕЛ) 30 % масса топлива движителя работающего на скорости 1800 км в сек., 30% масса ректора с 6% массы ТВЕЛ, 38% масса полезной нагрузки, 50 тысяч тонн стартовая масса, 38 тонн конечная масса, время разгона 4 мя ступенями 260 лет, время торможения оставшимися 4 мя ступенями 260 лет, скорость 2600 км в сек.
Итого 14 световых лет за 2000 лет полета. Ну чем не замена Виверн джету, при условии что в виверн джета вряд ли снимем больше того же 1 квт с кг веса, если конечно не делать виверн джет слишком большим с толстой плазмой?

Здесь поправка, при массе Твел с 25 % выгоранием в 6 тонн остается 24 тонны на остальную конструкцию, из которых 11 тонн примерно уйдет на ионник с трансформатором, пара тонн на механизм погружения Твелов в ректор и их предварительного хранения(трубки с тросиками), пару тонн на турбину, пару тонн на компрессор.  Так вот этих 24 тонн, а  точнее оставшихся 7 тонн может в не хватить и тогда аппарат замедлится на 20-30% от 2600 км в сек, дело в том что на 30 тонн приходится 80 мегаватт тепловой мощности, 10 кубометров объема ректора и 25 кг в секунду расход гелия, так вот гелий при давлении 4 Мпа требует массу труб в 100 раз больше собственной, т.е. если весь цикл ректор-турбина-рекуператор-холодильник-компрессор гелий преодолеет за 4 секунды то потребуется не менее 10 тонн труб, точные оценки дать не могу, расчет всего цикла движения газа в неравновесной сложной системе дать в одиночку тяжело, где бы зарегистрироваться на форум к атомщикам для таких оценок?

Я правильно понимаю что если взять напряжение в 40 КВольт то по соотношению удельного заряда на массу пары протон нейтрон (около 1/50 миллионом кулон на кг), по формулам F=m*a=QU/d, где Q заряд, m - масса, а -ускорение, U напряжение в 50 КВольт, d -  расстояние между сетками ионного двигателя равное 8 см, получим скорость истечения в 2000 км в сек, так как ускорение будет 50 000 000* 40 000/0.08 =2.5 * 10 в тринадцатой степени и расстояние равное 0.5 скорости(2000 км в сек)* время(0.08*10^-6 полученное как 2000 000 м/c /2.5*10^13 м/c*c) в 8 см между сетками.
годный расчет ионника?
Удельную массу в 3 квт на кг с него можно будет снять?
И еще на таком напряжении работает только генератор ТВМ-500 на 500 мегаватт для реактора центра келдыша запланировано напряжение 4.5 Кило Вольт, так что видимо нужен еще и трансформатор с ресурвом 65 лет и с удельной массой около 10 кг на квт что я думаю достижимо.


Схема реактор центра Келдыша с жидкостью в капельным холодильнике и смесью 78% гелия и 22% ксенона на турбине вот. По моему тут на схеме жидкость не идет через реактор, теплоноситель только газ.

[Андрей Астрофизический]

Список звезд кондидатов для полета разведчика и расстояние:

Почему только эти?

[николай теллалов]

Почему только эти?

+

[cryon]

Список звезд кондидатов для полета разведчика и расстояние:

Почему только эти?

Предлагайте свои варианты, там у меня 4 звезды солнечного класса, и остальные класса KV у которых как ученые предполагают могут быть планеты.
Можно еще добавить 6 звезд класса T они почти как солнце по температуре, немного холоднее, на расстоянии 11 -16 световых лет находятся, остальные звезды в основном класса М, они холоднее солнце значительно.

[cryon]

Не могу понять выбор гелий - ксеноновой смеси в качестве носителя первого контура, трехатомные СО2 и Н2О имеют  поглощение полос части спектра в района 2-6 мкм, т.е. теплообмен между горячим и холодным газо м рекуператоре и между газом и жидкостью холодильника достигается легче по средствам излучения аналогичному излучению абсолютно черного тела только полосами и не всем спекторм. например 2.2-3 микрометра для Н2О.

Нашел в инете на экспериментальном реакторе на быстрых нейтронах во Франции достигли степени выгорания 210 мвт сутки на кг, это 1.8 на десять в тринадцатой джоулей с кг тепловой энергии, так что думаю около 0.9 на десять в тринадцатой джоулей  с кг электроэнергии можно достигнуть в космосе в пределе.
Кпд реактора в космосе пока 26% процентов , думаю будет 33% в итоге.

[crazy_terraformer]

Гипотеза.
Гелий помимо всего прочего и ксенон — инертные газы. Вода и CO2 — бинарные соединения, радиолиз их приводит к выделению кислорода. Кислород сам по себе, а с горячей водой ещё более сильный, коррозионный агент, водород впитывается рядом металлов приводя к их охрупчиванию. Смесь водорода с кислородом взрывоопасна.

[cryon]

Гипотеза.
Гелий помимо всего прочего и ксенон — инертные газы. Вода и CO2 — бинарные соединения, радиолиз их приводит к выделению кислорода. Кислород сам по себе, а с горячей водой ещё более сильный, коррозионный агент, водород впитывается рядом металлов приводя к их охрупчиванию. Смесь водорода с кислородом взрывоопасна.

но я уже писал что надо рассчитать вес труб одного из основных элементов конструкции ядерного реактора - холодильника, там много труб с жидкостью идут сквозь трубы с газом на 3 Мпа так что трубы должны видимо выдерживать давление это, не сжимать же жидкость упругими трубами...
Так вот есть еще второй тяжелый теплообменник рекуператор  гелия в смеси большая часть,  у него низкая теплопроводность, так что передавать с него на него же  на рекуператоре тепло надо излучением, и у него нет значимых полос непропускания в спектре около 2-6 мк метров. Может для этой цели он разбавлен ксеноном? Пока не могу найти справочной инфы, я далек от темы.
Еще интересней проблема разгона гелия непосредственно перед турбиной, может потребоваться слишком мощный  компрессор чтоб гелий в ограниченном весе(от веса всего гелия как и от  свойств жидкости примерно в равной мере зависит вес большей части конструкции которая есть трубы) чтобы гелий создавал сильное аэродинамическое давление на лопасти.

Вообще же тема не очень то живая, а в ключевой теме о двигателе для межзвездных перелетов какая то сверхсветовая депрессия намечается=)(депрессии предшествует переоценка результата а потом спад при некоторых расстройствах....).
Нужен второй форум для обсуждения уже деталей, что , какой форум посоветуете?

[cryon]

Ионник разгоняется до больших скоростей легко, а вот система труб около реактора для жидкости и газа двух разных контуров, должна выдерживать давление до 4 Мпа так что весит не мало, и холодильник может потребоваться все таки панельный а не капельный(выбор в центре Келдыша пока не сделан, кремнеорганическая жидкость не должна испаряться в открытый космос даже при сроке эксплуатации в 65 лет как у меня в набросках вроде бы) что не малый вес, нужен еще трансформатор для ионника - тоже веса немного больше в сумме. Многоступенчатая система с множеством реакторов позволяет особо не париться об отказе отдельных реакторов раньше срока выгорания топлива, средняя наработка до полного отказа 65 лет будет и нормально, больше лучше но не критично, итак полный разгон занимает 20 процентов времени всего полета и последние 20 процентов времени - торможение.

[cryon]

Гипотеза.
Гелий помимо всего прочего и ксенон — инертные газы. Вода и CO2 — бинарные соединения, радиолиз их приводит к выделению кислорода. Кислород сам по себе, а с горячей водой ещё более сильный, коррозионный агент, водород впитывается рядом металлов приводя к их охрупчиванию. Смесь водорода с кислородом взрывоопасна.

Пользователь t-energy с хабра сказал что гелий тепло передает не излучением а теплообменом через стенки соприкасающихся трубок. Так за счет гелия улучшаются массогабаритные характеристики

[crazy_terraformer]

Мне непонятно —зачем ксенон нужен? А с гелием-то всё ясно.

[cryon]

Мне непонятно —зачем ксенон нужен? А с гелием-то всё ясно.

Может просто немного увеличить плотность газа? Там его всего 22%. Одноатомные газы имеют лучший кпд тепло машины за счет более высокого показателя адиабаты.
Показатель адиабаты нужен для определения кпд Цикла Брайтона. Если показатель адиабаты 1.67(по справочнику "газодинамические свойства реальных газов для гелия") то кпд получается при коэффициенте изменения давления 2.2 единицы. т.е. 1.8 МПА на выходе турбины и 4 Мпа на входе.
 Из википедии рисунок -

[cryon]

https://yandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Fhi-news.ru%2Ftechnology%2Fnovyj-metamaterial-zashhitit-astronavtov-ot-kosmicheskoj-radiacii.html
Новый метаматериал защитить астронавтов от космической радиации
Получим более легкие корабли поколений, к тому же поиск обитаемой планеты затянется до 3000-4000 года нашей эры к тому времени технологии усовершенствуются чтобы собирать на орбите большой корабль поколений.