Космический парусник: имеет ли он смысл?

[cryon]

Идея паруса на Америции в том что часть нейтронов остывает вылетает поперек паруса а часть мильтиплексируется по средствам поддержания реакции вдоль паруса. Сам парус можно делать в виде сектора сферы, можно говорить о параллельном делении когда на парус делятся изотопы от нейтронов замедляемых до тепловых скоростей, и перпендикулярном делении когда нейтроны летят на парус со второго реактора, как в приведенных мной статьях, но этого не требуется, по крайней мере в научном мире есть же проект где 40 сантиметров колодцы длиной 2.5 метра работают на самоподдерживающейся реакции тонкой пленки америция. у урана 235 2.07 быстрых нейтрона на деление. Каркас из сплава титана мало будет весить. В принципе достижимы большие скорости парусника.
Делаем 60% массы в первой ступени, 40% массы второй ступени, можно еще и 3 ю и 4 ю ступени. И тогда количество ступеней определяет конечную скорость вместе с удельной мощностью, при весе паруса в 65 грамм на квадратный метр получим вес корабля в 130 грамм на квадратный метр и излучение при 700 к в 28 киловатт на квадратный метр. Т. Е. 210 киловатт на кг, далее импульс равен 1\2 от всего импульса в 12200 км в сек. Разгон за одну ступень - 2000 км в сек.
Температура плавления паруса позволяет излучать 100 кватт с квадратного метра (на полный вес корабля на 1 квадратный метр приходится 60 грамм) т.е. 1 год разгона на одной ступени с учетом энерговыделения в 83 тераджоуля на кг. Но реально нет необходимости в такой температуре. Так как во первых нужны тепловые нейтроны для доведения коэффициента их размножения до единицы, нужно рассчитать минимальную температуру паруса. Для того чтобы весь разгон до скажем 5000 км в сек продлился менее 100 лет температура паруса должна быть 230 К. ПРимем в итоге температуру 700 К, чтобы разгон шол быстрее во избежании аварий. Однако сечение реакции больше при температуре нейтрона 0.08 ев - составляет 750 барн, на рисунке во вложении при температуре от 500 до 1000 кельвинов есть плато в 750 барн, то для урана 235 для; америция 242m получим при 700 К - 6 кило барн.

Сложность такого реактора как и ffre(в ffre за время до снижения массы ступени до 40%, поровну состоящей в выгоревших 60% из реактора и урана 235 дается прирост скорости наблюдается в 2000 км в сек, при удельном импульсе в 530 000 секунд; однако реально удельная мощность ffre меньше чем у парусника в виду модератора нейтронов и катушек на поле 0.7 тесла) в том что он работает на почти мгновенных нейтронах и нужно точно и вовремя отклонять чтобы сгладить колебания мощности в виду изменения реактивности реактора от мгновенных нейтронов.
Далее примем во внимание вот эту статью
https://pikabu.ru/story/zvezdolet_ispolzuyushchiy_ney..
И эту
https://vk.com/wall-147618894_704
Видим что импульс гораздо выше если обойтись без брони а использовать электростатическое отражение осколков.
Видим следующий момент: в парусе из америция 242 м толщиной 5 микро метров растояние полета нейтронах 0.5 миллиметра при 700 кельвинах, запаздывание нейтронов 0.2 микросекунды. Т.е. в секунду происходит 5000 000 перенастроек мощности от нейтронов самого паруса.
Итого при 6 кило барн америций 242 m имеет при 500 К температуре захват 0.31 от тепловых нейтронов в перпендикулярно парусу направлении, этим осуществляется регуляция реакции.
При торможении осколков до энергии в 72% от начальной на толщине Америция в 5 микро метров.
Применяемые электростатическую сетку для коллимации импульса осколков деления.

[SpaceEngineer]

Далее примем во внимание вот эту статью
https://pikabu.ru/story/zvezdolet_ispolzuyushchiy_ney..

Ссылка битая

[cryon]

Далее примем во внимание вот эту статью
https://pikabu.ru/story/zvezdolet_ispolzuyushchiy_ney..

Ссылка битая

https://pikabu.ru/story/zvezdolet_ispolzuyushchiy_neytronyi_iz_termoyadernogo_dvigatelya_na_deyterii_dlya_deleniya_v_delyashchemsya_paruse_7523862

[cryon]

Тут расчет
https://vk.com/wall-147618894_533
Что ж получается парусник на америции будет тяжелым.
На рисунке коэффициент размножения нейтронов на бериллии под слоем америция. В общем то при отношении слоя америция к слою бериллия в 30 достигается приемлемый коэффициент размножения. При этом плотность америция в 7 раз больше плотности бериллия. Но все же больше чем 330 км в сек за ступень со снижением веса до 40% от  начального теперь с такого парусника с замедлителем не получить...

[cryon]

Скорее всего надо все таки делать второй реактор(с трансурановым изотопом богатым на нейтроны но не америций 242 м  - он слишком дорогой, надо другой изотоп) для облучения нейтронами слоя америция меньше чем слой полного поглощения осколков деления  в 7 микрометров и  электростатическую сетку для коллимации импульса осколков деления.
Нейтроны со второго реактора идут очень медленные с температурой 60 Кельвинов так что они реагируют с более быстрыми нейронами на парусе от налетания на них атомов америция со скоростью в 2 раза большей при 230 кельвинах. Замедлитель нейтронов на втором реакторе с температурой 40 кельвинов теплоизолирован от самого реактора разогретого до 1400 кельвинов и охлаждается газовым холодильником, от термоэлектричества на втором реакторе.
 Так что получается слой америция в 5 микрометров, замедляющий  осколки на 26 % скорости, без модератора нейтронов, и около 3.5  делений на втором реакторе а одно деление на парусе в виде сектора сферы с углом около 130 градусов с выделением 14 нейтронов(изотоп второго реактора выделяет около 4 нейтронов на 1 деление) , из которых 9 улетают мимо паруса, 5 летят на парус при слое поглощения нейтронов америцием при 230 кельвинах в 50 микрометров на слое в 5 микрометров поглотится  10 % от 5 нейтронов т.е. 0.5 нейтрона при равной температуре, однако у нас нейтроны в 2  раза медленнее вещества паруса т.е. сечение реакции в 2 раза больше но вещество паруса в 2 раза быстрее и само налетает на нейтроны и в итоге среагирует 1 нейтрон а не 0.5 и в итоге коэффициент размножения нейтронов в 1 единицу. Итого парус имеет импульс от 12200 км начальной средней скорости осколков деления  в сек 45% по направлению, так как сектор сферы тормозит осколки не перпендикулярные ему сильнее, и дополнительно 26% скорости теряется от  прохождения осколков паруса, итого импульс 4300 км в сек на 3.5 делений на втором реакторе что в итоге дает удельную мощность с учетом температуры второго реактора в 1400 к в 9 киловатт на кг массы на 1 деление на парусе, при весе паруса в 55 грамм на квадратный метр, 8 киловатт на кг на втором реакторе, массу всей конструкции вместе с электростатической сеткой в 5.7 масс атома америция на 1 деление на парусе. Итого скорость за одну ступень в 48% начальной массы и в 42% конечной массы следующей ступени разгон в 430 км в сек всего(
Чтобы разогнать парус до 2200 км в сек потребуется снизить массу полезной нагрузки до 1.1 % от начальной массы. При весе полезной нагрузки в 22 кг потребуется 400 кг америция 242 м, где то на 100 миллиардов долларов.

Парус получается довольно медленный из за  3.5 реакций деления на втором реакторе на 1 на парусе.

[SpaceEngineer]

А "второй реактор" это у вас что? Какая масса, как охлаждаетя?

[cryon]

А "второй реактор" это у вас что? Какая масса, как охлаждаетя?

Второй реактор скорее всего на плутонии 239, с выходом почти 3 нейтрона на деление, чтобы снизить стоимость можно использовать плутоний 239 вместо редких изотопов с выходом в 4 нейтрона на деление.
Второй реактор весит в 6-7 раз больше паруса, так как нам нем происходит 5 делений для выделения 15 нейтронов из которых 5 летит на парус, угол которого по сфере 135 градусов т.е. поглощение 1/3 нейтронов по сфере, работает при больших температурах чтобы снизить вес радиаторов, охлаждается так как предложили в российской разработке орбитального буксира -  нуклона - гелий ксеноновой смесью, такая смесь достаточно тяжелая и теплоемкая одновременно.
Бериллиевый замедлитель нейтронов смотрит на парус и охлаждается газовым холодильником, чтобы дополнительно к температуре второго ректора замедлить нейтроны и повысить сечение захвата.
Он с 3 мя загрузками плутония 239 работает, чтобы снижать массу ступени по ходу работы. Кроме того на парусе есть второй слой толщиной 3 микрометра, он присоединяется к первому по мере выгорания америция 242м.
Боюсь весь проект загубит цена на америций 242 м, он стоит 10 миллионов долларов за 1 грамм, если цену получится снизить до 1 миллиона долларов за грамм путем массового производства из отходов ядерного топлива, то можно сделать парусник с весом полезной нагрузки в 10 кг.
Вообще конечно с учетом того что я не могу подобрать изотоп с выделением 4 нейтронов за акт деления, а ограничиваюсь 2.9 нейтрона для плутония 239 корабль получается тяжелее. кроме того я вынужден повысить температуру на парусе до 380 Кельвинов т температуру нейтронов со второго реактора до 100 кельвинов и соответственно с падением сечения реакции от увеличения температуры повысить  толщину паруса до 6  микрометра в центре, по краям немного тоньше. дело в том что нужна большая удельная мощность чтобы задействовать многоступенчатость т.е. приемлемое время работы одной ступени. При  380 Кельвинах и 80 грамм на метр веса паруса тепловыделение на парусе достигнет 30 киловатт на кг, как и тепловыделение на втором реакторе. Это даст выгорание 60% от общего с дополнительным слоем слоя америция в 9 микрометров, в 5.4 микрометра за 75 лет работы с 3 загрузками плутония 239 во второй реактор для облегчения второго реактора по ходе работы и повышения таким образом удельной тяги ступени. Всего можно предположить 4 ступени на 300 лет работы с разгоном где то до 1500 км в сек в конце. т.е. не меньше 1000 лет на полет до звезд центавра. Вообще такой парусник может потребоваться с случае если будет обнаружена землеподобная планета, и с помощью магнитного паруса надо будет затормозить миссию на нее. Так с задачей полета в другую звездную систему лучше справится парусник на лазере:
На лазерах у меня получалось - 248 лет , но считанные граммы:
Разгон крошечных парусников фотографирующих планеты звезд мощным лазером для 21-22 века
https://ru.wikipedia.org/wiki/Breakthrough_Starshot
https://breakthroughinitiatives.org/initiative/3

Для космического расположения: Зеркало диаметром 600 метров, лазерные диоды на 1000 нм(с шириной спектра 4-5 нм) с охлаждением литием, на 10 Гигаватт оптической мощности, парус диаметром 7 метров из аэрографита толщиной 0.5 мм при плотности 180 грамм на м^3 и прочностью на сжатие 1 кпа. И ферма жесткости над парусом - кубы(ребра кубов) с длиной ребра 400 мм из 1 миллиметровых трубок с перфорированными стенками из сплава титана с золотом β-Ti3Au(5 Гпа , 5 грамм на см^3). Полезная нагрузка подвешена внизу фермой из тех же трубок β-Ti3Au, сам парус плоский, с дифракционными решетками на диэлектрическом слое зеркала отклоняющими свет внутрь к центру паруса, так что парус центрируется на потоке. Вес паруса с нагрузкой -15 грамм.
Основную массу станции составляют ли-ионные батарейки(220 вт*часов на кг массы) и литий охлаждения лазерных диодов работающий с 50% кпд и на 1 кг лития приходится 800 кдж тепла.
На рисунке калькулятора полета время пролета 248 лет но это с учетом работы лазера почти в холостую в конце разгона и к тому же без учета расходимости луча дающего ослабление пятна по 5-15% ширины паруса по окружности, так что реально 270 лет полета. 2.9 гватт часа мощности лазеров это 13 тысяч тонн лития для охлаждения лазерных диодов, 5.7 Гватт часа запаса в ли-ион батарейках это еще 21 тысяча тонн массы. еще ферма размером 600 метров, зеркало на ней. Итого 50 тысяч тонн на орбиту выводить. Но мучатся на земле с адаптивной оптикой не лучший вариант.

[cryon]

Америций 242 м имеет сечение в 6000 барн при широком спектре надтепловых нейтронов как на графике на рисунке. Однако в построениях на полет на 300 лет я не учел период полураспада америция в 141 год. С учетом этого необходимо поднимать температуру на парусе и на радиаторах второго реактора в центре и реально получить не более 1000 км в сек скорости с корабля который состоит из реактора на америции в центре и паруса в виде сектора сферы с углом 230 градусов, на 2/3 сферы из америция 242 м. Так что перспектив особых у америция 242 м нет(

[SpaceEngineer]

А зачем лазерной станции батарейки? Она же непрерывно получает энергию от Солнца.
Вообще, мне кажется, лучше всего для лазерной станции подойдёт идея Форварда. Лазеры с прямой накачкой светом Солнца, причём через фильтры, пропускающие только нужные для накачки длины волн. Это снижает требования к охлаждению.

[SpaceEngineer]

Можно ли сделать солнечный парус (обычный отражающий), тяга которого будет направлена к Солнцу? Т.е. ускоряющий аппарат в сторону Солнца. Есть одна заманчивая идея.
Простейший вариант, вроде как, не работает. Двухзеркальная система, типа зеркального телескопа с главным зеркалом, собирающим свет от Солнца, и вторичным, выстреливающим им через отверстие в главном. Но она будет "бороться сама с собой", т.к. давление света на оба зеркала, вроде бы, будет одинаковым и разнонаправленным, в итоге тяга будет нулевая. А обращённую к Солнцу поверхность вторичного зеркала придётся как-то изолировать, зачернить, но это всё равно не избавит её от давления света Солнца, направленного против того, что я хочу получить.
Какие ещё возможны варианты? Максимально лёгкие, естественно.

[leon10010]

Можно ли сделать солнечный парус (обычный отражающий), тяга которого будет направлена к Солнцу? Т.е. ускоряющий аппарат в сторону Солнца. Есть одна заманчивая идея.
Простейший вариант, вроде как, не работает. Двухзеркальная система, типа зеркального телескопа с главным зеркалом, собирающим свет от Солнца, и вторичным, выстреливающим им через отверстие в главном. Но она будет "бороться сама с собой", т.к. давление света на оба зеркала, вроде бы, будет одинаковым и разнонаправленным, в итоге тяга будет нулевая. А обращённую к Солнцу поверхность вторичного зеркала придётся как-то изолировать, зачернить, но это всё равно не избавит её от давления света Солнца, направленного против того, что я хочу получить.
Какие ещё возможны варианты? Максимально лёгкие, естественно.

Конечно можно. Делаем киль, который врезается в пространство. И  к цели курсом бейдевинд переменными галсами, к Солнцу. Напрямую парусники не ходят.

[SpaceEngineer]

Боюсь, не получится. Парус работает аэродинамически, с зеркалом такое не прокатит. Фотоны не могут "засосаться" за зеркало, создав там разрежение, которое будет тянуть парус.

Бейдеви́нд (нидерл. bij de wind), или на ветер — курс, при котором угол между направлением ветра и направлением движения судна составляет менее 90° (меньше 8 румбов)[4][1]. Выделяют бейдевинд полный и крутой. Границу между ними разные источники проводят по-разному (в диапазоне от 45 до 67,5°). Тяга паруса при бейдевинде целиком определяется его подъёмной силой, при увеличении давления ветра сила тяги уменьшается, зато возрастает сила дрейфа. Таким образом, на этом курсе парус, устанавливаемый с минимальным углом атаки к вымпельному ветру (5—10°), работает полностью как аэродинамическое крыло

.

Моя цель - не приблизиться к Солнцу (это-то понятно как сделать даже под парусом), а именно создавать тягу строго в сторону него. И нет, корабль не будет при этом падать на Солнце, орбитальная механика не так работает.

[cryon]

А зачем лазерной станции батарейки? Она же непрерывно получает энергию от Солнца.
Вообще, мне кажется, лучше всего для лазерной станции подойдёт идея Форварда. Лазеры с прямой накачкой светом Солнца, причём через фильтры, пропускающие только нужные для накачки длины волн. Это снижает требования к охлаждению.

Лазеры с прямой накачкой светом солнца будут иметь другую длину когерентности. Батарейки нужны чтобы не делать многокилометровый диск солнечных панелей.

[crazy_terraformer]

Моя цель - не приблизиться к Солнцу (это-то понятно как сделать даже под парусом), а именно создавать тягу строго в сторону него. И нет, корабль не будет при этом падать на Солнце, орбитальная механика не так работает.

Где-то в википедии читал про метаматериалы, парус из которых будет иметь тягу в сторону источника света.

[библиограф]

 Такой материал - кейворит придумал Герберт Уэллс; он был  применен при постройке аппарата
для полета на Луну. См. роман Первые люди на Луне
 

[SpaceEngineer]

Где-то в википедии читал про метаматериалы, парус из которых будет иметь тягу в сторону источника света.

Метаматериалы узкополосные. Для лазерных парусников - ок, но я хочу использовать энергию Солнца на 100% (т.е. весь спектр).

[SpaceEngineer]

Реальная "Рама", или "Рама 2.0".  Звездолёт, разгоняемый давлением света в перигелии Солнца 0.01-0.1 а.е.

Но не простой. Идея в том, чтобы подольше задержать солнечный парусник в перигелии, как бы выйдя на "орбиту" вокруг Солнца, наматывая витки вокруг него (хотя скорее всего и одного витка не будет). Всё больше и больше разгоняясь, как "Рама" Кларка, когда покидала Солнечную систему. Для того, чтобы удержаться на орбите тела, двигаясь быстрее его первой космической, надо "увеличить гравитацию" тела, т.е. направить тягу двигателя к нему. Т.к. корабль будет ускоряться, направив часть тяги по касательной к орбите, тяга в сторону Солнца должна всё время расти пропорционально (хотя это скорее всего будет не круговая орбита, а нечто похожее на гиперболу со срезанной вершиной - оптимальную траекторию надо считать численно). В простейшем случае разложение вектора тяги на два компонента делается отклонением плоскости паруса или линзы. Но я пока не знаю, как организовать тягу паруса в сторону Солнца, о чём и был вопрос. Конкретная траектория, продолжительность разгона, и достигнутая скорость определяется максимальной перегрузкой, допустимой для корабля. Грубая прикидка, можно рассматривать её как конец участка "разгона Рамы":

R = 0.1 а.е. = 1.5e10 м
a = 10g = 100 м/с²
a = v² / R
v = sqrt(a*R) = 1.22e6 м/c = 1200 км/с

Если взять R = 1 а.е., то при ускорении 10g конечная скорость v будет 3870 км/с! Но разгон при такой инсоляции будет доооолгим... Хотя для беспилотной миссии ок. Беспилотник может и побольше ускорение выдержать. Возьмём 200g (боевые ракеты выдерживают сколько при запуске, вместе со всей своей электроникой):
a = 0.01 а.е. => v = 1700 км/с
a = 0.1 а.е. => v = 5500 км/с
a = 1 а.е. => v = 17000 км/с!

Идея упирается в способ создания тяги солнечного паруса в направлении Солнца. Причём такой тяги, которая обеспечит ускорение в 10-100-200 g! На 1 а.е. это вряд ли будет возможно, но 0.01 а.е. - почему бы и нет.
Конечная скорость корабля на межзвёздной трассе будет несколько выше, т.к. по завершении этапа "разгоны Рамы" он будет всё ещё близко к Солнцу, и разложив парус в "классический" режим, получит финальный "пинок" от него.

Дополнительный бонус в том, что такой способ разгона больше подходит для больших и гигантских кораблей. Потому что закон квадратов-кубов играет в нашу пользу. Рассмотрим корабль в 10 раз тяжелее. Для обеспечения того же ускорения, нужен будет парус площадью в 10 раз больше. А значит, его радиус и масса будут больше только sqrt(10) = 3.16 раз. Для корабля в 10000 раз тяжелее, парус будет тяжелее только в 100 раз, что совершенно потеряется на фоне массы корабля.

[cryon]

Реальная "Рама", или "Рама 2.0".  Звездолёт, разгоняемый давлением света в перигелии Солнца 0.01-0.1 а.е.

Но не простой. Идея в том, чтобы подольше задержать солнечный парусник в перигелии, как бы выйдя на "орбиту" вокруг Солнца, наматывая витки вокруг него (хотя скорее всего и одного витка не будет). Всё больше и больше разгоняясь, как "Рама" Кларка, когда покидала Солнечную систему. Для того, чтобы удержаться на орбите тела, двигаясь быстрее его первой космической, надо "увеличить гравитацию" тела, т.е. направить тягу двигателя к нему. Т.к. корабль будет ускоряться, направив часть тяги по касательной к орбите, тяга в сторону Солнца должна всё время расти пропорционально (хотя это скорее всего будет не круговая орбита, а нечто похожее на гиперболу со срезанной вершиной - оптимальную траекторию надо считать численно). В простейшем случае разложение вектора тяги на два компонента делается отклонением плоскости паруса или линзы. Но я пока не знаю, как организовать тягу паруса в сторону Солнца, о чём и был вопрос. Конкретная траектория, продолжительность разгона, и достигнутая скорость определяется максимальной перегрузкой, допустимой для корабля. Грубая прикидка, можно рассматривать её как конец участка "разгона Рамы":

R = 0.1 а.е. = 1.5e10 м
a = 10g = 100 м/с²
a = v² / R
v = sqrt(a*R) = 1.22e6 м/c = 1200 км/с

Если взять R = 1 а.е., то при ускорении 10g конечная скорость v будет 3870 км/с! Но разгон при такой инсоляции будет доооолгим... Хотя для беспилотной миссии ок. Беспилотник может и побольше ускорение выдержать. Возьмём 200g (боевые ракеты выдерживают сколько при запуске, вместе со всей своей электроникой):
a = 0.01 а.е. => v = 1700 км/с
a = 0.1 а.е. => v = 5500 км/с
a = 1 а.е. => v = 17000 км/с!

Идея упирается в способ создания тяги солнечного паруса в направлении Солнца. Причём такой тяги, которая обеспечит ускорение в 10-100-200 g! На 1 а.е. это вряд ли будет возможно, но 0.01 а.е. - почему бы и нет.
Конечная скорость корабля на межзвёздной трассе будет несколько выше, т.к. по завершении этапа "разгоны Рамы" он будет всё ещё близко к Солнцу, и разложив парус в "классический" режим, получит финальный "пинок" от него.

Дополнительный бонус в том, что такой способ разгона больше подходит для больших и гигантских кораблей. Потому что закон квадратов-кубов играет в нашу пользу. Рассмотрим корабль в 10 раз тяжелее. Для обеспечения того же ускорения, нужен будет парус площадью в 10 раз больше. А значит, его радиус и масса будут больше только sqrt(10) = 3.16 раз. Для корабля в 10000 раз тяжелее, парус будет тяжелее только в 100 раз, что совершенно потеряется на фоне массы корабля.

Слой диэлектрического зеркала будет не меньше 30 нанометров чтобы оно могло отражать свет соответственно масса паруса не меньше 0.05 грамма на квадрат ный метр, а реально еще больше. Так что 10 g с приводом от солнца у вас не получится, не хватит мощности излучения. Привод же с концентрацией света от большого зеркала не работает на больших расстояниях так как видимый свет имеет большой разброс длины волны т.е. очень низкую длину когерентности и при концентрации света большую расходимость по периметру пятна.

[cryon]

Что касается парусника на америции то возможно использование ускорителей электронов для генерации нейтронного потока на плоский парус
http://nuclphys.sinp.msu.ru/nuc_techn/el_ac/index.html

https://scientificrussia.ru/articles/kompaktnyj-generator-nejtronov

Компактные мощные линейные ускорители электронов непрерывного действия для промышленного применения

Можно достичь мощности в 1 квт на кг массы ускорителя при необходимой энергии для дейтронной реакции d(t,4He)n в 120 кев, что дает выделение 200 мев на 1 нейтрон на парусе, т.е. не требуется второй реактор и система генерации нейтронов значительно легче становится. Так как на 160 киловатт полной мощности паруса требуется всего  300 ватт затрат и 100 ватт полезной мощности ускорителя, однако это при 100% кпд , а реальный кпд таких импульсных источников нейтронов - 0.0016%.




А вот гибридный ядерно-термоядерный  реактор https://www.atomic-energy.ru/news/2021/04/06/112995
Здесь https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2011_3/article_2011_3_104.pdf

написано что на плазменной мишени получается до 10 в двенадцатой нейтронов на джоуль  т.е. реакцию на 1 затраченный джоуль при использовании на парусе всех нейтронов (нейтроны летят перпендикулярно к парусу т.е. в плоскости паруса чтобы полностью они были захвачены тонким парусом в виде конуса)  в 10^12*242*1.67*10^-27 кг =0.4*10^-12 кг делящегося на парусе вещества в секунду  =25 джоулей на парусе на джоуль на источнике что дает питание термоядерного источника ионов в 4% от мощности реактора на парусе. При расходе газовой смеси дейтерия и трития на полный вес установки в 1 кг на 8 киловатт  на парусе в  1.6*10^-10 кг в секунду при времени работы в 3.2 миллиарда секунд в 0.5 кг. Причем этот параметр расхода газовой смеси может быть улучшен т.е. уменьшен так как в ИСТОЧНИК НЕЙТРОНОВ "ИНЕЙ" реагирует не весь газ и требуемая электрическая мощность в  320 ватт  на 1 кг полного веса корабля так же может быть снижена по мере совершенствования установки.


Таким образом делаем 1 поверхность в виде конуса перпендикулярно которому т.е. в плоскости парус летят нейтроны от термоядерного синтеза с толщиной 5 мкм из америция 242м. Источники  термоядерных нейтронов с температурой нейтронов 40 кельвинов при температуре паруса в 300 кельвинов и турбинный генератор электроэнергии с газа разогреваемого парусом. Получаем итоговую удельную мощность паруса в 8 кватт на полный вес в 1 кг установки вместе с генератором и источником термоядерных нейтронов. Размещаем над парусом электростатическую сетку для отталкивания продуктов деления ип получаем удельный импульс в 3000 км в сек при 8 кватт на кг. За 100 лет(3.2 миллиарда секунд) разгона, по мере распада 30%  америция, что делает не целесообразным разгон длительнее 100 лет, получим реакцию 30% от общего веса установки америция и итоговую скорость полета в 900 км в сек.

[elind]

А значит, его радиус и масса будут больше только sqrt(10) = 3.16 раз. Для корабля в 10000 раз тяжелее, парус будет тяжелее только в 100 раз, что совершенно потеряется на фоне массы корабля.

Радиус то да, а вот масса самого паруса зависит от толщины и площади, так что для увеличения тяги в N раз, масса паруса требуется выше в те же N раз. И это не упоминая "такелаж", масса которого, для компактного корабля, растёт как корень квадратный из куба тяги, и, при достаточно массивном корабле, будет превышать массу, собственно, полотна паруса.