Прямоточный двигатель - самый реалистичный вариант для звездолета?

[реалист]

Из всех проектов двигателей самый реалистичный по моему прямоточный. Все другие варианты (кроме парусника) требуют нереально большого запаса топлива, либо чересчур большого срока путешествия. А парусник тоже требует много энергии для дующих в него излучателей (на одном солнечном свете слишком медленно).
А вот прямоточный двигатель имеет три преимущества.
1.Отсутствие топлива на борту позволит в несколько раз увеличить полезный груз.
2.Дальность полета ограниченна только износом корпуса.
3. В отличие от космического парусника он может двигаться равноускоренно, а не по инерции.

[реалист]

Забыл пояснить. Идея  прямоточного двигателя - брать водород из межзвездного пространства с помощью гигантской воронки впереди. Чем быстрее двигаешся, тем больше забираешь топлива.

[andreichk]

так весь водород и кончится с этой вашей воронкой.

[alex_semenov]

Прямоточка имеет несколько сложных или даже непреодолимых проблем.

Проблема номер 1 (простейшая) коллектор. Как собрать водород? Магнитная воронка будет отталкивать водород. Чтобы собрать нужна более хитрая конструкция.
Я в свое время предложил очень умозрительную (качественную но не количественную) идею.



Подробней тут.
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?p=678283#678283

Но все равно. Может случится так, что масса реального коллектора съест настолько заметную часть сухой массы (скажем 9/10) что проектировщики скажут: да ну его к лешему такую экономию!


Промбема номер 2. Куда более серьезная. Собранный водород НЕ ГОРИТ. Сжечь водород как термоядерное топливо практически невозможно. Этому мешают законы самой вселенной. Именно благодаря этому запрету звезды так долго светят.
Есть ряд не очень хороших идей.
В частности использовать катализаторы.



См. http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/getlend/20.html

Мало того что такой реактор пока суперфантастика.
Даже если вы его создадите, это приводит к реакторам "закрытого цикла" в которых водород горит. Вы отбираете энергию, превращая тут в ток (со всеми тепловыми потерями, расходами на гигантские радиаторы) потом отработанное топливо охлаждаете и фильтруете (забирая катализатор и выделяя выхлопной гелий). Далее вы используя полученную электроэнергию для разгона гелия в ионном двигателе.
В общем уже на стадии оценки идея выглядит крайне плохо.

Куда лучше идея использовать черную микро-дыру (по ссылке выше на НК и шла об этом реч). Но мало того что черная микро-дыра сама по себе изделие фантастическое. Остается крайне смутной надеждой научится ее питать потоком материи (собранного в воронку водорода).

Но. Это все росточки и цветочки. Теперь ягодки.
И это действительно НИКОГДА не преодолимая проблема.
Термодинамика.
Не стану тут об этом долго излагать. Дам сразу ссылку на себя любимого.

http://go2starss.narod.ru/sem/S012_buassard.html



Общий смысл в том что цикл сжатия водорода без потери его энергии осуществить практически невозможно. То есть мечта Зенгера о прямоточной фотонной ракете которая совершает облет вселенной с точки зрения термодинамики становится неосуществимой утопией даже если все предыдущие технические сложности будут решены.
Более того.  Если сделать детальный анализ, идея становится утопией еще задолго до того как вы достигнете на прямоточке 0.5с.

Итого.
Идея прямотоки красива.
Но слишком нереалистична.
 

[Fortunatus_]

А насколько реально использовать этот принцип для торможения? И использовать водород только как РВ, а не горючее? Не сжигать водород, а разогревать сжиганием чего-то другого, например, микроскопических доз антивещества?

[alex_semenov]

А насколько реально использовать этот принцип для торможения? И использовать водород только как РВ, а не горючее? Не сжигать водород, а разогревать сжиганием чего-то другого, например, микроскопических доз антивещества?

Роберт, это вы то меня спрашиваете?! 
(честно говоря я не могу отделаться о мысли что вы много умней меня!!!)
 
Я лично считаю идею магнитного парашюта бесценной.

Вам переслать оригинальные работы Зубрина по mag sail?
Вот Иван Моисеев сделал электронную версию статьи из JBIS:

Magnetic sails and interstellar travel
http://path-2.narod.ru/02/03/msit.doc

Сейчас поищу в сети другие работы...

[Okub62]

Сложно искать по ссылкам. Уточните, пожалуйста, какой диаметр у воронки, 1 -2 парсека достаточно будет?

[alex_semenov]

Вот пока нашел презентацию
(здесь почти нет выкладок, дома есть вся работа в pdf)
http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/fellows/nov99/320Zubrin.pdf

Здесь в основном про магнитный парус.
Но на странице 29 есть достаточно здравые оценки от которых можно отталкиваться.

Кликните, напрямую не показывает.
http://1.bp.blogspot.com/_VyTCyizqrHs/R-ACANuGzhI/AAAAAAAAARA/tcB1TUNgq_A/s1600-h/magsail3.JPG

Тут главная засада в возможных материалах.
Поэтому можно в догонку полистать вот это:

http://nextbigfuture.com/2010/03/high-temperature-superconductor-status.html

Кое что есть еще о магнитном парашюте у Мэтлофа. Но он в основном цитирует Зубрина.

[Fortunatus_]

Александр, спасибо за ссылки - сейчас по всем ходить нет времени, но потом обязательно почитаю.

Я имел в виду не чистый магнитный парус, а "усиленный". Магнит не просто тормозит поток плазмы, но и засасывает в камеру сгорания (как у Буссарда). Там мы его как-нибудь разогреваем и выбрасываем вперёд по курсу. Причём реактивная струя работает ещё и как ионизатор межзвёздного газа - делает его пригодным для всасывания.

Как бы вы оценили эту схему?

[alex_semenov]

Сложно искать по ссылкам. Уточните, пожалуйста, какой диаметр у воронки, 1 -2 парсека достаточно будет?

Вы с ума сошли?
 
А что вы собираетесь в такую воронку засосать? Или вы про звездолет на черной дыре?
Так речь идет о мини-черной дыре.
Ее масса не более миллиона тонн.



Вообще то подсчитать диаметр необходимой воронки не сложно.
Надо знать плотность межзвездного вещества (это в основном водород).
У нас тут в местном пузыре очень низкая 0.01 см^-3 Но есть места где и 1 и 10 и даже 100.
Средняя по галактике считается 1.
Надо знать мгновенную скорость собирающей воронки, надо знать вашу секунднут потребность в собираемой массе ну и надо знать что площадь круга пи-эр квадрат.
Дерзайте!
Я когда-то считал и у меня дял 10 000 т корабля получалась воронка с диаметр Земли но по мере разгона она, разумеется, уменьшалась.

Но это захвавтывающая область.
Физический диаметр генератора поля - вопрос куда более сложный. Тут могут быть только оценки "на лапоть". Более точные расчеты требуют хорошей вычислительной модели.
Если есть желание - вот вам затравка.

http://go2starss.narod.ru/pub/E014_PPV.html

Там даже "коза" есть. Правда на фортране... Но какая разницае если вы программист?

[alex_semenov]

Александр, спасибо за ссылки - сейчас по всем ходить нет времени, но потом обязательно почитаю.

Я имел в виду не чистый магнитный парус, а "усиленный". Магнит не просто тормозит поток плазмы, но и засасывает в камеру сгорания (как у Буссарда). Там мы его как-нибудь разогреваем и выбрасываем вперёд по курсу. Причём реактивная струя работает ещё и как ионизатор межзвёздного газа - делает его пригодным для всасывания.
Как бы вы оценили эту схему?

Да, да. Я понял вас и даже помню зачем вам...
Качественно схема интересная. Но тут нужно:

1) Иметь модель простого парашюта.
2) Иметь модель усиленного парашюта.

Сравнить стоит ли овчинка выделки?

Я тоже думал над такой идеей. Особенно на последней стадии торможения.
Конечно что так что так все равно понадобится ступень дотормаживания.
Но в случае усиленного парашюта мы можем заметно сэкономить на той.
В чем возможный недостаток вашей идеи?
Вам надо иметь на борту запас топлива, которое само по себе имеет массу. Да и вся дополнительная механика – это тоже небесплатно по массе.
Тут нужна количественная оценка. На пальцах сказать что-то сложно.
Гм...
Я сейчас кое-что придумал...
Надо сравнить две идеальные ситуации...
Гм...
Возможно, можно дать обобщающую картину (чего никто пока не делал вроде как).
Пойду сейчас домой – подумаю по дороге.

По поводу ионизации.
Да конечно. Но не  думаю, что это так уж и ценно.
Если простой магнитный парашют отбрасывает вперед только набегающий поток заряженных частиц (они всегда есть), то этот поток тоже работает как ионизатор. Тут достаточно только развернуть петлю и подождать нарастание процесса. Процесс пойдет лавиной с обратной положительной связью (чем больше вы отбрасываете межзвездных заряженных частиц, тем больше ионизируется этими частицами незаряженных впереди, тем больше вы опять отбрасываете...)
Ионизация среды перед парашютов -  вопрос более чем интересный!
Есть мнение тонких спецов по физике плазмы, что собственно само по себе магнитное поле, врезающееся в нейтральный межзвездный водород на скорости в проценты от света, уже прекрасно его ионизирует (кстати и самим этим фактом уже должен как-то тормозит наш контур. Ведь ионизация требует затрат энергии. А откуда она берется?).
Это так называемая шоковая ионизация.
Если помните, даже магнитное поле Солнца (на скорости то всего 250 км/с) создает перед собой шоковую волну ионизированного галактического водорода.



А у нас скорость еще больше.
Но в любом случае нужны количественные оценки которых у меня, увы, нет.

[Dem]

А ещё, по предположениям, в космосе тёмная материя есть. В количестве на порядок большем чем водород.
Вот на ней прямоточник и делать

[alex_semenov]

я читал об Ионном двигателе поясните чё нить о нём по подробней!

Если вы читали, то что же вам еще пояснить?
 
 
Главный "недостаток" ионного двигателя – в том, что без генератора электрической энергии он не работает. Любой ионный двигатель это полу-двигатель. Это только движитель.
Именно генератор тока для ионника - самое узкое место. Головная боль.
Не важно какой источник ядерной (термоядерной, анигиляционной, хокинговской) энергии вы используете. Вся эта энергия выделяется в виде теплового ХАОСА.
Поэтому, чтобы получить ток, вам нужна тепловая машина.
Как ни крути.
Допустим у вас чудо-нагреватель и у вас есть неплохой генератор. Но вам нужен холодильник. И вот тут чудо-холодильника никто кроме гения-извращенца Сорокина (см его роман "Голубое сало") не придумал даже в виде сказки.
Если человек дорос до понимания проблем термодинамики – он выкинет все горы фантастики на макулатуру.
Именно в силу того что нельзя иметь чудо-холодильник ионные двигатели считаются сверхтихоходными.
Но вообще говоря, эта проблема распространяется не только на питаемые током приводы. Двигатели, которые напрямую превращают тепловой хаос в реактивную струю так же сильно ограничиваются проблемой избавления от паразитного тепла. И поэтому не могут иметь одновременно и большую тягу и хороший удельный импульс (скорость истечения).
Читайте ссылки выше.

Возвращаясь к ионникм.
Есть одно решение, которое рвет порочный термодинамический круг проблем. Вы можете оставить громоздкий генератор тока с тепловым контуром и радиаторами ДОМА. На каком-нибудь планетоиде, лишенном атмосферы и питать ионный двигатель электроэнергией "по проводам". Энергетическим лучом (что тоже очень большая морока, но овчинка может стоить выделки)
Вы можете передавать уже  высококачественную энергию на борт разгоняемой ракеты по радиолучу. Огромная антенна (ректенна, антенна с полупроводниковыми диодами в узлах сетки)  может с эффективностью до 80-90% этот радиолуч превращать в ток, который уже в ионнике с такой же высокой эффективностью (тоже до 80% в идеале) превращается в энергию реактивной струи.
Я лично (вслед за Лэндисом) крутил эту схему и готов признать возможность ее  эффективность (даже незаменимости) на скоростях ниже 0.1с

http://go2starss.narod.ru/pub/E013_IZRL.html

Тема не хоженая.
Неофиты ее не принимают на ура. Хотя она достойна этого.
Подозреваю, что причина нелюбви к этой идеи в том, что ботаны, любители фантастики,  мечтают не о каких угодно средствах передвижения, а о независимых средствах передвижения по космосу. Им нужна либо прямотока либо ракета. Чтобы рулить независимо от баз снабжения.
А всякого рода "троллейбусы" – это не круто. Это привязывает тебя к инфраструктуре цивилизации и не дает нужной тебе "свободы маневра".
Глупость несусветная.
Но куда же это из нас, идиотов, деть?
Лично я сам тоже этим кретинизмом страдаю.
Слегка...
Но я его победил радикально.
Отказавшись от человека в космосе вообще.
Машинный сверхразум-полиморф может выстраивать в космосе какие угодно структуры как часть себя и рулить ими как хочет... То есть для него свобода манерва – это свобода игры в "Го". Занять как можно больше удачных мест в пространстве своими частями которые он может плодить и терять как захочет.
И для него база на астероиде никакое не ограничесние "свободы порулить". Напротив. Чем больше точек он занял, тем свободней он чувствует себя.
Я знаю, что большей части людей такое радикальное решение не покатит.
Они слишком узколобы для этого.
Но чем же я им могу помочь еще?

[реалист]

А что вы можете сказать о торможении космического парусника гравитацией солнца?

[Проходящий Кот]

А что вы можете сказать о торможении космического парусника гравитацией солнца?

В каком смысле?

[реалист]

В смысле, что притяжение Солнца затормозит космический парусник если и не полностью, то намного...

[gans2]

В смысле, что притяжение Солнца затормозит космический парусник если и не полностью, то намного...

А можно поподробнее как притяжение Солнца затормозит?
Сами догадались или подсказал кто?

[alex_semenov]

А что вы можете сказать о торможении космического парусника гравитацией солнца?

Гравитация тормозит, но если удельная плотность паруса (кг/м2 в кг входит и такелаж и полезная нагрузка) ниже некоторого минимума, то парусник "навсегда втолкнется" за пределы Солнечной системы. Несмотря на то что и то и то падает по квадрату.
Давлению света достаточно разогнать паруснику до 3-й космической скорости чтобы гравитация центрального тела больше не удерживала его.
Это элементарная небесная механика.
В расчетах Мэтлофа и Малова (я где-то давал ссылку) гравитация Солнца уже учтена изначально. Более того. Так как парусник уж падает на Солнце от Сатурна с параболической скоростью, можно сказать что сила гравитационного колодца Солнца уже не держит парусник, а только меняет направление его полета.

[реалист]

А какой двигатель пригоден для освоения экзопланет (т.е. предназначенный для корабля огромной грузоподъемности), а какой - для разведывательных (т.е. предназначенный для максимально скоростного корабля)?

[Проходящий Кот]

Классификация межзвездников разрабатывается , но не закончена.  Смотрите "Инженерные вопросы МП" на Новостях космонавтике....