Годится ли ионный двигатель для звездолетов?

[Diman]

Хотя бы модель ионного двигателя создали!

[bob]

Хотя бы модель ионного двигателя создали!

А "Хаябуса" на чём недавно летала? На модели?

[AndrejM]

 Из существующих сейчас двигателей только химия и Ионники.
 Но Ионники больше 10 лет не выживают, а химия вообще похожа на импульсный двигатель один раз отработал и можно выбрасывать.
 А нужна непрерывная работа в течение всего периода.

[sharp]

Добавил полоний-210 этот ваш, а также плутоний-240 и стронций-90. Более искать нечего, уж поверьте - либо период полураспада не тот, либо слишком много гаммы даёт, либо энергия распада очень мала, либо изотоп нереально редок и сложен в получении.

Интереснейшая была дискуссия о радиоизотопных источниках энергии. Хоть она и двухлетней давности, решил ответить, поскольку тогдашние участники в основном все еще на форуме.
Почему не рассматривали уран-232 и торий-228? Именно эти изотопы позволяют наилучшим образом сочетать высокую калорийность с высокой удельной мощностью. Весь фокус, разумеется, в том, что каждый из них распадается по цепочке альфа-распадов, таким образом распад тория-228 дает 25 МэВ на ядро. В течение 2 лет килограмм тория-228 в среднем дает 88 кВт/кг! Однако, конечно, его изготовление в чистом виде представляет некоторую трудность, да и теплоотвод рискует стать не менее сложным, чем для обычных реакторов деления. Однако в любом случае, он несравнимо целесообразнее полония-210, на котором сконцентрировалось тогдашнее обсуждение.

Изотоп уран-232 имеет период полураспада 70 лет, и распадается как раз-таки в торий-228. Судя по всему, именно он является идеальным источником радиоизотопной энергии для разгона межзвездного корабля. Мощность доходит до 3,3 кВт/кг в первые 10 лет, затем медленно затухает: 2 кВт/кг на 63-й год работы, 1,4 кВт/кг на 100-й год; 0,7 кВт/кг на 170-й год. Почему именно его следует считать идеальным? Потому что умеренная мощность позволяет сделать умеренной и массу теплоотвода и радиаторов. Энергоемкость при этом чрезвычайно высока. Большая часть этой энергии выделится за 150 лет. За это время корабль можно будет разогнать до максимальной скорости свыше 1500 км/с при разгоне в несколько ступеней.


Корабль с ионными двигателями с таким топливом на борту мог бы долететь за 850 лет до Альфы Центавра при КПД генератора всего 20%.

[viesis]

Корабль с ионным двигателем с таким топливом на борту мог бы долететь за 850 лет до Альфы Центавра при КПД всего 20%.

И сколько на 1т полезной нагрузки нужно топлива и рабочего тела?

[sharp]

И сколько на 1т полезной нагрузки нужно топлива и рабочего тела?

Около 10т топлива и 16 рабочего тела. Разгон многоступенчатый.

[Андрей Курилов]

Почему не рассматривали уран-232 и торий-228?

Чтоб я помнил

Однако, конечно, его изготовление в чистом виде представляет некоторую трудность, да и теплоотвод рискует стать не менее сложным, чем для обычных реакторов деления.

Вероятно как раз таки по этой причине. Малый период полураспада и сложность выделения изотопа в чистом виде.

Корабль с ионными двигателями с таким топливом на борту мог бы долететь за 850 лет до Альфы Центавра при КПД генератора всего 20%.

Там речь была о прямой генерации тока при переносе заряда с помощью ионизирующего излучения. Даже схема была. Такой пузырь с изотопным источником в центре.

[sharp]

Там речь была о прямой генерации тока при переносе заряда с помощью ионизирующего излучения. Даже схема была. Такой пузырь с изотопным источником в центре.

Ну так ядро полония-210 испускает всего одну альфу и превращается в стабильный свинец-206... Тогда как уран-232 в процессе распада выпускает 6 альфа-частиц. То бишь, принцип генерации можно использовать тот же самый, но более долгоиграющий, и с большей энергоемкостью топлива.
А КПД генерации ионизирующим излучением, как я понял, в любом случае будет не более 20-30%.

[Андрей Курилов]

Ну так ядро полония-210 испускает всего одну альфу и превращается в стабильный свинец-206... Тогда как уран-232 в процессе распада выпускает 6 альфа-частиц.

Как вы представляете себе получение урана-232 в промышленных масштабах? Или тория-228 - ?

[sharp]

Как вы представляете себе получение урана-232 в промышленных масштабах? Или тория-228 - ?

Переработкой ядерных отходов.

[crazy_terraformer]

Если будет развиваться ядерная энергетика на топливном цикле с применением тория-232, то полученное ядерное топливо ²³³U придётся очищать от ²³²U.
Также перед облучением из ²³²Th надо извлекать ²³⁰Th, а из него тоже можно нарабатывать ²³²U.

[Андрей Курилов]

Если будет развиваться ядерная энергетика на топливном цикле с применением тория-232, то полученное ядерное топливо 233U придётся очищать от 232U.
Также перед облучением из 232Th надо извлекать 230Th, а из него тоже можно нарабатывать 232U.

Переработкой ядерных отходов.

Всё это - разделение изотопов, которое настолько сложно, что того не стоит.
Да, остутствие радиоактивных изотопов с высокой удельной мощностью в природе закономерно, так как всё что могло быстро распадаться, уже пораспадалось. Остались лишь жалкие примеси вроде радия, который постоянно образуется при распаде урана или тория, углерода-14 и трития, возникающих под воздействием космических лучей. Поэтому самыми перспективными кандидатами являются продукты расщепления урана/плутония вроде стронция-90/цезия-137 (их можно добыть в весомых количествах из ядерных отходов, изотопного обогащения не потребуется).

[crazy_terraformer]

Всё это - разделение изотопов, которое настолько сложно, что того не стоит.

Но для ториевой энергетики его придётся делать, если конечно торий и уран не жечь в гибридных ядерно-термоядерных реакторах.

[Dem]

Если будет развиваться ядерная энергетика на топливном цикле с применением тория-232, то полученное ядерное топливо ²³³U придётся очищать от ²³²U.

Очищать нет необходимости - работе реактора он не мешает.

[snickers]

В течение 2 лет килограмм тория-228 в среднем дает 88 кВт/кг!

А килограммам бензина немного меньше - около 44, но буквально за пару секунд).  И этого вот

изготовление в чистом виде представляет некоторую трудность

нету. Импульс получим почти сразу, то есть запас "топлива" тащить с собой не надо.
PS проще товарисч быть надо .. проще... да и "бензоколонка " в космосе есть - Титан. А где брать - изотоп урана??

[crazy_terraformer]

В течение 2 лет килограмм тория-228 в среднем дает 88 кВт/кг!

А килограммам бензина немного меньше - около 44, но буквально за пару секунд).  И этого вот

изготовление в чистом виде представляет некоторую трудность

нету. Импульс получим почти сразу, то есть запас "топлива" тащить с собой не надо.
PS проще товарисч быть надо .. проще... да и "бензоколонка " в космосе есть - Титан. А где брать - изотоп урана??

Смысл данного мракобесия - восстановитель без окислителя не работает. Затем надо строить заправку и корабли-танкеры.
Проще взять Луну - она ближе к Солнцу и получает энергии больше, соответственно вместо углеводородов придётся использовать твердое топливо - кремний и алюминий- т.к. силикаты и алюмосиликаты самые распространённые, а в качестве окислителя - кислород, извлечённый из тех же силикатов. Заброс этих материалов на орбиту эм-катапультами в алюминиевых или стальных контейнерах.

[sharp]

А килограммам бензина немного меньше - около 44, но буквально за пару секунд). 

Неумение различать между собой мощность и энергию вас до добра не доведет, товарищ... Подумали бы, например, почему никто не додумался заправить "Кьюриосити" бензином.

[sharp]

Смысл данного мракобесия - восстановитель без окислителя не работает.

Самое главное тут другое, энергоемкость бензина в 12 раз меньше, чем у даже у изотопов, испытывающих всего 1 альфа-распад. И в 60 раз меньше изотопов, распадающихся по цепочке.

Проблема только в том, что скорость извлечения этой энергии нельзя регулировать.

[snickers]

Смысл данного мракобесия - восстановитель без окислителя не работает

А почему не работает?? То есть кислорода в космосе тоже полно.  На той же Луне). А вот изотопы просто так не валяются. Чем вам движок на "солярке" не подходит, особенно если к нему есть заправки и топливо всей системе).  Ладно заменим водородом бензин)  и вообще прекрасно все. А изотопы??
 Товарисч вот один совсем не думает, а в космос лететь собрался - особенно умиляет идея лететь на - торий-228). Просто гениально, с периодом полураспада в ДВА года. Понять, что можно остаться без топлива еще не начав разгон весьма трудно. Но ничего. Главное стартануть хорошо)). Учитывая что полет даже к ближайщей звезде в одну сторону займет не менее 100+ лет... а то и больше...

[sharp]

А химические ракеты не дают ответ? Мощность и тягу они могут дать хорошую - но недолго Сгорел водород и все. звездолету требуется источник энергии, способный долговременно выдавать требуемую мощность.