Годится ли ионный двигатель для звездолетов?

[Retired]

Но, безусловно, длинный цилиндр проигрывает Вашей бочке по отношению площади поверхности к объему.

Собственно оптимальная форма (даже в Эн-мерном пространстве, что недавно Перельман доказал) - это шар...

[Проходящий Кот]

То есть, у такого длинного цилиндта момент инерции в неправильной плоскости больше чем в правильный (нужной нам). А это значит, что если вы раскрутите цилиндр правильно  и предоставите самому себе, он рано или поздно перейдет к вращению в неправильной плоскости. Свободно вращающаяся система всегда стремиться перейти в плоскость с максимальным моментом инерции.

Делаем несколько цилиндров, связанных между собой цепочкой.....

[alex_semenov]

Вы правы, но у нас еще есть радиатор, так, что пример с волчком ближе к истине.

Ну если еще и радиаторы (и их масса заметна!) тогда да.
Мало кто обращает внимание, что зеркала-крылья у цилиндров ОНейла нужны не только для переотражения света, но и как стабилизатор вращения  длинного цилиндра.




Но большие радиаторы - это прерогатива двигательной системы.
Они у нас будут не просто большими. Они будут очень ярко светиться (предварительно 1200 К, иначе мы можем  не впишемся в 200 Вт/кг). И поэтому не желательно распологать эти радиаторы рядом с жилым отсеком, у которого, кстати, внешняя стенка тоже радиатор. Но только куда более холодный (радиатор терморегулирования внутри колонии).

И Вы еще раз правы, что не сигара, а бочка. Длина может быть больше диаметра, но не более чем в два раза - надо уменьшать поверхность.

Да. Форму колонии я пытался приблизить к сфере, что бы минимизировать защищаемую поверхность (но это же делает проблему терморегулирования напряженней, поэтому тут в заботе о ближнем главное - не перестараться). Еще, диаметр бочки (ширина) несколько больше чем высота. Это уже для того что бы минимизировать перепад силы тяжести.

[Retired]

что зеркала-крылья у цилиндров ОНейла нужны не только для переотражения света, но и как стабилизатор вращения  длинного цилиндра.

Александр, не совсем Вас понял: какой механизм стабилизации дают эти зеркала?

[alex_semenov]

Делаем несколько цилиндров, связанных между собой цепочкой.....

Нет. Это я думаю уже излишними сложностями. Если мы хотим разделить экспедицию (скажем, в целях страховки на случай катастрофы) то лучше просто послать два, три, N-кораблей. А жилой отсек отдельного корабля делать максимально компактным. Хотя бы из-за того что его надо будет прикрывать защитной. И теневой (от нейтронов из реактора) и магнитной (от ГКЛ) и возможно дополнительно просто стенкой отскека.
При этом остальные элементы системы можно делать достаточно удаленными. Все равно обслуживать их люди в скафандрах вряд ли смогут (риск радиации и проч.). Их будут обслуживать телеуправляемые роботы.

[SY]

стабилизатор вращения  длинного цилиндра

Самое главное, чтоб вращение не нарушило работу двигателя каким-нибудь эффектом.
Хотя, на оси вращения эффекты будут слабыми.

[Retired]

Да. Форму колонии я пытался приблизить к сфере

А я бы сделал корабь в виде томогавка (гантели), движки в ЦМ (там же ось вращения)

[alex_semenov]

Александр, не совсем Вас понял: какой механизм стабилизации дают эти зеркала?

А что, они не создают доп. момент инерции?

[Retired]

Самое главное, чтоб вращение не нарушило работу двигателя каким-нибудь эффектом.

Наоборот, можно использовать для противотока (не как в самогонном аппарате, а как гасят сверх-звук на входе самолетной турбины).

[alex_semenov]

А я бы сделал корабь в виде томогавка (гантели), движки в ЦМ (там же ось вращения)

Вы точно Гончев! По всем признакам. Вы (помимо всего прочего) и так же невнимательны к написанному собеседником ранее как но.
Я изначально и планировал так.

Показываю свои очень предварительные эскизы (по прикидочным расчетам), сделанные на момент первого сообщения (где я предложил обсудить для начала только саму колонию). См. приложеный рисунок.
Тут наложено несколько вариантов радиаторов. При этом красные для 1 миллиона тонн (слишком большие). Коричневые для пол миллиона. При этом более длинные - двухлепестковые жаровые трубы (поставленные по направлению полета), кроткие - трехлепестковые капельные радиаторы (им набегающий поток не так страшен). Все очень сыро и предварительно. Расположение всего этого может И ДОЛЖНО меняться.  Например центр массы желательно поднять вверх.  Вопрост только как? За счет чего?
Но начиная этот разговор, я конечно имел (и имею) в заначке еще массу сырых инжеренрых решений (которые возможно придется отбростить).

[Retired]

А что, они не создают доп. момент инерции?

А! В этом смысле - разумеется да.

[Retired]

Я изначально и планировал так.

Правильно планировали, кстати, наличие в корабле поясов с разным ускорением - дает великолепные возможности для необычных технологий. Идеальная ректификационная колонна, которую на земле принципиально невозможно создать.

[alex_semenov]

Правильно планировали, кстати, наличие в корабле поясов с разным ускорением - дает великолепные возможности для необычных технологий. Идеальная ректификационная колонна, которую на земле принципиально невозможно создать.

Тут масса достоинств. Кстати вытянутая форма позволяет иметь не очень большую теневую защиту от нейтронов из батареи реакторов (как их компоновать - отдельная головная боль. Идеально - паравозиком, но против этого есть другие резоны). В километровую ферму должны хорошо вписываться ускорители протонов или дейтронов, если речь идет о подкритических реакторах (а речь идет о них, ибо на более привычные нам реакторы мы не напасемся топлива).
Ну и главная фича. Мы раскручиваем эту гантель и летим в таком виде все время. Первую часть пути ионные двигатели (в центре массы) разгоняют наш "пропеллер" но когда настанет время менять тягу на противоположную (двигатель у нас включен все время и только в серединной точке меняет вектор тяги на 180 гр.) мы просто поворачиваем ионные двигатели вокруг оси. 
Весь корабль разворачивать не надо.
В общем когда вся эта сумма идей сложилась, я решил что надо начинать обсуждать детали...

О технологиях. В том то и дело что поднимаясь по башне мы можем иметь силу тяжести как большую так и меньшую земной. И это создаст определенные достоинства (не только недостатки).
Нехороший эффект - реакторы и радиаторы тоже попадают в область со своей тяжесть, притом разной. И если все будет так как я нарисовал, то тяжесть на концах радиаторов будет даже больше земной. Это с одной стороны можно использовать (скажем в тех же капельных радиаторах). С другой с этим как-то надо бороться.
В общем тут непочатый край творческой инжерерной работы... поиска и дерзаний... так сказать...

[SY]

вытянутая форма позволяет иметь не очень большую теневую защиту от нейтронов из батареи реакторов

Вы просто демонизируете нейтроны(их проникающую способность).

PS: эта защита планируется для "марсианского" корабля с реактором из "фанеры", где лишние 100 тонн "утопят" всю идею полета к Марсу.
 В звездолете должно быть резервное топливо, которое может являться частью биологической защиты.

В километровую ферму должны хорошо вписываться ускорители протонов или дейтронов, если речь идет о подкритических реакторах

Выше была цитата:
размеры ускорителя, выполненного по уникальной российской технологии УЛОВ в 3D-компоновке на энергию 10 ГэВ для блока ЯРЭС, - составят порядка 60х30х12 м.
Не тератрон же нужен.
А так есть намек, что чем больше заряд ядра, тем меньше установка для его разгона до нужной энергии(A=q*U), но затраты на полную ионизацию существенно возрастают.

[SY]

Еще появился вопрос по радиатору. Т.к. он имеет высокую температуру, соответственно мощный поток излучения, то:
1. Может есть смысл утилизировать часть излучения фотоэлектронными преобразователями(солнечными панелями)
2. Получить направленное тепловое излучения, для повышения скорости на манер "аномального ускорения Пионеров".

Зная число людей, можно грубо прикинуть тепловыделение "в бочке", и оценить требуемую площадь боковой поверхности для ее охлаждения с запасом.
Недостающее тепло всегда можно взять от энергоустановки.

[alex_semenov]

Выше была цитата:
размеры ускорителя, выполненного по уникальной российской технологии УЛОВ в 3D-компоновке на энергию 10 ГэВ для блока ЯРЭС, - составят порядка 60х30х12 м.
Не тератрон же нужен.

Я обратил внимание. И меня удиливил 30 метров в поперечнике. Зачем? И вот тут вот, я кажется, нашел ответ почему так...  Если моя догадка про сложенного удава верна, то игра в такую вот компактификацию имеет локальный, частный, смысл. Возможно в нашем случае не стоит так изгаляться? (тем более что у нас условия несколько иные идеальный вакуум - нашару).
Насколько я понимаю, эти 60-30-13 м пристраиваются к куда более  компактному реактору (не более 10 метров в самом длинном размере. Да и куда больше? Если пробег нейтронов от окна ввода пучка Гэв частиц - десятки сантиметров, не более!).
И этот реактор выдает вам в лучшем случие 1 ГВат по току. А мне надо 100 ГВт. То есть 100 таких реакторов.
Целая батарея (мягко говоря).  Поэтому километровая ферма вокруг которой все это будет монтироваться (как? Ума пока не приложу! В этом и прелесть инженерного творчества!) в любом случае лишней не будет... 

А так есть намек, что чем больше заряд ядра, тем меньше установка для его разгона до нужной энергии(A=q*U), но затраты на полную ионизацию существенно возрастают.

Возможно. Меня тут волнуют не столько габаритные параметры (из-за радиаторов у нас в любом случае размеры получаются огромные) как параметры по массе.
В той статье по ссылке AlexAV, что вам понравилась, о массе реактора нет ничего. Оно и понятно. Речь идет о новом прорывном реакторе для ЗЕМНОЙ энергетике. Если у таких реакторов удельная  масса окажется в 10 раз больше чем у обычных - кого это будет волновать при тех достоинствах, которые уже вырисовываются?
Но для нас удельная масса (на вырабатываемую мощность) - КЛЮЧЕВОЙ параметр. Поэтому я тихо сижу и слушаю вашу перепалку (тем более у меня вчера таки накрылся мой домашний десктоп, пол года завожу его с толкача, вчера он таки сдох, надеюсь обойдусь перепайкой конденсаторов, поэтому дома я вчера пользовался нетбуком  с 10 дюймов экранчик, печатать неудобно, поэтому только читаю).

[alex_semenov]

Вы просто демонизируете нейтроны(их проникающую способность).
PS: эта защита планируется для "марсианского" корабля с реактором из "фанеры", где лишние 100 тонн "утопят" всю идею полета к Марсу.
В звездолете должно быть резервное топливо, которое может являться частью биологической защиты.

Нет я понимаю что большие размеры и масса - это не только недостатки но и достоинства (в частности 10 м теневой защиты для корабля в 100 тонн и в 100 000 тонн - две больших разницы). Но опять таки, радиаторы надо удалить от жилого отсека (они нагреты до 1200 К, то есть до белого каления!) дабы радиаторы теплового баланса не грелись этим местным "солнцем", и как в конце концов иначе получить километровый радиус вращения для нормальной гравитации в "бочке"?
По-моему такое решение (гантель, длинная ферма с массами на конце) - самое ЛАКОНИЧНОЕ решение комплекса ключевых проблем. 

[SY]

Если у таких реакторов удельная  масса окажется в 10 раз больше чем у обычных - кого это будет волновать при тех достоинствах, которые уже вырисовываются?

Там нет ни замедлителя, ни регулирующих элементов, весь объем реактора занят топливом и здесь на первый план уже выходит техническая возможность отвода тепла. Она во всех реакторах на первом месте.(можно устроить и атомный взрыв, если успеете отвести тепло)
Чуть повысив критичность топлива, можно увеличить объем реактора, охватываемый пучком. (В работе писалось, что существенная часть нейтронов покидала кусок урана, поэтому и встала необходимость в опытной установке большего размера)

[SY]

(в частности 10 м теневой защиты для корабля в

У нашего реактора нет внешних нейтронов - они все поглощаются топливом в реакторе!
Там же весь объем заполнен U238 и/или Th232 они поглотят все.

[alex_semenov]

Еще появился вопрос по радиатору. Т.к. он имеет высокую температуру, соответственно мощный поток излучения, то:
1. Может есть смысл утилизировать часть излучения фотоэлектронными преобразователями(солнечными панелями)

Не думаю. Овчинка в итоге не будет стоить выделки.
Тут в чем достоинство постоянно включенного двигателя (да еще и батареи, то есть сильно резервированной) - не нужен отдельный источник энергии. Надо взять часть (мизерную) от мощности подаваемой на вечно работающие ионники.

2. Получить направленное тепловое излучения, для повышения скорости на манер "аномального ускорения Пионеров".

Это тоже, наверное крохи. Хотя уверен, эффект себя проявит (кто-то на борту возможно защитит диссертацию. )

Зная число людей, можно грубо прикинуть тепловыделение "в бочке", и оценить требуемую площадь боковой поверхности для ее охлаждения с запасом.
Недостающее тепло всегда можно взять от энергоустановки.

Я сразу это и сделал. Но я считал в обратную сторону. Считая радиатором всю внешнюю поверхность бочки и считая ее температуру и температуру внутри 25 С (возможно жарковато?)  я прикинул что максимум энергии потребляемой в колонии на человека 20 кВт. Это более чем достаточно как по меркам нашей цивилизации. Но мы не покупаем солнце на наших полях. А в колонии это делать придется.
Так что еще не факт что 20 кВт/чел - хватит.
Еще один ключевой параметр  для балансировки с остальными.