Годится ли ионный двигатель для звездолетов?

[Андрей Курилов]

12.6 лет это именно ПЕРИОД ПОЛУРАСПАДА и никаких е....

Неужели вы не помните, что Гончев даже давление света отрицает. Не удивляйтесь.

[Андрей Курилов]

Но не ищите средства…

Да неужели? Я предлагал тор.

Теперь считаем наружную поверхность бочки. Это боковая стенка цилиндра и две верхние круглые крышки:

Одна крышка. Вторая облучается радиаторами реактора. И то, если тот достаточно далеко и не греет ещё и боковые стенки цилиндра.
Тогда боковая стенка + крышка это 350 тыс. кв. м.

Теперь считаем поверхность радиатора с коэффициентом черноты 0.9, нагретым до 25 С (298 К) которая сольет эту мощность по С-Б. Я получил 496 980 м2

Что-то температура велика. Самая внешняя стенка должна быть намного холодней. 270-290 К, никак не более. 350 Вт/м² - максимум. Получаем 12.25 кВт/чел - максимум. При условии чёрной бочки, не подсвечиваемой радиаторами реактора и почти идеального теплопереноса из недр бочки наружу, что потребует дополнительных вложений.

Но вообще порядок получился сильно другой. Я считал сферу и получил мегатонны, цилиндр, видимо сильно меняет дело. Хотя это странно.
Для требуемой площади >500 тыс. кв. м получается сфера радиусом >200 м, соответственно, объём - более 30 млн. куб. м. Вот и получаются мегатонны.
Значит надо иметь обитаемый отсек в форме длинного небоскрёба или конуса - это максимизирует его эффективную площадь по отношению к объёму.

Кстати этот огромный обитаемый отсек массой в хз сколько тысяч тонн будет висеть на какой-то ферме с центростремительным ускорением примерно 3/4 же. Боюсь что при таких требованиях к точности обитаемый отсек не может быть ажурным и рыхлым, то есть он должен примерно соответствовать прочности известных нам зданий, которые также давят сами себя своим же весом. Логично? Давайте прикинем плотность конструкций зданий такого же примерно габарита. Empire state building имеет массу 320 килотонн и представляет собой приблизительно параллелипипед 66х66х300 м, т.е. плотность равна 0.25 т/м³. Ну допустим у вас будет средняя плотность 0.1. Для вашего цилиндра масса тогда будет 1.77 мегатонн. Это как раз то, о чём я уже говорил:

N_чел х t_лет = m_тонн

Давайте посмотрим что там дальше. Сколько там у вас по массе реактор со своими радиаторами? Сколько масса собственно двигателя?

[Андрей Курилов]

Короче, треба резюме.

Да рано тут ещё совсем. По углеродному циклу вроде ватты замкнули, а вот по азотному - я не согласен - тут не всё так просто, кол-во необходимых белков в ваттах не измеришь (уже говорил ранее). Мало того, азот тут вообще решили подсократить, а по мере утечки - замещать инертными газами из реактора. Не, так корабли поколений не летают. Надобно расписать подробнее углеродный, кислородный и азотный баланс бочки. Потом можно будет обсуждать это далее.

[Андрей Курилов]

Ну что, значит в рационе будет спирулина с мясом?

[Андрей Курилов]

Здорово. Только ионы пишутся с одной "н".

[Андрей Курилов]

Резерв азота иметь в форме аммиака(рабочее тело системы терморегулирования) и нитратов удобрений.(еще карбамид, нитрат аммония и пр.)

Утечка аммиака в обитаемом отсеке будет катастрофой.

Многие поверхности могут быть покрыты толстой пленкой нитрида титана для уменьшения износа(истираемости) - наносится дешево и сердито, особенно в условиях глубокого ваккума.(не рассматриваю это, как запас азота, скорее как механическую защиту)

Это здравая идея, конечно.

На самом деле в звездолете придется бороться с избытком азота, переходящим в атмосферу из пищевой цепочки. Азотофиксирующими бактериями или прямым синтезом аммика/нитратов

Баланс как раз и должен обеспечиваться азотфиксирующими бактерия. И вообще-то в результате катаболизма белков/аминокислот азот в атмосферу обратно не выделяется, а усваивается растениями.

[Андрей Курилов]

Да, кстати, насчёт воды. Это отличный энергетический и химический буфер. Запасает 89% кислорода по массе. Думаю воды сразу должно быть не менее 10% от массы бочки. А лучше 20-25%.

[Андрей Курилов]

Проблема растения не в низком КПД усвоения света (он очень высок, на уровне лучших наших солнечных батарей), а в низком EROEI этого процесса. Очень много первичной энергии тратится просто на текущие нужды, а в рост растения уходит лишь меньшая часть. 

Да, не надо забывать, что растения тоже дышат молекулярным кислородом. Лишь избыток добываемой энергии и питательных веществ идёт в запасы в виде какого-нибудь крахмала, что животные научились тихонько красть. КПД фотосинтеза - это объедки и крошки, упавшие со стола растений.

[Андрей Курилов]

Очевидный ход - освещать теплицы только тем светом, на питание которым заточены данные растения. То есть нужны красные и синие полупроводниковые лазеры. Тогда  КПД фотосинтеза  должна возрасти до 10%

Помните "красно-страшную" картинку? Именно об этом я и говорил. Сейчас уже существуют специальные розовые лампы (светодиодные), способные довести фотосинтез до 10% КПД по электричеству. Только вот непонятно, зачем растениям лазеры.

НАСовцы уже давно на МКС картошку собирают
http://www.nasa.gov/centers/marshall/news/background/facts/advasc.html
http://www.nasa.gov/missions/science/f_lada.html

[Андрей Курилов]

AlexAV, нет, не эффективность ламп. Но я кое-что напутал. 10% - это средняя эффективность преобразования ФАР в "кислород и сахар". Судя по педии, половина солнечного света есть ФАР. Соответственно, при идеально подобранном свете эффективность собственно фотосинтеза будет для обычных съедобных культур ~3%, для сахарного тростника - до ~15%. Если КПД генерации ФАР по электричеству составляет 10%, то ясно, что больше 1% эффективности фотосинтеза по электричеству не добиться. ГМО может улучшить это примерно в 1.5-2 раза, судя по педии. Узкие места - электрогенерация света (минус 90%), промах фотонов мимо хлоропласта и нагрев листьев (ещё минус 3%), низкий КПД образования d-глюкозы (ещё минус 2%).

[Андрей Курилов]

Тогда речь идёт о разных КПД. 10% КПД по фиксации углекислого газа вполне реальный. Вот только он совсем не равен КПД по приросту биомассы. Далеко не вся первичная органика идёт на рост растения.

Потери на "внутренние нужды" растения здесь уже учтены вообще-то.

[Андрей Курилов]

Спектры хлорофилла a и b.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/23/Chlorophyll_ab_spectra-en.svg?uselang=ru[/img]

Не похоже чтобы ФАР имел одинаковую эффективность во всём своём диапазоне...

[Андрей Курилов]

Может охлаждать воздух, отделяя от него углекислоты ---- и  испарять её в оранжерее?

И чем охлаждать? Ась?

Космическим вакуумом естественно.....

Бросьте, внешняя температура обитаемого отсека аж 290К. И это, надо полагать, самое холодное место такого звездолёта.

[Андрей Курилов]

Синих меньше чем красных.

Возможно это исключительно из практических соображений, так как срок службы и электроэффективность синих светодиодов заметно меньше, чем красных.

[Андрей Курилов]

Коэффициент поглощения меняется, т.е. оптическая плотность листа (соотношение между поглощённым и прошедшим без поглощения). А квантовая эффективность по поглощённому одинакова во всей области ФАР.

Так чего мудрить? Я в упор не вижу технических проблем дать флоре те длины волн, которые она сильно любит, о чем страдаем?

Всё равно ~1% КПД фотосинтеза еды и кислорода по электричеству получается. Слишком мало. Придётся вонючую помойнуюхемосинтетическую яму на борту держать. Но она заточена на водородный цикл, в результате кислородный цикл будет незамкнут. А тут ещё и с азотным циклом не разобрались. В общем, сложно всё получается.

[Андрей Курилов]

И это придется!Обязательно. Тут спору нет. Но нельзя одним мясом питаться! Хотя бы 45-50% пищи должно быть растительной! А норма 60-75%.

Вопрос в том, будет ли при этом синтезироваться достаточно кислорода, если вы оптимизируете по водородному циклу.

[Андрей Курилов]

Если вы против использования радиаторов на космическом корабле, то чего вы делаете в этой теме?

Кот, подумайте сами. Дрынолёт имеет весьма немалую удельную мощность. И вся его конструкция будет подвержена весьма серьёзным тепловым нагрузкам, чтобы лететь по возможности быстрее. Обитаемый отсек будет расположен в наиболее холодной части всей конструкции. Вряд ли будет ещё более холодное место.

[Андрей Курилов]

Зачем в продвинутых теплицах используется именно такой вот "говняно-неприятный" спектр освещения (повеситься можно работая при таком освещетинн!)?

Ходят легенды, что от такого света с ума сходят. Но я жил в течение 2х недель при таком освещении - и вроде бы ничего

Для того, чтобы увеличить количество углекислого газа в воздухе, надо убрать из воздуха часть азота или

Есть другой способ:

или

или

[Андрей Курилов]

И что потом с этим делать в теплице?

Вне оранжерей гидроксиды кушают углекислый газ. Затем карбонаты направляем в печку, там они разлагаются и заодно съедают часть паразитного тепла. Углекислый газ охлаждаем до 300К и направляем в оранжерею. Оксиды кидаем в воду, они снова образуют гидроксиды. Тут, правда, будет выделяться паразитное тепло, что было отобрано в печке. Надо считать.

[Андрей Курилов]

Звинясь, а Lithium откуда на борту появиться?

А я тут не при чём пусть автор прожекта отдувается за углеродный, водородный, кислородный и азотный циклы.