Техническая возможность межзвёздных перелётов

[konstkir]

Да.... Не смотрела молодежь фильм " 9 дней одного года"
Там был прекрасный эпизод на эту тему с Казаковым и Евстигнеевым. Вся страна узнала ответ по теме.

[Anatoly]

Да.... Не смотрела молодежь фильм " 9 дней одного года"
Там был прекрасный эпизод на эту тему с Казаковым и Евстигнеевым. Вся страна узнала ответ по теме.

это вы про то, что можно было запустить за счет выпитой на празднование запуска водки?

[alexxx]

А теперь посчитаем с реальными цифрами!

масса Солнца не 2^ 100 кг... а 1,9*10^30 кг... разделим на 8... получается 2.3*10^29 степени кг водорода (ну типа Солнце-целиком водородно-кислородный шар в идеальной пропорции)... перемножим на теплоту сгорания получим 2.8*10^37 Дж (выделится энергии при сгорании водорода в таком шаре).

А теперь думаем как эту прорву энергии приложить к процессу разгона КК. Гуглим формулу Циолковского.

[vsevolodson]

Позвольте немного фантастики
Представим себе ооочень прочный материал, выдерживающий ооочень высокие температуру и давление и при всём этом ооочень эффективно отражающий э/м излучение с энергией фотонов порядка 1 Мэв. Делаем из этого материала пустую сферу с внутренним и внешним радиусом порядка сотен метров (допустим 520 м - радиус внешней поверхности,  500 м - внутренней). В оболочке сферы есть ооочень маленькое отверстие. Через отверстие светим узким лучём интенсивного гамма-излучения с энергией фотонов порядка 1 Мэв внутрь. Фотоны, попадая в сферу многократно отражаются от внутренних её стенок, проходя около её центра (но не попадая точно в него). Какая нибудь "затравка" в центре, например магнитное поле вызывает распад фотонов на электроны и позитроны с определённой эффективностью. То есть около центра внутри сферы будут накапливаться электроны и позитроны, которые будут постоянно аннигилировать. Гамма-излучение, отражаясь от внутренних стенок сферы будет возвращаться обратно и сходиться в центре внутри сферы, где часть отражённых гамма-фотонов будет снова пополнять электронно-позитронную смесь распадаясь под действием магнитного поля. Такая схема, теоретически, позволила бы накапливать и удерживать электронно-позитронную "эпиплазму"(кто-нибудь помнит ещё этот термин советских времён? ). Фокус (именно фокус, даже в геометрическом смысле) здесь в том, что отражённое излучение, сходясь почти в одной точке в центре сферы будет развивать ооочень большое давление в расчёте на еденицу площади поверхности "комка"  эпиплазмы ("имплозия", по аналогии с конструкцией термоядерной бомбы а также ряда "нереализованных проектов" термоядерных реакторов).. Теоретически так можно сжимать эпиплазму сколь угодно сильно, хоть до вырожденного состояния электронов и позитровнов. После "закачки" маленькое отверстие в сфере будет выдавать мощный фотонный луч, создающий, собственно тягу. Есть ряд критических параметров:
1) отражательная способность внутренней поверхности сферы для фотонов с энергией около 1 Мэв
2) предел прочности сферы для противостояния давлению излучения изнутри
3) максимально возможная температура при которой сфера-ловушка не начнёт разрушаться
4) размер отверстия в сферической оболочке
5) геометрическая точность внутренней поверхности сферы
6) конфигурация магнитного поля внутри сферы
- которые определяют следующие свойства "ловушки эпиплазмы" как фотонного двигателя:
а) максимальная масса эпиплазмы, которую сможет удерживать ловушка, не подвергнувшись перегреву и последующему разрушению (сильно зависит от всех выше перечисленных параметров)
б) тяга, определяемая "утечкой" фотонов через ооочень маленькое отверстие (т.е. параметр под номером 4)
в) внешнее давление излучения на комок эпиплазмы в центре сферы определяется в основном параметрами 1, 2, 4 и 5

Предлагаю побаловаться расчётами на эту тему. Могу сразу сказать что вся техническая трудность в первых трёх параметрах - значения для "выносливости" материала ловушки и его отражающей способности должны быть просто фантастические для того, чтобы удерживать хоть сколько-нибудь заметное кол-во эпиплазмы внутри.  Допустим, удалось изготовить такой материал и ловушку-двигатель. Тут есть другая проблема. Малейшее повреждение внутренней отражающей поверхности ловушки приведёт к мгновенному перегреву ловушки до температур на порядки больше миллиарда градусов. Т.е. мгновенное высвобождение всей накопленной энергии и катастрофа

Но "математическое ожидание" фотонного двигателя заставляет задаваться вопросом - действительно ли всё так невозможно и будет ли невозможно в будущем, когда технологии превзойдут сегодняшние?

PS
если что - патент мой публично заявляю

[vsevolodson]

Пришла в голову идея о том как приблизить к реальности фотонный двигатель
Итак, не надо никакого магнитного поля в центре сферической ловушки. Оно будет только мешать, искажая форму "сгущёной эпиплазмы" из электронов и позитронов, что также приведет к неравномерному её "сдавливанию" отражёнными фотонами. Пусть внутренняя поверхность сферы будет "слегка" заряжена положительно. Это во-первых, позволит расщеплять фотоны без участия магнитного поля, а во вторых, позволит разделить эпиплазму в пространстве, предохраняя от слишком интенсивной аннигиляции. Т.е. если сгущение эпиплазмы в центре ловушки имеет сферическую форму, то электроны будут находиться ближе к поверхности сферического сгущения, а позитроны - ближе к центру (из-за электростатического взаимодействия с внутренней поверхностью ловушки). Уменьшение интенсивности аннигиляции означает уменьшение интенсивности гамма-излучения от "топлива". Это позволяет снизить требования к материалу ловушки до более реалистичных значений.

Нюанс. Предполагается что давление гамма-излучения и преобладающий в центре суммарный положительный заряд позволит сдерживать электроны от разлетания. Хотя небольшая утечка электронов из ловушки всё же возможна, но может быть и не так страшна.

Ещё один нюанс. Большинство гамма-квантов должно отражаться от внутренней поверхности ловушки, но вследствие фотоэффекта и комптоновского рассеяния "ооочень незначительная" часть гамма-квантов поглощается, выбивая электроны и сообщая им импульс, направленный от центра. Электроны могут искусственно задерживаться во внешнем слое ловушки, заряжая её отрицательно. При этом внутренняя поверхность станет заряжаться положительно. Т.е. мы получаем самостоятельно поддерживающийся процесс. Если заряды скапливаются слишком большие, то интенсивность гамма-излучения внутри ловушки снижается из-за увеличения напряжения электростатического поля и более сильного разделения электронов и позитронов. Снижение интенсивности гамма-излучения уменьшает скорость оттока электронов от внутренней поверхности ловушки к внешней и электроны начинают стремиться обратно из-за положительного заряда на внутренней поверхности. Вот так

Ох подсчитать бы ещё всё это!

[vsevolodson]

Немного о требованиях к материалу для ловушки.
1) большой (или даже очень большой атомный вес) для избежания нежелательного эффекта расщепления фотонов внутри атома под действием электрического поля между электронной оболочкой и ядром. у тяжёлых ядер электронная оболочка более обширная, что также приведет к увеличению вероятности выбивания электрона до того, как фотон проникнет внутрь электронной оболочки и будет разорван электрическим полем. насчёт преимущества веществ с бОльшим атомным весом я точно не уверен, однако это точно поможет избежать проникновения опасного остаточного рентгеновского и гамма-излучения наружу
2) металл. определённо только металлы могут эффективно отражать высокоэнергетическое э/м излучение и при этом сохранять высокую прочность при высоких температурах.
алсо

As far as *how* a gamma ray mirror could be constructed, I would imagine
that a number of techniques could be borrowed from gamma rays' near
wavelegth neighbor, x-rays.  First of all, a material which gamma rays
could not penetrate would need to be found.

[Грехов Михаил]

Ну и бред однако! 

[vsevolodson]

неужели кто-то осилил
почему бред то сразу ?

[Грехов Михаил]

Текст содержит просто немеренное количество взаимоисключающих параграфов, технических и физических небылиц при совершенно немыслимом способе создания реактивной тяги (если такая будет иметь место) и т.п. 

[4D]

А почему все зациклились только на достижении световой скорости. Ну достигли мы, к примеру скорости, в одну десятую скорости света. Летим себе спокойненько, а тут у нас на пути пылиночка, или камешек небольшой... Какова энергия при столкновении будет на такой скорости

[Грехов Михаил]

Ну до нескольких мегаджоулей (для камешка).... но конструкцию корабля можно предусмотреть так, чтобы у него был минимальный мидель (ну то бишь корабль - веретено) для минимизации вероятности столкновения и спереди разместить многослойный экран скажем из кевлара в несколько слоёв, придать ему остроконечную форму, чтобы столкновение с пылинкой и камешком было под острым углом. ... Хы зы...

[konstkir]

 Какой кевлар, какие острые углы при скоростях ~C.
Недостойные фантазии для таковой темы. Только мощные защитные поля. Если не найдем кротовые норы, будем летать городами и поколениями.

[vsevolodson]

Текст содержит просто немеренное количество взаимоисключающих параграфов, технических и физических небылиц при совершенно немыслимом способе создания реактивной тяги (если такая будет иметь место) и т.п.

единственно фантастическим мне кажется возможность отражать гамма-лучи с высокой эффективностью. но технологии изготовления материалов не стоят на месте ведь. а могу ли я попросить вас о более конкретных замечаниях?

[Грехов Михаил]

Только мощные защитные поля.

Гм? какие поля? магнитные?  (они не будут отклонять камешек) насколько мощные? чем будут питаться? опять пурга сплошная!

[Anatoly]

Только мощные защитные поля.

Гм? какие поля? магнитные?  (они не будут отклонять камешек) насколько мощные? чем будут питаться? опять пурга сплошная!

думаю, что потребуется и мощнейшее магнитное поле и реальная броня и еще и абляционное покрытие и противорадиационная защита тп и тд на носовой части корабля - ибо кроме камушков есть практически 100% вероятность элементарно сжечь корабль набегающим потоком межзвездного газо-пылевого вещества - магнитное поле понадобится для создания обтекания корабля заряженными частицами, а вот нейтральные увы придется принимать абляционным покрытием.....

[konstkir]

Только мощные защитные поля.

Гм? какие поля? магнитные?  (они не будут отклонять камешек) насколько мощные? чем будут питаться? опять пурга сплошная!

Суньте что-нибудь в СВЧ подольше - познакомитесь с действием полей. А они могут быть разной природы и жуткой мощности. Если Вы собираетесть разогнать корабль до около световых скоростей, у вас найдется источник энергии.

Кстати, почитайте что-нибудь по мощным радарам.

[vsevolodson]

из расчётов "прямоточного космического двигателя" можно заметить что при разумных габаритах судна набегающим потоком среды можно принебрегать до скоростей порядка 50-200 мегаметров в секунду, т.е. почти до скорости света

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ну если предложенная конструкция почти реализуемого "фотонного двигателя" не заинтересовала могу подкинуть ещё идею. Надеюсь вы сочтёте эту идею конструкции двигателя более реалистичной

Берём всё ту же сферическую ловушку с отражающей высокочастотное излучение внутренней поверхности. Ловушка должна иметь достаточно большой радиус оболочки - порядка километра. Небольшое отверстие оставляем на месте, но теперь оно "смотрит" точно на центр пустой полости внутри. В центре подрываем компактный термоядерный заряд. Ловушка заполняется "фотонным газом" (в основном рентген) и быстрыми ионами. Магнитное поле препятствует контакту небольшого кол-ва плазмы и внутренней поверхности ловушки. Тут опять будет иметь место "фотонная имплозия". Фотоны быстрее достигнут отражателя и повернут обратно, встретив на своём пути около центра ловушки относительно медленно разлетающиеся ионы. Т.е. плазма будет сжиматься давлением мощного фокусирующегося излучения. За некоторое кол-во времени горячая плазма и излучение будут "вытекать" наружу через отверстие, образуя более-менее равномерную (по времени) тягу.

Основное преимущество по сравнению с "ловушкой лептонной эпиплазмы":
На порядки снижаются требования к материалу ловушки. Отражеть рентгеновское излучение люди умеют уже сейчас, в отличие от гамма (~1Мэв). Надо только поработать над эффективностью отражения. Мгновенная мощность вспышки излучения от термоядерного взрыва на порядки меньше мощности излучения плотного сгустка эпиплазмы. Т.е. радиационное давление и разогрев оболочки будут также на порядки ниже, что позволит применять материал с более реалистичными значениями прочности и "огнеупорности".

Основной недостаток по сравнению с тем же "фотонным двигателем":
На порядки более высокий расход "топлива". По предварительным оценкам для достижения максимальной скорости 10 мегаметров в секунду, термоядерного топлива понадобится не меньше, чем масса полезной нагрузки, полёт к ближайшим звездам займет до тысячи лет, а также потребуется сжигать много термоядерных зарядов в секунду... Кстати, сходство с "Дедалом" возникает...

[Situs]

Мне вот только одно интересно, какой смысл лететь туда, если радиосигнал будет идти годами обратно, слишком большая вероятность полного провала миссии, какой идиот потратить миллиарды долларов, если вероятность провала близка к 1, согласен с мнением что лучше собрать нормальный телеском на орбите.

[Джон_Крайтон]

Проекты звездолётов:
http://go2starss.narod.ru/pub/E006_KDZ.html

[Виктор Астахов]

Вот что написано на Википедии об антивеществе:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%B5%D1%89%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE

   
Цена

Антивещество известно как самая дорогая субстанция на земле, по оценкам — 25 миллионов долларов за миллиграмм позитронов[1], или 62.5 триллиона долларов за грамм антиводорода.[2] Согласно CERN, произвести миллиардную долю грамма антивещества (объем, использованный в столкновениях частиц и античастиц) стоило несколько сотен миллионов швейцарских франков.

Так что не видать нам фотонных ракет...