Реальный проект разгона КА на химических РД до 125 км/сек

[gans2]

Прожектер очень чуствительный. Когда егго обсмеяли он перестал верить в статьи из интернета и теперь сам до всего доходит.
5000км\сек это как бы не предел. Но описаный двигатель принципиально не дает большой тяги. То же самое охлаждение не дает. Так что об экипаже речи вообще не идет, как и о ЖРД в близи Солнца.


Солнечная корона — внешние слои атмосферы Солнца, начинающиеся выше тонкого переходного слоя над хромосферой,  При наблюдениях из космоса корона прослеживается на десятки градусов от Солнца - вот здесь у нас внезапно решили запустить сорок "Сатурнов-5". А чо, готично...

[petrovich1964]

К тому же, будем использовать ХРД - обычные дешевые химические ракетные двигатели (они дешевле чем ЯРД), со скоростью истечения рабочего тела 5 км\с. Тогда имея полезную конечную массу космического аппарата 10 тонн, и массу топлива около 20000 тонн (наш разумный предел, это всего лишь 8 современных ракет носителей, с массой 2400 тонн, которые можно объединить в ступени), мы сможем достичь в сумме разгона на 38 км\с. Из них скажем, 12 км\с уйдет на вылет, отрыв от Земли,

Хотелось бы услышать более подробно про этот момент.
2400 тонн - это "Энергия" дающая 32 тоннам полезной нагрузки скорость для полёта на Луну. 20 000 тонн с Земли сможет разогнать, грубо говоря 270 тонн до второй космической. Хватит ли 260 тонн топлива на разгон до 38 км/с? Или же речь идёт о 30 км/с скорости Земли по орбите и +8 км/с?

[Skipper_NORTON]

До 4,5 млн км от Солнца - даже солнечная корона не доходит. А вообще, какая разница? Температуры там 1500 градусов - допустимые, т.к. самые тугоплавкие материалы имеют температуру плавления 3500 и даже 4000 градусов.  Для чувствительной электроники придется делать "холодильник", т.е. систему охлаждения. (но полезная часть массы - малая часть) С экипажем было бы сложнее, но мы пока обсуждаем космический аппарат без экипажа. Все остальное не нуждается в охлаждении - корпус КА, ракеты и топливо в баках температуру  1500 градусов выдерживает и не взорвется, т.к. оно гореть может только с окислителем.
 

Хотелось бы услышать более подробно про этот момент.
2400 тонн - это "Энергия" дающая 32 тоннам полезной нагрузки скорость для полёта на Луну. 20 000 тонн с Земли сможет разогнать, грубо говоря 270 тонн до второй космической. Хватит ли 260 тонн топлива на разгон до 38 км/с? Или же речь идёт о 30 км/с скорости Земли по орбите и +8 км/с?

 
Речь идет о суммарном приращении скоростей, которую может набрать КА на протяжении всего полета.  Он может сразу разогнаться  с 0 до 38 км\сек, либо же  "по частям". Чтобы оторваться от Земли и улететь в нужном направлении к Юпитеру - 12 км\с, и потом остается топлива на суммарный набор скорости 26 км\сек, в течении всего полета.  Есть формула,
V = S ln M,
где V - конечная скорость полезной части КА (требуется достичь 26 км\сек), S - скорость истечения рабочего тела в двигателе (у нас равно 5 км\сек),  M - отношение начальной с топливом, и конечной полезной, масс.  Конечная полезная масса M2 у нас 10 тонн.
Имеем,  с округлением,    ln (M1/M2) = 5.    M1/M2 = 146.    Значит M1 = 1460 тонн.  Такая масса топлива должна быть, чтобы доразогнать в открытом космосе полезную массу  10 тонн  на 26  км\сек.   
 
Потому ваши 260 тонн топлива не хватит, нужно  1460 тонн.  А погрешность набежала потому что у нас первичный разгон - не просто разгон, а разгон через атмосферу к тому же с преодолением силы притяжения Земли.

[gans2]

Разогретая до 1500 градусов водородная ступень - сильнейшее колдунство прожектера! 
А солнечная корона - она до Земли простирается, такто. Это видно её на десятках диаметров Солнца.

[Skipper_NORTON]

Возможно еще,  стоит покрыть поверхность идеальными зеркалами, и как-то отводить тепло.

[Skipper_NORTON]

Если кто-нибудь хочет покритиковать мой проект разгона до 115-125 км\сек,  из-за "слишком близкого" кратковременного расстояния до солнца  (4,5 млн км), то предложите другой, который был бы ДЕШЕВЛЕ, и разгонял бы КА  до такой же скорости.  Что-то пока человечество максимум чего добилось  - это 20  км\сек.  Я предлагаю в 6 раз быстрее, по сравнительно такой же стоимости  космического аппарата,  единственная трудность - высокие температура вблизи Солнца.  Солнце там  будет иметь угловой диаметр примерно 15 градусов, и там царят температуры около 1500 градусов.  Но есть идеальные зеркала, системы охлаждения.

[Олег(Алекс)]

Если кто-нибудь хочет покритиковать мой проект разгона до 115-125 км\сек,  из-за "слишком близкого" кратковременного расстояния до солнца  (4,5 млн км), то предложите другой, который был бы ДЕШЕВЛЕ, и разгонял бы КА  до такой же скорости.  Что-то пока человечество максимум чего добилось  - это 20  км\сек.  Я предлагаю в 6 раз быстрее, по сравнительно такой же стоимости  космического аппарата,  единственная трудность - высокие температура вблизи Солнца.  Солнце там  будет иметь угловой диаметр примерно 15 градусов, и там царят температуры около 1500 градусов.  Но есть идеальные зеркала, системы охлаждения.

Солнечный парус, более экономное средство для разгона для таких скоростей!

[SelenIT]

Прожектерствовать — так до конца, без лишней скромности:

1) Ловим подходящую околосолнечную комету (типа недавней лавджоевской, успешно показавшей свою солнечнокороноустойчивость), стыкуемся к ней;
2) под ее прикрытием проходим перигелий на смешном расстоянии;
3) сразу после прохождения перигелия быстро испаряем ядро кометы сзади (например, серией небольших аккуратных ядерных взрывов).

Дополнительно можно заранее накрыть "передок" ядра кометы отражающей фольгой, чтобы получить сильную анизотропию испарения вперед и назад — получим за всё время сближения дополнительный импульс благодаря самому Солнцу...

Не выйдет ли еще проще/дешевле, чем с доставкой под самое Солнце тысяч тонн химтоплива? Рабочее тело практически халявное...

[gans2]

Идеальных зеркал и абсолютных отражателей нет.

[AlexOrex]

Идеальных зеркал и абсолютных отражателей нет.

Кстати, каков может быть реальный коэффициент отражения? В видимом свете 95%, думаю, достижимо, а вот в остальных диапазонах...
В общем, "реальный" проект начинает обрастать многослойными зеркалами (можно остро-конической формы - идея Семенова, кажется), радиаторами (иначе водородные баки все равно перегреются, даже кислорода не надо - подставил под луч - получился взрыволет двигатель )
Три зеркала друг за другом снизят поток излучения ну пусть в 10³ раз - будет как у Земли (корень из1000 умножить на 4,5 млн км = 142 млн км). Но зеркала будут на ферме сотни метров глубиной (по направлению к Солнцу), чтобы друг на друга не переотражать и не греть. Кстати, корабль имеет смысл делать с маршевыми движками поперек - чтобы он ускорялся по орбите, смотря на Солнце торцом.
А плотна ли плазма короны - успеет ли корабль перегреться, прикрытый экранами?
В общем, можно написать героический твердый НФ рассказ в стиле "дизельпанк".

[AlexOrex]

Кстати - идея. Если в "подсолнечном миделе" корабля расположить параболический концентратор, и греть камеру с водородом, то можно ли заменить ЯРД?

[Skipper_NORTON]

А плотна ли плазма короны - успеет ли корабль перегреться, прикрытый экранами?

 
На расстоянии 4,5 млн км - почти, вакуум.

[Skipper_NORTON]

Жаль, нету белого карлика в нашей Солнечной системе.     Если бы он был, то можно было бы с помощью подобного маневра развивать намного большие скорости... 

[Skipper_NORTON]

Звёзды гораздо более массивны чем планеты и могут быть использованы для осуществления значительного ускорения космических аппаратов, но ввиду того что они обладают значительным энерговыделением, магнитными полями и рядом других физических особенностей, осуществление пертурбационного манёвра у звезды (того или иного типа) осложнено этими особенностями и требует приспособления (защиты) космического аппарата. При осуществлении пертурбационного манёвра у звёзд, космический аппарат может получить несравненно больший импульс чем у планет, и приращение скорости может составить от нескольких сотен км/сек (Солнце), до десятков тысяч км/сек (белые карлики)

 
из одной энциклопедии.

[Skipper_NORTON]

Был бы белый карлик в Солнечной системе - точно можно было бы отправлять межзведные корабли.

[AlexOrex]

Прикинул двухзеркальный отражатель по схеме. Итак:
1) Зеркало 1, отнесенное на ферме. По всему диапазону отражает пусть 90% из 1100 падающих на него солнечных постоянных (СП). Остается 110 СП, которые нагревают зеркало примерно до 1000К и переизлучаются в инфракрасе.
2) Конус тени с телесным углом 15⁰.
3) Примерная диаграмма инфракрасного излучения зеркала 1. Какая часть излучения попадет на зеркало 2 - зависит от угла Х. У меня угол Х таков, что на 2 зеркало попадает, допустим, около 3% тепла.
4) Зеркало 2, ИК-диапазон. Падает на него 3,3 СП, отражается пусть 90%, остается 0,33 СП - примерно столько поглощает светло-серый бак на орбите Земли. Зеркало нагревается до 250К примерно. Небольшая часть излучения слегка подогревает зеркало 1.
5) Место для баков с топливом.
6) Маршевые двигатели.
7) Направление движения в перигелии.

[petrovich1964]

Прожектерствовать — так до конца, без лишней скромности:

1) Ловим подходящую околосолнечную комету (типа недавней лавджоевской, успешно показавшей свою солнечнокороноустойчивость), стыкуемся к ней;
2) под ее прикрытием проходим перигелий на смешном расстоянии;
3) сразу после прохождения перигелия быстро испаряем ядро кометы сзади (например, серией небольших аккуратных ядерных взрывов).
...

Не выйдет ли еще проще/дешевле, чем с доставкой под самое Солнце тысяч тонн химтоплива? Рабочее тело практически халявное...

Вот эта идея мне нравится.
Интересно, какая масса кометы и можно ли будет её направить поближе к Солнцу?

[Foma]

Рекомендую ознакомиться с презентацией A Realistic Interstellar Explorer, где рассмотрены все обсуждаемые здесь вопросы.

[vits]

Был бы белый карлик в Солнечной системе - точно можно было бы отправлять межзведные корабли.

Был бы белый карлик в Солнечной системе - некому было бы отправлять межзвездные корабли.

[AlexOrex]

Рекомендую ознакомиться с презентацией A Realistic Interstellar Explorer, где рассмотрены все обсуждаемые здесь вопросы.

Вот это другое дело - 20 тонн второй ступени с 50-килограммовым зондом, а не 1500 тонн с ПН 10 тонн! И про солнечную печку там есть.