Ядерный двигатель

[Алексей Любопытный]

Александр пишет:
и ничего нового тут вы не изобретете и не откроете!

Попробую пояснить.

В детстве все играли в кубики. Вырастая мы тоже играем в кубики. Чтобы построить электрическую схему и сконструировать механизм необходимо применять комбинации наборов кубиков. Например конденсатор это кубик - определённый преобразователь энергии. Кривошипно-шатунный механизм тоже кубик, он преобразовывает возвратно-поступательное движение во вращательное. Конструктор-инженер проектирует устройства, электронные платы или механизмы применяя кубики характерные для его профессии.

И этот механизм можно применять на уровнях выше. Например, при конструировании космического аппарата необходимо составить набор определённых кубиков определённым образом, что позволит спроектировать макет аппарата.

Ещё на уровень выше, можно комбинировать различные аппараты для создания комплекса аппаратов выполняющих в целом единую роль. Например концепция Лопоты это набор транспортных средств для освоения Солнечной системы, в которой каждый космический аппарат это кубик.

Даже программист собирает программу из стандартных кубиков, которыми являются элементы алгоритма - циклы, наборы условий, блоки вычислений, ранее написанные процедуры.

Весь этот процесс в целом называется конструирование. Вы же мне говорите об изобретении новых кубиков, новых преобразователях энергии, или модернизации старых кубиков, для придания им новых свойств.

Так вот я не придумываю новые кубики, двигатель-генератор, который я придумал, это лишь отвлечение от темы. Я конструирую новые системы, как инженер-конструктор. Лопота описал как конструкция должна выглядеть на высшем уровне космический аппаратов. Я опустился на уровень ниже, показал из каких стандартных кубиков можно собрать эти космические аппараты.

Теперь об экономике, при конструировании инженер должен задумываться об этом. Если я конструирую двигатель, то должен постараться применить как можно больше одинаковых деталей. Так как изготовление каждой уникальной детали требует отдельной производственной линии со своими техпроцессами. А производственная линия это очень дорого. Это я и сделал, когда показал таблицу, где показаны элементы транспортной системы Лопоты составленные из стандартных кубиков.

Мне нет необходимости вдаваться в глубокие детали, как эти кубики должны работать, это задача тех, кто будет конструировать уже эти кубики, каждый уникальный кубик в отдельном НИИ специализирующемся на этом. Мне достаточно знать принципы работы кубиков, входящие и исходящие параметры, чтобы оперировать ими.

Например так поступают программисты, когда используют в своих программах библиотеки разработанные другими людьми. Они не вдаются в подробности, что внутри тех процедур, которые они инкапсулируют. Главное знать входящие и исходящие параметры.

Точно также поступают конструкторы механизмов. Они используют стандартные детали, например болты и гайки. А прочностные характеристики этих болтов, состав их материалов, подбирают люди, которые проводят испытания, виртуальные или реальные.
Так вот, если вы дадите мне новый кубик, я встрою его в конструкцию космического аппарата. А пока такого кубика нет, я должен играть с теми кубиками, какие у нас есть или мы можем создать.

[Алексей Любопытный]

Вот из-за того, что процесс конструирования напоминает игру в кубики, для автоматизации таких процессов исследуют теорию игр, в которой требуется решение логистических задач (алгоритмов поиска). Лучшая комбинация кубиков является критерием поиска.

[Александр]

.

[Odin]

Александр пишет: в нашем возрасте уже надо открывать новые эффекты и на их основе проектировать и создавать новые движки. Причем в железе а не на бумаге! Уже лет 100 как
используется реактивный способ в космонавтике. Не пора ли вылезти из детских штанишек?

Реактивный принцип в космонавтике используется всего 60 лет, вот предлагался - уже больше ста лет назад.
Однако - в те же времена и ранее предлагались, как минимум, на уровне фантазии уж такие способы..
Знаете ли, есть тут Юрий Темников - как ни считай его идеи завиральными, но ничего физически невероятного в них нет, а то, что он не технарь и предлагает считать другим - понятно. А так, как вы предлагаете - "открыть новую частицу в следующем квартале"(С)  -это уже следующий уровень, но не вверх, увы. Хорошо, есть претензии у некоторых к к.п.д. реактивных двигателей, ну доведите измышлизмами его до 100% - это что, будет переворот в космонавтике? Или собираетесь опровергнуть уже основы механики - тратить на перемещение  данной массы на данное расстояние за данное время в разы меньше энергии? Флаг вам в руки, стройте телепорт, только и в этом случае такое сомнительно. :|

[Алексей Любопытный]

Александр, ваше предложение относится не к конструированию, а к фундаментальной науке. Поэтому обращаться вам нужно на сайты или в темы, где такую науку обсуждают.

Только постарайтесь найти грамотных и прислушивающихся людей. Места есть такие где даже реальную физику опровергают. Я однажды пытался на IXBT объяснить людям как лазер способен нагреть вещество горячее чем температура источника лазера, но не смог. Меня забанили под формулировкой "нарушение закона термодинамики", в котором более холодное тело неспособно передать тепло более горячему.

Слишком много дураков кругом. А если они ещё и эмоциональные, то вообще пиши пропало.

Спойлер

Если интересно про лазер, то суть такая. В чём преимущество терагерцевого лазера? Да в том, что его частота довольно низкая, она соответствует тепловой частоте атомов вещества при комнатной температуре и ниже. Таким образом, если мы сможем создать терагерцевый лазер работающий при комнатной температуре, мы сможем разогревать до огромных температур любое вещество используя тепло окружающего нас пространства.

Такое явление кажется парадоксальным. Оно вроде как противоречит термодинамике. Это вроде как вечный двигатель второго рода, но по факту это лишь использование геометрии пространства и материи для упорядочивания, фокусирования и накопления низкой энергии. Такое устройство способно собирать окружающее его тепло с относительно большого пространства и передавать в точку фокуса.

Старый закон Эйнштейна говорит нам формулу E=hv. Согласно ему выбить электрон из атома можно только фотоном с энергией достаточной для такого процесса. Также это означает, что низкоэнергетические фотоны неспособны ионизировать вещество. Но когда создали лазер, то обнаружили, что ионизировать вещество можно и инфракрасным лазером, но достаточной мощности. После чего формулу Эйнштейна модернизировали и сейчас её реальный вид выглядит так Ek=hv, где k - количество фотонов.

Как оказалось в реальности электрон принимает низкоэнергетический фотон и через довольно короткий промежуток времени излучает. При комнатной температуре и ниже низкоэнергетические фотоны не успевают накопиться в электроне, они рассеиваются согласно тому самому закону термодинамики. Но если мы повысим поток этих низкоэнергетических фотонов, тогда в электроне они будут успевать накапливаться для достижения ими суммарной энергии достаточной для покидания орбиты. То есть важна не только энергия отдельного фотона, но и количество этих фотонов в промежуток времени.

А раз такая свистопляска, то выходит можно создавать устройства преобразующие низкоэнергетические фотоны в высокоэнергетические. Фотонов становится меньше, но они "синеют". И макеты таких устройств уже прорабатываются, и у нас и заграницей. Называются они метаматериалами.

Ну и дальше, такая истина о физике говорит нам, что мы можем создать такие геометрические формы, которые фокусируют низкоэнергетические фотоны в определённой области. Таким образом мы можем брать тепло из окружающего нас пространства и получать более горячее вещество. Звучит фантастически, но не противоречит физике. Такие эффекты дадут нам эволюционный скачок в энергетике.

Старый второй закон термодинамики (невозможно нагреть горячее вещество холодным) существовал лишь по той причине, что всё вещество кругом неупорядоченное, хаотичное. Если эту энергию сфокусировать с помощью геометрии форм, то ею можно пользоваться. Поэтому в настоящий момент второй закон термодинамики звучит иначе, - "любое вещество обязательно излучает накопленные фотоны". А третий закон термодинамики звучит как, - "чем горячее вещество тем быстрее и легче оно излучает накопленные фотоны". От того вещество невозможно остудить до абсолютного нуля, а также держать долго горячим.

Вот и представьте, можно создавать устройства, которые работают используя тепло Земли, атмосферы, чтобы плавить камни. Звучит как фантастика, но не противоречит физике. Так что человечество ещё сорвёт свой куш в этом мире. Время чудес обязательно наступит, неизбежно.

[свернуть]

[vlad7308]

Правильно забанили. Жаль, на ФНК никак не забанят.

[Chilik]

Посмотрел на холодильник.
Задумался.
Интересно, холодильники бы тоже на iXBT забанили?

[Александр]

?

[Кубик]

Zveruga пишет: Я однажды пытался на IXBT объяснить людям как лазер способен нагреть вещество горячее чем температура источника лазера, но не смог. Меня забанили

Если "объяснять" в сопровождении таких простыней, приплетая терагерцы - бан был за путаное многословие. Не приписывайте непонимание физики людям, делящимся конструкциями всяких выжигалок-гравировок на вполне "холодных" ПП лазерах. Лазерное излучение в практике нагрева интересно тем, что относительно малую излучённую энергию сосредотачивают на минимальной площади и создают температуру "выше источника", чего обычные источники действительно не допускают.

[SGS_67]

garg пишет:

SGS_67 пишет:

garg пишет:
Вообще то, для тех кто в танке - КПД СБ в 35-40% - это для солнечного полиспектрального света.

Вообще-то, для тех, кто в танке, СБ с такой эффективностью (или "КПД"    для солнечного полиспектрального света - не существует. Для космоса - тем более.

А какого же по вашему существует?
Вот это что по вашему http://www.spectrolab.com/concentrator.htm - почитайте просветитесь - не лабораторные, а промышленно выпускаемые образцы.

Вы бы сперва разобрались, что там, и к чему.
Там эффективность даётся для концентрированного (сфокусированного) излучения, с отводом тепла от фотоэлемента.
Это вообще не новость. Такую получал ещё Алфёров в 60-е.
Но.
Такая техника абсолютно не годится ни для земных условий, ни, тем более, для космоса.
Для последнего - в первую очередь, из-за массы и габаритов.
Прямая фотовольтаика с эффективностью ~18-20% выглядит гораздо более приемлемой.

[SGS_67]

naunau пишет:

Александр пишет:
Да....прояснил ситуацию "naunau " с эволюцией. Без революционного сдвига в астронавтике нашей цивилизации будет в будущем похоже копец.

Это в каком будущем ? когда солнце в красный гигант превратится ? во всех остальных случаях лучше чем планета Земля для биовида Хомо сапиенс ничего не будет.

Тогда он обречён... и в нём нет смысла.

Создатель в очередной раз обмишулился, верно?

[ExDi]

Кубик пишет:
Лазерное излучение в практике нагрева интересно тем, что относительно малую излучённую энергию сосредотачивают на минимальной площади и создают температуру "выше источника", чего обычные источники действительно не допускают.

специфика лазерного излучения с точки зрения направления передачи энергии (т.е. термодинамики) - не в "концентрации", а в термодинамической неравновесности. оно соответствует инверсной заселенности уровней излучателя  - т.е. термодинамической температуре за пределами термодинамической шкалы, "выше бесконечности" (которую можно помыслить в т.ч. как "отрицательную" в абсолютной шкале ; ) - и соответственно может рассматриваться имеющим ту же температуру и потенциально способно создавать при взаимодействии с объектом такую же инверсную заселенность с соответствующей температурой (поэтому лазером можно в т.ч. запустить термоядерную реакцию). если же вы будете как угодно концентрировать излучение с обычным спектром - ничего выше чем температура излучателя вы не получите, вещество в пределе придет в термодинамическое равновесие с излучением, просто потеряет способность далее его поглощать.
но у полупроводникового лазера, которым что-то выжигают, и с "обычной" термодинамикой формальных противоречий нет; 1 электронвольт - это 11000 кельвинов, т.е. как раз там "температура источника возбуждения" очень даже высокая (и неравновесная, да). вас же не удивляет, что электрический ток с легкостью разогревает проводник с омическим сопротивлением до 3000 и выше за счет передачи кинетической энергии электронного газа (тех самых 11 000 кельвин на вольт, угу) кристаллической решетке.
а бан за предложение использовать для накачки температуру окружающей среды очень даже заслуженный; создание в условиях термодинамического равновесия инверсной заселенности невозможно

[Salo]

SGS_67 пишет:
Прямая фотовольтаика с эффективностью ~18-20% выглядит гораздо более приемлемой

https://iz.ru/668563/dmitrii-strugovetc/novye-sputniki-poluchat-rekordnye-solnechnye-krylia

Как рассказал «Известиям» генеральный директор ИСС Николай Тестоедов, космические аппараты повышенной мощности, требующие высокой энергетики, планируется создавать на новой спутниковой платформе. Она стала развитием уже пять лет используемой в российских аппаратах платформы «Экспресс-2000». Нововведением станут увеличенные «крылья» — солнечные батареи площадью около 112 кв. м. Они построены по современной технологии — с КПД на уровне 28–30%.

[benderr]

SGS_67 пишет:
во всех остальных случаях лучше чем планета Земля для биовида Хомо сапиенс ничего не будет.

Тогда он обречён... и в нём нет смысла.

имхо-он обречен априори.
удивляет,что когото это страшит.
альтернатива - тотальное заполнение вселенной .

[Salo]

http://saturn-kuban.ru/produktsiya/solnechnye-batarei/
 

Характеристики солнечных батарей для геостационарных орбит (h=36 000 км)
  [TH] Параметр СБ [/TH] [TH] СБ на основе кремниевых ФП [/TH] [TH] СБ на основе GaInP / GaAs/Ge ФП [/TH]

САС*, лет	15	15
КПД (АМО, 28 °C), %	15,5	28,0
Удельная мощность**, Вт/м2
Начало САС	182 / 178	315 / 309
Конец САС	96 / 101	247 / 252
Удельная масса, кг/м2	1,35 / 1,25	1,6 / 1,6

[Salo]

SGS_67 пишет:

Там эффективность даётся для концентрированного (сфокусированного) излучения, с отводом тепла от фотоэлемента.
Это вообще не новость. Такую получал ещё Алфёров в 60-е.
Но.
Такая техника абсолютно не годится ни для земных условий, ни, тем более, для космоса.
Для последнего - в первую очередь, из-за массы и габаритов.

https://www.iss-reshetnev.ru/media/news/news-181214

Создание солнечных батарей нового типа велось в рамках опытно-конструкторской работы по двум направлениям.
Одно из направлений – применение линзовых концентраторов солнечного света, которые помещаются на панели поверх фотоэлементов. За счёт использования специальных линз в восемь раз повышается концентрация светового потока. Это даёт возможность уменьшить количество арсенид-галлиевых фотоэлементов.

https://www.iss-reshetnev.ru/media/news/news-040417

Золотой медалью Женевского салона награждено изобретение «панель солнечной батареи». Эта разработка сибирских спутникостроителей, благодаря оснащению линзовыми концентраторами светового потока, позволяет повысить эффективность солнечной батареи, не увеличивая её площадь.

[Кубик]

DiZed пишет: 1 электронвольт - это 11000 кельвинов, т.е. как раз там "температура источника
возбуждения" очень даже высокая (и неравновесная, да)

Я писал о практике - излучение, скажем, красного лазера не воспринимается привычно, как исходящее от очень высокотемпературного источника..Что до физической сути его действия - другое дело.

[SGS_67]

SGS_67 пишет:

Ну-и-ну пишет: 
и никакого мазута. Где правда?

Погорячился, каюсь . Экстраполировал отечественный опыт...  

Возможно, в США жгут и чистый уголь, без мазута. Но это гимор с очисткой топок и дымоходов ещё тот тогда...

Почитал - в США, похоже, действительно жгут уголь, почти без добавки мазута или газа.
У нас, по крайней мере, до 90-х, жгли смесь. Зашлаковывание топок это сильно уменьшает, но увеличивает выбросы в атмосферу.
У них сейчас весьма жесткие нормы на такие выбросы. Похоже, и у нас ужесточились.
Посему, уголь там жгут всё же не в чистом виде, а в смеси с известью, вероятно, с газовым "подсвечиванием". Сжиганию предшествует весьма сложная топливоподготовка, а эксплуатационные затраты на угольных электростанциях составляют около 60% общих, поскольку требуют ещё уловительные сооружения, и постоянную чистку.
Вопщем, электричество в США довольно затратное.
Правда, по данным министерства энергетики США, газ в производстве электроэнергии сейчас превзошёл уголь.

[SGS_67]

Александр пишет: Если уж сильно что захотелось узнать о перспективах, съездите в Зеленоград к атомщикам на экскурсию- там ребята вам доходчиво объяснят что почем, да и то не факт. Новые знания всегда были в цене!

Скажите, сколько раз изделия этих атомщиков уже слетали в космос?

Александр пишет: 
Кто такой Лапота? О чем вы! Астронавтики нужен мощный компактный источник энергии.
Также преобразователь этой энергии в направленное движение, ускорение.
Вот изначальная концепция будущего развития астронавтики. Если над компактным источником энергии работают Коротеевцы (Росатом) то по преобразователю проблемы? 

В том-то всё и дело, ув. Александр,
что каждый д.очит, как он хочет. А представления конечного продукта - нет.
Ну, збацают реактор, и куда его?
Проблему (а это именно проблема) нужно решать комплексно.

Подход американцев больше импонирует. Он, по крайней мере, системный, и поддержка государства имеется.

[SGS_67]

Salo пишет:

SGS_67 пишет:
Прямая фотовольтаика с эффективностью ~18-20% выглядит гораздо более приемлемой

https://iz.ru/668563/dmitrii-strugovetc/novye-sputniki-poluchat-rekordnye-solnechnye-krylia

Как рассказал «Известиям» генеральный директор ИСС Николай Тестоедов, космические аппараты повышенной мощности, требующие высокой энергетики, планируется создавать на новой спутниковой платформе. Она стала развитием уже пять лет используемой в российских аппаратах платформы «Экспресс-2000». Нововведением станут увеличенные «крылья» — солнечные батареи площадью около 112 кв. м. Они построены по современной технологии — с КПД на уровне 28–30%.

Я очень рад буду, если такие элементы будут созданы, не только для лабораторных испытаний.
А сейчас рекорд эффективности - около 20% в космосе, на орбите Земли. Свеженьких, и с хорошим отводом тепла.
На МКС, няз, средняя энергетическая эффективность СБ не превышает 7%. В начале эксплуатации, они давали около 10%.
А 35-40%, как тут писали ранее, в космосе не получится, от слова никак.
Такшта.

ЗЫ. Если кто не знает - эффективность фотоэлемента сильно зависит от его температуры.
Чем выше последняя, тем ниже эффективность.
Охлаждать их там нечем, поскольку радиаторы и жидкостные системы охлаждения в космос тащить накладно.
Отсюда кажущийся парадокс - чем дальше от Солнца, тем эффективность СБ выше.
Только вот энергии они будут давать чем дальше, тем меньше...