Ядерно-ионный двигатель: возможности по оптимизации?

Автор hcube, 13.04.2005 10:00:51

« предыдущая - следующая »

0 Пользователей и 1 гость просматривают эту тему.

KBOB

ЦитатаСобственно, вопрос вот в чем :

По околофонарным прикидкам, в ПН Протона (20 тонн) можно поместить примерно 2-5 МВт ядерную энергоустановку, возможно при этом совмещенную с ТФЯРД средней (1-5 тонн) тяги, имеющую на выходе 5 МВт _электрической_ мощности.

Эту мощность можно использовать для питания ионного или термоионного двигателя типа СПД-100 или VASIMR'а

Но для ближних полетов - например для выведения на ГПО/ГСО спутников связи, полет длящийся по полгода в одну сторону, неприемлем - проще 'переплатить' за химический РБ, чем ждать пока спутник доползет по спирали до ГСО.

Это вы под впечатлением SMART-1, а на самом деле этот полет всего лишь отработка технологии, нормальные люди - Американцы запускают DeepSpace сразу за пределу сферы действия Земли, а там ускорения в 1/1000 g вполне приемлемы.

Ядерный реактор штука капризная, требующая управление, а вот изотопный источник гораздо проще и следовательно надежнее и радиационной защиты требует меньше.

На счет СПД-100 это конечно вы загнули, сколько из в штуках потребуется? Нужен хотя бы 100 кВт движек. Американцы уже свояли 72кВт.

А если уж совсем помечтать, то топливо лучше Не, что бы можно было на Сатурн с дозапрвкой и назад.
Россия больше чем Плутон.

frost_ii

Если говорить о создании разгонника с запиткой от реактора, тягой порядка сотен кГс, и импульсом около 1000с, то это возможно. Только про плазму нужно забыть. Для реализации подобного нужно кидаться чем-то тяжёлым. Разгонять не плазму, а какие-нибудь мелкие тела.

Вообще в этом направлении было проведено достаточно много работ, и изобрести нечто новое, что ещё не прорабатывалось и не испытывалось - достаточно сложно. Хотя вопросов и проблем по данной тематике было достаточно много - технически (!) они разрешимы. Да, на отработку потребуются годы и миллиарды, но создать рабочий образец можно. То есть создание подобного девайса будет по затратам где-то порядка марсианской экспедиции.

С другой стороны при заявленных параметрах - разгон 100т... Таким образом и обозначается область применения - регулярные (!) транспортировки 100 тонных грузов на высокие орбиты. И не просто грузов, а кораблей с экипажем на борту. Автоматика пару месяцов и подождать может. А сейчас, я извиняюсь, нам эти 100 тонн и выбросить на орбиту нечем...

hcube

Ну, 100 тонн вполне могут быть сборкой или там попутным грузом. Вообще, с УИ 1000 маневр 'на ГСО и обратно' для 100 тонн буксира потребует 30 тонн топлива... эээ.... рабочего тела. Плюс еще 20 тонн самого буксира. Итого 50 тонн - буксир, 50 тонн - досталяемая ПН. Ее вполне можно набрать на МКС из модулей - вывести на ГСО такую связную мегаплатформу, как планировали с Энергией - крылья СБ как у АС МКС, пара сотен транспондеров...  Но конечно в первую очередь такой корабль предназначен для перевозок Земля-Луна или Земля - NEAR астероиды.

Но, собственно, какие проблемы? Изотопные генераторы вполне себе масштабируются вниз. А для 2-3 тонного буксира ПН будет уже 20-30 тонн - как раз под Протон / Ангару / Атлас / Дельту

Касательно двигателей на макрочастицах - можно, конечно. Поставить этакий рейлган, и пуляться дробью из магнитного ускорителя. Но боюсь, что загаживание солнечного пространства этой самой дробью потомкам сильно не понравится ;-)
Звездной России - Быть!

frost_ii

Если кидаться с низкой околоземной со скоростью 10км/с, то дробь будет иметь скорость меньше орбитальной...

hcube

Это смотря под каким ракурсом кидаться ;-). К примеру, если мы хотим раскручивать орбиту 'по эллипсу', чтобы поменьше через радиационные пояса ходить - то может и орбитальную. Или если там не 10, а 15 км/с. Не хотелось бы завязываться на что-то твердое, что в тебя же потом может попасть...

Вообще, надо посмотреть на проекты орбитальных боеголовок с испаряющимися поражающими элементами - вот можно их использовать.

Касательно работы ионника в плотной среде - я так понимаю, возражение в том, что требуемая плотность тока при _полной_ ионизации потока разорвет корпус 'как Тузик грелку'? Ну так давайте делать неполную ионизацию. 1% например. В реальности 'лИфтеров' никто не сомневается, надеюсь? ;-) А лифтеру, он же ионный вентилятор, в силу малого процента ионизации, ВСЕ РАВНО ПРИ КАКОЙ СКОРОСТИ ускорять воздушный поток - хоть 20м/с, хоть 200, хоть 2000. При росте скорости у него РАСТЕТ КПД. ;-)
Звездной России - Быть!


Татарин

ЦитатаА вот кто оценит:

http://www.livescience.com/technology/050427_fusion_table_A1.html
1000 нейтронов/сек - все равно что вообще ничего нет.
1000 * 3.5Е6MeV * 1.6E-19J/eV = 5.6Е-10Вт.
Т.к., ветки у нас две с примерно равными вероятностями, и только одна дает нейтроны, умножим на 2.
Получится 1 нановатт в термояде.

Безотносительно к КПД этого устройста (на входе-то - вовсе не нановатты), это что ж должен быть за "наноспутник", которому хватит такой тяги (кстати говоря, изначально - изотропной?)? Это ж все еще и при УИ в 100000, как минимум. :)

Сдается мне, что просто давление солнечного света на стенку спунтика будет создавать тягу куда эффективней... :) И что характерно - задаром. :)

KBOB

ЦитатаБезотносительно к КПД этого устройста (на входе-то - вовсе не нановатты), это что ж должен быть за "наноспутник", которому хватит такой тяги (кстати говоря, изначально - изотропной?)? Это ж все еще и при УИ в 100000, как минимум

Источник анизотропный
http://physicsweb.org/articles/news/9/4/15/1/0405151
Россия больше чем Плутон.

Татарин

Ааа... Другое дело. Но тогда испльзуются только нейтроны и КПД падает в 10 раз.
Получается аналог ионника с УИ ~ полтора миллиона м/с и мощностью в нановатты. Тягу желающие могут оценить сами. :)

X

ЦитатаАаа... Другое дело. Но тогда испльзуются только нейтроны и КПД падает в 10 раз.
Получается аналог ионника с УИ ~ полтора миллиона м/с и мощностью в нановатты. Тягу желающие могут оценить сами. :)

И что? это не отменяет переспективу развить систему до приемлемых показателей.
Совсем недавно тут некоторые ссали кипятком - что невозможно сделать подобное устройство (размер и т.п.), другим же это не мешает работать и получать результат.

KBOB

Цитата
ЦитатаАаа... Другое дело. Но тогда испльзуются только нейтроны и КПД падает в 10 раз.
Получается аналог ионника с УИ ~ полтора миллиона м/с и мощностью в нановатты. Тягу желающие могут оценить сами. :)

И что? это не отменяет переспективу развить систему до приемлемых показателей.
Совсем недавно тут некоторые ссали кипятком - что невозможно сделать подобное устройство (размер и т.п.), другим же это не мешает работать и получать результат.

Там было дополнение в статье, что если дейтерий заменить на тритий то поток нейтронов возрастет раз эдак в тыщу!
А может в таком случае проще убрать пластину из детерида совсем пусть будет просто ионный двигатель с напряжением 100kV.
Россия больше чем Плутон.

Татарин

ЦитатаИ что? это не отменяет переспективу развить систему до приемлемых показателей.
Подобную? На этом принципе?
Никаких шансов.

Вообще термоядерный движок?
Ну да.

Но тогда неясно, а причем тут этот прибамбас с выходом нейтронов на уровне поделок школьников (не шутка и не преувеличение!)?

ЦитатаСовсем недавно тут некоторые ссали кипятком - что невозможно сделать подобное устройство (размер и т.п.)...
ПОДОБНОЕ устройство? Вы уверены?
Чего тут невозможного? Тут и нового-то ничего нет... разве что, обычно в компактных генераторах пьезоэффект используется - с ним попроще, и КПД повыше.

Цитатадругим же это не мешает работать и получать результат.
Дык, вопрос-то как раз - "а что за результат?"... :)

Нет, сама по себе штуковина интересная: вот взяли, вместо пьезо- пироэффект использовали. Быть может, где-нибудь именно такое - то, что нужно. Но причем тут двигатели КА?

Татарин

ЦитатаТам было дополнение в статье, что если дейтерий заменить на тритий то поток нейтронов возрастет раз эдак в тыщу!
...что не спасает отцов русской демократии...
Вот если б он возрастал, скажем, в триллион-квадриллион раз, то можно было б думать о том, что в перспективе это может дорасти по тяге до ионника...
А так... Да еще и с тритием. :\

ЦитатаА может в таком случае проще убрать пластину из детерида совсем пусть будет просто ионный двигатель с напряжением 100kV.
Именно. :)
И тяга возрастет, и полный импульс. :)

X

Цитата
ЦитатаИ что? это не отменяет переспективу развить систему до приемлемых показателей.
Подобную? На этом принципе?
Никаких шансов.

Вообще термоядерный движок?
Ну да.

Но тогда неясно, а причем тут этот прибамбас с выходом нейтронов на уровне поделок школьников (не шутка и не преувеличение!)?

ЦитатаСовсем недавно тут некоторые ссали кипятком - что невозможно сделать подобное устройство (размер и т.п.)...
ПОДОБНОЕ устройство? Вы уверены?
Чего тут невозможного? Тут и нового-то ничего нет... разве что, обычно в компактных генераторах пьезоэффект используется - с ним попроще, и КПД повыше.

Цитатадругим же это не мешает работать и получать результат.
Дык, вопрос-то как раз - "а что за результат?"... :)

Нет, сама по себе штуковина интересная: вот взяли, вместо пьезо- пироэффект использовали. Быть может, где-нибудь именно такое - то, что нужно. Но причем тут двигатели КА?

Гм, вроде понятно было что это пример.
Объясняю:
1. Развить систему и если достигли предела и он не удовлетворяет требованиям то систему сменить долее на в начало и так до достижения требуемого.
2. Никто  не утверждал что надо делать такой движок, повторюсь, это пример нового сочетания уже известных технологий который демонстрирует что нестоит категорично утверждать - невозможно и т.п.

Так понятно?

Если все еще непонятно то перечитайте 20 первых (гм, "топовых") тем форума, особо обращять внимание на утверждения - нельзя, не может быть, невозможно, смотрите учебник по физике и т.п.

KBOB

Нужно правилные статьи читать  :(
http://fire.pppl.gov/cyrstal_fusion_nature.pdf

ЦитатаWe have shown that small (about centimetre-sized) pyroelectric
crystals can produce ion beams (see also Supplementary Fig. 1 and
Supplementary Movie 2) of sufficient energy and current to drive
nuclear fusion.We anticipate increasing the field ionization current
by using a larger tip, or tip array, and by operating at cryogenic
temperatures. With these enhancements, and in addition using a
tritiated target, we believe that the reported signal could be scaled
beyond 10^6 neutrons s-1. Pyroelectric crystals may also have applications
in electrostatic fusion devices^15, such as the Farnsworth
fusor^16-18, and as microthrusters in miniature spacecraft^19.

15. Nevins,W. M. Can inertial electrostatic confinement work beyond the ion-ion collisional time scale?
Phys. Plasmas 2, 3804-3819 (1995).
16. Farnsworth, P. T. Electric discharge device for producing interactions between nuclei. US Patent No.
3258402 (1966).
17. Farnsworth, P. T. Method and apparatus for producing nuclear-fusion reactions. US Patent No.
3386883 (1968).
18. Hirsch, R. L. Inertial-electrostatic confinement of ionized fusion gases. J. Appl. Phys. 38, 4522-4534
(1967).
19. Mitterauer, J.Micropropulsion for small spacecraft: a new challenge for field effect electric propulsion
and microstructured liquid metal ion sources. Surf. Interface Anal. 36, 380-386 (2004).
Россия больше чем Плутон.

X

Всё это - любопытный физэффект, не более. В качестве эффективного движка, вообще в качестве источника энергии - никаких шансов. Абсолютно. Бомбардировка твердой мишени не даёт положительного энергетического выхода - такой вариант рассмотрели и отбросили еще в 50-х.

Fakir

Всё это - любопытный физэффект, не более. В качестве эффективного движка, вообще в качестве источника энергии - никаких шансов. Абсолютно. Бомбардировка твердой мишени не даёт положительного энергетического выхода - такой вариант рассмотрели и отбросили еще в 50-х.

Татарин

ЦитатаГм, вроде понятно было что это пример.
Ну так пример ЧЕГО?
Подобные штуки давно существуют, их наличие известно мало-мальски эрудированному человеку... но причем тут термоядерный двигатель КА?

Вот, скажем, всем известно, что пружинный вертолет возможен, и существуют такие детские игрушки. Но это вовсе не значит, что можно построить достаточно большой пружинный вертолет, чтобы улететь на нем в космос. Если Вы такое предложите, Вам совершенно закономерно скажут, что это - бред и посоветуют почитать учебник.

Аналогия понятна?

ЦитатаОбъясняю:
1. Развить систему и если достигли предела и он не удовлетворяет требованиям то систему сменить долее на в начало и так до достижения требуемого.
Месье "стратегией занимается"?
("-- А вы, мышки, станьте ежиками! Ежики колючие, их никто не ест.
-- Но как же нам стать ежиками?!
-- А это не ко мне вопрос, я стратегию вырабатываю.")
Речь-то и идет о том, что сейчас нет и в самом ближайшем будущем не просматривается систем, на основе которых можно было бы склепать компактный и мощный термоядерный двигатель... тем более - настолько компактный и мощный, что можно стартовать с земли.

Цитата2. Никто  не утверждал что надо делать такой движок, повторюсь, это пример нового сочетания уже известных технологий который демонстрирует что нестоит категорично утверждать - невозможно и т.п.
Чего именно он показывает?
Аппарат опровергает законы физики?
Или тот факт, что сейчас пока НЕТ ТЯ-систем с подходящим энерговыходом и массой?

ЦитатаЕсли все еще непонятно то перечитайте 20 первых (гм, "топовых") тем форума, особо обращять внимание на утверждения - нельзя, не может быть, невозможно, смотрите учебник по физике и т.п.
Что-то Вы все загадками говорите... Какое именно утверждение опровергнуто?
Или просто смотреть учебник по физике нынче не модно?

Татарин

ЦитатаНужно правилные статьи читать  :(
http://fire.pppl.gov/cyrstal_fusion_nature.pdf
...
Ага.
Вот это - совершенно иное дело...