Электроракетный путь развития космонавтики

[Андрей Логинов]

На идею такой темы меня натолкнул источник http://alfven.prince...s/sciam2009.pdf

A team of academic and NASA researchers has recently completed the design of a state-of-theart lithium-fed MPDT called а2, which could potentially drive a nuclear-powered vessel hauling heavy cargo and people to the moon and Mars as well as robotic missions to the outer planets.

А теперь собственно развилка: предположим, что электрические ракеты (точнее самые мощные из них МПД) стали развиваться раньше жидкостных и превратились в основные для космонавтики. Возможна ли такая развилка и если да, то привела бы она к более быстрому освоению Солнечной системы? Насколько я понял из источника электрические ракеты дают большую скорость при меньшем расходе
 топлива.

[Сергей Капустин]

Андрей Логинов, а что что-то из подобных двигателей может взлететь сам, без ЖРД?

ссылка не работает.

[Андрей Логинов]

Сергей Капустин пишет:
ссылка не работает.

http://alfven.princeton.edu/papers/sciam2009.pdf

[Svetlana]

Сергей Капустин пишет:
а что что-то из подобных двигателей может взлететь сам, без ЖРД?

Без ЖРД может взлететь Воздушно-космический самолёт (ВКС) -летающая тарелка вертикального взлёта диаметром 50метров: http://topwar.ru/index.php?do=lastcomments&userid=55373

[Leonar]

Svetlana пишет:
летающая тарелка вертикального взлёта диаметром 50метров

дану?и правда может? пробовали?

[Андрей Логинов]

Коллеги у меня тут спор вышел с одним товарищем. В общем вопрос: можно ли ионник так теоретически модернизировать, чтобы он мог использоваться как ДУ для тяжелых пилотируемых кораблей с разумной скоростью? Т.е. может ли корабль с модернизированным ионником долететь за разумное время скажем до Плутона с экипажем на борту?

Опять таки, речь идет о современных двигателях. Про любой существующий двигатель можно сказать, что он не позволяет достигнуть другой звезды в разумные сроки.
<
Происходит подмена тезиса, вместо того что показать, что с данная технология не годится для создания звездолета, идет отсылка, что существующие ионные двигатели на это неспособны.

Если что корабль у нас был с экипажем и даже переселенцами.

[Shestoper]

Svetlana пишет:

Сергей Капустин пишет:
а что что-то из подобных двигателей может взлететь сам, без ЖРД?

Без ЖРД может взлететь Воздушно-космический самолёт (ВКС) -летающая тарелка вертикального взлёта диаметром 50метров: http://topwar.ru/index.php?do=lastcomments&userid=55373

Анекдот про навороченные наручные часы с батарейками в двух чемоданах слышали?
Так и тут - понадобится такой источник электроэнергии, который при современном уровне развития техники нельзя сделать меньше 10 Красноярских ГЭС.
Ну или он будет крайне короткодействующим, как МГД на базе тведотопливного реактивного двигателя. Но тогда почему не использовать просто реактивный двигатель - КПД использования энергии топлива будет выше.

А длительно работающие источники электричества на основе ЯСУ имеют такую удельную электрическую мощность, что влететь с Земли получится только из дурдома - там притяжение слабее.

[Shestoper]

Андрей Логинов пишет:
до Плутона с экипажем на борту

До Плутона - сможет.
До звезд - "разумное время" растягивается на тысячи лет. Для звезд нужен электромагнитный парус. Самый реалистичный на сегодня способ достижения релятивистских скоростей.

[Андрей Логинов]

Shestoper пишет:
До Плутона - сможет.
До звезд - "разумное время" растягивается на тысячи лет. Для звезд нужен электромагнитный парус. Самый реалистичный на сегодня способ достижения релятивистских скоростей.

Суть вопроса, можно ли существующие ионники улучшить и если да, то до какой степени?

[Shestoper]

Из них можно выжать скорость истечения порядка 100-200 км/c.
Ускорение (при более скромной скорости истечения, порядка 30 км/c) можно довести примерно до 10-20 см/c2 (верхняя цифра - при запитывании ионника энергией от внешнего источника, с передачей энергии по лазерному лучу).
Для полетов внутри Солнечной системы это хорошие показатели.
Но для быстрых межзвездных перелетов мал УИ, для взлетов с планет - мала тяговооруженность.
Ниша ионников - межпланетные полеты, тут они хороши.

[Alex_II]

Shestoper пишет:
Ниша ионников - межпланетные полеты, тут они хороши.

И то для пилотируемых полетов желательно иметь на борту еще и ЯРД или хоть ЖРД для быстрого ухода из гравитационного колодца (чтоб спираль вокруг планеты не разматывать, разгоняясь...)..

[Андрей Логинов]

Shestoper пишет:
Из них можно выжать скорость истечения порядка 100-200 км/c.
Ускорение (при более скромной скорости истечения, порядка 30 км/c) можно довести примерно до 10-20 см/c2 (верхняя цифра - при запитывании ионника энергией от внешнего источника, с передачей энергии по лазерному лучу).
Для полетов внутри Солнечной системы это хорошие показатели.
Но для быстрых межзвездных перелетов мал УИ, для взлетов с планет - мала тяговооруженность.
Ниша ионников - межпланетные полеты, тут они хороши.

Спасибо что ответили, я перешлю ваши тезисы посмотрим.

[vlad7308]

Андрей Логинов пишет:

Shestoper пишет:
Из них можно выжать скорость истечения порядка 100-200 км/c.
Ускорение (при более скромной скорости истечения, порядка 30 км/c) можно довести примерно до 10-20 см/c2 (верхняя цифра - при запитывании ионника энергией от внешнего источника, с передачей энергии по лазерному лучу).
Для полетов внутри Солнечной системы это хорошие показатели.
Но для быстрых межзвездных перелетов мал УИ, для взлетов с планет - мала тяговооруженность.
Ниша ионников - межпланетные полеты, тут они хороши.

Спасибо что ответили, я перешлю ваши тезисы посмотрим.

Ионные ЭРД обладают неустранимым принципиальным недостатком - крайне низкой теоретически достижимой удельной мощностью.
Причина - невозможность получения плотного пучка ионов. Он просто разлетается из-за электростатического отталкивания.
Так что никаких грандиозных перспектив у ионников нет.

[Alex_II]

Deflang пишет:
Двигатели эти нишу свою уже заняли, при своей тяговооруженности

Ну, чем больше будет энерговооруженность КА - тем шире станет эта ниша...

[Андрей Логинов]

Такой еще вопрос. На том форуме заспорили про точное определение ионника. Например кое кто решил отнести к ионникам двигатель Холла и VASIMR.

Ионные двигатели это электроплазменные двигатели в которых плазма ионизирована (есть двигатели в которых плазма квазинейтральна)
Двигатель Холла это ионный двигатель в котором разгон ионизированной плазмы достигается путем прохождения через кольцевой ускоритель Холла , такие двигатели не содержат анодной решетки .
Еще пара нюансов
VASIMR о котором я немного выше писал и который на порядок превосходит двигатель Холла по ряду характеристик так же фактически является ионным двигателем ибо в качестве рабочего тела использует ионизированную плазму , но способ разгона плазмы принципиально другой (радиоизлучением высокой мощности) . по этому ионным его не называют что бы не вносить путаницы , и показать что это точно не двигатель Холла

 В разговорной же речи под устоявшимся термином "ионный двигатель" часто подразумевают любой электроплазменный двигатель , и особо грубой ошибкой это не является , ибо 80% разнообразных используют таки ионизированную плазму , ну а 90% истинных ионников в настоящее время использую принцип Холла в той или иной вариации в зависимости от конкретной конструкции

Что скажите?

[vlad7308]

А что тут говорить - все написано даже в википедии.
Ионный ЭРД и плазменный ЭРД - это разные типы ЭРД.
Рабочее тело ионника - пучок ионов. Рабочее тело плазменного двигателя - нейтральная плазма.

Совершенно незачем выдумывать свою терминологию и подводить под нее теоретическую базу.

ЗЫ У плазменных двигателей нет приведенного мной выше принципиального ограничения по удельной мощности. Как раз потому, что рабочее тело плазменного двигателя - нейтральная плазма.

ЗЫЫ а цитата совершенно безграмотная

[Chilik]

vlad7308 пишет:
Ионные ЭРД обладают неустранимым принципиальным недостатком - крайне низкой теоретически достижимой удельной мощностью.
Причина - невозможность получения плотного пучка ионов. Он просто разлетается из-за электростатического отталкивания.

Спорно.
Не в том смысле, что расталкивания нет, просто нужно вводить либо правильную нейтрализацию, либо в качестве выхлопной струи иметь не ионный пучок, а пучок ускоренных нейтральных атомов. Про последние могу сказать, что существующие конструкции (производимые в России в количестве, покрывающем потребности мирового рынка на данные изделия) позволяют иметь водородный пучок с мощностью 1-1,5 МВт при диаметре ионно-оптической системы масштаба 300 мм и энергии большей части частиц в пучке около 50 кэВ. Работает секундами (на более длительный импульс просто заказчика не было, там уже существенный редизайн нужен будет из-за более аккуратных устройств теплосъёма). Но для звездолёта это всё равно не годится, ибо тяга понятно какая, а когда смотришь на длинный ряд стандартных 19-дюймовых стоек, забитых трансформаторами и прочей тяжёлой электротехникой, то и мысли про двигатель сами собой рассасываются.

[Андрей Логинов]

vlad7308 пишет:
А что тут говорить - все написано даже в википедии.
Ионный ЭРД и плазменный ЭРД - это разные типы ЭРД.
Рабочее тело ионника - пучок ионов. Рабочее тело плазменного двигателя - нейтральная плазма.

Совершенно незачем выдумывать свою терминологию и подводить под нее теоретическую базу.

ЗЫ У плазменных двигателей нет приведенного мной выше принципиального ограничения по удельной мощности. Как раз потому, что рабочее тело плазменного двигателя - нейтральная плазма.

ЗЫЫ а цитата совершенно безграмотная

Спасибо за ответ перешлю.

[vlad7308]

Chilik пишет:

vlad7308 пишет:
Ионные ЭРД обладают неустранимым принципиальным недостатком - крайне низкой теоретически достижимой удельной мощностью.
Причина - невозможность получения плотного пучка ионов. Он просто разлетается из-за электростатического отталкивания.

Спорно.
Не в том смысле, что расталкивания нет, просто нужно вводить либо правильную нейтрализацию, либо в качестве выхлопной струи иметь не ионный пучок, а пучок ускоренных нейтральных атомов. Про последние могу сказать, что существующие конструкции (производимые в России в количестве, покрывающем потребности мирового рынка на данные изделия) позволяют иметь водородный пучок с мощностью 1-1,5 МВт при диаметре ионно-оптической системы масштаба 300 мм и энергии большей части частиц в пучке около 50 кэВ. Работает секундами (на более длительный импульс просто заказчика не было, там уже существенный редизайн нужен будет из-за более аккуратных устройств теплосъёма).

что-то я Вас не пойму
между катодом и анодом в ионнике - то есть в "ускорительном тракте" - не могут быть нейтральные атомы. не может там быть и плазмы.
а что там после анода - уже абсолютно пофиг.
Объясните, пожалуйста.

Chilik пишет: Но для звездолёта это всё равно не годится

про звездолеты и речи нет

[Leonar]

Давно гложит глупая глупость в виде поднять тяговооруженность с помощью использования тяжелых ионов или частиц... например железа
разгонять как в рельстроне или "бегущего" магнитного поля (как в асинхронном двигателе линейном)