Ядерно-ионный двигатель: возможности по оптимизации?

[hcube]

Собственно, 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.

Внимание - вопрос. До какой степени можно уронить УИ ионного двигателя, сохраняя при этом КПД скажем выше 50%? То есть нам надо, к примеру, набрать 1.5 км/с за 3-4 витка, то есть по 1 км/с в час, примерно - это дает ускорение 0.3 м/с. Может связка ЯРД+ионник обеспечить такое ускорение? А какое при этом будет массовое совершенство и УИ?

[frost_ii]

Любой компромисс всегда оказывается хуже альтернатив. Это Аксиома.
Делать такого универсала - невыгодно. Проще иметь ионник со своим источником питания отдельно и разгонный блок с высокой тягой отдельно. Будет выгоднее и по массе и по срокам.

Сочетание параметров будет сильно меняться в зависимости от поставленной задачи - приращения скорости и времени этого приращения. А уж какие ограничения задавать - решать Вам.

[X]

Любой компромисс всегда оказывается хуже альтернатив. Это Аксиома.

На правах свободы слова, где такую аксиому можно прочитать? (адекватня источник, url\книга)

[hcube]

Это смотря как рассматирвать альтернативы ;-)). Ионник хорош для дальних перелетов, где большой УИ выгоднее чем малое время маневра... ну, попросту из-за того, что скажем до Марса это время маневра порядка нескольких месяцев на разгон и торможение.

А вот для логистических миссий на Луну или при выводе спутников на ГСО время маневра - это несколько раз по полчаса, грубо говоря. Вот мне и интересно, нельзя ли тот же самый ионник который используется в дальнем перелете использовать и тут, с загрубленными характеристиками? Ну, то есть конечно можно сначала раскрутиться по спирали... потом обратно закрутиться... но это того... не обеспечивает нужной оперативности. Идеально конечно иметь двигатель на 0.1G и с УИ километров так 20-30 в секунду...

[X]

А почему не предлагались "каскадные" двигатели? или я невнимательно читал?
Объясню, вот лет 10 назад (у всех присутствующих, наверное, был такой период), размышлял, чтоб я сделал для упрощения доступа в космос.
Результат таков (по памяти) - берем банальную ядерную батарейку на N*10 киловатт от нее запитываем (К1) ядерный реактор (ЯР) с электрическим управлением реакции распада (ну грубо говоря через активную зону пропускаем ток и имеем реакцию) на выходе имеем, гм, более мощный источник электричества и тепловую энергию, через активную зону этого реактора пропускаем некое рабочее тело, там оно "превращается" в плазму,  далее накачиваем этой плазмой следующий (по каскаду, К2) термоядерный реактор (ТЯР) в нем используется ток от ЯР для удержания плазмы и т.п. некоторое время плазма там "дожигается" то есть радиоактивные частицы попавшие из ЯР распадаются и радиация падает до приемлемых значений, далее (К3) "готовая" плазма перекачивается в камеру где разбавляется еще рабочим телом (для массы) и выбрасывается \ ускоряется электромагнитным полем, сама камера двух режимная, в 1-м используется в качестве дополнительного рабочего тела наружный воздух на этапе старта с планеты, 2-ой из баков корабля.

Таким образом получается:
радиоактивного заражения нет;
если старт проходит с крупной планеты, то на ней скорее всего есть атмосфера и рабочее тело берется из нее;
если с малой то хватит и своего в баках;
относительно неважно что будет использовано в качестве дополнительного раб. тела.

STS

[frost_ii]

Любой компромисс всегда оказывается хуже альтернатив. Это Аксиома.

На правах свободы слова, где такую аксиому можно прочитать? (адекватня источник, url\книга)

Курс по теории оптимизации. Грубо говоря, компромисс оправдан в том случае, если стоимость альтернатив возрастает нелинейно.

[X]

Любой компромисс всегда оказывается хуже альтернатив. Это Аксиома.

На правах свободы слова, где такую аксиому можно прочитать? (адекватня источник, url\книга)

Курс по теории оптимизации. Грубо говоря, компромисс оправдан в том случае, если стоимость альтернатив возрастает нелинейно.

Долго смеялся, тото у нас везде предпочитаю - компромис но сейчас чем альтернативу через 10 лет.

STS

[frost_ii]

...ядерный реактор (ЯР) с электрическим управлением реакции распада ...

Пахнет нобелевкой

[frost_ii]

Долго смеялся, тото у нас везде предпочитаю - компромис но сейчас чем альтернативу через 10 лет.

Внимательно читаем топик не постим всякие глупости. Это пожелание

[X]

...ядерный реактор (ЯР) с электрическим управлением реакции распада ...

Пахнет нобелевкой

действительно самое слабое место, но есть идеи, так сказать АЛЬТЕРНАТИВА.

[Дмитрий Виницкий]

Только одно но: авария Протона с такой ПН - Бхопал с Чернобылем в одном флаконе. Правда, маленькие.

[frost_ii]

Это не альтернатива. Это компормисс. Причём - бредовый.

[X]

Только одно но: авария Протона с такой ПН - Бхопал с Чернобылем в одном флаконе. Правда, маленькие.

А кому легко? спутники с ябатарейками тоже не сахар.

Да и никаких протонов, сухая масса порядка 200 тонн весь корабль, моногоразововсть и т.п.

Старт с грунтовой дороги яму после закопать лопатой.

Полет без дозаправки земля - луна - земля.

Посадка на землю хвостом вперед прикрываясь плазменным щитом, благо адекватные магниты и плазма итак есть.

Вообщем как в кино.

Главное очевидных изянов нет, конечно кроме специфичного ядерного реактора. Но он сам по себе маленький, большой мощности ему ненадо, так  из 50 киловатт сделать 5 мегаватт, за кпд гнатся тоже ненадо, плазма свое возьмет, охлаждение вот это проблема, но она меньше чем в обычном реакторе, так как тепловая энергия уходит посредсвом плазмы из активной зоны.

Так что преимуществ моного, если подумать.

 


Как

[frost_ii]

... сухая масса порядка 200 тонн весь корабль,

..специфичного ядерного реактора. Но он сам по себе маленький, большой мощности ему ненадо, так  из 50 киловатт сделать 5 мегаватт, за кпд гнатся тоже ненадо, плазма свое возьмет,


Так что преимуществ моного, если подумать.

Самое главное преимущество - оно никогда не взлетит

[X]

... сухая масса порядка 200 тонн весь корабль,

..специфичного ядерного реактора. Но он сам по себе маленький, большой мощности ему ненадо, так  из 50 киловатт сделать 5 мегаватт, за кпд гнатся тоже ненадо, плазма свое возьмет,


Так что преимуществ моного, если подумать.

Самое главное преимущество - оно никогда не взлетит

сколько энергии содержится в 1000 тонн керосина?
столько неможет дать реактор?
а если может, и передать ее рабочему телу?
ненадо забывать что главное тут не элетроэнергия, она вспомогателная.
с отрывом конечно есть проблемы но для него плазма накапливается в достаточной массе в камере двигателя.

И вообще, что, обычные ядерные двигатели тоже не взлетят?

[Fakir]

Гость

берем банальную ядерную батарейку на N*10 киловатт от нее запитываем (К1) ядерный реактор (ЯР) с электрическим управлением реакции распада (ну грубо говоря через активную зону пропускаем ток и имеем реакцию) на выходе имеем, гм, более мощный источник электричества и тепловую энергию, через активную зону этого реактора пропускаем некое рабочее тело, там оно "превращается" в плазму, далее накачиваем этой плазмой следующий (по каскаду, К2) термоядерный реактор (ТЯР) в нем используется ток от ЯР для удержания плазмы и т.п. некоторое время плазма там "дожигается" то есть радиоактивные частицы попавшие из ЯР распадаются и радиация падает до приемлемых значений, далее (К3) "готовая" плазма перекачивается в камеру где разбавляется еще рабочим телом (для массы) и выбрасывается \ ускоряется электромагнитным полем, сама камера двух режимная, в 1-м используется в качестве дополнительного рабочего тела наружный воздух на этапе старта с планеты, 2-ой из баков корабля.

Уфф... Ну наворотили...
ЯР с электр. управлением распадом - это электроядерный бридинг имеется в виду, что ли? Так на кой он нужен в движке? Его единственно преимущество - повышенная безопасность по сравнению с обычным реактором, но в космосе он не нужен нафиг по причине большой массы. В любом ядерном реакторе вы плазму до состояния, пригодного к удержанию в термоядерном реакторе, никогда не нагреете - начальная температура в несколько тысяч градусов составляет доли процента от необходимой. Это не считая того, что через реактор нужно качать плотный водород, а в магнитной ловушке он уже должен быть чрезвычайно жидким, практически вакуумом. Если в ТЯР используется ток от ЯР - на кой вообще термоядерная фаза? Какие-такие радиоактивные частицы у вас попали в этот реактор? Ну а дальнейшее - разбавление, доразгон током - уже полные архитектурные излишества, чреватые чудовищной сложностью и неэффективностью.

[Fakir]

To hcube

Сделать такой ЭРД, чтобы его УИ и тягу можно было варьировать на порядки, не роняя КПД ниже плинтуса, по-видимому, крайне сложно.  Во всяком случае, на базе СПД, и, тем более, ионника. Нужны не применявшиеся ранее принципы.

[KBOB]

Вот когда Американцы JIMO запустют, тоды и фантазировать можно! А пока и не мечтать!

[frost_ii]

To hcube

Сделать такой ЭРД, чтобы его УИ и тягу можно было варьировать на порядки, не роняя КПД ниже плинтуса, по-видимому, крайне сложно.  Во всяком случае, на базе СПД, и, тем более, ионника. Нужны не применявшиеся ранее принципы.

Ну, не настолько не применявшиеся... Старый добрый коллоидный движок на такое способен. Но толку в практическом смысле от этого не много. Основная проблема - удельная масса источника энергии (от мощности). И на сегодняшний момент она такова, что оптимум по массе оказывается в области малых мощностей, большой длительности манёвра и высокого импульса.

[X]

Уфф... Ну наворотили...

Есть немного

ЯР с электр. управлением распадом - это электроядерный бридинг имеется в виду, что ли? Так на кой он нужен в движке? Его единственно преимущество - повышенная безопасность по сравнению с обычным реактором, но в космосе он не нужен нафиг по причине большой массы.

Несовсем, реактор другой конструкции, гм, даже архитектуры.

В любом ядерном реакторе вы плазму до состояния, пригодного к удержанию в термоядерном реакторе, никогда не нагреете - начальная температура в несколько тысяч градусов составляет доли процента от необходимой.

Есть такое, но это лучше чем с нуля

Это не считая того, что через реактор нужно качать плотный водород, а в магнитной ловушке он уже должен быть чрезвычайно жидким, практически вакуумом.

Это несколько менее узкое место чем в ЯР, но решаемо, плотность будет ниже но, не как в типовом ТЯР.

Если в ТЯР используется ток от ЯР - на кой вообще термоядерная фаза?

Дополнительная энергия, ведь все это дело должно быть хоть компактным но мощным.

Какие-такие радиоактивные частицы у вас попали в этот реактор?

Гм, а что при прокачке водорода небудет утечек из активной зоны ЯР - оптимистично.

Ну а дальнейшее - разбавление, доразгон током - уже полные архитектурные излишества, чреватые чудовищной сложностью и неэффективностью.

Сложность - да, но цель создать систему аналогичную, по тяговым характеристикам, ракетным реактивным двигателям, но без 1000 тонн топлива, очевидно необходимую массу надо гдето взять - там где надо много массы обычно есть атмосфера, где мало, хватит то что в баках.

Да и еще, реально ЯР и ТЯР конструктивно почти совмещены, процентов на 80, в описании я их разделил больше чем следовало, видимо из-за этого возникли возражений, вы судите опираясь на существующие конструкции реакторов, гм, получается несколько не та картина.

Вообщем надо чертить для понятливости.