Ядерный Российский буксир для дальнего космоса

[Верный Союзник с Окинавы]

Да и наработки по части радиаторов для термоядерных реакторов в космосе будут еще как актуальны, сверхпроводники тепло не любят.

Кстати для криогеники в космосе придется разработать электрические холодильные установки. Это то что еще никто не делал для космоса. Холодильник несмотря на затраты энергии будет гораздо выгоднее по массе чем просто радиатор.

Что вы имеете ввиду под холодильником?

[Водитель]

Интересно, а что народ может сказать о VASIMR?

В августе 2019 года очередной прототип VX-200SS продемонстрировал тягу в 5,4 Н (540 граммов тяги) на мощности 200 кВт и при удельном импульсе в диапазоне от 50 до 300 км/c, на порядок больше ионных двигателей.

Получается что мегаваттный буксир сможет выдать 27 Н. Последняя новость об этом движке была такая что они провели тест на выносливость и вроде как около 100 часов получилось его гонять - https://news.satnews.com/2021/07/22/ad-astras-vasimr-plasma-rocket-champions-high-power-endurance-test/ - я так понял что главная сложность испытаний в том что нужен вакуум. Непонятно, сколько он в натуре будет способен проработать.

Есть ли у России что-то аналогичное?

Что это тот же ионнник вид сбоку. Тысячи км/с импульса с граммами тяги. Долго и печально. В ионнники, плазменники, магнитоплазменники, роторные магнитоплазменники для межпланетных перелётов не верю. Их неторопливость невозможно никак исправить.

Можно, подводя тераватты. Вот только такой источник энергии будет много весить...

Вот толку от ионника с тягой как у F-1, если его источник энергии весит как Ямато?

Это само собой разумеется, люди в теме "в теме" и расписывать не стал.

Если угодно можно поменять тягу на ускорение, чтобы от масштабирования уйти.

Сути не меняет.

[Alexandr_A]

Что вы имеете ввиду под холодильником?

Я не знаю какого именно типа холодильные установки лучше подойдут. Возможно это будут гибриды разных типов компрессионные, абсорбционные и другие. Факт то что у сверхпроводников очень крутая зависимость критического тока от температуры значит выгодно охлаждать скажем не до 100 К а до 10 К не смотря на затраты.

[Верный Союзник с Окинавы]

Что вы имеете ввиду под холодильником?

Я не знаю какого именно типа холодильные установки лучше подойдут. Возможно это будут гибриды разных типов компрессионные, абсорбционные и другие. Факт то что у сверхпроводников очень крутая зависимость критического тока от температуры значит выгодно охлаждать скажем не до 100 К а до 10 К не смотря на затраты.

А зачем вам вообще сверхпроводники? МБ окажется проще от них отказаться. И сделать провода под высоким напряжением и малой силой тока (привет, ЛЭП).

А вообще, по идее сверхпроводимость резко уменьшает тепловой нагрев проводника. Тепловая работа тока линейно зависит от напряжения (закон Джоуля-Ленца).

Просто запихнуть их в ЭВТИ, со временем они остынут, вплоть до пары-тройки Кельвинов.

[Верный Союзник с Окинавы]

Прикольная идея для СБ и экономии фотоэлементов. Применяется давно и успешно.

[Nicky]

0

Что вы имеете ввиду под холодильником?

Я не знаю какого именно типа холодильные установки лучше подойдут. Возможно это будут гибриды разных типов компрессионные, абсорбционные и другие. Факт то что у сверхпроводников очень крутая зависимость критического тока от температуры значит выгодно охлаждать скажем не до 100 К а до 10 К не смотря на затраты.

Каким способом забирать тепло от сверхпроводников абсолютно неважно. Важно только куда его девать.
Тепло в космосе может быть рассеяно только излучением,  эффективность передачи тепла излучением пропорциональна четвёртой степени температуры тела. Так что или горячие радиаторы или большие, как на МКС.
На МКС в качестве теплоносителя в радиаторах используется аммиак. Чтобы рассеять 70 кВт тепловой энергии используются радиаторы площадью 500 м2 и массой 6 тонн (это масса радиаторов, без насосов, аммиака и всего остального добра). (на фото 6 штук снизу)

[Alexandr_A]

А зачем вам вообще сверхпроводники? МБ окажется проще от них отказаться. И сделать провода под высоким напряжением и малой силой тока (привет, ЛЭП).

А вообще, по идее сверхпроводимость резко уменьшает тепловой нагрев проводника. Тепловая работа тока линейно зависит от напряжения (закон Джоуля-Ленца).

Просто запихнуть их в ЭВТИ, со временем они остынут, вплоть до пары-тройки Кельвинов.

Выше писали про использование сверхпроводников в термоядерном реакторе. Эвти там конечно внутри реактора будет. А главное что требуется это максимальный ток и компактность самих соленоидов. От системы охлаждения требуется определенная хладопроизводительноть при минимальном весе.
Все тоже самое потребуется и для ядерного реактора с прямым использованием энергии осколков. Однако этот вариант воплотить в железе куда проще чем любой термояд.
Могут быть какие-то еще системы где потребуются подобные холодильники. Для научных спутников например.

[Nicky]

0

А зачем вам вообще сверхпроводники? МБ окажется проще от них отказаться. И сделать провода под высоким напряжением и малой силой тока (привет, ЛЭП).

А вообще, по идее сверхпроводимость резко уменьшает тепловой нагрев проводника. Тепловая работа тока линейно зависит от напряжения (закон Джоуля-Ленца).

Просто запихнуть их в ЭВТИ, со временем они остынут, вплоть до пары-тройки Кельвинов.

Все тоже самое потребуется и для ядерного реактора с прямым использованием энергии осколков. Однако этот вариант воплотить в железе куда проще чем любой термояд.

А что значит "с прямым использованием энергии осколков"? 

[Alexandr_A]

Каким способом забирать тепло от сверхпроводников абсолютно неважно. Важно только куда его девать.
Тепло в космосе может быть рассеяно только  эффективность передачи тепла излучением пропорциональна четвёртой степени температуры тела. 

Так я об этом и говорю. Прямое охлаждение большого потока до 4 К потребует гигантских размеров радиаторов. В случае же с холодильником (или тепловой насос как правильно) температура радиатора может быть сотни кельвинов. А теперь возведите эту разницу в четвертую степень и прикиньте размер. То что при этом придется рассеять больше энергии из-за КПД здесь мало влияет. А на МКС просто забили на эффективность или там не требуются низкие температуры в серьезных масштабах.

[Alexandr_A]

0

А зачем вам вообще сверхпроводники? МБ окажется проще от них отказаться. И сделать провода под высоким напряжением и малой силой тока (привет, ЛЭП).

А вообще, по идее сверхпроводимость резко уменьшает тепловой нагрев проводника. Тепловая работа тока линейно зависит от напряжения (закон Джоуля-Ленца).

Просто запихнуть их в ЭВТИ, со временем они остынут, вплоть до пары-тройки Кельвинов.

Все тоже самое потребуется и для ядерного реактора с прямым использованием энергии осколков. Однако этот вариант воплотить в железе куда проще чем любой термояд.

А что значит "с прямым использованием энергии осколков"?

Смотрите ffre. Например вот такой вариант https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2005-4460
В общем случае такой двигатель или реактор получается когда делящийся материал распределен в пространстве так что осколки выходят из зоны не теряя энергию. Делящийся материал остается холодным.

[Nicky]

0

Каким способом забирать тепло от сверхпроводников абсолютно неважно. Важно только куда его девать.
Тепло в космосе может быть рассеяно только  эффективность передачи тепла излучением пропорциональна четвёртой степени температуры тела.

Так я об этом и говорю. Прямое охлаждение большого потока до 4 К потребует гигантских размеров радиаторов. В случае же с холодильником (или тепловой насос как правильно) температура радиатора может быть сотни кельвинов. А теперь возведите эту разницу в четвертую степень и прикиньте размер. 

А зачем прикидывать? Я же написал вам размер радиаторов с температурой сотни кельвинов на МКС. 500 м2 для рассеивания 70 кВт тепловой энергии.

[Верный Союзник с Окинавы]

Каким способом забирать тепло от сверхпроводников абсолютно неважно. Важно только куда его девать.
Тепло в космосе может быть рассеяно только  эффективность передачи тепла излучением пропорциональна четвёртой степени температуры тела.

Так я об этом и говорю. Прямое охлаждение большого потока до 4 К потребует гигантских размеров радиаторов. В случае же с холодильником (или тепловой насос как правильно) температура радиатора может быть сотни кельвинов. А теперь возведите эту разницу в четвертую степень и прикиньте размер. То что при этом придется рассеять больше энергии из-за КПД здесь мало влияет. А на МКС просто забили на эффективность или там не требуются низкие температуры в серьезных масштабах.

Опять же, что и как вы хотите охлаждать? Для любых трезвых и актуальных задач хватит связки ЭВТИ и Heat sink.







На первой картинке Миллиметрон, с запуском в 2029 году на Ангаре-А5В, на второй картинке LUVOIR, который кое-как запихали в SLS.

[Верный Союзник с Окинавы]

Короче, перед тем, как уходить в дебри с холодильниками на 1-10 Кельвинов, надо найти задачи, чтобы

Тепловыделение было большим.

Тепловыделение было постоянным.

И была необходимость в сверхпроводниках.

[Alexandr_A]

Опять же, что и как вы хотите охлаждать? Для любых трезвых и актуальных задач хватит связки ЭВТИ и Heat sink.

На первой картинке Миллиметрон, с запуском в 2029 году на Ангаре-А5В, на второй картинке LUVOIR, который кое-как запихали в SLS.

Короче, перед тем, как уходить в дебри с холодильниками на 1-10 Кельвинов, надо найти задачи, чтобы

Тепловыделение было большим.

Тепловыделение было постоянным.

И была необходимость в сверхпроводниках.

Хладопроизводительность этих радиаторов с эвти ничтожна. Если где-то их хватает типа для охлаждения сенсоров которые не выделяют тепла и все хорошо то в реакторах к сожалению гарантирован серьезный нагрев свехпроводников как и в любых установках с мощными СП магнитами. Например детекторы частиц высоких энергий требуют максимально возможного магнитного поля. В прошлом был один такой космический аппарат с полем 1 Т на постоянных магнитах и уже тогда хотели на 10 Т с СП магнитами но в итоге отказались из-за больших затрат и не только денежных.
.

[Верный Союзник с Окинавы]

Хладопроизводительность этих радиаторов с эвти ничтожна. Если где-то их хватает типа для охлаждения сенсоров которые не выделяют тепла и все хорошо то в реакторах к сожалению гарантирован серьезный нагрев свехпроводников как и в любых установках с мощными СП магнитами. Например детекторы частиц высоких энергий требуют максимально возможного магнитного поля. В прошлом был один такой космический аппарат с полем 1 Т на постоянных магнитах и уже тогда хотели на 10 Т с СП магнитами но в итоге отказались из-за больших затрат и не только денежных.

Есть heat sink'и, ака тепловые аккумуляторы. Они решают эту проблему.

[cross-track]

Есть heat sink'и, ака тепловые аккумуляторы.

аккумуляторы холода?

[Верный Союзник с Окинавы]

Есть heat sink'и, ака тепловые аккумуляторы.

аккумуляторы холода?

Берёшь бак с твёрдым вещ-вом.

Твёрдое в-во плавится/испаряется в пределах своего бака, поглощая тепло.

Фишка в том, что переход из состояния в состояние требует энергии/выделяет энергию. 

Есть т.н теплота плавления/кипения. Чтобы расплавить твёрдый предмет, его нужно не только нагреть, но и подвести энергию. Это можно осуществить и без изменения температуры!

Вот к примеру, как упаковывают для перевозок жидки гелий?

Холодильник не везде поместится, поэтому нужно выкручиваться.

Берут и ставят бак с гелием в баню из жидкого азота. Снаружи по-любому температура выше температуры кипения азота. Азот вскипает, выпаривается, забирая при этом энергию от окружающей среды (бака с гелием). И гелий при этом не плавится.

Можно добавить вот такой аккумулятор и вуаля. Можно некоторое время работать, пока рабочее тело не нагреется. Потом остужаешь его в тени. Вернее оно само остужается излучением.

Благо для научных исследований можно обойтись малым временем работы.

А если установка на НОО/ОС, то можно просто подвозить рабочее тело какими-нибудь Шаттлами/Прогрессами, и не париться.

[cross-track]

Есть heat sink'и, ака тепловые аккумуляторы.

аккумуляторы холода?

Берёшь бак с твёрдым вещ-вом.

Твёрдое в-во плавится/испаряется в пределах своего бака, поглощая тепло.

Фишка в том, что переход из состояния в состояние требует энергии/выделяет энергию.

Есть т.н теплота плавления/кипения. Чтобы расплавить твёрдый предмет, его нужно не только нагреть, но и подвести энергию. Это можно осуществить и без изменения температуры!

Вот к примеру, как упаковывают для перевозок жидки гелий?

Холодильник не везде поместится, поэтому нужно выкручиваться.

Берут и ставят бак с гелием в баню из жидкого азота. Снаружи по-любому температура выше температуры кипения азота. Азот вскипает, выпаривается, забирая при этом энергию от окружающей среды (бака с гелием). И гелий при этом не плавится.

Можно добавить вот такой аккумулятор и вуаля. Можно некоторое время работать, пока рабочее тело не нагреется. Потом остужаешь его в тени. Вернее оно само остужается излучением.

Именно что нужно этот аккумулятор как-то периодически охлаждать. Так что головная боль с охлаждением никуда не исчезнет.

[Верный Союзник с Окинавы]

Есть heat sink'и, ака тепловые аккумуляторы.

аккумуляторы холода?

Берёшь бак с твёрдым вещ-вом.

Твёрдое в-во плавится/испаряется в пределах своего бака, поглощая тепло.

Фишка в том, что переход из состояния в состояние требует энергии/выделяет энергию.

Есть т.н теплота плавления/кипения. Чтобы расплавить твёрдый предмет, его нужно не только нагреть, но и подвести энергию. Это можно осуществить и без изменения температуры!

Вот к примеру, как упаковывают для перевозок жидки гелий?

Холодильник не везде поместится, поэтому нужно выкручиваться.

Берут и ставят бак с гелием в баню из жидкого азота. Снаружи по-любому температура выше температуры кипения азота. Азот вскипает, выпаривается, забирая при этом энергию от окружающей среды (бака с гелием). И гелий при этом не плавится.

Можно добавить вот такой аккумулятор и вуаля. Можно некоторое время работать, пока рабочее тело не нагреется. Потом остужаешь его в тени. Вернее оно само остужается излучением.

Именно что нужно этот аккумулятор как-то периодически охлаждать. Так что головная боль с охлаждением никуда не исчезнет.

Исчезнет, т.к. он сам себя охлаждает.

Любое тело с температурой выше абсолютного нуля излучает тепловое излучение, на что тратится энергия. Тепловая.

В тени в космосе тела будут охлаждаться за милую душу.

[cross-track]

Есть heat sink'и, ака тепловые аккумуляторы.

аккумуляторы холода?

Берёшь бак с твёрдым вещ-вом.

Твёрдое в-во плавится/испаряется в пределах своего бака, поглощая тепло.

Фишка в том, что переход из состояния в состояние требует энергии/выделяет энергию.

Есть т.н теплота плавления/кипения. Чтобы расплавить твёрдый предмет, его нужно не только нагреть, но и подвести энергию. Это можно осуществить и без изменения температуры!

Вот к примеру, как упаковывают для перевозок жидки гелий?

Холодильник не везде поместится, поэтому нужно выкручиваться.

Берут и ставят бак с гелием в баню из жидкого азота. Снаружи по-любому температура выше температуры кипения азота. Азот вскипает, выпаривается, забирая при этом энергию от окружающей среды (бака с гелием). И гелий при этом не плавится.

Можно добавить вот такой аккумулятор и вуаля. Можно некоторое время работать, пока рабочее тело не нагреется. Потом остужаешь его в тени. Вернее оно само остужается излучением.

Именно что нужно этот аккумулятор как-то периодически охлаждать. Так что головная боль с охлаждением никуда не исчезнет.

Исчезнет, т.к. он сам себя охлаждает.

Любое тело с температурой выше абсолютного нуля излучает тепловое излучение, на что тратится энергия. Тепловая.

В тени в космосе тела будут охлаждаться за милую душу.

Так и радиатор сам себя охлаждает. В этом смысле аккумулятор холода - это тот же радиатор. Возьмите радиатор в два раза больше по площади, и вам не нужен будет аккумулятор.