Ядерный Российский буксир для дальнего космоса

[SONY]

Где её учить?

В девятом классе общеобразовательной школы.

[SONY]

Ну а вообще, как лететь к Луне... За одним единственным исключением это делалось на ЖРД и выглядело примерно так:
1. выводим аппарат на НОО высотой типа 200 км, где аппарат движется относительно Земли со скоростью 7,79 км/с;
2. даём импульс двигателем с delta-V 3,12 км/с, который разгоняет аппарат до 10,91 км/с, переводя его на эллиптическую орбиту с перигеем 200 км и апогеем типа 330 000 км (несколько выше точки L1 системы Земля-Луна);
3. в апогее аппарат движется относительно Земли со скоростью 0,21 км/с (потому, что никакого равномерного движения у нас тут нет и близко!), а сзади его догоняет Луна со скоростью 1,02 км/с. Итого относительно Луны аппарат движется со скоростью 0,81 км/с. Помимо того, что аппарат на высоте 330 000 км над поверхностью Земли, он ещё и на высоте 46 300 км над поверхностью Луны, где орбитальная скорость (относительно Луны) круговой окололунной орбиты составляет 0,32 км/с. Сделав импульс (разгонный, если считать относительно Земли, но тормозной, если относительно Луны) двигателем с delta-V 0,49 км/с или более аппарат перейдёт с околоземной вытянутой эллиптической орбиты на окололунную;
4. осуществляем дальнейшие орбитальные манёвры около Луны.

В случае использования ЭРД, т.е. двигателей малой тяги, нам приходится постепенно, по спирали, поднимать орбиту со стартовой НОО до той, где Луна сможет подхватить аппарат, а затем идёт спиральный же переход на нужную окололунную орбиту.
В случае SMART-1 это выглядело как-то так:
Вы не можете просматривать это вложение.
В случае ядерного буксира будут отличия как минимум из-за того, что стартовая орбита - круговая высотой 800 км, а не геопереходная. Ну и финальная орбита, наверное, не будет высокой полярной эллиптической, а будет низкой круговой.

[Alexandr_A]

Бериллий ещё дороже, но основная часть стенки ITER сделана как раз из него, вольфрам - только в самых нагруженных местах. Хотите сказать, что они решили сэкономить именно на самых нагруженных местах?..
Типа вот тут 10 мм слой бериллия, который $1000+ за кило - это нормально:

Бериллий в среднем дешевле. В Екатеринбурге например:  Оптовая цена: 10 730 руб./кг от 2000 кг  https://ekb.pulscen.ru/products/berilli_kg_145389625
Только причем тут нейтронно прозрачный материал? А что касается ITER в целом и дивертора в частности, то он нужен для исследования стойкости материалов. Вот построят его, включат на десять минут, а потом год будут иследовать, что произошло с дивертором и насколько это расходится с моделями. Сами понимаете, что здесь нужен наиболее изученный материал. 

А я вам говорил, что оксид бария имеет наименьшую работу выхода электрона - 1,0 эВ. С большим отрывом ниже, чем у всех остальных. И чего?..
Работа выхода - вот это как раз второстепенный параметр, который сам по себе значения практически не имеет. Лишь как часть комплекса характеристик

Оксид бария слишком не стойкий, это же очевидно, зачем писать одно и тоже. Вот если бы у него была не в 3-4 раза меньше работа выхода, а раз в 10-20 тогда он был бы лучшим кандидатом.

Вообщем смотрите, здесь множество исследований подтвеждают, что карбид гафния лучше вольфрама и вообще один из лучших материалов для подобных катодов. А так же, везде отмечается важность параметра работы выхода. Что не удивительно, для катода, блин!))
Есть только один ньюанс, о котором надо было сказать и который в исследованиях тоже отмечен - это эффект возникающий на катодах с низким электрическим сопротивлением, когда эмиссия концентрируется в точечных участках приводя к быстрому износу. По этому делют катоды из смесей с оксидами например, для получения равномерной эмиссии.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838822031103
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5534240
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5563231
https://sci-hub.ru/https://doi.org/10.1111/jace.16107
https://research.physics.unc.edu/lcqin/www/papers/2012-Yuan-JACerS0.pdf
https://sci-hub.ru/https://doi.org/10.1109/IVEC.2016.7561779
In a collaborative effort with the University of Michigan, BMDO, and the  Linfield Research Institute, hafnium carbide field-emitter arrays are being evaluated for  operation in oxygen. These field emitter arrays have demonstrated low turn-on voltages, high current  densities, and stable operation in a pulsed mode.

Я тут пишу про то, что этот двигатель абсолютно бесполезен, а вы предлагаете мне подумать, как его использовать?..

Ну, они могли бы заказать исследования, по теме получения новых материалов, тогда бы польза была 100%. Если не для этого двигателя так для другого.

[SONY]

Бериллий в среднем дешевле. В Екатеринбурге например:  Оптовая цена: 10 730 руб./кг от 2000 кг  https://ekb.pulscen.ru/products/berilli_kg_145389625

А оптовая цена гафния - 285 руб./кг:
https://krasnoyarsk.pulscen.ru/products/provoloka_gafniyevaya_gfi1_tu_48_4_389_76_201744822
:-)

Только причем тут нейтронно прозрачный материал?

При том, что он дороже гафния, но на него деньги нашлись.
И, кстати, он там вовсе не как "нейтронно прозрачный материал", т.к. 1 см любого материала прозрачен для 14 МэВ нейтронов, а как твёрдый при высоких температурах материал с минимальным зарядом ядра, который будет не очень сильно портить плазму. Более новая концепция - забить на сохранение твёрдости стенкой и сделать её из текущего жидкого лития. Но это уже совсем другой вопрос, вообще не имеющий отношения к теме.

Вот построят его, включат на десять минут, а потом год будут иследовать, что произошло с дивертором и насколько это расходится с моделями. Сами понимаете, что здесь нужен наиболее изученный материал.

Судя по вашему описанию, тут нужен наименее изученный материал. Если материал уже и так изучен, то чего его ещё особо изучать?..
Только вот цели у ITER другие:

The machine has been designed specifically to:
 
1) Achieve a deuterium-tritium plasma in which the fusion conditions are sustained mostly by internal fusion heating
Fusion research today is at the threshold of exploring a burning plasma. In a burning plasma, the heat from the fusion reaction is confined within the plasma efficiently enough for the self-heating effect to dominate any other form of heating. As the first such burning plasma device in the world, ITER will offer scientists a unique opportunity to chart new territory in controlled nuclear fusion.

2) Generate 500 MW of fusion power in its plasma for long pulses
The world record for fusion power in a magnetic confinement fusion device is held by the European tokamak JET. In 1997, JET produced 16 MW of fusion power from a total input heating power of 24 MW (Q=0.67). ITER is designed to yield in its plasma a ten-fold return on power (Q=10), or 500 MW of fusion power from 50 MW of input heating power. ITER will not convert the heating power it produces as electricity, but—as the first of all magnetic confinement fusion experiments in history to produce net energy gain across the plasma (crossing the threshold of Q ≥ 1) —it will prepare the way for the machines that can.

Of course, since ITER is an experimental device, the energy balance in focus in the ITER design is that of the fusion process itself. When taking into account the electricity consumption of the whole plant, the ITER design includes redundant systems, exceptional numbers of diagnostics, and other aspects that are inherently inefficient. Future commercial designs, to be successful, will need to have a favourable comparison between output fusion power and electricity production, and the total input electric power.

3) Contribute to the demonstration of the integrated operation of technologies for a fusion power plant
ITER will bridge the gap between today's smaller-scale experimental fusion devices and the demonstration fusion power plants of the future. Scientists will be able to study plasmas under conditions similar to those expected in a future power plant and test technologies such as heating, control, diagnostics, cryogenics and remote maintenance.

4) Test tritium breeding
One of the missions for the later stages of ITER operation is to demonstrate the feasibility of producing tritium from lithium (lithium isotope Li-6) within the vacuum vessel. The world supply of tritium (used with deuterium to fuel the fusion reaction) is not sufficient to cover the needs of future power plants. ITER will provide a unique opportunity to test mockup in-vessel tritium breeding blankets in a real fusion environment.

5) Demonstrate the safety characteristics of a fusion device
In 2012, when the ITER Organization obtained licensing as a nuclear operator in France, the ITER fusion device became the first in the world to have successfully undergone the rigorous examination of its safety case. One of the primary goals of ITER operation is to demonstrate control of the plasma and fusion reactions with negligible consequences to the environment.

https://www.iter.org/sci/Goals

А проверять материалы должны совсем другие установки, например КТМ:

Основной целью создания токамака КТМ является проведение экспериментальных исследований и испытаний материалов и конструкционных решений защиты первой стенки, приемных диверторных пластин и узлов дивертора, отработка методов снижения нагрузки на приемные пластины, различных способов тепло - и энергоотвода, способов быстрой откачки диверторного объема и разработка методов предотвращения внерегламентного выхода внутрикамерных элементов из строя.

https://ktm.nnc.kz/about/goals.html

Оксид бария слишком не стойкий, это же очевидно, зачем писать одно и тоже

Затем, что вы упёрлись в работу выхода, не обращая внимания на другие параметры.

Есть только один ньюанс, о котором надо было сказать и который в исследованиях тоже отмечен - это эффект возникающий на катодах с низким электрическим сопротивлением, когда эмиссия концентрируется в точечных участках приводя к быстрому износу. По этому делют катоды из смесей с оксидами например, для получения равномерной эмиссии.

"Слышал звон, да не знаешь где он"...
Концентрация эмиссии в точечных участках - это одно из основных свойств дугового разряда! Точно также разряд ведёт себя и на графитовых, к примеру, электродах, у которых огромное, по сравнению с металлами, сопротивление.
А оксиды добавляют чтобы снизить работу выхода без ухудшения других параметров или даже с их улучшением. Так, например, добавление оксида тория не только снижает работу выхода (с 4,5 эВ до 2,7 эВ), позволяя добиться нужной эмиссии при значительно меньшей температуре, но и вдвое повышает прочность вольфрама при высоких температурах (2000 К и выше).

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838822031103

Статья про гафний для плазматронов ("plasma torch"). В плазматронах гафний применяется повсеместно и, по сути, безальтернативно. Из-за стойкости к окислению, которая крайне актуальна для "air/water vapor plasma torches", но абсолютно не нужна для работы в среде водорода.

https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5534240
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5563231

Две подряд статьи про эксперименты с автоэлектронной эмиссией в высоком вакууме при комнатной температуре, что не имеет вообще никакого отношения к условиям в плазменном двигателе.

https://sci-hub.ru/https://doi.org/10.1111/jace.16107
https://research.physics.unc.edu/lcqin/www/papers/2012-Yuan-JACerS0.pdf

Две подряд статьи про про синтез нанотрубок из карбида гафния, но вовсе не про испытания катода на их основе.

https://sci-hub.ru/https://doi.org/10.1109/IVEC.2016.7561779

Статья про эксперименты с авто- и термоавтоэлектронной эмиссией в высоком вакууме, что не имеет вообще никакого отношения к условиям в плазменном двигателе.

In a collaborative effort with the University of Michigan, BMDO, and the  Linfield Research Institute, hafnium carbide field-emitter arrays are being evaluated for  operation in oxygen. These field emitter arrays have demonstrated low turn-on voltages, high current  densities, and stable operation in a pulsed mode.

Вновь автоэлектронная эмиссия! Причём тут про работу в кислороде, а в случае кислорода - да, гафний и материалы на его основе безальтернативны. Но к нашей теме это не имеет никакого отношения.
Если вы дойдёте до следующего абзаца статьи, то там уже будет про двигатель, который куда как ближе к тому, что делает ТРИНИТИ. И там, ВНЕЗАПНО, катод уже на основе вольфрама. Чтобы узнать это нужно пойти по седьмой ссылке из списка литературы:
https://www.researchgate.net/publication/254735687_Lorentz_Force_Accelerator_with_an_Open-ended_Lithium_Heat_Pipe

Ну, они могли бы заказать исследования, по теме получения новых материалов, тогда бы польза была 100%. Если не для этого двигателя так для другого.

ТРИНИТИ, быть может, плохо разбирается в космонавтике (ну не их это профиль вообще), но вот в плазме и её взаимодействии с материалами они разбираются очень и очень хорошо. А потому они заказали ровно те исследования, которые реально нужны. Заказывать же поиски чёрной кошки в тёмной комнате, в которой её нет - это им не нужно.

[Astrodrive]

Вновь автоэлектронная эмиссия! Причём тут про работу в кислороде, а в случае кислорода - да, гафний и материалы на его основе безальтернативны. Но к нашей теме это не имеет никакого отношения.
Если вы дойдёте до следующего абзаца статьи, то там уже будет про двигатель, который куда как ближе к тому, что делает ТРИНИТИ. И там, ВНЕЗАПНО, катод уже на основе вольфрама. Чтобы узнать это нужно пойти по седьмой ссылке из списка литературы:

А из чего конкретно катод был сделан у Тринити? Пожалуйста напомните нам химическую формулу соединения вольфрама.

[Astrodrive]

Статья про гафний для плазматронов ("plasma torch"). В плазматронах гафний применяется повсеместно и, по сути, безальтернативно. Из-за стойкости к окислению, которая крайне актуальна для "air/water vapor plasma torches", но абсолютно не нужна для работы в среде водорода.

Пожалуйста скажите из чего помимо гафния Вы рекомендуете делать катод для магнитно плазменного двигателя.

Какое соединение гафния или чистый металлический гафний?

Просто новая тема для меня, пытаюсь понять для будущего изучения. Спасибо.

[SONY]

Пожалуйста скажите из чего помимо гафния Вы рекомендуете делать катод для магнитноплазменного двигателя.

Из легированного вольфрама. Варианты легирования: оксид тория, оксид лантана, оксид иттрия, оксид церия.
Нового тут ничего нет, такие электроды пачками продаются на любом крупном строительном рынке (марки WT-20, WL-20, WY-20, WC-20).
Наилучший вариант стоит определить экспериментально, просто сравнив в работе все эти.
При отсутствии возможности сравнить все варианты на эксперименте, лично я бы выбрал легирование оксидом тория, т.к. торий - самый тяжёлый легирующий элемент (даже тяжелее самого вольфрама) и самый тугоплавкий (тут, конечно, самому вольфраму он сильно уступает), а потому можно ожидать, что он менее всего будет подвержен распылению, и поверхность не будет в процессе работы обедняться. Быть может будет даже наблюдаться обогащение торием (более лёгкий вольфрам будет распыляться активнее). "Но это не точно".

P.S. если что, радиоактивность тория аж никак не способствует эмиссии электронов, дело просто в низкой работе выхода. Но радиоактивность может облегчить пробой газа, необходимый для запуска дугового разряда.

[Inti]

Ну что, Путин таки обещал продвигать проект ядерного буксира. С турбомашинным преобразованием. Чует моё сердце что Конаныхин уже думает как бы эту новость преподнести на Ютубе 

[duplex]

Ну что, Путин таки обещал продвигать проект ядерного буксира. С турбомашинным преобразованием. Чует моё сердце что Конаныхин уже думает как бы эту новость преподнести на Ютубе 

Ты таки веришь во всю эту безобразную пургу ?
Я не могу запретить тебе не верить.
Верь.

[duplex]

А из чего конкретно катод был сделан у Тринити? Пожалуйста напомните нам химическую формулу соединения вольфрама.

Статья про гафний для плазматронов ("plasma torch"). В плазматронах гафний применяется повсеместно и, по сути, безальтернативно. Из-за стойкости к окислению, которая крайне актуальна для "air/water vapor plasma torches", но абсолютно не нужна для работы в среде водорода.

Пожалуйста скажите из чего помимо гафния Вы рекомендуете делать катод для магнитно плазменного двигателя.

Какое соединение гафния или чистый металлический гафний?

Просто новая тема для меня, пытаюсь понять для будущего изучения. Спасибо.

Видите ли, милый Астро.
Ваши ошибки в оценках ситуации..
Мы прилетели сюда неспроста...

[Astrodrive]

Видите ли, милый Астро.
Ваши ошибки в оценках ситуации..
Мы прилетели сюда неспроста...

Я ошибаюсь очень много. Это не важно, нужна новая информация/знание. Вот с этим у нас (у всего человечества) проблема. Согласитесь, знание на дороге не валяется.

Вольфрам конечно не реагирует с водородом, так что гафний не нужен для магнитно-плазменного двигателя с водородом как топливо.

Если Президент сказал, что нужен ядерный буксир, то значит это действительно важно с точки зрения развития космических технологий. Мне это сразу стало понятно, когда я об этом буксире прочитал. Это завтрашний день в космических технологиях.
Такого ни у кого нет!.

Сначала ядерный буксир на Луну, потом на Марс. Доставка грузов и сброс с орбиты для научных баз.

Цена доставки груза самое главное в освоении космоса, не правда ли?

[duplex]

Я ошибаюсь очень много. Это не важно, нужна новая информация/знание. Вот с этим у нас (у всего человечества) проблема. Согласитесь, знание на дороге не валяется.

Не с чем соглашаться, Астро.
Просто не с чем.
Если вы черпаете свои познания из Википедии, тогда вами не о чем говорить.
У вас отсутствует элементарное образование.

[SONY]

Ты таки веришь во всю эту безобразную пургу ?

Видите ли, милый Астро.

Если вы черпаете свои познания из Википедии, тогда вами не о чем говорить.

Вы часом не заметили, что вы вообще ничего не говорите о буксире, о новостях о нём, а вместо этого вы тут говорите исключительно о других пользователях, для чего эта тема, да и форум в целом, ни разу не предназначены?..

[Shin]

Желающие посмотреть на макеты ТЭМ 4-летней давности, что в "Арсенале" использовался, велкам на ВДНХ в павильон "Космос"

[Shin]

Ну и энергетическая байда в сборе:

[Бертикъ]

Желающие посмотреть на макеты ТЭМ 4-летней давности, что в "Арсенале" использовался, велкам на ВДНХ в павильон "Космос"

Советский опыт подсказывает, что если ракету провезли на параде, значит на вооружение её не примут)

[Astro Cat]

Ну и энергетическая байда в сборе:

Так тож макет? Думаете где-то стоит готовая? Ну главный вопрос - охлаждающая система в сборе где?

[Shin]

Желающие посмотреть на макеты ТЭМ 4-летней давности, что в "Арсенале" использовался, велкам на ВДНХ в павильон "Космос"

Советский опыт подсказывает, что если ракету провезли на параде, значит на вооружение её не примут)

Я так понял - это уже отработанный вариант, "на вооружение" не примут, всё переделали не раз уже.

[Shin]

Ну и энергетическая байда в сборе:

Так тож макет? Думаете где-то стоит готовая? Ну главный вопрос - охлаждающая система в сборе где?

Щаззз, "Арсенал" всё бросит и будет показывать новый радиатор всем вокруг.

[opinion]

Разве мегаваттный класс не остался в мечтах? Или это теперь просто условное название, типа Сферы и центральных диаметров, в котором отдельные слова не связаны со смыслом?