Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[fan2fan]

Почему "поэтому"? Неужели Вы думаете, что человечество еще 500 лет не сможет определить состав атмосфер планет у звезды назначения?

Я же это дал как пример наличия возможной неожиданности (ведь дал оговорку), т.е. характер неизвестности, которую лучше ликвидировать дистанционно, может быть самым разнообразным. Допустим, появится скоро возможность быстрых полетов: найдут в эээ Антарктиде зонд инопланетян (прям завтра :-)), изучат (лет 30-50 или побольше: это ведь как швейцарскому часовщику XVIII в. дать часы с микросхемами, чтоб разобрался-починил :-)) - и будет у нас возможность звездолета, или по крайней мере - двигателя. Допустим, он дорогой очень - вот и будут полеты отложены до более полного изучения целевых систем и межзвездного пространства (ну, если дешевый - тогда да, конечно :-)).
 
В общем, думаю что именно в такие сроки (500 лет - если без профессора Кокрейна и Вулканцев :-)) надо оценивать сближение технологий (т.е. возможностей) и знаний об объектах и маршрутах  межзведных экспедиций. Как аналогию следует скорее всего брать мореплавание - его прогресс был не очень быстрым, если брать со времени огибания Африки при фараоне Нехо II до огибания Антарктиды Куком или Беллинсгаузеном и Лазаревым (и обратите внимание на движетели - весло и парус). Или металлургию: мы уже 2,5 тыс. лет живем в железном веке и только постепенно начинаем выходить из него (при том, что неизвестно куда в итоге - в цветмет или в какие-то углеродные наноштучки). Честно говоря, даже думаю, что по мере диверсификации и удешевления космической индустрии (когда большое количество наций сможет делать запуски) ситуация будет даже напоминать первоначальное расселение человека по Земле (со счетом на тысячи лет в одной Солнечной системе и ближайших ее окрестностях). Т.е. нынешний уровень исследования Антарктиды для Луны ИМХО - к концу XXI в., Марса - к концу XXII в., использование ресурсов внешних планет, их спутников и астероидов - еще позднее (Антарктиду-то еще не разрабатывают - а уж 200 лет как оплыли, более 100 лет - с первой зимовки и т.д.). Ну, с учетом АМС и пионерных миссий - как раз лет на 500 до полетов к звездам; т.е. считаю свой взгляд оптимистичным :-). (Не забывайте, что пессимистичным вариантом является, что вообще и полета человека на Марс в обозримом времени не будет).
 

Полёты - будут. Как только частный капитал выйдет на орбиту и начнёт получать ПРИБЫЛЬ - начнутся НАСТОЯЩИЕ полёты

Не очевидно: даже на Земле в наиболее сложных районах частники (скажем, геологи - куда уж более прибыльная индустрия) исследований, кажется, пока не проводят (та же Антарктида). Что уж говорить о космосе... Поэтому не факт, что космический источник прибыли будущего частного капитала (т.е. область получения ее) будет способствовать разработки средств именно высокоскоростных полетов...

[Иван Моисеев]

То ли я пропустил, то ли не было обсуждения ядерного двигателя NERVA? А, ведь, это тоже, как и "Орион" предтеча межзвездников.

ЯРД - необходимое условие для работы в Солнечной системе и, наверняка - двигатели "шлюпок" межзвездных кораблей.
В качестве маршевых они не годятся - слишком мал удельный импульс. А  у "Ориона" слишком мала доля выгораемого горючего, хотя последнее было бы неплохо и уточнить.
PS. - Спасибо за кино, интересно. А точно, что у нас атомолет летал?

NERVA - двигатель с твердофазной зоной -  прошел стендовые испытания. Показал что-то 800 сек и несколько тонн тяги (пишу по памяти).
Одновременно шла конструкторская проработка газофазного двигателя у того уд.импульс существенно выше.
А для межзвездников греть рабочее тело можно хоть до 10**8 град.
И есть еще одна возможность...

До того, как разбираться с еще одной возможностью неплохо разобраться с предыдущими.
Если использовать ТФЯРД для разгона 1 т до 0,01 с потребуется стартовая масса около 20 миллионов миллиардов тонн. (I=800 с, одноступенчатый вариант).  
Если ГФЯРД (I=20000 с) - свыше 3 млн тонн.
А ведь еще желательно и затормозиться - врезаться на сантисветовой скорости даже в самую землеподобную планету - это не очень вдохновляет.
Температура рабочего тела ограничена  - в первом случае допустимой температурой ТВЭЛов, во втором - темпратурой кипения топлива.

Вот совсем "свежая" ссылка по нашим ЯД:
http://inauka.ru/science/article84477?subtxt

Здесь есть разногласия с фильмом - в фильме сказано, что самолет летал с ЯРД, в статье - что просто с реактором. Статье я доверяю больше.

[Иван]

То ли я пропустил, то ли не было обсуждения ядерного двигателя NERVA? А, ведь, это тоже, как и "Орион" предтеча межзвездников.

ЯРД - необходимое условие для работы в Солнечной системе и, наверняка - двигатели "шлюпок" межзвездных кораблей.
В качестве маршевых они не годятся - слишком мал удельный импульс. А  у "Ориона" слишком мала доля выгораемого горючего, хотя последнее было бы неплохо и уточнить.
PS. - Спасибо за кино, интересно. А точно, что у нас атомолет летал?

NERVA - двигатель с твердофазной зоной -  прошел стендовые испытания. Показал что-то 800 сек и несколько тонн тяги (пишу по памяти).
Одновременно шла конструкторская проработка газофазного двигателя у того уд.импульс существенно выше.
А для межзвездников греть рабочее тело можно хоть до 10**8 град.
И есть еще одна возможность...

До того, как разбираться с еще одной возможностью неплохо разобраться с предыдущими.
Если использовать ТФЯРД для разгона 1 т до 0,01 с потребуется стартовая масса около 20 миллионов миллиардов тонн. (I=800 с, одноступенчатый вариант).  
Если ГФЯРД (I=20000 с) - свыше 3 млн тонн.
А ведь еще желательно и затормозиться - врезаться на сантисветовой скорости даже в самую землеподобную планету - это не очень вдохновляет.
Температура рабочего тела ограничена  - в первом случае допустимой температурой ТВЭЛов, во втором - темпратурой кипения топлива.

Вот совсем "свежая" ссылка по нашим ЯД:
http://inauka.ru/science/article84477?subtxt

Здесь есть разногласия с фильмом - в фильме сказано, что самолет летал с ЯРД, в статье - что просто с реактором. Статье я доверяю больше.

Полностью согласен с Вашими рассуждениями.
Единственное, хотелось бы уточнить:

Откуда ГФЯРД (I=20000 с)?

И почему в ГФЯРД "...темпратура ограничена кипением топлива..."? (По определению топливо в нем находится в газообразном состоянии!)

Мое согласие распространяется и на Ваше "доверие" статье .

[Chilik]

NERVA - двигатель с твердофазной зоной -  прошел стендовые испытания. Показал что-то 800 сек и несколько тонн тяги (пишу по памяти). ...
Если ГФЯРД (I=20000 с) ...

Как это? Каким образом для ГФЯРД получить скорость истечения в 2.5 раза больше? То есть температуру (при прочих равных) в 6 раз больше? В любом случае газ не может получить температуру выше той температуры, которую держат стенки и конструктивные элементы.

[Иван Моисеев]

Виноват, в нулях запутался (считаю в СИ и секунды меня вечно сбивают).
Соответственно:
I (ТФ ЯРД) = 800 с -> 8000 м/с
I (ГФ ЯРД) = 2000 с -> 20000 м/с

M0 =  exp(V/w)*Mk, для Мк = 1 т :
ТФ ЯРД -> M0 =   7,2 * 10E 162 т
ГФ ЯРД -> M0 =   1,4 * 10E 65 т.

"Если повар нам не врет".

Импульс газофазника я взял отсюда:
http://engine.avias.com/issues/05/page41.html

[Иван Моисеев]

Вот, в том же журнале усмотрел:

"Основы фотонного ракетного двигателя"
http://engine.avias.com/issues/57/page46.html

[Diy]

На мой взгляд оптимальным вариантом двигателя для освоения солнечной системы  (и начальных полетов к звездам) является импульсный ТЯРД типа проекта Дедал с поджигом капсул с топливом D-He3.   Он позволяет достичь 7% от скорости света либо лететь хоть до Нептуна за 1,5 недели, а до Марса - за 3 дня. При этом благодаря огромной тяге можно легко создать искусственную силу тяжести на борту корабля, разгоняясь на первой половине пути и тормозясь на второй. Поэтому оптимальным вариантом космической программы я считаю освоение Луны и Марса на ЯРД, а затем освоение всей солнечной системы и ближних звезд на ТЯРД.

[pkl]

Здорово! Где только толиво будем брать ДО периода освоения СС?

[Иван Моисеев]

Здорово! Где только толиво будем брать ДО периода освоения СС?

Надо на бороводород смотреть. Пока никто не доказал, что движки на нем невозможны. Из общих соображений легче сделать реактор на бороводороде, чем добывать He3 где бы то ни было.

[pkl]

Здорово! Где только толиво будем брать ДО периода освоения СС?

Надо на бороводород смотреть. Пока никто не доказал, что движки на нем невозможны. Из общих соображений легче сделать реактор на бороводороде, чем добывать He3 где бы то ни было.

Поговаривают, что там нужны умопомрачительные температуры. Чтобы плазму зажечь.

Извиняюсь за оффтоп, но я думаю, Солнечную систему надо осваивать на ЯРДах. Сначала на твёрдофазных, а затем переходить на жидко- и газофазные системы.

[Diy]

Здорово! Где только толиво будем брать ДО периода освоения СС?

На Луне. На первое время хватит, а там и до Юпитера доберемся   :wink:

[Diy]

Здорово! Где только толиво будем брать ДО периода освоения СС?

Надо на бороводород смотреть. Пока никто не доказал, что движки на нем невозможны. Из общих соображений легче сделать реактор на бороводороде, чем добывать He3 где бы то ни было.

Поговаривают, что там нужны умопомрачительные температуры. Чтобы плазму зажечь.

Извиняюсь за оффтоп, но я думаю, Солнечную систему надо осваивать на ЯРДах. Сначала на твёрдофазных, а затем переходить на жидко- и газофазные системы.

Ну плазму зажжем лазером или электронным пучком. Кстати в РФ есть неплохие результаты по импульсным реакторам.

ЯРД - это хорошо, но не для дальних планет. А вот Марс в начальный период можно и на ЯРДе освоить.

[Diy]

Единственное препятствие к ТЯРД - это отсутствие на Земле топлива - He3. Поэтому без базы на Луне - никуда  

[Иван Моисеев]

Здорово! Где только толиво будем брать ДО периода освоения СС?

Надо на бороводород смотреть. Пока никто не доказал, что движки на нем невозможны. Из общих соображений легче сделать реактор на бороводороде, чем добывать He3 где бы то ни было.

Поговаривают, что там нужны умопомрачительные температуры. Чтобы плазму зажечь.

Извиняюсь за оффтоп, но я думаю, Солнечную систему надо осваивать на ЯРДах. Сначала на твёрдофазных, а затем переходить на жидко- и газофазные системы.

Температуры побольше, чем для Не3, но пока не доказана принципиальная невозможность поджига НВ  - его можно рассматривать и просчитывать. Помимо прямого поджига, есть вариант Винтенберга - ступенчатые ТЯ взрывы.

СС, конечно, надо на ЯРД осваивать. Нынешние заморочки с ЭРД - это заведомо проигрышная модель - годится только для автоматов.

[Иван Моисеев]

ЯРД - это хорошо, но не для дальних планет. А вот Марс в начальный период можно и на ЯРДе освоить.

ЯРД вполне можно использовать для полетов к любой планете внутри СС. Помимо прочего для ЯРД легко обеспечить подножный корм.

А Марс осваивать не будут - это тупиковое направление. Марс нужен только альпинистам - вот они-то и будут туда летать.
А общая экспансия будет идти по линии Луна-астероиды-спутники больших планет.

[Diy]

Температуры побольше, чем для Не3, но пока не доказана принципиальная невозможность поджига НВ  - его можно рассматривать и просчитывать. Помимо прямого поджига, есть вариант Винтенберга - ступенчатые ТЯ взрывы.

СС, конечно, надо на ЯРД осваивать. Нынешние заморочки с ЭРД - это заведомо проигрышная модель - годится только для автоматов.[/quote]

Точно, HB надо просчитывать.

Есть еще проект кажись Орион, где корабль летит перед ядерными взрывами всяких ненужных боеприпасов

[Diy]

ЯРД - это хорошо, но не для дальних планет. А вот Марс в начальный период можно и на ЯРДе освоить.

ЯРД вполне можно использовать для полетов к любой планете внутри СС. Помимо прочего для ЯРД легко обеспечить подножный корм.

А Марс осваивать не будут - это тупиковое направление. Марс нужен только альпинистам - вот они-то и будут туда летать.
А общая экспансия будет идти по линии Луна-астероиды-спутники больших планет.

ЯРД слишком долго летит до дальних планет СС (впрочем для начала сойдет). Подножный корм - это хорошо, но только на начальном этапе освоения СС.

А какие соображения против Марса ?  :shock:

[Иван Моисеев]

Есть еще проект кажись Орион, где корабль летит перед ядерными взрывами всяких ненужных боеприпасов

Был.

А ненужные боеприпасы, как только начать их использовать в качестве топлива сразу становятся нужными, и, соответственно, их надо делать специально.

[Иван Моисеев]

ЯРД слишком долго летит до дальних планет СС (впрочем для начала сойдет). Подножный корм - это хорошо, но только на начальном этапе освоения СС.

А какие соображения против Марса ?  :shock:

"слишком долго" - это считать надо. Чтобы летать быстро - нужна большая тяга, а у ТЯРД с тягой так себе.
Поднождый корм в любом случае необходим для систематических полетов дальше Луны.
А Марс - гравитационная яма. Взять там почти нечего, а энергии на посадку-взлет нужна пропасть.

[Chilik]

Из общих соображений легче сделать реактор на бороводороде, чем добывать He3 где бы то ни было.

Из общих соображений ровно наоборот. Сечение реакции много меньше, температура много больше, плотность плазмы поэтому много меньше, отсюда время удержания плазмы должно быть большим. Вот в этом конкретно месте противоречие, если даже считать всю плазменную часть работающей по мановению волшебной палочки.

Вообще, все виденные мной до сих пор проекты термоядерных двигателей (кроме Орионоподобных) имеют один фундаментальный глюк. Для того, чтобы была реакция, плазма должна удерживаться долго. Это противоречит основной задаче: выбрасывать вещество для создания тяги. В принципе можно упражняться с эффектами типа конечного ларморовского радиуса и чего-то типа токамачного first orbit loss, но это вовсе не те примитивные схемы, которые рисуются обычно на картинках.