Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[Chilik]

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

Если Вы внимательно поизучаете литературу, то увидите, что от идеи поджига мишени электронным пучком все в мире отказались ещё в 70-х годах. Потому, что электронный пучок нельзя сфокусировать на мишени.

А лазерный поджиг мишени возможен с драйвером (лазером), имеющим характерные размеры 400х100х30 метров (это только сам лазер, без систем электропитания и вспомогательных помещений). Собственно, в ближайшие 5-8 лет подобных лазеров будет всего два: NIF в Штатах и LMJ во Франции, они по конструкции довольно близки. Помимо собственно лазера, Вам необходимо организовать очень симметричное сжатие мишени. Поэтому - сферически-симметричное облучение и никаких сильных внешних магнитных полей. Как будете формировать струю плазмы, создающёю тягу?

P.S. Картинка с NIF - примерный размер лазера (разметка крыши, соответствующая трём полям для американского футбола, была, похоже, прифотошоплена позже для понта):

[Diy]

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.

Ну вроде я слышал, что до Марса надо месяц лететь на ЯРД. А на ТЯРД  - 3 дня. У ТЯРД тяга больше некуда.

А что вы понимаете под подножным кормом?

И откуда вы знаете , что на Марсе есть, а чего нету?

[Diy]

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

Если Вы внимательно поизучаете литературу, то увидите, что от идеи поджига мишени электронным пучком все в мире отказались ещё в 70-х годах. Потому, что электронный пучок нельзя сфокусировать на мишени.

А лазерный поджиг мишени возможен с драйвером (лазером), имеющим характерные размеры 400х100х30 метров (это только сам лазер, без систем электропитания и вспомогательных помещений). Собственно, в ближайшие 5-8 лет подобных лазеров будет всего два: NIF в Штатах и LMJ во Франции, они по конструкции довольно близки. Помимо собственно лазера, Вам необходимо организовать очень симметричное сжатие мишени. Поэтому - сферически-симметричное облучение и никаких сильных внешних магнитных полей. Как будете формировать струю плазмы, создающёю тягу?

P.S. Картинка с NIF - примерный размер лазера (разметка крыши, соответствующая трём полям для американского футбола, была, похоже, прифотошоплена позже для понта):

А почему нельзя прикладывать сильные внешние магнитные поля?

А что лазер большой - ну так и корабль маленьким делать не обязательно.

[Иван Моисеев]

Поэтому - сферически-симметричное облучение и никаких сильных внешних магнитных полей. Как будете формировать струю плазмы, создающёю тягу?

Поле, формирующее срую плазмы не так уж и сильно (зависит от размера КС) по сравнению с теми хаотическими полями, которые генерируются в процессах поджига-горения, и оно не проникает в плазму. Требования к геометрии облучения сформулированы, и, в общем, вполне достижимы.

[Иван Моисеев]

Ну вроде я слышал, что до Марса надо месяц лететь на ЯРД. А на ТЯРД  - 3 дня. У ТЯРД тяга больше некуда.
А что вы понимаете под подножным кормом?
И откуда вы знаете , что на Марсе есть, а чего нету?

1. У ТЯРД тяга ограничена частотой взрывов и массой мишени.
2. Рабочее тело - вода, метан, СО2, н-р, - то что можно добыть вне Земли.
3. Викинги со спиритами проболтались. А сейчас вот еще МРО и Phoenix вкалывают. Уже злые языки поговаривают, что Марс мы знаем лучше, чем Землю.

[Diy]

Ну вроде я слышал, что до Марса надо месяц лететь на ЯРД. А на ТЯРД  - 3 дня. У ТЯРД тяга больше некуда.
А что вы понимаете под подножным кормом?
И откуда вы знаете , что на Марсе есть, а чего нету?

1. У ТЯРД тяга ограничена частотой взрывов и массой мишени.
2. Рабочее тело - вода, метан, СО2, н-р, - то что можно добыть вне Земли.
3. Викинги со спиритами проболтались. А сейчас вот еще МРО и Phoenix вкалывают. Уже злые языки поговаривают, что Марс мы знаем лучше, чем Землю.

1. Зато удельный импульс огромный. Поэтому тяга все равно большая.
2. А чем вам не нравится неподножный корм?
3. И что, эти АМС работали геологами и провели геологоразведку?

[Юрий Н]

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

А Марс осваивать не будут - это тупиковое направление. Марс нужен только альпинистам - вот они-то и будут туда летать.

Почему только альпинистам? Еще туристам, жаждущих новых впечатлений, монахам, ищущим уединения, наконец, энтузиастам освоения.
Затем, после туристов-спортсменов придут туристы, которым подавай комфорт. А им требуется обслуживающий персонал, который тоже хочет жить по-человечески. Чтобы все это обеспечить, тащить сырье с Земли, да даже и астероидов, все же слишком дорого - значит начнем осваивать местные ресурсы для снабжения "местных" и туристов. А для этого нужна техника и специалисты. Опять население выросло. И спецам тоже подавай комфорт. А тут выяснится, что на Земле перенаселенка, и ресурсы закночились. Да и биосферу от чрезмерной нагрузки человека подразгрузить надо бы. На астероидах и спутниках гигантов комфорт устроить можно, но хочется и по лесу побродить и т.д. Их не терраформируешь.
А на Марсе как раз и народ насобирался, и производство наладилось. И на астероидах производство развернулось - хм., почему, опираясь на все это, не терраформировать Марс? ...
Альпинисты ... поклон вам земной ... и марсианский  

[Иван Моисеев]

Ну вроде я слышал, что до Марса надо месяц лететь на ЯРД. А на ТЯРД  - 3 дня. У ТЯРД тяга больше некуда.
А что вы понимаете под подножным кормом?
И откуда вы знаете , что на Марсе есть, а чего нету?

1. У ТЯРД тяга ограничена частотой взрывов и массой мишени.
2. Рабочее тело - вода, метан, СО2, н-р, - то что можно добыть вне Земли.
3. Викинги со спиритами проболтались. А сейчас вот еще МРО и Phoenix вкалывают. Уже злые языки поговаривают, что Марс мы знаем лучше, чем Землю.

1. Зато удельный импульс огромный. Поэтому тяга все равно большая.
2. А чем вам не нравится неподножный корм?
3. И что, эти АМС работали геологами и провели геологоразведку?

1. Импульс ЛТЯРД, приводимый в литературе - 1 млн секунд (я считаю это значение завышенным). Считайте сами, а то я опять в нулях запутаюсь.
2. Чтобы вытащить с Земли тонну груза надо, грубо говоря, 100 тонн качественного железа и рафинированного горючего. При таких условиях особо не развернешься.
3. И это тоже. Геолог, например, много скажет по снимкам MRO. Геологическая история района - лучше чем на Земле видна.

[Иван Моисеев]

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

А Марс осваивать не будут - это тупиковое направление. Марс нужен только альпинистам - вот они-то и будут туда летать.

Почему только альпинистам? Еще туристам, жаждущих новых впечатлений, монахам, ищущим уединения, наконец, энтузиастам освоения.
Затем, после туристов-спортсменов придут туристы, которым подавай комфорт. А им требуется обслуживающий персонал, который тоже хочет жить по-человечески. Чтобы все это обеспечить, тащить сырье с Земли, да даже и астероидов, все же слишком дорого - значит начнем осваивать местные ресурсы для снабжения "местных" и туристов. А для этого нужна техника и специалисты. Опять население выросло. И спецам тоже подавай комфорт. А тут выяснится, что на Земле перенаселенка, и ресурсы закночились. Да и биосферу от чрезмерной нагрузки человека подразгрузить надо бы. На астероидах и спутниках гигантов комфорт устроить можно, но хочется и по лесу побродить и т.д. Их не терраформируешь.
А на Марсе как раз и народ насобирался, и производство наладилось. И на астероидах производство развернулось - хм., почему, опираясь на все это, не терраформировать Марс? ...
Альпинисты ... поклон вам земной ... и марсианский  

Марс нельзя терраформировать. Далек от Солнца - энергетический голод. Мал - атмосферу не удержит. В СС единственный кандидат на терраформирование - Венера.

[Diy]

Ну вроде я слышал, что до Марса надо месяц лететь на ЯРД. А на ТЯРД  - 3 дня. У ТЯРД тяга больше некуда.
А что вы понимаете под подножным кормом?
И откуда вы знаете , что на Марсе есть, а чего нету?

1. У ТЯРД тяга ограничена частотой взрывов и массой мишени.
2. Рабочее тело - вода, метан, СО2, н-р, - то что можно добыть вне Земли.
3. Викинги со спиритами проболтались. А сейчас вот еще МРО и Phoenix вкалывают. Уже злые языки поговаривают, что Марс мы знаем лучше, чем Землю.

1. Зато удельный импульс огромный. Поэтому тяга все равно большая.
2. А чем вам не нравится неподножный корм?
3. И что, эти АМС работали геологами и провели геологоразведку?

1. Импульс ЛТЯРД, приводимый в литературе - 1 млн секунд (я считаю это значение завышенным). Считайте сами, а то я опять в нулях запутаюсь.
2. Чтобы вытащить с Земли тонну груза надо, грубо говоря, 100 тонн качественного железа и рафинированного горючего. При таких условиях особо не развернешься.
3. И это тоже. Геолог, например, много скажет по снимкам MRO. Геологическая история района - лучше чем на Земле видна.

1. Ну берем скорость истечения 10 млн м/с * массу мишени 150*10-9 кг * частоту испускания мишеней 250 Гц = 375 кгт. ЯРД ничем лучшим похвастать не могут. А если увеличить мощность лазера, да почаще пускать мишени ...  :roll:
2. Так почему вы считаете, что подножный корм - это лучше для освоения СС?
3. Ну АМС не излазили весь Марс в поисках промышленных руд, так что делать заявления о скудости Марса рано.

[Diy]

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

А Марс осваивать не будут - это тупиковое направление. Марс нужен только альпинистам - вот они-то и будут туда летать.

Почему только альпинистам? Еще туристам, жаждущих новых впечатлений, монахам, ищущим уединения, наконец, энтузиастам освоения.
Затем, после туристов-спортсменов придут туристы, которым подавай комфорт. А им требуется обслуживающий персонал, который тоже хочет жить по-человечески. Чтобы все это обеспечить, тащить сырье с Земли, да даже и астероидов, все же слишком дорого - значит начнем осваивать местные ресурсы для снабжения "местных" и туристов. А для этого нужна техника и специалисты. Опять население выросло. И спецам тоже подавай комфорт. А тут выяснится, что на Земле перенаселенка, и ресурсы закночились. Да и биосферу от чрезмерной нагрузки человека подразгрузить надо бы. На астероидах и спутниках гигантов комфорт устроить можно, но хочется и по лесу побродить и т.д. Их не терраформируешь.
А на Марсе как раз и народ насобирался, и производство наладилось. И на астероидах производство развернулось - хм., почему, опираясь на все это, не терраформировать Марс? ...
Альпинисты ... поклон вам земной ... и марсианский  

Марс нельзя терраформировать. Далек от Солнца - энергетический голод. Мал - атмосферу не удержит. В СС единственный кандидат на терраформирование - Венера.

Ну не так уж на Марсе мало солнца, там кое-где температура за 20 градусов зашкаливает. А электричество необязательно солнечными батареями добывать.
Давление атмосферы будет поменьше, но жить можно.
А Венера - слишком агрессивный объект для колонизации - т-ра 500 градусов и давление 90 атм.

[Юрий Н]

Иван Моисеев пишет:
 

Юрий Н пишет:
 

А тут выяснится, что на Земле перенаселенка, и ресурсы закночились. Да и биосферу от чрезмерной нагрузки человека подразгрузить надо бы. На астероидах и спутниках гигантов комфорт устроить можно, но хочется и по лесу побродить и т.д. Их не терраформируешь.
А на Марсе как раз и народ насобирался, и производство наладилось. И на астероидах производство развернулось - хм., почему, опираясь на все это, не терраформировать Марс? ...
Альпинисты ... поклон вам земной ... и марсианский  

Марс нельзя терраформировать. Далек от Солнца - энергетический голод. Мал - атмосферу не удержит. В СС единственный кандидат на терраформирование - Венера.

??
Отчего такой пессимизм? Аж удивительно. Атмосферу Марс держит, пусть не так крепко как Земля, но несколько сот милионов лет точно удержит, а там постепенно и массу можно добавить. Не та уж и далек от Солнца - добавим парниковый эффект, разовьет энергетику покруче чем на Земле (глобальное потепление от этого будет только во благо). Наконец, Солнце ярчеет постепенно, создавая все более тяжелые условия для Венеры (против ее терраформирования я, разумеется, тоже не против) и все более "земные" условия для Марса.

[Иван Моисеев]

Про терраформированию Венеры мне приходилось читать проекты с расчетами, по Марсу - нет. И я не об одном таком проекте не слышал. А в целом - терраформирование Марса относится к разряду нереализуемых простой оценкой без рассчетов.
Появится проект - можно будет сравнивать и оценивать предметно.

[Иван Моисеев]

1. Ну берем скорость истечения 10 млн м/с * массу мишени 150*10-9 кг * частоту испускания мишеней 250 Гц = 375 кгт. ЯРД ничем лучшим похвастать не могут. А если увеличить мощность лазера, да почаще пускать мишени ...  :roll:
2. Так почему вы считаете, что подножный корм - это лучше для освоения СС?
3. Ну АМС не излазили весь Марс в поисках промышленных руд, так что делать заявления о скудости Марса рано.

1. В статье, на которую я давал ссылку выше, тяга для экспериментального ГФЯРД - 17 тс, при весе установки 55 т.
Для ЛТРД тяга 0,375 тс при массе - меньше чем за 10000 т, я, например, не возмусь проектировать. Соответственно разгоняться такая система будет очень медленно. Зато, если взять достаточно времени - она сможет обеспечить реализацию МП.
2. Не лучше, а единственно возможно. Если за каждую тонну вне Земли надо тратить сто тонн - экономика не выдержит регулярных полетов. Луна в таком случае - потолок.
3. Никакая руда (золотая, урановая, брильянтовая) не окупит транспортировки даже на траcсе Луна-Земля.

[Chilik]

Поэтому - сферически-симметричное облучение и никаких сильных внешних магнитных полей. Как будете формировать струю плазмы, создающёю тягу?

Поле, формирующее срую плазмы не так уж и сильно (зависит от размера КС) по сравнению с теми хаотическими полями, которые генерируются в процессах поджига-горения, и оно не проникает в плазму. ...

Тут про сильное поле было в смысле того, чтобы ларморовский радиус быстрых продуктов реакции был много меньше размеров камеры. В поле масштаба килогаусса этот радиус порядка метра.

А почему нельзя прикладывать сильные внешние магнитные поля?

А что лазер большой - ну так и корабль маленьким делать не обязательно.

Про поля - нехорошо, потому что нарушается симметрия сжатия. Плюс, и это более существенно, в плазме с магнитным полем появляются дополнительные виды неустойчивостей, не хватало ещё и с ними борьбу устраивать.

Лазер не то, чтобы большой - он просто тяжёлый. И не может работать часто, нужно тепло сбрасывать из активных элементов (а это пока стекло).

Но про главное я забыл сказать. Зажигание мишеней просчитано для DT смеси, а это не тот вариант, который желает почтеннейшая публика. При этом, в зависимости от оптимизма, коэффициент усиления мишени получается от 100 до 500. Если брать хотя бы чистый дейтерий - то есть подозрение, что просто ничего не выйдет; и сечение реакции меньше, и нужна более высокая температура, которую лазер такой размерности не обеспечит. Про экзотику с гелием-3 и бором-11 можно просто забыть в этом контексте - там совсем нелазерные температуры.

[Fakir]

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.

Да в общем-то просчитано давным-давно. И получается весьма грустно. Даже не в температуре как таковой дело - слишком велики тормозные потери, уже только они почти целиком съедают энерговыход реакции.

Хотя некоторые неисправимые оптимисты - такие, например, как Волосов или некоторый американский народ - и считают реакторы экзотических схем на p-B, но это по большому счёту, скорее, интеллектуальные упражнения. И даже по таким сверхоптимистическим расчётам параметры реакторов - габариты там и т.д. получаются совершенно запредельными - что-то там чуть ли не до 20 километров (!!!), и это при совершенно скромной мощности. Т.е. порядка на два хуже гелиевых.

[Юрий Н]

Про терраформированию Венеры мне приходилось читать проекты с расчетами, по Марсу - нет. И я не об одном таком проекте не слышал. А в целом - терраформирование Марса относится к разряду нереализуемых простой оценкой без рассчетов.
Появится проект - можно будет сравнивать и оценивать предметно.

Уж как-то ну очень безаппеляционно. Разве что оригинально. Ни разу еще не встречал человека, который бы считал терраформирование Венеры более легким делом, чем терраформирование Марса. Чем Вам не нравится план Зубрина - по-моему гораздо менее энергозатратный, чем любой план терраформирования Венеры. Одна раскрутка ее уже за пределами представлений о будущих технологиях. У Марса вообще приницпиальных проблем нет. Чисто вопрос времени. Что там может быть "нереализуемым"?

Сейчас времени копаться нету, да и не по теме ветка. Но вот, например, сайт, где есть обзор вариантов освоения и терраформирования Марса (да и Венеры тоже): http://marsmeta.narod.ru/

[Иван Моисеев]

Лазер не то, чтобы большой - он просто тяжёлый. И не может работать часто, нужно тепло сбрасывать из активных элементов (а это пока стекло).

Стекло даже не рассматривается для ракетных применений. Сегодня последний писк - KrF. Здесь тоже свои проблемы - но проблемы есть на любом направлении.

Про экзотику с гелием-3 и бором-11 можно просто забыть в этом контексте - там совсем нелазерные температуры.

Не факт. Работы по бору появляются постоянно. Это означает, в частности, что вопрос пока не закрыт. Но бор интересует только ракетчиков - поэтому работы по нему не достаточно интенсивны.

[Fakir]

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.

Решительно протестую и требую занести это в протокол
Если мы возьмём и поглядим на открытые ловушки - то увидим, что существенную долю потерь (при умной геометрии поля - вообще львиную) составляют продольные потери, которые в случае движка непосредственно и конвертируются в тягу.
На земле эти потери в чистом виде убыток, нам электричество нужно -а для движка напротив, такие потери суть цель работы; если при этом вырабатывается электрическая мощность, достаточная для замыкания всей энергетики процесса (а она в принципе может быть и не очень велика) - то потери нам совершенно не страшны, а даже и желательны - сводим баланс к Q=1 и радуемся жизни.
А Q около единицы, по оценкам, можно было получить даже и на простом пробкотроне, безо всяких запираний - см. Сивухина.

[Иван Моисеев]

Да в общем-то просчитано давным-давно. И получается весьма грустно. Даже не в температуре как таковой дело - слишком велики тормозные потери, уже только они почти целиком съедают энерговыход реакции.

Хотя некоторые неисправимые оптимисты - такие, например, как Волосов или некоторый американский народ - и считают реакторы экзотических схем на p-B, но это по большому счёту, скорее, интеллектуальные упражнения. И даже по таким сверхоптимистическим расчётам параметры реакторов - габариты там и т.д. получаются совершенно запредельными - что-то там чуть ли не до 20 километров (!!!), и это при совершенно скромной мощности. Т.е. порядка на два хуже гелиевых.

У меня такое подозрение, что вы рассмативаете системы с магнитным удержанием. Но для ракет годится только инерционное.