Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[Diy]

Иван Моисеев, в рабовладельческом обществе не нужны паровые машины - можно пригнать сотню-другую рабов и пяток надсмотрщиков с бичами.
Корабль поколений сейчас, да и ближайшие лет 50 - паровоз в обществе Древнего Рима. Будет он с ЛТС (хотя есть мнение, что ЛТС нереализуем), или нечто типа "Ориона" - примерно как рассуждать о том, что лучше - паровая турбина, или поршневой движок, кутаясь в тоги.

Ну это уже отвлеченный вопрос марксистско-ленинской философии    .

[Diy]

Иван Моисеев, в рабовладельческом обществе не нужны паровые машины - можно пригнать сотню-другую рабов и пяток надсмотрщиков с бичами.
Корабль поколений сейчас, да и ближайшие лет 50 - паровоз в обществе Древнего Рима. Будет он с ЛТС (хотя есть мнение, что ЛТС нереализуем), или нечто типа "Ориона" - примерно как рассуждать о том, что лучше - паровая турбина, или поршневой движок, кутаясь в тоги.

Ну это уже отвлеченный вопрос марксистско-ленинской философии    .

[Иван Моисеев]

ЛТЯРД имеет минимально возможную массу. Она считается начиная с требуемого импульса на мишени. От этого импульса зависят масса лазера, зеркал, радиаторов и т.д. Вторая линия - расход массы. Зависит от частоты подачи мишений, а она в свою очередь от скорости подачи мишений. Третья -  собственно камера сгорания. Сильно зависит от характера реакции.
То есть, даже в минимальном варианте - получается довольно крупная конструкция, требуюшая, соответственно, крупных задач.

Ну я и взял массу ДУ 1000 т, а зачем при этом остальную часть корабля (не ДУ) делать 9000 т массой для полетах внутри СС?

Так я перечисляю отдельные компоненты двигателя, без которых он работать не будет.
Вообще, если говорить строго, я говорил о двигателе, а не о ДУ.
В ДУ входят двигатель, баки и топливо. Масса ДУ естесственно  сильно зависит от характеристической скорости. А вот масса двигателя определяется его типом и характеристиками. Для ЛТЯРД  минимально возможная масса очень велика. Можно попытаться уложиться в 1000 т при минимальных требованиях к тяге, но это проверять надо.
В любом случае для пилотируемых полетов в СС нужны большие тяги, а это определяет выбор в пользу ЯРД.

[Иван Моисеев]

Второй нюанс в привязке к реальности. Сегодня, чтобы слетать на Луну за тот же срок, надо поставить на уши всю росийскую космическую промышленность и коренным образом ее переделать. Если в качестве реальной задачи ставить Марс - надо делать 5 таких промышленностей.

Откуда такой пессимизм? Да РН "Союз" + "Протон" и готов полет на Луну, в чем проблема?

А для Марса тоже все есть (или было до 1991 года).

"Пессимист - это просто хорошо информированный оптимист."
Все есть, а злой Роскосмос на привязи держит?

[Fakir]

В любом случае для пилотируемых полетов в СС нужны большие тяги, а это определяет выбор в пользу ЯРД.

Это не совсем так. Зависит от того, куда лететь.
Для полётов к Луне - однозначно лучше ЯРД.
К Марсу - уже возможны варианты.
Юпитер и дальше - тут уже, благодаря большим расстояниям, движок с меньшей тягой, но большим УИ, вполне может выиграть - ему доступна большая ХС, за счёт значительного времени перелёта он успевает её реализовать, несмотря на малость тяги, в результате долетает и быстрее, и с меньшим расходом топлива, плюс стартовые окна существенно расширяются.

[genek]

хотелось бы уточнить о смысле исследования космоса:  их куча взять хотя бы ту что рано или позно нам придется покинуть землю так как она станет непригодной для обитания хотя бы потому  что ничего не вечно:))  за исключением звезды, питающейся  темной энергией , возраст которой сопоставим разви что с возрастом  вселенной, ну так вот если об этом не думать сейчас то когда...  технологии позволяют это делать весьма успешно и быть может когда наше солнце  взорвется и мы будем на безопасном расстоянии от него вести другую жизнь наши дети  через несколько тысяч лет скажут нам спасибо , вот наши отцы, со своими доисторическими технологиями смогли выжить  не только на земле но и во вселенной  это было бы приятно вы так несчитаете ?

[Diy]

Так я перечисляю отдельные компоненты двигателя, без которых он работать не будет.
Вообще, если говорить строго, я говорил о двигателе, а не о ДУ.
В ДУ входят двигатель, баки и топливо. Масса ДУ естесственно  сильно зависит от характеристической скорости. А вот масса двигателя определяется его типом и характеристиками. Для ЛТЯРД  минимально возможная масса очень велика. Можно попытаться уложиться в 1000 т при минимальных требованиях к тяге, но это проверять надо.
В любом случае для пилотируемых полетов в СС нужны большие тяги, а это определяет выбор в пользу ЯРД.

А кто сказал, что у ЛТЯРД низкая тяга? Все определяется доступной на данный момент массой мишени, мощностью лазера и частотой подачи мишеней  в камеру сгорания. И 10 тс тут не предел.

[Diy]

Откуда такой пессимизм? Да РН "Союз" + "Протон" и готов полет на Луну, в чем проблема?

А для Марса тоже все есть (или было до 1991 года).

"Пессимист - это просто хорошо информированный оптимист."
Все есть, а злой Роскосмос на привязи держит?

Ну Роскосмос хочет на Луну не 1 раз слетать для победы над США в споре, кто круче в космосе, а серьезно осваивать. А тут без тяжелой РН не обойтись. Хорошо бы "Энергию", да промышленность подразвалена и кооперация нарушена. В итоге мучительно творят "Ангару", но когда та полетит - не понятно.

[genek]

по поводу движков тут вообще нужно координально менять свое представление , так как на нынешнем движке мы явно далеко не улетим думаю для начала нам нужно вспомнить о том благодаря чему Колумб открыл америку  и использовать энергию солнечного ветра разогнав аппарат при нужных маневрах до миллиона км\с этого конечно тоже не достаточно но для начала  о новых движках думаю достаточно

[Fakir]

А кто сказал, что у ЛТЯРД низкая тяга? Все определяется доступной на данный момент массой мишени, мощностью лазера и частотой подачи мишеней  в камеру сгорания.

Угу, всего лишь  :lol:  :lol:  :lol:  
Делов-то - какая-то там мощность драйвера  :lol:  :lol:  :lol:

[Fakir]

Так а зачем делать мишени на борту? Естественно лучше хранить.

То есть хранить минимум сотни миллионов, если не миллиарды, миниатюрных прецизионных конструкций, хранить на протяжении многих лет так, чтобы их не повело, чтобы никак не нарушилась геометрия, качество покрытия,  чтобы не было потеряна часть собственно топлива, и т.д. и т.п., хранить в таких "пеналах", чтобы можно было легко и без повреждений весь этот миллиард икринок из хранилища доставать - и доставать очень быстро и перманентно!!! и вбрасывать, да не повредив...

Ой... :shock:
Да там одна масса "баков" такой получится, что подумать жутко.

А зачем такие сложности? Мы используем для получения электричества например термоэлектрический эмиссионный генераторный модуль с КПД до 90% и дело с концом    . Масса таких перобразователей энергии будет мала, надежность высока, стоимость низка, сложность тоже, а КПД высок.

Фантастика в соседнем зале, а фэнтези - еще дальше :lol:

А вот на бутылке придется ставить тяжелую, сложную, ненадежную и энергозатратную систему магнитов

Да, сверхпроводящие магниты ну очень энергозатратны :lol:
Представления же о тяжести магнитных систем сильно преувеличены

Кстати, без магнитов не обойтись и инерциальному варианту - если вы не хотите, чтобы львиная доля плазмы от микровзрыва бесполезно разлетелась на все стороны света.

и управления для преодоления нестабильностей плазмы.

Неустойчивости лучше давить не активным способом, а правильным выбором конфигурации поля и профилей плотности и давления
То есть активное управление - тоже полезная в принципе штука, в дополнение к, для гашения "медленных" неустойчивостей МГД-типа, например, но ничего особо сложного в них нету - благо, это уровень работ 70-х гг на ОГРЕ (Морозов, ЕМНИП).

И потом нестабильность плазмы в токамаках так и не побороли пока. Сколько максимум жил плазменный шнур в самых совершенных токамаках? А?

Смотря что понимать под временем жизни
Если речь не об энергетическом времени - то в установках магнитного удержания плазма живёт вполне себе макроскопическое время

Короче технология токамака пока не разработана до конца - а вот с инерционным термоядерным синтезом уже все есть.

Вот чудеса - у токамака всё не разработано, а у инерциального всё уже есть, но тем не менее почему-то токамаки вот уже десять лет как перевалили Q=1, а у инерциала пока и лапоть не звенел, дай бог лет через 5-10.
Не правда ли, странно? :lol: :lol: :lol:

Хотя нельзя не согласиться, что в т.ч. и у токамаков не всё проработано до конца

Э? Что вы понимаете под "сам реактор"?
Главное там - лазер, его накачка, система сведения лучей, и прочие сопутствующие потроха

Ну NIF все равно смотрится с птичьего полета меньше, чем JET.

[/quote]

А-а... :lol: :lol: :lol:

Не говоря о чисто эстетической точке зрения - вроде как паровоз топить статуэтками Будды из чёрного дерева.

Так а для бутылки разве не придется замораживать и измельчать топливо? Тоже геморрой.

По сравнению с производством "на лету" весьма непростых мишеней и хольраумов любой способ "запитывания топливом" магнитной ловушки, будь то вброс крупинок водородного льда, инжекция нейтрального пучка либо что-то еще имеет вид детской игры в крысу  :lol:

[Diy]

Угу, всего лишь
Делов-то - какая-то там мощность драйвера

Ну со временем-то можно...  .

То есть хранить минимум сотни миллионов, если не миллиарды, миниатюрных прецизионных конструкций, хранить на протяжении многих лет так, чтобы их не повело, чтобы никак не нарушилась геометрия, качество покрытия,  чтобы не было потеряна часть собственно топлива, и т.д. и т.п., хранить в таких "пеналах", чтобы можно было легко и без повреждений весь этот миллиард икринок из хранилища доставать - и доставать очень быстро и перманентно!!! и вбрасывать, да не повредив...

Ой... :shock:
Да там одна масса "баков" такой получится, что подумать жутко.

Ну конечно же строить завод по производству "миниатюрных прецизионных конструкций" легче .

А зачем такие сложности? Мы используем для получения электричества например термоэлектрический эмиссионный генераторный модуль с КПД до 90% и дело с концом    . Масса таких перобразователей энергии будет мала, надежность высока, стоимость низка, сложность тоже, а КПД высок.

Фантастика в соседнем зале, а фэнтези - еще дальше :lol:

В будущем многое может стать явью. Ну если вам не терпится, используем любой другой прямой высокоэффективный преобразователь тепловой энергии в электрическую, например термоэлектрический генератор  на полупроводниках либо биметаллических термоэлементах.

А вот на бутылке придется ставить тяжелую, сложную, ненадежную и энергозатратную систему магнитов

Да, сверхпроводящие магниты ну очень энергозатратны :lol:
Представления же о тяжести магнитных систем сильно преувеличены

Кстати, без магнитов не обойтись и инерциальному варианту - если вы не хотите, чтобы львиная доля плазмы от микровзрыва бесполезно разлетелась на все стороны света.

Ну масса магнитов зависит от сложности магнитной системы удержания плазменного жгута, и, боюсь, она будет немалой.
А магниты на ЛТЯРДе - сверхпроводящие и правильно направлять поток продуктов сгорания - не так сложно, как долго бороться с неустойчивостями плазмы.

Смотря что понимать под временем жизни
Если речь не об энергетическом времени - то в установках магнитного удержания плазма живёт вполне себе макроскопическое время

Ну 5 минут - это несерьезно. Разгоняться-то к звезде будем 4 года...
 :roll:  

Вот чудеса - у токамака всё не разработано, а у инерциального всё уже есть, но тем не менее почему-то токамаки вот уже десять лет как перевалили Q=1, а у инерциала пока и лапоть не звенел, дай бог лет через 5-10.
Не правда ли, странно? :lol: :lol: :lol:

Хотя нельзя не согласиться, что в т.ч. и у токамаков не всё проработано до конца

Да просто заставлять инерциал выдать Q=1 никому не интересно - итак выдаст, если как следует подрывать мишени научатся, а уже научились.

[Fakir]

Нет, ну безусловно. И, надо полагать, всё давно посчитано, хотя я глянул - в той литературе, что под рукой, о поведении "прогоревшей" мишени битым словом ничего не говорится.

Естественно. Подозреваю, что и в литературе, которая не под рукой, тоже ничего нет

На 99% уверен, что есть. Косвенные-то упоминания в литературе присутствуют.

У нас секретов нет, только искать долго. По памяти - считал я DHe3, однородную мишень, коэффициент сжатия в диапазоне 10е4 по жидкости, коэффициент выгорания в диапазоне 10% просто по пробегам и роэр во времени.

Так какая модель всё же?

Собственно говоря именно неравновесность продуктов реакции и определяет прекращение горения.

Кхм... в каком смысле???

Т.е. 10% массы мишени - раз сгорели - в равновесии и считаются тупо, а вот передача их энергии несгоревшей части идет уже с трудом.

Да вроде уж это-то народ отлично считает, есть разные специальные коды под это дело, в т.ч. чуть ли не трёхмерные.

Излучение прикидывал по Стефану-Больцману, достаточно много, чтобы всерьез рассматривать охлаждение КС.

Почему по Стефану-Больцману?! :shock:

Вы проверяли оптическую толщину плазмы?! Неужто так велика?!

Иван Моисеев пишет:
 

То Иван Моисеев:

Так, насколько я понял, в качестве единственного преимущества бора вы указываете отсутствие потребности в баках?
Не очень мощное преимущество, прямо скажем... на фоне сопутствующих трудностей.

Вы ж просили одно преимущество - я одно и назвал. Попросили бы больше - назвал бы больше.

Так и какие же еще преимущества?

Если на месте - то нужна еще автоматическая линия по производству мишеней и хольраумов, причём линия высокой производительности - она должны будет выдавать по готовой мишени (причём вставленной в тут же изготовленный хольраум!) в самом худшем случае в 10 секунд! Да и 10 секунд - это, по совести, никуда не годится, тяги будут ни к чёрту, хотя бы в секунду раз надо...

Надо производство порядка 10-100 тысяч мишеней в секунду.

Это уже за пределами добра и зла
 :shock:

[Chilik]

Да ну что вы - полно же плазменных ускорителей непрерывного действия
Что с энергетикой проблемы - оно да, конечно...

Дык. Что называть "плазменным ускорителем непрерывного действия"? Ни морозовские СПД, ни плазматроны к этому определению, по большому счёту, отношения не имеют. Что ещё? Из мощных систем разве что инжекторные комплексы больших токамаков, но и то, там пока пара минут вроде бы предел на LHD. Мелкие системы есть непрерывные, на несколько киловатт, но это неинтересно.

С энергетикой понятно, что всё нехимическое и невзрывающееся будет подвешено.

[Fakir]

[
Ну конечно же строить завод по производству "миниатюрных прецизионных конструкций" легче .

Легче не связываться с инерциальным и всеми его неотъемлимыми проблемами.
Сейчас в ближней перспективе это не столько энергетика или движок, сколько испытательная игрушка для военных.

В будущем многое может стать явью. Ну если вам не терпится, используем любой другой прямой высокоэффективный преобразователь тепловой энергии в электрическую, например термоэлектрический генератор  на полупроводниках либо биметаллических термоэлементах.

У всех существующих прямых преобразователей КПД весьма невелик, куда хуже машинного, в разы. За исключением разве что солнечных батарей, но это отдельная песня.
25% - недостижимая мечта что для термоэмиссии, что для полупроводниковым термоэлементов, а уж про бимиталлические говорить и вовсе смешно - их КПД в принципе не может дотянуть даже до процента, см. теорию ТЭП, а равно практику. В войну на Тихом океане американцы пользовались биметаллическими полевыми термогенераторами с КПД 0,1%, в то время как примитивный еще "партизанский котелок" на полупроводниках выдавал всё же более процента.

Ну масса магнитов зависит от сложности магнитной системы удержания плазменного жгута, и, боюсь, она будет немалой.

Максимум - сотня-другая тонн. Это просто с огромным запасом.

А магниты на ЛТЯРДе - сверхпроводящие и правильно направлять поток продуктов сгорания - не так сложно, как долго бороться с неустойчивостями плазмы.

Сложность в борьбе с неустойчивостями - не в железяке, и тем более не в её работе, а в голове и компютере учёного
Достаточно один раз выяснить необходимую конфигурацию поля и профиля плазмы - и всё, проблема решена раз и навсегда. Это если упростить, конечно.
Но никакой принципиальной сложности магнитной системы НЕТ.  

Смотря что понимать под временем жизни
Если речь не об энергетическом времени - то в установках магнитного удержания плазма живёт вполне себе макроскопическое время

Ну 5 минут - это несерьезно. Разгоняться-то к звезде будем 4 года...
 :roll:  

Да и больше 5 минут легко, какие проблемы-то?
Единственно, что пока это не плазма с собственно термоядерными параметрами, но это общий недостаток... габариты установки, мощности, и т.п.
Ровно никаких принципиальных проблем.

Не говоря о том, что вас же не смущает, что в инерциальном плазма "удерживается" какие-то микросекунды?

Да просто заставлять инерциал выдать Q=1 никому не интересно - итак выдаст, если как следует подрывать мишени научатся, а уже научились.

По-настоящему cейчас интересно подрывать мишени драйвером (а не ядерным запалом, как при тестировании мишеней при подземных испытаниях) военным, в рамках "лабораторных" исследований, связанных с применением ядерного оружия, но без запрещённых соглашениями испытаний. Собственно, в Штатах именно вояки и финансируют всю инерциалку, почему она там и движется - в отличие от наших военных, которым это не то неинтересно, не то дорого, почему и установки у нас в целом заметно пожиже.
Военные бы вполне согласились и на Q=1

[Fakir]

Дык. Что называть "плазменным ускорителем непрерывного действия"? Ни морозовские СПД, ни плазматроны к этому определению, по большому счёту, отношения не имеют.

Эт-то почему еще морозовские не имеют отношения?!  :shock:
Не непрерывные?! Не плазменные?!

Всякие торцевые холловские двигатели, или МПД, или миллионы вариаций на эти тему - более чем "плазменные ускорители непрерывного действия"

Да и других вариантов возможна куча - пусть и не в железе. Тот же VASIMR взять.
Или хоть посмотреть морозовскую монографию от 76-го еще года - там описано множество физических механизмов, которые в принципе могут быть использованы для ускорения плазмы.

[Fakir]

Да, кстати, не вполне понятно, почему в топике о МЕЖЗВЁЗДНЫХ аппаратах столько внимания термояду

Всё же для звёзд он малопригоден.
Если повезёт, термояд откроет нам Солнечную систему, но не звёзды.

Аннигиляция - из известных и понятных на сегодня физпринципов, пожалуй, самый реалистичный шанс.
Я бы даже сказал - единственно реалистичный.

[Chilik]

По открытым ловушкам есть проблема замагниченности плазмы, и как достаточно плотный поток оторвать от силовой линии - никто не знает.

А мы у Ченг-Диаза спросим :lol:
Вообще уж это-то никак не станет принципиальной проблемой, ИМХО.
В конце концов, на достаточно большой расстоянии (которая плазма "пролетает вдоль линий") плазму уже просто нельзя рассматривать как плазму.
...
Тут вот буквально позавчера видел открытку, шеф где-то откопал - инь-яновский магнит MFTF во время сборки.
Так птичку жалко -ажно слёзы на глазах...
Ну это ж надо - полностью изготовить машину, и не провести даже физпуска Хуже, чем с Т-15...

Так их этот магнит и погубил, ЕМНИП. Поскольку строить начали ещё до того, как с физикой разобрались на TMX-U. А когда разобрались, то поняли, что будут большие потери по тому же механизму, что и токамачная неоклассика. Если правильно помню разговоры у нас, то они тогда просто паниковали. А тут ещё был жёстко поставлен вопрос: либо они, либо Принстон. Выбрали токамаки и не проиграли. Уже лет через 5 появились идеи с аксиально-симметричным полем, но было уже поздно.

Что касается отрыва плазмы от поля - то реально вещь неизвестная. И как сделать так, чтобы плазма не вернулась по силовой линии - пока не знает никто. Опять же, речь об относительно плотной плазме.

[Chilik]

Нет, ну безусловно. И, надо полагать, всё давно посчитано, хотя я глянул - в той литературе, что под рукой, о поведении "прогоревшей" мишени битым словом ничего не говорится.
Поэтому мы пока так прикидываем, на пальцах из общих соображений.

Есть подозрение, что это - "неуловимый Джо" (C) . В том смысле, что ответ нафиг никому не интересен для тех приложений, для которых эти системы делаются. Просто если разглядывать картинки с 3D гидродинамики, которыми они любят хвастаться, то видно, что идёт сильное перемешивание даже на стадии сжатия. А дальше, видимо, такая стохастика, что любой полученный ответ будет с той же степенью количественности, что и простой пальцевый анализ.

[Chilik]

3. Считаем УИ по средней температуре того, что уходит из зоны горения (скажем, в инерциальном синтезе в горении участвует только небольшая доля массы мишени, в которой есть и совсем "негорючие" материалы типа какого-нибудь золота в слое-пушере).

...плюс в инерциальном еще и хольраум весь надо учитывать.

Будем оптимистами и поверим, что прямой поджиг тоже возможен. Не хватало ещё космонавтам кучу золота с собой давать.