Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[Diy]

Надо производство порядка 10-100 тысяч мишеней в секунду.

Так вы считаете такие скоростя подачи мишеней реальными? Тогда тяга Дедала будет аж 100000 миш/сек * 0,001 кг одна мишень * 1e7 м/с уд.имп. = 100 000 тс тяга !!!    .
Да с такой тягой можно и с искуственной тяжестью на борту Дедала летать по СС за кратчайшие сроки и по прямым траекториям. А уж без человека на борту и того быстрее!!!
Все голосуем за ЛТЯРД !    .

[Diy]

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

Легче или не легче - неважно. Поверьте, завод-автомат по производству мишеней на борту - это мелкая задача, про которую известно, что она решаема. В двигателях с ЛТС есть много других задач, про которые оптимизма куда меньше.

Ну вот и ладненько. Спасибо, товарищи, что убедили использовать заводик на борту звездолета .

[Diy]

И еще вопрос Chilik'у.
А что это за мегазадачи у ЛТС, с которыми оптимизма меньше?

[Diy]

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

Для начала надо придумать, на каких физических принципах будет работать завод, производящий антивещество. Раз нужен завод, то у завода должен быть склад с "автозаправочной станцией". Как конкретно его хранить?

Хранить будем в магнитной емкости и в вакууме (ну прям как в токамаке).

[Diy]

Пока нет ни одного управляемого микровзрыва с Q=1. Даже единичного, что уж говорить о частых взрывах.
В отличие от магнитного удержания, к-е десять лет как перевалило.

Да ну... Есть, и с большим, в отличие от токамака, положительным энергетическим выходом. А NIF и вовсе обещает во много раз перекрыть энергию драйвера.
Уж я не говорю, что токамак так до сих пор и не смог дольше 5 минут проработать, далеко на нем не улетишь.

А матчасть поучить? У Вас удивительно далёкие от реальности представления. Начиная от габаритов обсуждаемых систем и кончая достижениями и проблемами.

Поучите сами матчасть:
http://solar-battery.narod.ru/termoyad.htm

Да, и залезьте на сайты NIF и JET и сравните картинки контор с птичьего полета. И приведите альтернативные данные с источниками. А то критиковать без обоснований все умельцы.

[Diy]

Вероятно Вы не обратили внимание по фразу в скобках:
(Понятно, что попав в ускоряющий промежуток, из плазмы будут выметены электроны и отрицательные ионы, при соответствующей полярности на электродах).
В отличие от случая с "железякой" из которой в лучшем случае начнется эмиссия электронов.
Нейтральность можно обеспечить электронной пушкой с соответствующим током. ...

Подобные системы можно грубо разделить на две категории: маленькой мощности (условно, до 1-10 МВт) и мощные. Первые вроде бы можно сделать стационарно работающими с ресурсом в сотни часов (это не так мало, обычная советская квартирная лампочка накаливания имеет ресурс масштаба 1000 часов). Но пока есть опыт с успешным доускорением до ~50-100 кэВ. Более высокие энергии пока не получаются (есть две конструкции в Японии на примерно 0.5 МэВ, но они за десяток лет работы так и не смогли получить проектные параметры). При переходе к более мощным системам и к более высоким ускоряющим напряжениям начинаются очень крупные неприятности, связанные с двумя вещами. Первое - это образование плазмы на всех поверхностях с достаточно большим электрическим полем (напомню, что из уравнений Максвелла получается, что стационарное поле будет максимально именно на поверхности). Потом эта плазма неконтролируемо заполняет систему и портит всё, в том числе и подсвечивая ультрафиолетом поверхности изоляторов. И второе - это электронная обратная связь с выхода на вход. То самое поле, которое ускоряет ионы наружу, будет в обратном направлении ускорять электроны. Поскольку всегда есть слабенькое гало "неправильных" частиц, рождающихся вне основного канала пучка и попадающих куда-нибудь на поверхность, то источник таких электронов будет. А быстрые электроны - прекрасный источник рентгена, который, в свою очередь, за счёт фотоэффекта выбивает новые вторичные электроны со всех поверхностей, которые видит.
Короче, непросто это. На первый взгляд, фундаментальных запретов нет, но на каждом шагу встречаются свои проблемы.

И я не знаю, нужно ли на самом деле делать такую высокую энергию частиц. Повышаем УИ, но теряем тягу - что важнее? Если оставаться на уровне сотни кэВ, то скорость истечения составит по порядку величины десяток тысяч км/с - этого разве не хватит на довольно длительную перспективу, включая первые межзвёздные автоматы?

Может я что-то не так понял, но если вымести из плазмы электрическим полем отрицательно заряженные частицы, разве положительно заряженные не полетят в обратном направлении? Тогда никакой реактивной тяги вы не получите.

[Fakir]

O'k, про магнитное поле - уговорили.
Но прямого нагрева схлопывающейся оболочкой в пинчах не получить, и никто в здравом уме эти прожекты не строит. Там другая идея - нагреть плотную плазму до чернотельных 250 эВ, вывести излучение в смежную камеру-хольраум и обжать мишень этим равновесным светом. Если не глючу, то они на Z успели такое попробовать до разборки.

Да не, "вы будете смеяться", но в книжке 2006 года упоминается и о именно что прямом зажигании в пинче в том числе (в перетяжке в первую очередь).
Конечно, классики наши не пишут, что это мейнстрим, но упоминают как вешь возможную.

[Fakir]

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

Для начала надо придумать, на каких физических принципах будет работать завод, производящий антивещество. Раз нужен завод, то у завода должен быть склад с "автозаправочной станцией". Как конкретно его хранить?

Вот производство - это самый тяжкий пока вопрос, увы... тут ничего путного пока не просматривается, когда нынче считанные атомы антиводорода получают, а об антиатомов других элементов пока и речи нет...

А хранить-то в принципе сравнительно просто можно. Антиводородный лёд в магнитном поле, например, подвешивать.

Если удастся - гипотетически, когда-нибудь - получать более тяжёлые антиэлементы, всё еще проще.

Сейчас меня Fakir обругает, но у меня уже на уровне рефлекса - всё, куда поле может пролезть, плазмой не является. Тогда уже лучше говорить о потоках заряженных частиц.

Обругаю После Морозова уже тоже должно на уровень рефлекса въесться, что при определённых условиях электрическое поле в плазме более чем возможно

А это как раз численная мера того, можно ли систему рассматривать как набор отдельных заряженных частиц или это уже плазма, которая живёт так, как хочет.

Ну раз уж пошла такая пьянка, то надо, строго говоря, еще потребовать, чтобы внутри сферы дебаевского радиуса было достаточно много частиц ;

И я не знаю, нужно ли на самом деле делать такую высокую энергию частиц. Повышаем УИ, но теряем тягу - что важнее?

А смотря для чего. Скажем, в пределах Систему "термоядерный" УИ даже слишком велик, лучше бы его разменять на тягу, если такая возможность есть.
А для межзвёздного перелёта - сколько не дай, всё равно мало

Нечестно. Это бывший мой аргумент. Тем не менее, попробую сыграть в "адвоката дьявола".
Есть такой забавный дядечка по фамилии Никотин Табак. Который придумал метод fast ignition. Правда, по мере перехода от пальцевых оценок к серьёзным кодам у него произошёл рост энергетики в основном луче до 300 кДж и в быстром - до 45 кДж. Те не менее, там симметрия облучения более мягкая, чем при тупом обжатии до зажигания.
Да и в классических схемах с развитием хороших численных кодов вроде бы научились правильно сжимать и с несферическим облучением. Так, сейчас появляются расчёты для прямого обжатия на NIF, где камера и конструкция оптических путей не позволяют делать симметричное облучение.

Так в случае ин. ТЯРД оно ж не просто несимметричное - а фактически минимум из целой полусферы, два пи стерадиан, а то и больше, мы не можем ничего излучать... получится ли?

[Fakir]

Поучите сами матчасть:
http://solar-battery.narod.ru/termoyad.htm

Вы уверены, что нам следует изучать и конспектировать сей бесценный источник просвещения?  :lol:  :lol:  :lol:

[Diy]

А смотря для чего. Скажем, в пределах Систему "термоядерный" УИ даже слишком велик, лучше бы его разменять на тягу, если такая возможность есть.
А для межзвёздного перелёта - сколько не дай, всё равно мало

Мало УИ не бывает даже в пределах солнечной системы    . Согласитесь, что лучше до Марса долететь за 3 дня на ТЯРД, чем за месяц на ЯРДе? Или до Нептуна за 2 недели, а не за годы...

[Diy]

Поучите сами матчасть:
http://solar-battery.narod.ru/termoyad.htm

Вы уверены, что нам следует изучать и конспектировать сей бесценный источник просвещения?  :lol:  :lol:  :lol:

Так там черным по белому написано, что давно получен большой положительный выход при инерционном синтезе.

[Fakir]

Охохо... вы смысл прочитанного поняли?

[Boo]

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%83%D0%BB%D0%B0%D0%BA%D0%BE
Образец вам, так сказать  :lol:

[Diy]

Ладно, уломали. Идеальная разновидность ТЯРД - магнитная бутылка. Во всяком случае это напрпвление сейчас развивается в виде токамаков наиболее успешно. Такую двигательную установку можно по идее уже сейчас делать. Да и He3 ей не нужен. А почему не делают - фиг его знает. Видимо мировому империализму оно не надо (да и не до этого).

А вот для межзвездных полетов, по-моему, идеальный и наиболее реализуемый вариант - это лазерный парус:

"Один из лучших методов путешествия к звездам, был бы метод, использующий большой парус из светоотражающего материала разгоняемый давлением луча сгенерированного большой батареей лазеров, расположенных на низкой орбите возле Солнца. [Forward, 1984 ]. С такой технологией мы могли бы строить космические корабли, которые могут не только нести большую команду людей с приличной скоростью к ближайшим звездам, но и смогли бы затормозить экспедицию у цели исследования, а потом и вернуть команду назад на Землю. Мы могли бы совершить такой полет в пределах одной человеческой жизни.
В системе с лазерным световым парусом свет от мощного лазера отражается от большого зеркального паруса окружающего полезную нагрузку. Световой парус изготавливается из тончайшей алюминиевой пленки прошитой тонкой и прочной структурой силовых швов (такелажем), на которую в свою очередь подвешена полезная нагрузка. Световое давление лазерного света толкает парус и полезную нагрузку создавая необходимую тягу.
Звездолет на лазерном световом парусе настолько далек от концепции ракеты, насколько это возможно. Такой звездолет состоит только из полезной нагрузи и паруса, который является и движителем и несущей структурой корабля. Двигатель нашего звездолета - лазер (их батарея), источник энергии - Солнце, и топливом (реактивной массой) является лазерный свет сам по себе.
Парус, который будет использовать световой корабль, является развитием версии солнечного паруса, который был спроектирован Лабораторией Реактивного Движения NASA (Jet Propulsion Laboratory) для встречи с кометой Галлея и быстрого полета в пояс астероидов. Необходимые для разгона лазеры были бы более мощной версией высоко-мощных лазерных батарей лихорадочно исследуемых сейчас по программе Стратегической Оборонной Инициативе Департаментом Вооружений (в СССР называемой СОИ, а в США - SDI Space Defense Initiative. прим. пер.). Очень важно понимать, что мы не нуждаемся ни в каких крупных научных открытиях, чтобы построит такой звездолет. Основные физические принципы лазеров, фокусирующая линза, и парус - все это нам уже известно. Все что требуется, дабы построить лазерный парусный звездолет реально и в металле - много конструкторского труда (и много денег).
Лазеры располагались бы в космосе и накачивались бы солнечным светом, который собирался бы большим рефлектором. Разгоняющие межзвездный корабль лазеры, возможно, работали бы лучше, если вращались вокруг планеты Меркурий. На таком расстоянии от Солнца имеется очень много световой энергии и гравитационное притяжение Меркурия удерживало бы лазерные спутники от разбегания в результате накапливающейся реакции от лазерных лучей. Станции-излучатели использовали бы мощный солнечный свет на орбите Меркурия для генерации когерентного лазерного света, который будет соединен в один монохромный лазерный луч и послан через фокусирующую линзу, которая плавает между Сатурном и Ураном на световые годы к кораблю.
Мы хотим спроектировать звездолет, который может доставить команду людей в течении одной человеческой жизни к звезде и обратно, расположенной на дистанции Тау Кита и Эпсилон Эридан. Такой световой парус состоял бы из трех секций (см. Рис. 2).
Имеется внутренний парус полезной нагрузки в 100 километров в диаметре. Он окружен внутренним кольцом-парусом 230 километров в диметре и 100 километровым отверстием посередине. Тот же в свою очередь окружен третьим, тоже кольцеобразным парусом 1000 километров в диаметре с внутренним отверстием в 320 километров. Общая масса всей конструкции - 80 000 тонн, которая включает 3000 тонн полезной нагрузки из команды, отсеков для их обитания, запасы и модули для высадки на планеты.
Вся эта конструкция может разгоняться с ускорением в 30% от земной тяжести 43 000 ТW (43 x1015 W) лазерной мощности. Так как вся планета Земля производит около 1 ТW электрической энергии то мы, конечно, хотели бы использовать свободную солнечную энергию в космосе, вместо того, чтобы пытаться получить энергию от Земли. При таком ускорении наш световой парус достиг бы половины от скорости света в течении 1.6 лет. Экспедиция достигла бы Эпсилон Эридан за 20 лет земного времени и 17 лет времени команды (из-за релятивистского эффекта), и тогда настал бы момент начать торможение. На расстоянии 0.4 световых года от цели путешествия, внешний кольцевой парус должен быть отделен от двух внутренних частей. Внутренним частям позволили бы, пока большая внешняя часть удаляется, несколько отклонится от курса. Лазерный свет, который придет из Солнечной системы отразится от внешнего кольцевого паруса, который будет работать теперь как переотражающее зеркало. Отраженный свет замедляет две внутренние части и тормозит их до приемлемой скорости для входа в систему Эпсилон Эридан.

После того как команда исследует чужую систему в течении нескольких лет (используя свои световые паруса как солнечный парус) наступит время возвращаться назад. Чтобы это сделать, малый кольцевой парус отделяется от паруса полезной нагрузки и нужным образом ориентируется по отношению к оставшейся внутренней части. Чтобы вернуться назад, нужна поддержка Солнечной системы. Кто-то не должен забыть включить лазерное излучение 12-ю годами раньше. Лазерный луч с орбиты Солнца отражается от кольцевого паруса на орбите чужой звезды и концентрируется на парус полезной нагрузки. Эта световая энергия разгоняет внутренний круглый парус в направлении Солнечной системы. Как только парус с полезной нагрузкой приблизится к Солнечной системе 20-ю астрономическими годами позже, лазерный двигатель экспедиции включится снова, чтобы на этот раз затормозить корабль окончательно в родной системе. Члены экипажа пробудут вдалеке от дома 51 год (включая 5 лет исследований). Для них пройдет 46 лет. И теперь они могут подать в отставку, дабы приступить к написанию мемуаров. "

[Chilik]

Идеальная разновидность ТЯРД - магнитная бутылка. Во всяком случае это напрпвление сейчас развивается в виде токамаков наиболее успешно.

Ой, мама рОдная...    

А вот для межзвездных полетов, по-моему, идеальный и наиболее реализуемый вариант - это лазерный парус:

Уже не первый раз по этому поводу вопрошаю: а лазер-то Вам для чего нужен? Поиметь предельно высокий уровень геморроя при проработке проекта? Хочу услышать хоть одно осмысленное слово по поводу необходимости монохроматичного когерентного излучения для решения той задачи, которая декларируется.

Разгоняющие межзвездный корабль лазеры, возможно, работали бы лучше, если вращались вокруг планеты Меркурий.

Несомненно. Не за Сатурн же их ставить - там уже место занято линзой. Кстати, а линза-то как конкретно в фиксированной точке пространства удерживается?

Вся эта конструкция может разгоняться с ускорением в 30% от земной тяжести 43 000 ТW (43 x1015 W) лазерной мощности.

Красота! С таким бюджетом мощности можно несколько тысячелетий одни презенташки в ppt рисовать.

Но всё это не получится по одной совершенно прозаической причине. Проект вступает в фундаментальное противоречие с КЗоТ. Лица моложе 18 лет не имеют права привлекаться к работе во вредных и опасных условиях. Возраст выхода на пенсию тоже известен. Так что советую сократить срок миссии до максимум 42 лет. Иначе - засудят.

[Diy]

А вот для межзвездных полетов, по-моему, идеальный и наиболее реализуемый вариант - это лазерный парус:

Уже не первый раз по этому поводу вопрошаю: а лазер-то Вам для чего нужен? Поиметь предельно высокий уровень геморроя при проработке проекта? Хочу услышать хоть одно осмысленное слово по поводу необходимости монохроматичного когерентного излучения для решения той задачи, которая декларируется.

А какие альтернативы?
Мое личное предположение, почему проектанты 80-х выбрали именно лазер, такое. По идее на парус корабля должен светить свет с параллельными друг другу лучами (толстый луч). Для этого его надо фокусировать линзой Френеля. На линзу Френеля же светят все меркурианские генераторы мощного света. Так вот чтобы эти генераторные пучки света сложились именно в толстый единый луч, и надо , чтобы пучки света от генераторов были монохромными. Иначе, если в свете от генераторов будет множество частотных составляющих, как например в солнечном свете, линза не сможет их всех собрать в один луч из-за разных фокусных расстояний линзы для разных частот света.

Разгоняющие межзвездный корабль лазеры, возможно, работали бы лучше, если вращались вокруг планеты Меркурий.

Несомненно. Не за Сатурн же их ставить - там уже место занято линзой. Кстати, а линза-то как конкретно в фиксированной точке пространства удерживается??

Ну могу предположить, что линза курутится по орбите вокруг Солнца, но при этом все время слегка доворачивается на корабль.

Вся эта конструкция может разгоняться с ускорением в 30% от земной тяжести 43 000 ТW (43 x1015 W) лазерной мощности.

Красота! С таким бюджетом мощности можно несколько тысячелетий одни презенташки в ppt рисовать.

Но всё это не получится по одной совершенно прозаической причине. Проект вступает в фундаментальное противоречие с КЗоТ. Лица моложе 18 лет не имеют права привлекаться к работе во вредных и опасных условиях. Возраст выхода на пенсию тоже известен. Так что советую сократить срок миссии до максимум 42 лет. Иначе - засудят.

Ну дорогой председатель поручит Единой России изменить КЗОТ, почитав этот форум  

[нейромантик]

Fakir, я о доказательстве того, что Токомаки сожрали бабла в одном только СССР больше, чем ЛТС во всём мире. Токомаки строят с 60-х годов. "Реакторы" для ЛТС начали появляться (если не ошибаюсь) с 80-х годов. Соответственно, если мы возьмём некую цифру затрат на Токомаки в СССР - скажем 10 млн. рублей, и просто тупо приравняем её к полученным на сегодня затратам на ЛТС в мире (пусть будет 10 млрд. долларов), это будет ЗНАЧИТЕЛЬНО БОЛЬШЕ.
Т.к. прямой перевод рублей в доллары в данном случае невозможен. Даже если мы учтём инфляцию - этого будет мало. Необходимо учесть трудозатраты, стоимость материалов и проч.
И на итог получится, что ЛТС - на вторых ролях. Падчерица рядом с раскормленной и разбалованной "родной дочкой".

Про "гиперболоид инженера Гарина" - так. Отвлечённые мысли. Если излучатель даёт 2% от вбуханной в него энергии (предположим решили мы чайник подогреть лазером - чаю попить), появляется большое желание в мишень эту энергию подать "более коротким путём" (оторвать от устаноки питающие её провода, привязать верёвкой к деревяшке, и сунуть её в чайник).
Лирическое отступление.

Насчёт специалистов и их башковитости. См. - Fakir, Татарин, кажется Боцман - люди вроде вполне разбирающиеся в термоядерном синтезе, но гордо игнорирующие ЛТС.
Т.е. - Токомачники.
Ну не может человек получать положительный результат в деле, если он глубоко и искренне убеждён в его провальности. Я этому видел массу примеров.

[Fakir]

Идеальная разновидность ТЯРД - магнитная бутылка. Во всяком случае это напрпвление сейчас развивается в виде токамаков наиболее успешно.

Ой, мама рОдная...    

Оно, конечно, да...
"Но в главном он прав"  :lol:  :lol:  :lol:

[Павел73]

Если бы всё то, что было вбухано в токамаки и всякие прочие "термояды" (ну, за исключением бомбы, разумеется - без оружия никак) пустили бы на развитие солнечно-водородной энергетики, то мы IMHO давно бы уже забыли про ископаемые нефть и газ! А все прочие страны покупали бы у нас электроэнергию, солнечные батареи и водород. Да простят меня физики-термоядерщики, но пусть они покажут хоть какой-нибудь практический результат от своих исследований :cry: . Хоть какой-нибудь построенный реактор. Действительно работающий, простой и безопасный в применении, чистый экологически. Нету! Между тем, в 150 миллионах километров висит офигенный термоядерный реактор, который дарит нам по 1 киловатту на каждый квадратный метр. Ну чего, спрашивается, ломимся в открытую дверь?!

[Fakir]

Если бы всё то, что было вбухано в токамаки и всякие прочие "термояды" (ну, за исключением бомбы, разумеется - без оружия никак) пустили бы на развитие солнечно-водородной энергетики, то мы IMHO давно бы уже забыли про ископаемые нефть и газ!

"Такой большой - а в сказки верит" (с) :lol:

Да простят меня физики-термоядерщики, но пусть они покажут хоть какой-нибудь практический результат от своих исследований :cry: .

Есть побочные технологии. Есть офигеннейший прогресс в достигнутых параметрах плазмы, в её удержании. Да блин, за Q=1 десять лет как перевалили!!! То, что ИТЭР с Q=10 только к 2016 будет построен, всецело заслуга тех, кто долго на него средства зажимал и бардак организовывал.

Вот пара картинок, иллюстрирующих успехи магнитного термояда за полвека (только, пардон, мне недосуг сейчас их комментировать).

http://balancer.ru/forum/punbb/attachment.php?item=78776

http://balancer.ru/forum/punbb/attachment.php?item=78781

Хоть какой-нибудь построенный реактор. Действительно работающий, простой и безопасный в применении, чистый экологически. Нету!

Денег на термояд за 50 лет потрачено меньше, чем на Аполло, и меньше, чем на Манхеттенский проект. Между тем как задача на порядки сложнее и масштабнее.
Так что вы хотели-то - за копейку канарейку и чтоб она пела басом?

Между тем, в 150 миллионах километров висит офигенный термоядерный реактор, который дарит нам по 1 киловатту на каждый квадратный метр. Ну чего, спрашивается, ломимся в открытую дверь?!

Во-первых, не по киловатту даже в собственно свете, во-вторых, КПД срезает всё еще минимум втрое, в-третьих... а есть и в-пятых и в-шестых. До экологии включительно, не говоря об экономике.

Ну плоха солнечная энергетика, плоха, не годится она в качестве базовой ну никак, и ничего с этим не поделать. Давно всё посчитано. Нишевая вещь - не более.

А про водород - так и вовсе. Проблем так сто-олько... а бонусов на самом деле крайне мало.
Бывший однокурсник у меня работает в лабе, которая занимается как раз тематикой, связанной с плазмахимией и водородной энергетикой, как раз беседовали пару недель назад - так ровным счётом никакого оптимизма по этому поводу не питает. Ну нету у водорода на транспорте никаких существенных плюсов,а минусов - ого-го.