Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[Alex_Semenov]

Еще чуть-чуть наукообразия.
Всякое чучь-хе, в том числе и звездное, надо начинать с портретов лидеров партии. Великих Учителей.
Вот пожалуйсьа:

Фримен Дайсон.
Минута почтения...
И начнем занятие, товарищи!...

1MT (т.э) = 4,184*10^15 Дж
http://en.wikipedia.org/wiki/Megaton

1 метрическая тонна массы бомбы = 1000 кг.  Разумеется.
Получаем плотность энергии (Дж/кг) для дайсоновской бомбы:

P=E/M =4,184*10^15/1000 = 4,184*10^12 Дж/кг.

Идеальная скорость плазмы:

u=корень(2P) ~ 3 000 км/с  (0.01с)

То есть идеальный (максимальный) УИ 300 000 секунд (u/g)
Реальность, конечно же  надо  считать, возможно она будет  скромней. Возможно примерно же такой (ведь Дайсон взял с запасом). Но детали похерены под грифом "секретно". Это ж детали термоядерной бомбы, как не поверни!
Хотя теперь многое рассекречено и даже выболтано.
Поэтому можно уточнять.
Кроме того, Дайсон в расчетах все это еще скромно поделил на 4, так как далеко не вся энергия взрыва ударит в пластину-толкатель. То есть 25% - эффективность движетеля.
Но мы можем теперь рассчитывать и на 65%. И с полным на это основанием.
Но это тоже будущие детали.
А вот теперь считаем "чистую" плотность энергии, которую можно рассматривать как теоретический потолок в двигателях типа "Дедал", "Десант", "Феникс", "Маров-Закиров" и т.д. и т.п.
Для D+Т  дефект массы реакции примем k= 0.0037.
Для вожделенной D+He3 дефект массы  k= 0.0040
У чистого D+D k=0.0008
Обозначим M – массу заряда, а m- дефект массы.
Тогда чистая плотность энергии на килограмм топлива:

E/M=(m*c^2)/M=(k*M*c^2)/M=k*c^2

Как всегда считаем идеал. Что вся энергия пойдет на разгон массы (что в принципе не возможн. Но чучь-хе есть чучь-хе!).
Смотрим результат.
Таблицы на этом форуме не предусмотрены. Поэтому "таблицу" ниже нужно читать так:
Сначала тип реакции, потом плотность P (Дж/кг), далее во сколько раз плотность идеальной реакции больше чем у дайсоновской бомбы, далее идиальная скорость истечение (м/с), далее во сколько раз идеальная скорость истечения лучше, чем у идеальной скорости ичтечения  дайсоновской бомбы (корень из второго параметра).

D+Т : ______ 3,33E+14 __ 80 __ 25 806 976__ 8,9
D+He3:_____ 3,6E+14____ 86__ 26 832 816__ 9,3
D+D:_______ 7,2E+13____17__ 12 000 000__ 4,1


Если это наукообразная басня, то в чем мораль?
Если вы, кровь с носа, пытаетесь летать на бомбах с  ~ 0.1с, то сразу видно, что не выйдет. Кишка тонка. Получится ли без бомб – вопрос другой, но на бомбах сразу ясно что нельзя.
(есть подознение что в Бауновке, пытались оптимизировать массу бомбы и надялись все же выкрутить максимальный УИ. Но прослезилиьс. Иван, я промазал в своих догадках?)
А вот если вы согласны на 10-и кратное снижение скорости и готовы медленно лететь  ~0.01с, то бомбы вполне подходят и  мораль другая.
Оказывается, тип термоядерного топлива не настолько уж и важен в смысле максимальноей энергоемкости. Все равно отношение массы топлива к остальной мертвой массе бомбы – чудовищна. Если опираться на грубые оценки Дайсона в  17-80 раз.
Непривязанность  к типу (энергоемкости) топлива дает пространство  для маневра конструкторской мысли в развитии концепции. Для оптимизации заряда под улучшение УИ и паразитных потерь, для оптимизацию конструкции  движетеля,  для выбора наиболее удобного топлива с точки зрения хранения. В общем, при всей  кажущейся схожести идеи "Дедала" с "Орионом" мы имеем ПРИНЦИПИАЛЬНО разные проблемы и методы их решения.
Например, для корабля поколений, который летит через вселенную 1000 лет с людьми на борту нужно иметь для жилых отсеков ~ 5 м воды в круговой защите или другого эквивалентного по радиационному экранированию материала.  (да и летящему <100 лет быстрому кораблю нужны те же 5 м!)



В общем, как говорят, 5 тонн радиационной защиты на м2 поверхности вынь да полож! Очевидно, что экраном  должно служить будущее  топливо, запасенное для торможения. В случае "Орион" это может быть и термоядерное горючее (дейтерид лития?) но в большей мере это должен быть материал мертвой массы будущих бомб. Свинец в стаканах-толкателях и обедненный U238. Углеводороды (будущий полиэтилен).Сталь корпуса зарядов. Получается интересный нюанс. У кораблей поколений есть минимально возможная для них скорость полета, как не странно  и считать ее надо от... минимальной массой радиационной защиты!

[Иван Моисеев]

Это не Иван не согласен. Это математика не согласна. Здесь Fakir  упомянул оптимизацию, несколько неловко. Потому как по сути не сказал ничего. А было время, когда все вычислительные мощности МВТУ им. Баумана (Мир, ЕС, Наири)  эту самую оптимизацию просчитывали.
Не углубляясь в детали могу сказать результат - системы типа Орион не годятся, потому как низкая эффективная скорость истечения.

Нет, нет. Вы уж как раз попытайтесь вдаться в подробности!
Вы, Иван, и так непоправимо виноваты передо мной,  за то, что мое детство было не достаточно счастливым! Я не дополучил через ТМ в 70-х ваш "Десант"!
Вы чувствуете всю глубину вашей вины?
Так что не отмазывайтесь.

Я не отмазываюсь, я сейчас переделываю свой сайт (в том числе пытаюсь учесть ваши замечания) и там планирую раздел по Десанту сделать. Кстати, нашел одного из своих подельников - теперь оказался доктором наук, именно в том направлении, в котором он работал по Десанту.  Думаю, это одно из побочных следствий изучения нерешаемых проблем в глубокой юности.
Кстати с Дедалом тоже что-то такое происходило - одного из первой десятки я случайно встретил в Москве уже в качестве представителя серьезной британской авиафирмы.  

Я догадываюсь, что в МВТУ вынашивалось не мало удивительных проектов, и многие до сих пор похерены под грифом устаревшей секретности или откровенной никому ненужности и  только дают профанам повод заговорщически гордиться: "о, там такие идеи были что этим буржуям и не сняться до сих пор, и если Путин их достанет то мы в XXI веке как рванем к мировому лидерству еще раз...!"

Наша работа была чистым волонтерством и никакого грифа не имела.
Вообще это иллюзия, что под грифом скрывают что-то серьезное. Как правило – то, что совестно показывать... Вспоминаю, как с соблюдением всех масонских традиций изучал документацию по двигателям РД-105, РД-106... И это во времена, когда РД-253 уже вовсю летал.

Давайте по существу.
Низкая эффективная скорость истечения (то есть УИ я так понял)  что вы имели в виду? Здесь могут быть разные причины.

Да, это УИ в СИ.
Просто мне не нравится, когда реальные величины переводят в условные, поэтому все считал по скорости, которую обозвал эффективной. Это линейный параметр в формуле Циолковского. Все конструкторские изыски – там под логарифмом. И вы правы:

«Очевидная - конструкция бомбы (материал запала, инерционная оболочка-толкатель из тяжелых металлов и т.д.) сильно разбавляют, собственно, массу термоядерного горючего в результате чего и УИ  плазмы взрыва сильно падает. Разумеется!»

И здесь правильно:
«В этом я не вижу непоправимой проблемы. Это очевидный факт, с которым надо считаться и все. Дайсон  еще  в своей пионерской работе 1968 это как раз это и учитывал полагая 1Т заряда = 1MT энергии. Из этого он и считал оба варианта своих кораблей.»

Но. Это граничные условия. То есть на совсем уже существующих технологиях. Как на вашей картинке с дирижаблями. А если брать термоядерный вариант? Микровзрывы? Тогда получится высокая скорость истечения и вопрос уже ставится по иному. Какая должна быть конструкция? Получается что-то невообразимое и непривычное, но реальное.

[Yury_K]

1. Средняя линия. Синяя. Термоядерный наследник "Дедала"
....
~0.1с перелет (с торможением у цели) в один конец.

2. Очень консервативная линия. На случай полного отступления под давлением злонамеренной природы. Зеленая.  Корабль поколений. На водородных бомбах ~ 0.01с.

Насколько я понимаю, перед отправкой миссий данного типа, нужно сначала найти планету подходящую для колонизации? То есть научится астрономически находить планеты ~земного типа у ближайших звезд?

[gans3]

1. Средняя линия. Синяя. Термоядерный наследник "Дедала"
....
~0.1с перелет (с торможением у цели) в один конец.

2. Очень консервативная линия. На случай полного отступления под давлением злонамеренной природы. Зеленая.  Корабль поколений. На водородных бомбах ~ 0.01с.

Насколько я понимаю, перед отправкой миссий данного типа, нужно сначала найти планету подходящую для колонизации? То есть научится астрономически находить планеты ~земного типа у ближайших звезд?

А что, какие-то проблемы?
Телескоп Д.Вебба и Дарвин как раз на это  способны. Первый вроде как уже и изготовлен - как запустят сразу и найдут.

А лететь можно прям сейчас к Эпсилон Эридана - молодая система, пояс астероидов внуртренний виден. Примерно там где и у нас. Для Надлюдей это интереснее, чем даже планеты Земного типа.

[Alex_Semenov]

А лететь можно прям сейчас к Эпсилон Эридана - молодая система, пояс астероидов внуртренний виден. Примерно там где и у нас. Для Надлюдей это интереснее, чем даже планеты Земного типа.

Стоп, стоп! Никто никуда прям сейчас не летит!
Во-первых некуда.
Во-вторых не ясно зачем.
Но самое главное, не на чем!
Инженерная проработка вопроса МП проводится из предположения, что цель известна и причина найдется. В любом случае выяснение метода полета, если не совсем, то мало зависит от цели полета.
Хотя я вот думаю, что появление космических телескопов, например, убивает целый промежуточный класс звездолетов. Флай-бай зонды. Не стоит такая овчинка выделки на мой взгляд.
Поэтому проектировать миссии надо на ПЕРЕЛЕТ.

[Иван Моисеев]

Стоп, стоп! Никто никуда прям сейчас не летит!
Во-первых некуда.
Во-вторых не ясно зачем.
Но самое главное, не на чем!
Инженерная проработка вопроса МП проводится из предположения, что цель известна и причина найдется. В любом случае выяснение метода полета, если не совсем, то мало зависит от цели полета.
Хотя я вот думаю, что появление космических телескопов, например, убивает целый промежуточный класс звездолетов. Флай-бай зонды. Не стоит такая овчинка выделки на мой взгляд.
Поэтому проектировать миссии надо на ПЕРЕЛЕТ.

Не соглашусь. Идея Дедала неплохо продумана. Представьте, что мы вышли на реальную конструкцию двигателя - тогда первым делом ее надо проверить за сроки жизни...
А это как раз Дедал и получится.

[Alex_Semenov]

Я не отмазываюсь, я сейчас переделываю свой сайт (в том числе пытаюсь учесть ваши замечания) и там планирую раздел по Десанту сделать.

О! Это было бы восхитительно! Буду с нетерпением ждать. И вообще, Иван, я не знаю вашего положения и связей, но учитывая то что вы не раз печатались в "Российском Космосе", думаю у вас есть возможность напечатать в издании доклад по "Десанту".
Тот же ТМ мог бы такой материал принять, мол в далеких 70-х этот вот проект так и не появился на страницах нашего журнала. И что, мол до сих пор идея смотрится...
Они это любят. В Популярной Механике есть целая рубрика "сделано в России". При этом, часто под "сделано" имеется в веду "разработано".

Кстати, нашел одного из своих подельников - теперь оказался доктором наук, именно в том направлении, в котором он работал по Десанту.  Думаю, это одно из побочных следствий изучения нерешаемых проблем в глубокой юности.
Кстати с Дедалом тоже что-то такое происходило - одного из первой десятки я случайно встретил в Москве уже в качестве представителя серьезной британской авиафирмы.

Ну это вполне естественно. Интересно а сколько людей работало по "Десанту"? Как глубоко велись проработки? Скажем в сравнении с "Дедалом".
Кстати, материалы по "Дедалу", ведь закатали на СD и продают по почте. В курсе?
http://www.bis-spaceflight.com/sitesia.aspx/page/297/Node/108/l/uk
Второй диск сверху.
Иван, "подельник" не очень хорошее слово. Сам узнал всего пару лет назад от друга, который отсидел, что подельник,  это не тот человек у которого с тобой были общие дела, а человек, проходивший с тобой по одному уголовному делу.
В курсе?

Наша работа была чистым волонтерством и никакого грифа не имела.

Да, было бы странно обратное. Но если бы вы использовали какие-то секреты то автоматически попадали бы под гриф. Нет?

Вообще это иллюзия, что под грифом скрывают что-то серьезное. Как правило – то, что совестно показывать... Вспоминаю, как с соблюдением всех масонских традиций изучал документацию по двигателям РД-105, РД-106... И это во времена, когда РД-253 уже вовсю летал.

Параноидальная секретность – это первые признаки того, что созданная организация для выполнения какой-то внешней задачи по-тихоньку начинает существовать ради самой себя. Естественно, что заканчивает это все тем, что гриф "секретно" используется  для придания собственной пустоте и ничтожности значимости и величия...
(

Да, это УИ в СИ.
Просто мне не нравится, когда реальные величины переводят в условные, поэтому все считал по скорости, которую обозвал эффективной. Это линейный параметр в формуле Циолковского. Все конструкторские изыски – там под логарифмом.

Я тоже предпочитаю скорость истечения. Именно потому что этот параметр надо подставлять в формулу Циолковского. Но совершенно ясно что это усредненный показатель по распределению скоростей отбрасываемой реактивной массы, которые естественно разные (скажем распределяются  колоколом по Максвеллу). Поэтому УИ вроде как получается физически имеет больший смысл. Хотя как ни называй. Смысл один.

Но. Это граничные условия. То есть на совсем уже существующих технологиях. Как на вашей картинке с дирижаблями. А если брать термоядерный вариант? Микровзрывы? Тогда получится высокая скорость истечения и вопрос уже ставится по иному. Какая должна быть конструкция? Получается что-то невообразимое и непривычное, но реальное.

Все верно.
Но я же назвал три линии. Зеленая, синяя, красная.
Философия зеленой линии, как раз и есть придельная осторожность. Главенствующая мысль – надо иметь надежный, гарантированный способ полета туда.
Вы же говорите о проекте синей линии. Средней.
Да, наш с Ибатуллиным "Феникс" - очень гипотетический проект. Несмотря на то что мы (я) можем  достаточно детально просчитать, скажем, детали зеркала двигателя, габариты, тепловой баланс, все равно остается неясным схема поджига. То есть остаются белые пятна. У концепции "Феникс" их много. Корабль имеет гипотетический щит и никак не просчитанный магнитный парашют. Кроме того, экипаж там в гипотетической гибернации.
Задача проекта "Феникс" очертить границы необходимого. Скажем, минимально необходимая эффективность парашюта. Раз это фантастика, то пускай уж будет фантастика с пользой.
Я вообще собирался иметь три версии A, та что мы разрабатывали. В- с парашютом. С- с двухрежимным разгонным двигателем (D+D c переключением на D+He3).
То есть "Феникс" должен был бы стать этаким полигон-концепцией.
Не более.
Но это не значит, что синяя линия не может быть проработана с точностью до "существующих технологий". В любом случае, я с большим интересом буду ждать результатов вашей работы.

[КотКот]

То есть "Феникс" должен был бы стать этаким полигон-концепцией.
Не более.

А если с кормы применить следующую компоновку: двигатель, смесительный бак, кабина и далее баки с топливом вплодь до носа. Из передних баков топливо перекачивается в смесительный бак ,после чего передние баки служат защитой от радиации и внешней пыли, пока она их не съест. Перед началом торможения израсходанные баки создают кокон, под защитой которого происходит перекомпановка корабля для тормозного варианта....

[Alex_Semenov]

А если с кормы применить следующую компоновку: двигатель, смесительный бак, кабина и далее баки с топливом вплодь до носа. Из передних баков топливо перекачивается в смесительный бак ,после чего передние баки служат защитой от радиации и внешней пыли, пока она их не съест. Перед началом торможения израсходанные баки создают кокон, под защитой которого происходит перекомпановка корабля для тормозного варианта....

По компановке "Феникса" вы несколько припознились. Она вообще то принадлежит Роберту Ибатуллину. Я в ней только уточнял детали.
Вот эскиз, который здесь уже  мелькал страниц 50 наза:



Видите? Вторая тормозная ступень уже заранее установлена в направлении полета и с самого начала до конца служит вторичным радиационным экраном для кабины экипажа. Хотя там еще и специальный  противопылевой щит имеется.
Детали смотрите здесь.
http://alternativa.borda.ru/?1-0-0-00000021-000-240-0
Но вы не расстраивайтесь.
Вон Иван с этой концепцией не согласен. У него своя.
У вас своя будет.
Давайте будем конструировать!
Что нам стоит?
Каждому по звездолету!

[КотКот]

А если с кормы применить следующую компоновку: двигатель, смесительный бак, кабина и далее баки с топливом вплодь до носа. Из передних баков топливо перекачивается в смесительный бак ,после чего передние баки служат защитой от радиации и внешней пыли, пока она их не съест. Перед началом торможения израсходанные баки создают кокон, под защитой которого происходит перекомпановка корабля для тормозного варианта....

По компановке "Феникса" вы несколько припознились. Она вообще то принадлежит Роберту Ибатуллину. Я в ней только уточнял детали.
Вот эскиз, который здесь уже  мелькал страниц 50 наза:



Видите? Вторая тормозная ступень уже заранее установлена в направлении полета и с самого начала до конца служит вторичным радиационным экраном для кабины экипажа. Хотя там еще и специальный  противопылевой щит имеется.
Детали смотрите здесь.
http://alternativa.borda.ru/?1-0-0-00000021-000-240-0
Но вы не расстраивайтесь.
Вон Иван с этой концепцией не согласен. У него своя.
У вас своя будет.
Давайте будем конструировать!
Что нам стоит?
Каждому по звездолету!

Я вообще-то предложил баки с горючим ПЕРЕД кабиной. Остальное лишь следствие....

[Alex_Semenov]

Я вообще-то предложил баки с горючим ПЕРЕД
кабиной. Остальное лишь следствие....

У нас лучше. У нас кабина между баками!

КотКот, Вы не обиделись надеюсь?
Ирония в чем?
Если у вас есть идея, ее надо оформлять во что-то существенное, что требует от автора определенных усилий.
Я в процессе разговоров вон сам идей нарожал... а толку то?
Идей - разгребать и разгребать.
Надо брать лопату  брать больше и кидать дальше...
И все задаром. Ради идеи...

[fireland]

Можно ещё после разгона развернуть корабль на 180 градусов и лететь разгонной ступенью вперёд, она же всё равно уже не нужна, её и подставлять под набегающую пыль.
А по механике демпфера там что то оригинальное придумано? Как то надо избавляться от колебаний, а то сидит экипаж в таком корабле и взад вперёд, взад вперёд, взад вперёд... пока морская болезнь не начнётся :lol: .

[КотКот]

Можно ещё после разгона развернуть корабль на 180 градусов и лететь разгонной ступенью вперёд, она же всё равно уже не нужна, её и подставлять под набегающую пыль.
А по механике демпфера там что то оригинальное придумано? Как то надо избавляться от колебаний, а то сидит экипаж в таком корабле и взад вперёд, взад вперёд, взад вперёд... пока морская болезнь не начнётся :lol: .

Регуляторы поставить --- и поглощать всю энергию колебаний.....

[avp]

Чтобы достичь звёзд надо строить всё более и более мощные ускорители на земле чтобы использовать шанс открытия новых физических законов. Иных путей нет.

[КотКот]

Чтобы достичь звёзд надо строить всё более и более мощные ускорители на земле чтобы использовать шанс открытия новых физических законов. Иных путей нет.

Для этого создана другая тема
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=8542&start=15
Там и обсуждайте ГРАВИЦАПУ

[tagus]

использовать шанс открытия новых физических законов. Иных путей нет.

Категоричненько. А почему, собственно?
Звезд можно достичь на существующей физике. Вопрос только в том какой ценой и кто платит .

[Иван Моисеев]

использовать шанс открытия новых физических законов. Иных путей нет.

Категоричненько. А почему, собственно?
Звезд можно достичь на существующей физике. Вопрос только в том какой ценой и кто платит .

Не думаю, что стоит заморачиваться ценой. Цена зависит от текущих технических возможностей и потребностей. Если, например, появляется точечная мощная энергетика - строят энергостанцию и цена определяется ценой строительства. При этом цена оказывается ниже, чем если бы использовать ранее имеющиеся источники (иначе не строили бы).
Соответственно, для энергетики МК и их строительства будут построены свои реакторы с неизвестной пока ценой строительства.

А платить придется всем, потому как смысл существования Человечества - тратить деньги (энергию).

[Fernando]

Расскажите пожалуйста о проектах Тау и Аутонеткс. Информации по ним в российском интернете фактически нет  :cry:

[tagus]

TAU (Thousand Astronomical Units) - проект миссии на 1000 а.е. за 50 лет. Разрабатывался в JPL в конце 80х годов прошлого века. 29000 кг. Ионные двигатели, рабочее тело - ксенон (13000 кг). Ядерный реактор 1МВт. Основная научная задача - определение точных расстояний до звезд в пределах нашей Галактики.

[tagus]

Не думаю, что стоит заморачиваться ценой. Цена зависит от текущих технических возможностей и потребностей.

Пока нет потребностей, требующих звезд кровь из носу и на вчера, типа угрозы уничтожения человечества через 10 лет - заморачиваться ценой не только стоит, но и просто необходимо. Чем дешевле будет проект, тем реальнее и быстрее его воплощение.