Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[Alex_Semenov]

Kosmogen пишет:
 

(см. Project Icarus Update

Там в комментах James M. Essig от 7 мая пишет, что сочетая 1)  pB11 синтез (протон-бор реакцию) с разгоном от Солнца с 2) солнечными парусами из углеродных нанотрубок по его расчетам можно достичь скорости 0.495 С. Вообще фантастика  :roll:  И это позволит, как он считает,  на таких звездолетах нашей цивилизации завоевать Галактику за пару тройку миллионов лет   :lol:

Насколько я понял на борту только запасы бора. Водород черпается по схеме Бассада-Бурдакова. Но даже так -  как по мне - смесь бульдога с носорогом.
То есть скрестить технологии будет куда хлопотней, чем использовать каждую по отдельности.
Кстати, автор начальный разгон выстрелом паруса  энергией Солнца  предполагает УЖЕ скорость 0.251с!!!
Такое чудо достигается:

1 Погружение паруса до 0.03 а.е. (жуткая термическая обстановка на парусе)

Схема такого маневра приблизительно выглядит так:



2. Невероятной поверхностной плотностью паруса 10^-8 кг на м2!
3. Видимо уникальными термическими и механическими свойствами нано-материала.

Что сказать? Товарищ раскатал губу.
Но не он первый.
В принципе идея такого паруса обсуждалась Зубриным и Ко еще в 1999 г. Тогда они уперлись в то, что нет никаких экспериментальных данных по поводу отражающей способности таких нано-сеток для видимого света. В статье есть мат теория которая предполагает скромный результат для нано-сеток. Но рассчитывая на хороший результат (экстраполируя классическую электродинамику)  и уникальные термические способности паруса, они получили для суперпаруса из легированных хромом (кажется) нанотрубок в супероптимистичном случае скорость в 0.3 с.

0.3с!!!!

Да, если бы такое было возможно реально для паруса, чиркающего Солнце, это был бы прорыв к звездам. Буквально. Никаких тебе лазеров и супер-мега инфраструктур в космосе. Только тонкая нанотехнология. Парус выводится на орбиту, разворачивается и ....
Конечно, для людей такой парус все равно не годится. В момент прохождения перигелия парусник получает ускорение в тысячи (кажется) g. Но мы бы могли запускать автоматы к ближайшим звездам уже к середине (да, да!) звездам так и не вернувшись на Луну и не высадившись на Марс.
Слишком оптимистично....
Вот тут презентация по той статье.
http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/fellows/nov99/333Christensen.pdf
Саму статью на вскидку в сети не нашел (но мой  перевод уже лежит пол года не закатанным в хтмл)
В презентации по ссылке последняя самая оптимистичная строчка в последней таблице скромно удалена.
Максимальная скорость (и наиболее разумная) для супер-пупер-нано солнечного паруса  показана в 4% от скорости света.
Скорей всего это и есть реально возможный показатель. Нечто подобное получал еще Мэтлофф и Малов в 1983-м году. Даже пилотируемый ковчег они собирались запускать таким образом до  сантисветовой скорости (еще одна работа давно переведенная но не выложенная, есть на английском у Ивана Моисеева), противопоставляя его "Ориону" Дайсона.

Обратите внимание. Солнечный парус и лазерный парус хотя и похожие технологии, но сильно различные. Так оптимальный солнечный парус невероятно тонок и почти прозрачен (до десяти нанометров). Там свет дармовой и не важно сколько вы его использовали. Главное – максимум ускорения. И полупрозрачные "крылья стрекозы" дают именно его.
Ни их фоне лазерные паруса (которым желательно как можно меньше света пропускать насквозь ибо это все оплачено дорогой ценой) в десять раз толще и выглядят массивными, тяжеленными монстрами. Кстати, куда более реалистичными.

[poruchik]

Кстати. В копилку же.
Из темы Зайцева
 Перед докладом философа выступал физик Панов, кратенько описывая достатьчно оригинальную идею звездолета на черной дыре.

хотелось бы поподробнее

[vlad7308]

забудьте про паруса
к звездам первыми полетят северные корейцы на ТЯРДе

Сегодня Северная Корея объявила об освоении технологии термоядерного синтеза, сообщает радиостанция "Эхо Москвы" со ссылкой на северокорейские СМИ.

"КНДР совершила прорыв к развитию новой энергии и открыла новый этап в развитии науки и технологии", - пишет северокорейская партийная газета.

или может надо было в охумору?  :?

[Старый]

или может надо было в охумору?  :?

Может и в охумору, а может они так витиевато обозначили создание термоядерной бомбы.

[cisco]

или может надо было в охумору?  :?

Может и в охумору, а может они так витиевато обозначили создание термоядерной бомбы.

IMHO Выведена новая порода животных: Северо-Корейский пушной зверёк... :twisted:

[Иван Моисеев]

Кстати, а ядерное производство Гелия-3 и Дейтерия на Меркурии никто не рассматривал?

Интересный вопрос. Обычно рассматривается Луна, Уран, Юпитер, вот теперь - Меркурий. А про Землю забыли?
На Земле просто - покупаете тритий (предварительно проконсультировавшись с А.Семеновым, чтобы на левый не нарваться), в дюар вставляете газоотводную трубку, и получаете гелий-3. Немного терпения только, как при изготовлении домашнего вина.
Тритий производился в России и США, но сейчас не производится - спроса нет.
Другой вопрос - масштаб. Для МП на Земле производить топливо в принципе нельзя - только в космосе. Но варианты его получения - это надо сравнивать.

[Wyvern]

Кстати, а ядерное производство Гелия-3 и Дейтерия на Меркурии никто не рассматривал?

...... А про Землю забыли?
На Земле просто - покупаете тритий ....
Другой вопрос - масштаб. .....

На один кВт энергии получаемой из ТАКОГО Не3 придется навскидку примерно 200-300кВт получаемой в реакторе деления  :lol: В принципе ничо менять тогда не надо  :wink:

Есть сложные термоядерные циклы, ( http://www.ioffe.ru/journals/jtf/2006/09/p51-54.pdf ) в которых используется дейтерий (и литий), как начальные элементы, а большая часть энергии производится на Не3. Но это что то типа парогазотурбинной установки замкнyтого цикла -а мы пока даже паровичок Уатта не построили    :wink:

[Wyvern]

Кстати, а ядерное производство Гелия-3 и Дейтерия на Меркурии никто не рассматривал?

Интересный вопрос. Обычно рассматривается Луна, Уран, Юпитер, вот теперь - Меркурий.......

Есть расчеты по которым идеальным местом добычи Не3  является Уран, имеющих массу преимуществ:

1. Общая ХС для миссии туда-орбита Урана-обратно лишь немного больше, чем Земля-поверхность Луны-обратно. И значительно меньше, чем для всех остальных планет-гигантов. Мало того, даже тяготение на "поверхности" Урана ближе всего к земному.
2. Самое высокое содержания Не в атмосфере среди планет-гигантов - а значит, предположительно, и самая высокая концентрация Не3.
3.  Самая холодная атмосфера из гигантов (кроме Нептуна), что значительно облегчает добычу гелия и, например, использование аэростатических платформ.

Итого энергетически Не3 из атмосферы Урана примерно вдвое дешевле лунного, втрое сатурновского и в четыре раза - юпитерианского.

[Иван Моисеев]

Кстати, а ядерное производство Гелия-3 и Дейтерия на Меркурии никто не рассматривал?

...... А про Землю забыли?
На Земле просто - покупаете тритий ....
Другой вопрос - масштаб. .....

На один кВт энергии получаемой из ТАКОГО Не3 придется навскидку примерно 200-300кВт получаемой в реакторе деления  :lol: В принципе ничо менять тогда не надо  :wink:

Есть сложные термоядерные циклы, ( http://www.ioffe.ru/journals/jtf/2006/09/p51-54.pdf ) в которых используется дейтерий (и литий), как начальные элементы, а большая часть энергии производится на Не3. Но это что то типа парогазотурбинной установки замкнyтого цикла -а мы пока даже паровичок Уатта не построили    :wink:

Ракетное топливо (которое хорошее) всегда стоило и будет стоить недешево. В чем стоимость - в кВт или в рваных баксах - это просто перевод единиц из одной системы в другую.

Навскидку - системы с магнитным удержанием для производства топлива (He3 - в данном случае) в требуемых масштабах не катят.

Хотя, чем черт не шутит. Если кто-то предложит рассматриваемый вариант - надо будет рассматривать. В статье вариант производства топлива в реакторе для нужд самого реактора. Та часть, которая может остаться для производства топлива, (опять же - навскидку) мала.

[fan2fan]

Kosmogen пишет:
 

(см. Project Icarus Update

Там в комментах James M. Essig от 7 мая пишет, что сочетая 1)  pB11 синтез (протон-бор реакцию) с разгоном от Солнца с 2) солнечными парусами из углеродных нанотрубок по его расчетам можно достичь скорости 0.495 С.[/img]

А зачем столько (даже если 0,25с одним парусом) - как потом тормозить-то ? Или это дельта х/с 0,495с ? (т.е. включает торможение) ?

[Kosmogen]

А зачем столько (даже если 0,25с одним парусом) - как потом тормозить-то ? Или это дельта х/с 0,495с ? (т.е. включает торможение) ?

Много не мало :lol: . Теоретически по этой схеме можно, видимо, и больше скорость развить, но вы правы, что придётся тормозить, если  встретится что-то интересное. Есть предложение из отработанных пустых баков (на картинке - сферы) при подлете к звезде с помощью нанотехнологий развернуть паруса побольше и тормозить ими.  В любом случае корабль должен быть оснащен мощным телескопом, чтобы выполнять оптическое исследование по курсу к цели  :arrow: и обеспечить принятие решения  о необходимости торможения заранее

[Kosmogen]

А зачем столько (даже если 0,25с одним парусом) - как потом тормозить-то ? Или это дельта х/с 0,495с ? (т.е. включает торможение) ?

На проработку виртуального проекта vIcarus межзвёздного полета в киберпространстве (http://www.centauri-dreams.org/?p=12701) планируется потратить примерно 36 тыс. человеко-часов 20 добровольцев. Программа позволит выполнить компьютерное моделирование звездолета Icarus,  двигатели которого должны работать на импульсной термоядерной реакции Дейтерий/Гелий-3 (добыча и заправка на Уране) с катализацией антипротонами синтеза. Вид софта:

И если в проекте Дедал для исследования планет звёзды назначения предполагалось использовать микрозонды (типа наноАМС), то в Икаре не исключена возможность магнитного торможения парусами (but magnetic sail braking remains a distinct possibility for Icarus). :!:

[Oleg]

Прошу сильно не пинать за подъем вопроса давно уже в этой теме
утрамбованного пластами сообщений...

1. Планеты, размером с Юпитер в экосфере наблюдениями за Альфа Центаврой (Толиман) достоверно закрыты.

Полифем массой с Сатурн. Это в 3.34 раза меньше по массе чем Юпитер. А вот тут
http://community.livejournal.com/ru_universe/192551.html#cutid1 читаем:

Астрономы успели накопить огромный объем экспериментальных данных, но до сих пор так и не обнаружили в этой системе ни одной экзопланеты. По мнению ученых, в случае A Центавра А максимальная масса планеты, которая могла остаться незамеченной, составляет две с половиной юпитерианских, а для

[КотКот]

Если считать основной возможностью межзвездного коробля термоядерный взрыволет, то одним из критических параметров здесь является толщина стенки баков дейтерия и гелия3. Можно ли для этого использовать тонкие, ажурные стенки, например толщиной в 1 мм или в 1 мкм. Тем более, что вести все это к месту старта можно в одних баках, а перед стартом отбросить защитные термические баки, оставив минимальную толщину.
При толщине 2 см Феникс имееет стартовую массу 4.71 *10+5 тонн,а при толщине 2 мм ----4.65  --- 0.2 мм  
Однако с этой стороны быстро достигается предел. Надо разобраться со щитом. Вот где масса зарыта...
С другой стороны, температура 3000К для отражателя ---- мягко говоря нереально. А уменьшение температуры до 1000К сразу приводит к росту стартовой массы звездолета в 10 раз.

[poruchik]

МОИСЕЕВ!!! Где давно обещаный тобой щедевр в виде сборника проектов по теме звездолетов? Сбрось ссылку или книжку почитать плиз. Обещал тему обобщить и выпустить резюме!! Где?

[Иван Моисеев]

Если считать основной возможностью межзвездного коробля термоядерный взрыволет, то одним из критических параметров здесь является толщина стенки баков дейтерия и гелия3. Можно ли для этого использовать тонкие, ажурные стенки, например толщиной в 1 мм или в 1 мкм. Тем более, что вести все это к месту старта можно в одних баках, а перед стартом отбросить защитные термические баки, оставив минимальную толщину.
При толщине 2 см Феникс имееет стартовую массу 4.71 *10+5 тонн,а при толщине 2 мм ----4.65  --- 0.2 мм  
Однако с этой стороны быстро достигается предел. Надо разобраться со щитом. Вот где масса зарыта...
С другой стороны, температура 3000К для отражателя ---- мягко говоря нереально. А уменьшение температуры до 1000К сразу приводит к росту стартовой массы звездолета в 10 раз.

Пост, мягко говоря, плохо отформатирован.
Что получается при 2 мм и 0,2 мм?
Щит = отражатель = курсовой экран?
То, что да старта топливо в одних баках, после - в других, это традиционно. Но здесь есть такой вариант - при движении в Солнечной системе усиленные баки, после облегченные. (а если использовать НB - так вообще без баков).

[Иван Моисеев]

МОИСЕЕВ!!! Где давно обещаный тобой щедевр в виде сборника проектов по теме звездолетов? Сбрось ссылку или книжку почитать плиз. Обещал тему обобщить и выпустить резюме!! Где?

Разве я что-то обещал? Весьма опрометчиво с моей стороны. Но даже если спьяну что и пообещал, то у нас традиционно обещанного три года ждут.
А с учетом современных российских космических реалий - 3^3=27 лет.

[КотКот]

То, что да старта топливо в одних баках, после - в других, это традиционно. Но здесь есть такой вариант - при движении в Солнечной системе усиленные баки, после облегченные. (а если использовать НB - так вообще без баков).

Собственно это я и хотел сказать. От Земли может транспортироваться только кабина. Вопрос в другом ---- дает ли это ощутимую выгоду в плане экономии топлива.
P.S. Расчет проводился на модели "Феникса".

[poruchik]

МОИСЕЕВ!!! Где давно обещаный тобой щедевр в виде сборника проектов по теме звездолетов? Сбрось ссылку или книжку почитать плиз. Обещал тему обобщить и выпустить резюме!! Где?

Разве я что-то обещал? Весьма опрометчиво с моей стороны. Но даже если спьяну что и пообещал, то у нас традиционно обещанного три года ждут.
А с учетом современных российских космических реалий - 3^3=27 лет.

Господа! Вопрос, стоящий на бильярдном столе, пардон на повестке дня открыт. Поскольку Моисеев наообещав спьяну, в бутылку с первого раза не попал - предлагаю всем остальным желающим попробовать сделать это. Напишите ктонить краткий обзор по проектам, рассмотренным в этой ветке - типа "Инженерные решения по осуществлению межзвездных полетов" и т.п. Можете даже официальную книжку издать. Мы почитаем, а вам респект и уважуха.

[PathFinder]

Уважаемые форумчане!
По-моему реактивный принцип движения для межзвездных перелетов подходит плохо по двум (по крайней мере) следующим причинам.
1. Необходимая стартовая масса корабля зависит от скорости до которой разгоняется корабль существенно нелинейно (мягко говоря). А минимально необходимой скоростью для межзвездных перелётов, думаю, стоит считать 0,02C - 0,03C (для автоматов) и 0,3C - 0,5C (для пилотируемых кораблей).
2. Термоядерные реактивные двигатели, дающие достаточный удельный импульс для достижения вышеозначенных скоростей, очень сложны в разработке и изготовлении и не представляются достаточно надёжными и безопасными. (Понимаю, что этот пункт не обоснован. Кто считает нужным может оспорить).

Теперь рассмотрим некоторые известные варианты кораблей с точки зрения этих недостатков.

1.Различные корабли с термоядерными двигателями (Дедал, Икар и т.д.) Недостатки пунктов 1 и 2 присутствуют полностью.
2. Различные проекты прямоточек частично или полностью лишены недостатка пункта 1, но недостаток пункта 2 присутствует полностью.
3. Парусники, разгоняемые внешним источником энергии (мазеры, ускорители каких-либо частиц и т.д.). Недостатков пунктов 1 и 2 лишены полностью, но всё равно не выдерживают критики.
Внешние источники энергии оказываются весьма неслабых размеров, причем располагаться должны вне Земли со всеми вытекающими последствиями.
Кроме того, поток энергии должен быть практически параллельным, иначе его энергия просто рассеется на таких больших расстояниях. Но тогда парусник может легко выйти из потока энергии. А оперативно узнать об этом на Земле и вернуть парусник в поток по понятным причинам не представляется возможным.
Уязвимость от микрометеоритов.
Ну и собственно проблема торможения у цели.
4. Парусники, разгоняемые солнечным ветром. Недостатков пунктов 1 и 2 лишены полностью, но смогут ли они набрать достаточную для межзвездного перелёта скорость?
Кроме того, проблема маневрирования вдали от звезд и уязвимость от микрометеоритов.
5. Корабли поколений обсуждать пока не буду. Это не для первого полета.
6. Я ничего существенного не забыл?

В свете вышесказанного для межзвездных перелётов представляется актуальным нереактивный принцип движения.
В частности двигатель Дмитрия Мотовилова, описанный в статье "Сердце звездолёта" в журнале «Техника-молодежи» 1982 №3, с.54-55, 63. В Интернете её можно прочитать например вот здесь.

Для тех кому лень читать - принцип действия в двух словах.
Имеется два электромагнита, жёстко закреплённых на небольшом расстоянии R друг от друга. Включаем первый электромагнит и ждём когда электромагнитная волна от него достигнет второго магнита (то есть пройдет расстояние R). Как только достигла, включаем второй электромагнит и выключаем первый. В результате на второй магнит будет действовать сила Ампера, направленная в сторону первого магнита. На первый электромагнит со стороны второго сила не будет действовать, так как к моменту прихода электромагнитной волны от второго магнита первый уже выключен. Затем вышеописанные действия циклически повторяются.

В результате на систему магнитов действует нескомпенсированная сила, направленная от второго электромагнита к первому. Это происходит потому, что электромагниты взаимодействуют не непосредственно друг с другом, а с полем, которое массы не имеет.

На самом деле у Мотовилова порядок подачи напряжения на электромагниты немного другой. У него на электромагниты подаются синусоидальные напряжения сдвинутые друг относительно друга таким образом, что на оба электромагнита сила действует в одном, а не в противоположных направлениях (как это должно бы быть по закону Ньютона).

Хочется отметить то, что принцип действия двигателя Мотовилова не противоречит никаким законам физики!

Корабль, оборудованный двигателем Мотовилова не имеет необходимости везти с собой горючее и безопасней корабля с термоядерным двигателем.

Предлагаю обсудить возможность применения двигателя Мотовилова для межзвездных перелётов.

P.S. Кто нибудь в курсе, может ли ионный двигатель разогнать корабль хотя бы до 0,01C при разумном соотношении стартовой и конечной масс корабля? Если да, то проблему посылки автоматического межзвездного зонда можно в принципе считать решённой.