Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[gans3]

Для начала было бы здорово докинуть до какой-нибудь Глизы автоматический зонд, чтобы рассмотреть их землеподобные планеты поподробнее.

 Глупость какая. Рассматривать планеты у персловутой Глейзе можно из фокуса гравитационной линзы Солнца. Это всяко дешевле и быстрее флай-бай миссии.

В соседней ветке высказано мнение, что это невозможно. А я не могу проверить утверждение, потому как гуманитарий.

 Да, помню, желтыми буквами еще писал один ныне перманентно забаненный. Очень эмоционально.
 И это понятно - всю жизнь он читал, как доблестные покорители вселенной мужестванно прилетают и открывают, а тут в определенную точку пространства попасть и никуда ДАЛЕКО лететь не надо.
Разрыв шаблона. Пичаль

И главное риск невыполнения миссии намного ниже. А то летит зонд сто лет и бац - недолетел. Пичаль

[КотКот]

Для начала было бы здорово докинуть до какой-нибудь Глизы автоматический зонд, чтобы рассмотреть их землеподобные планеты поподробнее.

 Глупость какая. Рассматривать планеты у персловутой Глейзе можно из фокуса гравитационной линзы Солнца. Это всяко дешевле и быстрее флай-бай миссии.

В соседней ветке высказано мнение, что это невозможно. А я не могу проверить утверждение, потому как гуманитарий.

На заборе тоже много чего пишут. Но с помощью этих гравитационных линз уже планеты открывают у дальних звезд. Так что метод работает. РЕАЛЬНО.

[pkl]

А каково расстояние до этого фокуса?

[gans3]

А каково расстояние до этого фокуса?

http://lenta.ru/news/2010/02/18/faraway/
550 АU
 
http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1157494

http://robert-ibatullin.narod.ru/utilities/gravlens.html

Из фокуса можно поддерживать связь с Альфой Центавра 100-ваттной лампочкой со скоростью 1 терабит/с.

На языке гайджинов втыкать здесь:
http://www.centauri-dreams.org/?p=10123

[Vit Skystranger]

Вообще это хорошая промежуточная ступенька от внутрисистемной к межзвездной космонавтике. Можно многое обкатать, те же термоядерные ракеты к примеру

[Дем]

Из фокуса можно поддерживать связь с Альфой Центавра 100-ваттной лампочкой со скоростью 1 терабит/с.

Только в одну сторону - в обратную хрен от звезды отфильтруешь.
Да и сильно сомневаюсь, что через это можно будет разглядеть не лампочку, а поверхность планеты...

[pkl]

А каково расстояние до этого фокуса?

http://lenta.ru/news/2010/02/18/faraway/
550 АU
 
http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1157494

http://robert-ibatullin.narod.ru/utilities/gravlens.html

Из фокуса можно поддерживать связь с Альфой Центавра 100-ваттной лампочкой со скоростью 1 терабит/с.

На языке гайджинов втыкать здесь:
http://www.centauri-dreams.org/?p=10123

Хм, не так, чтобы уж и очень далеко. Только вот как там затормозить? И ещё - я читал, там необходима очень высокая точность стабилизации. И как это сделать в безопорном и безориентирном пространстве - тот ещё вопрос.

[КотКот]

.........................
Хм, не так, чтобы уж и очень далеко. Только вот как там затормозить? И ещё - я читал, там необходима очень высокая точность стабилизации. И как это сделать в безопорном и безориентирном пространстве - тот ещё вопрос.

С собой надо притащить много, несколько миллиардов тон вещества, застопорить его и наблюдать. Звезды и Солнце всегда видны для ориентировки.....

[pkl]

Как у Вас всё легко! Это ж сколько энергии понадобится?!

[gans3]

А каково расстояние до этого фокуса?

http://lenta.ru/news/2010/02/18/faraway/
550 АU
 
http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1157494

http://robert-ibatullin.narod.ru/utilities/gravlens.html

Из фокуса можно поддерживать связь с Альфой Центавра 100-ваттной лампочкой со скоростью 1 терабит/с.

На языке гайджинов втыкать здесь:
http://www.centauri-dreams.org/?p=10123

Хм, не так, чтобы уж и очень далеко. Только вот как там затормозить? И ещё - я читал, там необходима очень высокая точность стабилизации. И как это сделать в безопорном и безориентирном пространстве - тот ещё вопрос.

Почему пространство безориентиро-то?
Для  "безопорного" пространства реактивное движения и выдумали.
Точность нужна всяко меньше, чем попасть в соседнюю звезду зондом.
Вяло.
И тормозить -то зачем??? Тормозить недостаточно. Надо синхронизировать траекторию телескопа с перемещением фокуса гравилизы. Либо посылать очень много зондов по траектории, осматриающей нужные точки-фокусы для разных целей на пролете. И все равно получается дешевле и быстрее, чем флайбай.

[Макар]

А тормозить солнечным (световым) парашютом.
Если без шуток, то думаю должно работать.

[pkl]

Почему пространство безориентиро-то?
Для  "безопорного" пространства реактивное движения и выдумали.
Точность нужна всяко меньше, чем попасть в соседнюю звезду зондом.
Вяло.
И тормозить -то зачем??? Тормозить недостаточно. Надо синхронизировать траекторию телескопа с перемещением фокуса гравилизы. Либо посылать очень много зондов по траектории, осматриающей нужные точки-фокусы для разных целей на пролете. И все равно получается дешевле и быстрее, чем флайбай.

550 А.Е. - это не далеко. Но и не близко. Так что если мы хотим добраться туда за разумные сроки, нам понадобится хороший ядерно-ионный буксир. Который должен сначала разонать, а затем тормознуть. И вывести телескоп на круговую орбиту как раз на те 550 А.Е. И ещё момент - я читал давно об этом проекте. Там главной сложностью было то, что, чтобы аппарат не вышел из гравитационного фокуса, его надо удерживать в пространстве с точностью +/- 1 м. Это правда?

[gans3]

Или телескоп должен быть огромным полем микродатчиков, что бы компенсировать смещение фокуса линзы и неточность позиционирования.
В общем флай-бай мимо звезды и мимо фокус-точки звезды примерно одинаково информативны будут, но фокус-точка несколько поближе.

[Wyvern]

Система разгона лазером не самого зонда, а каравана бомб, которые будут двигать его по траектории последовательно здесь уже обсуждалась. Там еще бомбы "стреляли" в зонд последовательно, разгоняя его.....

Года три-четыре придумалось мне нечто подобное, только на мой взгляд более совершенное

Суть была в том, что бы вывести на длинные орбиты цепочку рентгеновских лазеров с ядерной взрывной накачкой Затем они при пролете мимо них зонда на расстояниях 100-100000 км последовательно "обстреливали" бы аблирующее зеркало зонда разгоняя его до субрелятивистских, порядка 0,1с, скоростей. Т.е. фактически проект типа "Орион" но не несущий на себе заряды
Лазеры тут очень к месту, так как снимают проблему точности взаиморасположения предварительно выведенных зарядов и зарядов.

[Иван Моисеев]

Года три-четыре придумалось мне нечто подобное, только на мой взгляд более совершенное

Суть была в том, что бы вывести на длинные орбиты цепочку рентгеновских лазеров с ядерной взрывной накачкой Затем они при пролете мимо них зонда на расстояниях 100-100000 км последовательно "обстреливали" бы аблирующее зеркало зонда разгоняя его до субрелятивистских, порядка 0,1с, скоростей. Т.е. фактически проект типа "Орион" но не несущий на себе заряды
Лазеры тут очень к месту, так как снимают проблему точности взаиморасположения предварительно выведенных зарядов и зарядов.

А какой примерно КПД у таких лазеров?
И, заодно, новости NIF:
http://www.membrana.ru/lenta/index.html?10835  

Самая крупная лазерная система в мире — "Национальная установка зажигания" (NIF) — на днях произвела выстрел по своей первой криогенной мишени с термоядерным топливом.
Важный и успешный тест этой установки предшествует главной цели, ради которой и был построен колосс, — устойчивому запуску инерциального управляемого термоядерного синтеза (ICF).
Как гласит пресс-релиз Ливерморской лаборатории, 192 лазера за наносекунды выплеснули мегаджоуль энергии на маленький золотой цилиндр, содержавший пластиковую капсулу со смесью обычного водорода, трития и дейтерия.
Объём энергии, обрушенный на капсулу, в 30 раз превосходил тот, что был задействован в предыдущих похожих экспериментах на установке Omega в университете Рочестера. Это позволяет надеяться, что именно на NIF удастся реализовать 50-летнюю мечту об инерциальном ядерном синтезе.
Первый интегрированный тест NIF показал, что все системы комплекса работают слаженно и просто отлично. Причём в процессе лазерного выстрела мишень сканировали 26 диагностических систем.
Эти данные помогут физикам подготовиться к следующему этапу экспериментов — попытке поджечь в такой капсуле термоядерную реакцию.

[Wyvern]

Года три-четыре придумалось мне нечто подобное, только на мой взгляд более совершенное

Суть была в том, что бы вывести на длинные орбиты цепочку рентгеновских лазеров с ядерной взрывной накачкой ...

А какой примерно КПД у таких лазеров?

Порядка 1-10%. Но... При ядерно-взрывной то накачке это имеет значение?  

Сами такие лазеры очень просты - это тонкие металлические струны из цинка, вольфрама, золота. Расходимость луча зависит только от соотношения длинна струны/диаметр. Струны укладываются в размеростабильную, например углерод-углеродную матрицу вокруг заряда. И ФСЁ  :wink:
Немного подробнее - тут, Глава 2.6.3: http://npc.sarov.ru/issues/coretaming/section3p6.html

[Иван Моисеев]

Года три-четыре придумалось мне нечто подобное, только на мой взгляд более совершенное

Суть была в том, что бы вывести на длинные орбиты цепочку рентгеновских лазеров с ядерной взрывной накачкой ...

А какой примерно КПД у таких лазеров?

Порядка 1-10%. Но... При ядерно-взрывной то накачке это имеет значение?  

Как раз для такой накачки имеет особенное значение. Такой лазер, как я понимаю, два раза не используешь. Поэтому сразу встает вопрос - а сколько это будет весить.

[Wyvern]

....
Порядка 1-10%. Но... При ядерно-взрывной то накачке это имеет значение?  

Как раз для такой накачки имеет особенное значение. Такой лазер, как я понимаю, два раза не используешь. Поэтому сразу встает вопрос - а сколько это будет весить.

Минималистический заряд ака W-54 весил 23 кг (Davy Crocket, XM-388/28/29   - снаряд в сборе 34 кг) при мощности 22-150т.т.эк. и 27 кг в варианте мины SADM мощностью 1-10кт. Само "тело" лазера - карбоновая труба с струнами - пусть еще 30 кг. Система наведения (высокооборотные безопорные гиродины+БРЭО) путь еще 10. Итого в 100кг поместится

[Alex_Semenov]

Wyvern!
Получил вашу работу.
В целом мне понравилось.
Выдержано но напористо.
Отлично. Обязательно надо у себя на сайте выложить.
Но!
Есть ряд пожеланий и вопросов.

1. Где автор? Фамилия, имя, отчество. Стесняетесь?
 :wink:
2. Вы все же, как мне кажется в конце оборвали на полуслове. Надо было все-таки прикинуть хотя бы флай-бай зонд. Тем более что все исходные данные у вас там уже есть. Скорость истечение, тяга, масса двигательной установки.
И по вашим расчетам получается вроде как очень даже неплохо. 60 тонн двигатель и ~ 0.5  тонн тяги. Это очень даже не плохо для подобной системы. Я уже на глаз вижу что можно свести концы с концами для вполне реалистичного звездолета.
Но!
Есть претензия к расчету скорости истечения.
(а значит и к тяге).

Давайте уточним методику расчета скорости истечения.
Я пробовал восстановить,  но у меня теряются ВАШИ разряды.
 
У вас сноска 8 дает формулу:

Импульс удельный, м/сек = sqrt (41550*T/M), где Т – температура в К, а М – атомарная масса.

Атомарная масса – это атомная масса? То есть к углероду?
У меня вот что получается.
Температура T=7 540 000  К

Протий. Атомная масса 1,007825032
Vp=Корернь(41550*7540000/1,007825) =557543

Гелий-4. Атомная масса 4,002603254
Vp=Корернь(41550*7540000/4,0026) = 279769

Высчитываем среднюю арифметическую скорость (полагая отношения протия к гелию 1:1)

(1,007825*557543+4,0026*279769)/(1,0078+4,0026 )= 335642

Очень похоже на то, что получилось у вас 33650000м/сек. Но что-то с порядком не то.
Если в формуле м/сек, то получается скорость истечения всего 335.6 км/с. Уж никак не 11% от скорости света.
Что это за коэффициент 41550?

Я пробовал пересчитать по "школьной" среднеквадратичной скорости молекул газа:

V = корень(3*k*T/m0) = корень(3*k*Na*T/M)

Где k = 1,38E-23 – постоянная Больцмана
Na = 6,02E+23 – Число Авогадро
М, m0 – молярная масса (кг/моль) и масса частицы (кг) соответственно.

Если перевести килограммы в граммы для атомарной массы (*1000)  и вывести общий коэффициент, то получается:

3*k*Na*1000 = 3* 1,38E-23* 6,02E+23*1000= 24922,8

Порядок похож на ваши 41550 но все равно не совсем то.
Допустим, здесь другое распределение скоростей и коэффициент для миллионоградусной плазмы именно такой как у вас в формуле. Но все равно получается какая-то свистопляска с порядком. У вас получается скорость истечения больше чем у меня в 100 раз.

Еще.
До кучи.
Ваша скорость истечения по любому неверно рассчитана.
Если бы у вас средняя скорость истечения продуктов реакуии 33 650 км/с то у вас не сошелся бы энергетический баланс.
Давайте посчитаем дефект массы для основной реакции (побочными пренебрежем)

He3+D = He4+p

Атомарные массы исходных и конечных продуктов:

Гелий-3. . .3,016029319
Дейтерий. . .2,014101778
Гелий-4. . .4,002603254
Протий. . .1,007825032

Тогда дефект массы:

e=(3,016029319+2,014101778-4,002603254-1,007825032)/( 3,016029319+2,014101778)= 0,003916958

0.39%
В идеальном двигателе при таком дефекте массы скорость истечения (релятивистская формула):

w/c= корень(e*(2-e)) = 0,088422694*с  то есть 26 526,81 км/с

То есть. Для любого гелий-дейтериевого двигателя вы не можете получить скорость истечения рабочей массы выше 8.84% от скорости света.
Хотя при таком незначительном дефекте массы (0.4%) можно было бы считать и по классической формуле:

V=корень(2*E) = c*Корень(2*e) = 26 552,82 км/с

Почти нет разницы.
В любом случае - это идеал.
Когда вся выделившаяся ядерная энергия превратилась в кинетическую энергию отбрасываемой ракетной массы. Без каких-либо потерь.
Реальность будет всегда скромнее.
Но никак не лучше.
А у вас лучше. То есть в вашем двигателе откуда-то берется дополнительный загадочный источник энергии, помимо реакции синтеза.
Это озадачивает...
 :roll:

[Wyvern]

Wyvern!
....
0.Отлично. Обязательно надо у себя на сайте выложить.
Но!
Есть ряд пожеланий и вопросов.

1. Где автор? Фамилия, имя, отчество. Стесняетесь?
 :wink:
2. Вы все же, как мне кажется в конце оборвали на полуслове.

3.Давайте уточним методику расчета скорости истечения.
.....
Это озадачивает...
 :roll:

0. Буду благодарен
1. Нет, просто забыл, вышлю отдельно  :lol:
2. Оборвал... Есть продолжение. НО. (Опять это "НО!") для трансзвездного зонда не хватает тяги. А что бы рассчитать полет с переменной тягой-импульсом тяги не хватает у меня  :lol:
3. Не уточним...  :cry: Это очень сложный вопрос. Ни одна программа, ни Пропип, ни Астра не считает ТАКИЕ температуры, нет и энтальпии, очень сложно с давлением (хотя там и разряженная плазма, но при таких температурах давления вполне себе...хотя это уже и не давления  :? ) Поэтому рассчитано по простейшей формуле. 41550 -это коэффициент из уравнения Менделева-Клайперона. Хотя скорее всего Ваш расчет через [левое ухо правой рукой] дефект массы более верен. Можно исправить, указав в сноске, что обычные формулы могут давать завышенный результат.