Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[zyxman]

А у меня тут мысль возникла - "гулять так гулять" - а что если наш взрывной двигатель будет "полу-КВС" - то есть пусть там будет длинный узкий канал, обложенный со всех сторон цистернами с (условно) водой, и внутри еще магнитное поле, чтобы на цистерны только рентген попал а плазма пусть летит через магнитное сопло наружу.
Логично что вода в цистернах будет греться и ее тепло можно куда-то употребить, хоть на ионники, хоть на паровой реактивный двигатель.
А если хочется чтобы совсем никакого рентгена наружу не вышло, так канал еще и загнуть можно

Такой двигатель нам не нужен - у него скорость истечения маленькая получится, а температура наоборот большая.

А какая НАМ нужна температура и скорость истечения?

Цистерны поплавит.

Я же не сказал, КАКИЕ должны быть цистерны, я даже подразумевал "цистерны", то есть как таковых цистерн может и не быть, как кстати и жесткого канала - может просто обложить ажурный "канал" из ферм ледяным бланкетом, который приймет на себя рентген и преобразуется в плазму, а дальше магнитное сопло итд.

PS Кстати, "канал" может быть из надувных конструкций - разлетающейся от взрыва плазме это не помешает.

[Иван Моисеев]

Считал я в принципе так же, как и вы - разбивая время взрыва на части и смотря на излучение.
Но в момент начала реакции ее продукты - быстрые ионы покидают сферу горения унося с собой энергию (увы), но зато и не увеличивая вклад в равновесную температуру и излучение.

Гм... странный оборот речи...
Из шара ничто не может улететь (хотя Ганс и уговаривает во всю!) так как край шара это и есть свободно улетающие из него частицы. Если бы не было излучение, в моей модели температура шара падала "сама собой" с ростом объема шара. Хотя и "медленно"

Возьмем мишень и нагреем ее до температуры 10 кэВ. 100 млн гр - это больше, чем у вас. Момент начала горения. В этот момент мишень будет излучать как черное тело.
Начинается горение. Из мишени вылетают ионы с энергией примерно 4 МэВ на нуклон.

Получается два шара. Первый с равновесной температурой 10 кэВ, который продолжает излучать, как черное тело и второй - расширяющийся со скоростью чуть не два порядка большей.

Если вы будете считать, что шар, образованный разлетающимися ионами также излучает, как черное тело с температурой 4 МэВ - излучение зашкалит за все мыслимые пределы.

Но это не так. Ионы просто улетают и начинают уже излучать только синхротронное излучение (пардон за тавтологию).
Не получилось ли у вас схожая вещь при оценке излучения ядерного топлива?

[Alex_Semenov]

Возьмем мишень и нагреем ее до температуры 10 кэВ. 100 млн гр - это больше, чем у вас. Момент начала горения. В этот момент мишень будет излучать как черное тело.
Начинается горение. Из мишени вылетают ионы с энергией примерно 4 МэВ на нуклон.

Получается два шара. Первый с равновесной температурой 10 кэВ, который продолжает излучать, как черное тело и второй - расширяющийся со скоростью чуть не два порядка большей.

Если вы будете считать, что шар, образованный разлетающимися ионами также излучает, как черное тело с температурой 4 МэВ - излучение зашкалит за все мыслимые пределы.

Но это не так. Ионы просто улетают и начинают уже излучать только синхротронное излучение (пардон за тавтологию).
Не получилось ли у вас схожая вещь при оценке излучения ядерного топлива?

Гм... Именно об этом и орал мне в ухо, кстати, Ганс. Как я его понимаю. Но я очень сомневаюсь что ионы с 4 МэВ так просто улетят из мишени. Так как плазма очень плотная, они по пути "на поверхность" наверняка:

1. Столкнуться с другими ионами и поделятся с ними энергией (отлетев кстати обратно внутрь плазмы, если летели наружу)
2. Столкнутся с электронами, которые отберут часть их энергии и быстренько превратят ее в тот самый свет.

То есть. По пути на поверхность ваш ион наверняка выравняет свою температуру со средой в которой находится. А как иначе? Ведь это и есть суть того что мы называем критерий Лоусона. Выделяющаяся термоядерная энергия сама себя поддерживает. То есть выделившаяся энергия греет плазму.

Это все качественная картинка конечно. Количественная могла бы многое поменять. Во всяком случае в БОМБЕ картина будет именно такая. Реакция идет внутри. Внешние оболочки бомбы – инертные материалы, которые непременно встанут на пути разлетающихся ионов. Более того, габариты "мишени" – десятки сантиметров (я брал для 1 Мт бомбы сферу 70 см). Пройти 35 см сверхплотной плазмы и не столкнутся с чем-то в этом случае нереально.
Тем более что я сейчас склонен к идее простой термоядерной бомбы на дейтерите-лития, окруженной боровой оболочкой, которая должна впитать нейтроны и превратиться в разлетающуюся плазму рабочего тела. 25-35 см слоя вполне хватит чтобы поглотить 90%-99% нейтронов.
 
В случае обжатия ЧИСТОЙ мишени лазерами в граммы (и миллиметры диаметром) ситуация может быть иной. Возможно как вы описываете (хотя что делать с Лоусоном тогда?). Но насколько я понимаю такие мишени на практике нас не устроят. Даже в "Дедале" мишени были уже (кажется) в килограммы массой и сантиметры в диаметре.

[Иван Моисеев]

Но я очень сомневаюсь что ионы с 4 МэВ так просто улетят из мишени. Так как плазма очень плотная, они по пути "на поверхность" наверняка:

1. Столкнуться с другими ионами и поделятся с ними энергией (отлетев кстати обратно внутрь плазмы, если летели наружу)
2. Столкнутся с электронами, которые отберут часть их энергии и быстренько превратят ее в тот самый свет.

То есть. По пути на поверхность ваш ион наверняка выравняет свою температуру со средой в которой находится. А как иначе? Ведь это и есть суть того что мы называем критерий Лоусона. Выделяющаяся термоядерная энергия сама себя поддерживает. То есть выделившаяся энергия греет плазму.

Все правильно. Я вам нарисовал крайний вариант. Второй край - тот который вы взяли - все ионы поглощаются плазмой. Реал - где-то между этими двумя краями.

В случае обжатия ЧИСТОЙ мишени лазерами в граммы (и миллиметры диаметром) ситуация может быть иной. Возможно как вы описываете (хотя что делать с Лоусоном тогда?). Но насколько я понимаю такие мишени на практике нас не устроят. Даже в "Дедале" мишени были уже (кажется) в килограммы массой и сантиметры в диаметре.

Нет. Скорее всего 1 грамм для мишени - это предел мыслимого (если не забираться в ступенчатые микровзрывы).
Отсюда проистекает еще одна хитрая техническая задача - подача мишеней в камеру сгорания со скоростями порядка километров в секунду.

[Иван Моисеев]

Обработал материалы настоящего обсуждения за 1 квартал этого года:
файл: http://path-2.narod.ru/02/08/ivmp_2011-1.pdf
на странице:
http://path-2.narod.ru/02/08/f_iz.htm

[Иван Моисеев]

Создал блог в LiveJournal:
http://ivan-moiseyev.livejournal.com/
В основном по Проблеме МП.
Предполагаю популярно, он нуля описывать проблематику.

[КотКот]

Кстати, о ступенях.

Сначала лазерный парус от Станции Кларка

Затем Взрволет на термоядерных бомбах

Затем ТЯРД

При торможении:

Парус Зубрина

Затем ТЯРД

Как-то так

[gans3]

Гм... Именно об этом и орал мне в ухо, кстати, Ганс. Как я его понимаю. Но я очень сомневаюсь что ионы с 4 МэВ так просто улетят из мишени. Так как плазма очень плотная, они по пути "на поверхность" наверняка:

1. Столкнуться с другими ионами и поделятся с ними энергией (отлетев кстати обратно внутрь плазмы, если летели наружу)
2. Столкнутся с электронами, которые отберут часть их энергии и быстренько превратят ее в тот самый свет.

То есть. По пути на поверхность ваш ион наверняка выравняет свою температуру со средой в которой находится. А как иначе? Ведь это и есть суть того что мы называем критерий Лоусона. Выделяющаяся термоядерная энергия сама себя поддерживает. То есть выделившаяся энергия греет плазму.

(Проболжая орать в ухо)
В. Плазме. Оптически плотной потерь на тепловое излучение НЕТ!
Плазменный шар не разлетается, он удерживает сам себя за счет кулоновских сил. Потери идут только через "переохладившуюся" оболочку и те самые ионы, энергии котрых хватило "пробить" эту оболочку. А под оболочкой энергия излучается и поглощается в самой среде. Плазмоид "держит сам себя" - это фундаментальное свойство плазмы. И по пути на поверхность ион останется с той же энергией, что и выделился при реакции, излученный рентген тут же поглощаетс я. Это и есть "оптически плотная среда". Когда из-за потерь ионов плазма станет оптически прозрачной - тогда и поизойдет мгновенное остывание по Стефану -Больцману рекомбинированного газа. Как-то так...

[Boo]

Кстати... Джеймс Кэмерон очень любит прорабатывать технические стороны фильма.
На чём они летали в "Аватаре" на Пандору (к Толиману) за ~ 6 лет? Картинка корабля в фильме есть, интересно, что за движки  

[hecata]

Кстати... Джеймс Кэмерон очень любит прорабатывать технические стороны фильма.
На чём они летали в "Аватаре" на Пандору (к Толиману) за ~ 6 лет? Картинка корабля в фильме есть, интересно, что за движки  

Аннигиляционные какие-то. Вообще Кэмерон взял достаточно проработанный проект (можно найти в пандорапедии), в то же время достаточно консервативный по идеям. А weta digital красиво нарисовала.

[tagus]

На чём они летали в "Аватаре" на Пандору (к Толиману) за ~ 6 лет?

На бредолете. Степень бредовости, правда, чуть ниже средненаучнофантастической. Оно, конечно, немного проработано, но степень оптимизма в плане ТТХ ненаучнофантастическая.

Картинка корабля в фильме есть, интересно, что за движки

Power Source:
Hybrid deuterium fusion / matter-antimatter annihilation.

Propulsion:
Two hybrid fusion/matter-antimatter engines. One photon sail. One fusion PME (Planetary Maneuvering Engine.) Beamed photon power from Earth for outward acceleration phase; ship's hybrid fusion / matter-antimatter power for deceleration phase on approach to Pandora. Sequence reversed for return to Earth.

Engines:
Two, arranged symmetrically in a tractor configuration. They are angled outward a few degrees off the ship's longitudinal axis so their exhaust plumes bypass the ship's structure. This results in a slight cosine loss to thrust efficiency, and the body of the ship must be shielded from the plume's thermal radiation, but the mass-savings advantage of a tensile structure outweigh these disadvantages. Since a very long truss is needed to separate the habitable section of the ship from the engines which produce large amounts of radiation, such a structure would be prohibitively massive if it were a conventional space-frame truss designed for compressive loading. But the carbon-nanotube composite tensile-truss creates the necessary stand-off distance at one tenth the mass. Essentially it is a tow cable with enough torsional rigidity to allow the ship to maneuver, including the pitch-over maneuver which must be performed to turn 180 degrees for the deceleration burn when inbound to Pandora.

A matter-antimatter reaction causes the total conversion of matter into energy, as per Einstein's famous formula of E = mc2. The antimatter (in this case anti-hydrogen) is contained by a magnetic field in a near-perfect vacuum in which it circulates as a high density cloud of atoms cooled to near-absolute-zero temperature. When antimatter and matter (normal hydrogen) are brought together, they mutually annihilate and produce an enormous amount of energy, which must be directed by an ultra-powerful magnetic field to form the exhaust plume. These photons of energy, although massless, possess momentum, and their ejection provides the thrust to accelerate the ship. Additional thrust is obtained by injecting hydrogen atoms into the plasma before it leaves the engines. The exhaust flare is an incandescent plasma a million times brighter than a welding arc, and over thirty kilometers long. The plume is considered to be one of the most spectacular man-made sights in history.

A: photon sail attachment (here folded, as used during the departure from Earth).
B: radiators for cooling.
C: spherical "fuel" (hydrogen and anti-hydrogen) containers.
D: matter-antimatter engine nozzles.
E: main tensile truss.
F: cargo compartments and docking ports for the two shuttles.
G: transportation chambers for the cryosleeping passengers and crew living quarters.
H: mirror-shield.

[tagus]

Аннигиляционные какие-то.

Гибридные. Парусно-аннигиляционные.

[Иван Моисеев]

Кстати о художествах.
Мне тут попалась случайно:
Барон Алексей, "Эпсилон эридана"

http://fictionbook.ru/author/baron_alekseyi/yepsilon_yeridana/download.a6.pdf
При беглом пролистывании заметил там тех.характеристики разных аппаратов.
Кто-нибудь читал? Какие рекомендации? А то там 500 страниц...

[hecata]

Аннигиляционные какие-то.

Гибридные. Парусно-аннигиляционные.

Ага, точно. Мое определение "консервативные" надо понимать "как в научной фантастике" Ибо настоящая инженерия МП у обывателя взрывает мозг и кажется научной фантастикой . Так же и мысль, что человек в его биологическом обличии до Юпитера-то не долетит никак.

[sychbird]

В начале XXII века появится космический корабль, пригодный для путешествия к звездам, надеются ученые. Возможно, сначала это будут маленькие, "размером с ноготь", но очень быстрые, способные двигаться с околосветовыми скоростями компьютеры, какие миллионами можно будет рассылать по космосу.
http://www.inopressa.ru/article/25Apr2011/times/idea.html

[КотКот]

В начале XXII века появится космический корабль, пригодный для путешествия к звездам, надеются ученые. Возможно, сначала это будут маленькие, "размером с ноготь", но очень быстрые, способные двигаться с околосветовыми скоростями компьютеры, какие миллионами можно будет рассылать по космосу.
http://www.inopressa.ru/article/25Apr2011/times/idea.html

Технокосм однако.....

[Антикосмит]

В начале XXII века появится космический корабль, пригодный для путешествия к звездам, надеются ученые. Возможно, сначала это будут маленькие, "размером с ноготь", но очень быстрые, способные двигаться с околосветовыми скоростями компьютеры, какие миллионами можно будет рассылать по космосу.
http://www.inopressa.ru/article/25Apr2011/times/idea.html

Неблагодарное это дело давать прогнозы на века.

[sychbird]

В начале XXII века появится космический корабль, пригодный для путешествия к звездам, надеются ученые. Возможно, сначала это будут маленькие, "размером с ноготь", но очень быстрые, способные двигаться с околосветовыми скоростями компьютеры, какие миллионами можно будет рассылать по космосу.
http://www.inopressa.ru/article/25Apr2011/times/idea.html

Технокосм однако.....

В компьютеры с ноготь я могу поверить. В химические анализаторы тоже. В оптические уже сложнее, но есть резерв голографии. А вот в физические анализаторы подобного размера вериться с трудом. Детекторы высокоэнергетических частиц на известных принципах ? В полевые детекторы тоже можно поверить с определенной натяжкой.

Да и еще как будет со связью? По принципу Хаябусы - воврат?

[Lev]

В начале XXII века появится космический корабль, пригодный для путешествия к звездам, надеются ученые. Возможно, сначала это будут маленькие, "размером с ноготь", но очень быстрые, способные двигаться с околосветовыми скоростями компьютеры, какие миллионами можно будет рассылать по космосу.
http://www.inopressa.ru/article/25Apr2011/times/idea.html

Технокосм однако.....

В компьютеры с ноготь я могу поверить. В химические анализаторы тоже. В оптические уже сложнее, но есть резерв голографии. А вот в физические анализаторы подобного размера вериться с трудом. Детекторы высокоэнергетических частиц на известных принципах ? В полевые детекторы тоже можно поверить с определенной натяжкой.

Да и еще как будет со связью? По принципу Хаябусы - воврат?

И они двинулись в Космос за телами! — Как испанские колонисты за рабами...

"Дом скитальцев"

[Иван Моисеев]

Сегодня в Мембране любопытная заметка:
Бактерии выдержали перегрузку в 400 000 g

Исследователи из Страны восходящего солнца решили проверить на выносливость пять видов микроорганизмов. Учёные поместили их в ультрацентрифугу и выяснили, что два вида почвенных бактерий выживали и успешно размножались даже при 403 627 g.

http://www.membrana.ru/particle/16074?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+membrana_ru+%28Membrana.ru%29

И, соответственно, такая мысль возникла. Если есть экзопланета, для жизни человека неподходящая, но подходящая для жизни бактерий (CO2-атмосфера, например),  можно построить электромагнитный ускоритель и обстрелять эту планету, скажем, граммовыми капсулами с бактериями.
И пока корабль летит - бактерии кислород в атмосфере наработают.