Инженерные вопросы межзвездных перелетов

[C-300]

Вот:
"The Orion starship should actually be built on the ground.
We should build an unfueled version of it ready to take off.
The Orion thermonuclear starship is the best method of desposing of the worlds nuclear weapon stock piles by using them as fuel for the Orion thermonuclear Starship. Later in this century a new earth will be found circling a star within 50 light
years of the solar system . The new earth will have liquid water,
a breathable atmosphere and life on it . If it is 50 light years from
the solar system Orion will require 500 years to reach it at 10% of light velocity. If enough antimatter was bred and stored then 100 % completly clean "no fallout: thermonuclear pulse units can be made for orion. Only 1/2 gram of antimatter per pulse unit is required to replace a conventional 20 kiloton fission primary for an orion fusion pulse unit of up to 20 megatons of nuclear yield.
.I propose building it out of high grade nickel steel alloy.
I recomend take off mass when fueled with pulse units of
1000,000,000 kilograms for orion star ship .That is 1,000,000
metric tonnes. Mass fraction should be 10/1 to maximize cruising velocity on a 1 way decelerated trajectory to another star system .Velocity final = Effective exchaust velocity * natural logarithim of the mass ratio ( 10/1 ) . It may be 11.5 % of light velocity on an undecelerated trajectory for a 1 stage vehicle or
5.75% of light velocity on a decelerated trajectory ,for one stage orion . Adding a second stage with same specific impulse and mass ratio to create 2 stage orion starship may enable cruising velocity up to 11.5 % of light velocity on 1 way decelerated trajectory.Three stages may boost 1 way decelerated cruising velocity to 17% of light velocity on decelerated trajectory .
Use thermonuclear pulse units cylindrical in shape with two
stage teller - ulam design fueled by lithium 6 or 7 duteride fusion
fuel , and gun type primarys if fission is used in the primary rather then matter-antimatter annhilation to trigger the actual thermonuclear explosion of the pulse unit ..This is intended to be an actual interstellar ark . It is a so called "Noahs Ark" starship .
If the biblical prophesy in the book of revelations of the war of armageddon ,the four horsemen of the apocalypse and the distruction of our curent earth is ever fulfilled in actual fact:
the Orion starship provides the means to save the human race ,
and its current technological civilization from the evil of human nature . Interstellar, or interplanetary space flight is the one ,and only emperical rapture that can ever actually occur in the real world of emperical fact. At 11% of light velocity the journey to alpha centauri, if a new earth actually exists there will take 40 years of flight time . If its possibe built not only one noahs ark starship but in fact build at least several of them."
http://projectorion.proboards28.com/index.cgi?board=build
Товарищ даёт 17% при трёхступенчатой машине!.. На 500 световых лет переться - это 300 лет будет...
У меня, кстати, вопрос возник: у "Ориона" обещают у. и. до миллиона секунд. Но очевидно, что миллион секунд - это идеальный импульс у термояда, не имеющий отношения к импульсу "Ориона". Во-первых потому, что ловим мы не все частицы, во-вторых же ещё и потому, что конструкция бомбы (которая во много раз тяжелее заряда) "охлаждает" плазму. Поэтому максимальая калорийность топлива будет на уровне 6 кт./кг - это прогноз Теллера для сверхмощных бомб.Можно ли как-нибудь повысить эту мощность? В конце-концов, атомная бомба создавалась не для "Ориона", так что конечный "power unit" может быть очень далёким от неё... Просто мы проигрываем из-за того, что используем сначала тротил, плутоний, уран-238, полистироловый канал, оболочку - сколько дряни, дающей небольшой вклад в 1-2 Мт. С другой стороны, откажись от всего этого - и получится что-то вроде "Дедала" или проекта Багрова/Смирнова.
В общем, можно ли, хотя бы теоретически, получить большее энерговыделение с кг.?

[pkl]

Совершенно случайно наткнулся на ссылку:
http://galaxy.gcmsite.ru/pg.php?pg=nws&p=025
Не помню, было-не было. Решил, товарищам будет интересно ознакомиться.

[gans3]

Совершенно случайно

А можно уточнить про планетоидные видения?
Откуда 0,5с скорость рассчиталась? Чисто в познавательных целях интересуюсь :-)

[pkl]

Совершенно случайно

А можно уточнить про планетоидные видения?
Откуда 0,5с скорость рассчиталась? Чисто в познавательных целях интересуюсь :-)

Давайте чуть по-позже - а то у меня сейчас запарка на работе. Вот начнутся праздники - подисскутируем :wink:

Ужо я развернусь :twisted:  :roll:

[C-300]

Давайте чуть по-позже - а то у меня сейчас запарка на работе. Вот начнутся праздники - подисскутируем  

Что ж, ждём праздников с двойным нетерпением.
Интересно, никто не выдвигал идею заправляться в другой системе? Т. е. суть такая: летим на чём-то вроде "Дедала" (тока не нравится мне инерциальный термоядерный синтез... неужели нельзя использовать что-то вроде Z-пинча или "Токамака"?), причём при торможении баки не сбрасываем. Прилетев, ракетный блок отцепляется и "гелий-3+дейтерий дайверы" добывают для него топливо... Дальше понятно - возвращаемся домой. Когда подлетаем к Солнечной системе, отцепляем всё, кроме небольшой кабины с экипажем, СОЖ и образцами в виде каменюк и зелёных человечков; кабина тормозится по Закиров - парусом. ИМХО, парус - самое то для торомжения. Массовое отношение очень хорошее (Лэндис со всяиким изворотами даёт 33/8=4), из-за относительно небольшой массы тормозимого груза (ста тоннами на 6 челов вполне можно обойтись) его масса также будет небольшой...
Всё ИМХО. Если украл чью-то идею - прошу прощения...

[Иван Моисеев]

Интересно, никто не выдвигал идею заправляться в другой системе?

А как же иначе?

(тока не нравится мне инерциальный термоядерный синтез... неужели нельзя использовать что-то вроде Z-пинча или "Токамака"?)

У Z-пинча и "Токамака" слишком велика масса конструкции по отношению к тяге.

Дальше понятно - возвращаемся домой.

А зачем возвращаться?

Если украл чью-то идею - прошу прощения...

Что касается извинений по поводу кражи идей - то извиняться надо по-англицки. Британцы и американцы много работали по разным аспектам Проблемы. Что бы получить что-то новое, надо копать глубже них. Но! Тема-то об инженерных вопросах. А инженер не обязан открывать что-то новое. Его основная работа - эффективное использование  уже исследованного.

[C-300]

А как же иначе?

И всё же, есть в переведённой на русский язык эта идея? Просто интересно - откуда-то из памяти всплыло или всё же сам... Не менее интересно было бы почитать саму работу: проект вырисовывается очень экзотический. Кстати, у вас среди столь обширной библиографии не будет этой работы (пусть даже на аглицком - хоть половину, а прочитаю)? Буду очень благодарен...

У Z-пинча и "Токамака" слишком велика масса конструкции по отношению к тяге.

Навряд ли это проблема. Да и разве с инерциальным синтезом лучше? Посмотрите на фотку NIF - там же размером с жилой дом установка!.. А то и поболее... И она рассчитана на разовые эксперименты, а не на взрывы с частотой, как у "Дедала", 250 Гц.

А зачем возвращаться?

А уж это у кого какой идефикс. После автоматов (кстати, я против флай-бая - представьте, что вы прилетели в другую систему и пробуете исследовать Землю с расстояния в 1 млн. км. в течение 1 мин. ) рано или поздно полетит человек, но навряд ли он будет сразу так уверен, чтобы осесть в незнакомом месте. Да и интересно живых человечков на Землю привезти. Шутю, конечно.

Что касается извинений по поводу кражи идей - то извиняться надо по-англицки.

Как у них?  Бэг ё падон? Айм сорри? Если серьёзно:

Что бы получить что-то новое, надо копать глубже них.

Была ссылка в НК на книгу про межзвёздные перелёты, правда, на английском. Потом почему-то не стала открываться... Меня что интересуте: термоядерные звездолёты. Все возможные схемы, достижения в области синтеза на сегодняшний день (с этим вроде более-менее знаком, но хотелось бы не только отличать Токамак от Томагавка, но и понимать, вот как раз к примеру, почему "у Z-пинча и "Токамака" слишком велика масса конструкции по отношению к тяге"), перспективы...

[Иван Моисеев]

Была ссылка в НК на книгу про межзвёздные перелёты, правда, на английском. Потом почему-то не стала открываться... Меня что интересуте: термоядерные звездолёты. Все возможные схемы, достижения в области синтеза на сегодняшний день (с этим вроде более-менее знаком, но хотелось бы не только отличать Токамак от Томагавка, но и понимать, вот как раз к примеру, почему "у Z-пинча и "Токамака" слишком велика масса конструкции по отношению к тяге"), перспективы...

Гм. Для начала надо разобраться что к чему. У одного моего коллеги (хорошо известого в здешних кругах)  есть выражение: "читайте меня раннего".
Что касается Проблемы - я бы рекомендовал:
http://path-2.narod.ru/vp/kpv/p51.html

[Chilik]

У Z-пинча и "Токамака" слишком велика масса конструкции по отношению к тяге.

Навряд ли это проблема. Да и разве с инерциальным синтезом лучше? Посмотрите на фотку NIF - там же размером с жилой дом установка!.. А то и поболее... И она рассчитана на разовые эксперименты, а не на взрывы с частотой, как у "Дедала", 250 Гц.

Про NIF - издеваетесь, да? У них главное здание ~65 тыс. кв. м. (705 тыс. кв. футов) в плане. Но главное не это, главное - розетка. В космосе розетка должна быть своей при любом раскладе.
Кстати, Z-пинч - это тоже импульсный термояд. Из крупных российских установок в городе Москве есть одна, называемая С-300.

[C-300]

"читайте меня раннего".

У вас отличный сайт. Я его уже с год читаю.

Но главное не это, главное - розетка.

В принципе, можно запитываться от:
- самого термоядерного реактора
- ядерного реактора
- в случае звездолёта Бюссара - от набегающего потка
 :roll:

Про NIF - издеваетесь, да?

Просто запомнилось, что здание большое... Но рисунок поищу - выложу.

Из крупных российских установок в городе Москве есть одна, называемая С-300.

Это судьба
Не знаю, такая ещё идея пришла... Правда, могу ошибаться..
1) В водородных двигателях в критику впрыскивают водород. В результате, не смотря на снижение температуры истекающих газов, происходит увеличение Isp в результате снижения средней молекулярной массы продуктов истечения. Вот и вся идея.
Или же эффект будет слишком небольшим?.. Кстати, воддород лучше всего намораживать вокруг мишени так, чтобы он при её взрыве формировал этакую "струю", направленную на корапь, как в проекте "Орион" (правда, надо будет позаботиться о правильной ориентации мишеней, но она нужна в любом случае для несимметричных мишеней).
2) А в принципе, можно взрывом одной маленькой мишени инициировать взрыв другой, гораздо большей? Тогда драйверы будут нужны меньшие, и тяга за счёт снижения массы ДУ повысится...
P. S. простите за откровенно ламерские измышления...

[Alex_Semenov]

Не успел я доделать еще два перевода. Теперь уже после новогоднего... эм... периода...

Хорошая идея -  выделять цифры bold. Из-за того, что в данной теме многие цифры выходят за рамки привычного - часто бывают ошибки, в т.ч. и у авторов.

Цифры – наиболее важная и интересная информация в данной статье. По себе заметил, что часто поднимаешь статью именно для того чтобы уточнить ту или иную цифру.  Поэтому и возникла идея делать их бросающимися в глаза.
По поводу "Дайсоншипа" и его жилого отсека.

В первоисточнике - 900 м. По цифрам получается, действительно на порядок меньше. А по рисунку - те же 900.

Я попробовал было нарисовать подобный бублик. Вот что получилось.



Если он делает один оборот в минуту, то создает нормальную силу тяжести. И для 500 человек  места там более чем... Целая планета получается! Но по массе, конечно же такой бублик не влезет ни в какие расчеты. Кроме того, защита от набегающего потока частиц (а особенно пыли) – это проблема N2 в МП! Я думаю именно пылевая опасность и  будет ограничивать скорость полета в 0.1-0.3C. Но эту тему надо исследовать отдельно.

Вообще-то тор пошел от В.ф.Брауна - и вроде зря. По моим оценкам - оптимальная конструкция - гантеля. О--|--О.

Тор прежде всего неудобен, как мне кажется тем,  что я описал в "бонусе". Во время разгона пол становится стенкой, стенка-полом. Решение решающее эту проблему давно известно и выглядит примерно так:



Сами жилые отсеки представляют собой поворачивающиеся на 90 градусов модули соединенные переходами (на схеме их 8-мь ). Во время разгона силу тяжести создает сила инерции. Тор не вращается. Но при инерциальном полете модули поворачиваются и тор приобретает угловое вращение. В этом случае гравитация создается центробежной силой (кстати, тоже сила инерции :   ).
Положительные стороны такой компоновки жилых отсеков.
1. Необходимость в двойной стенке обеспечивает метеоритную защиту.
2. Разбиение на отдельные жилые модули обеспечивает большую живучесть.
3. В отличии от схемы О--|--О.  из каждого модуля есть два выхода и попасть туда можно с двух сторон. В случае эвакуации, пожара и т.д. это может оказаться жизненно важным.

Сам тор в этом случае может выполнять некую иную функцию. Заманчиво, например расположить живые отсеки внутри тора двигателя  Багрова-Смирнова.

В принципе и гантель позволяет реализовать  идею "разворачивающегося пола". Ее достоинство – возможность получить большой радиус вращения (а значит и силу тяжести) при относительно небольших габаритах. В межпланетных перелетах это очень удобно. Но в межзвездных мы просто вынуждены прятать все элементы за тепловой щит. В этом случае гантель тоже позволяет извернутся, если каждую сферу вытянуть по направлению полета. Но в любом случае тяжесть на борту звездолета – проблема еще та.

[Дмитрий Виницкий]

Разбиение на множество шлюзов создает течнические проблемы, превышающие головные боли с безопасностью. А вообше-то это уже уровень ЧД.

[Alex_Semenov]

Товарищ даёт 17% при трёхступенчатой машине!.. На 500 световых лет переться - это 300 лет будет...

Вы имели в виду 50 св. лет? 300 лет на 17% света получается.
По поводу ступенчатости. Есть тонкость. Скажем если мы используем схему "Орион", то единственная тяжелая вешь – отражающая пластина. Топливо можно заморозить (если это не гелий). Бак не нужен. Если и двигатель можно сделать очень легким (скажем "пузырь" Багрова-Смирнова) то нет смысла в неких ступенях. Корабль просто постепенно съедает себя...

У меня, кстати, вопрос возник: у "Ориона" обещают у. и. до миллиона секунд. Но очевидно, что миллион секунд - это идеальный импульс у термояда, не имеющий отношения к импульсу "Ориона".

1000 000 секунд умножаем на 10 (импульс перегоняем в приведенную скорость истечения) и делим на 1000 (что бы получить км/с). v=10 000 км/с. В идеале vi= 30 000. Примерно. То есть это- 1/3 от потолка.  
Какая часть от  термоядерной энергии используется? E ~ v^2. То есть:
 E/Ei =(v/vi)^2 =1/9.
В итоге, можно сказать, что коэффициент использования  энергии 11%. В принципе скромненько и близко к правде.

Во-первых потому, что ловим мы не все частицы, во-вторых же ещё и потому, что конструкция бомбы (которая во много раз тяжелее заряда) "охлаждает" плазму. Поэтому максимальая калорийность топлива будет на уровне 6 кт./кг - это прогноз Теллера для сверхмощных бомб. Можно ли как-нибудь повысить эту мощность? В конце-концов, атомная бомба создавалась не для "Ориона", так что конечный "power unit" может быть очень далёким от неё... Просто мы проигрываем из-за того, что используем сначала тротил, плутоний, уран-238, полистироловый канал, оболочку - сколько дряни, дающей небольшой вклад в 1-2 Мт. С другой стороны, откажись от всего этого - и получится что-то вроде "Дедала" или проекта Багрова/Смирнова.
В общем, можно ли, хотя бы теоретически, получить большее энерговыделение с кг.?

Тут еще есть утечка энергии через неутилизируемые частицы. Те же нейтроны и гамма. Выгорает не все топливо в любой схеме. Что в ядерной бомбе, что в лазерном (пучковом) инерционном термояде. Там ведь часть оболочки мишени должна испариться дабы остальная часть мишени сжалась. Так что 10%  от возможного максимума – это наверное даже очень неплохо для термоядерного двигателя.
Если и можно получить – то это будет очень специфический прием. Те схемы, которые мы сейчас имеем вряд ли дадут лучший выход. Это, кстати, по поводу 65 и 75% отражения от магнитного зеркала типа "моноплан" и "биплан". Если мы на других стадиях теряем разы, то нет смысла дорого платить за десятые части на этой стадии.

Конечно, можно вцепится в  идею пробкотрона или еще чего-то. Мол, там сгорание будет происходить полней (хотя намного ли?). Но подумайте. Каков максимальный поток энергии на м2 стенки камеры сгорания?
Где-то здесь прочел что в "токомаках" 10 MW на м2.
Вот и давайте считать.
Допустим мы отбрасываем за секунду 1 кг топлива со скоростью 10 000 000 м/с
Энергия для этого (эм-вэ-квадрат-на-два) 5*10^13 Джоуля.
Импулься (эм-вэ)  те же 10 миллионов кг на метр за секунду.
Пускай корабль имеет массу 1000 тонн. (миллион кг).
Тогда по простому (примитивному!) закону сохранения импульса (1 к миллиону килограмм – возиться с логарифмом нет смысла) дельта-ве корабля 10 м/с То есть за секунду это 1g. Нормально разгоняемся?
Нормально!
Но!
Считаем полную энергию в двигателе. Допустим, что мы преобразовываем в энергию отбрасываемых частиц третью часть (помните? выше мы считали что только 9-ю!) Тогда энергию частиц нужно удовить и  это будет то, что обрушится на стенки камеры сгорания (свет, гамма, нейтроны и прочий неутиль). Это 10^14   Джоулей (так как за секунду то Ват)
Делим на предельную плотность в 10MW.
Нам нужна камера сгорания площадью в ... 10 000 000 м2.
Поверхность сферы 4*пи()*R^2, если не ошибаюсь.
То есть радиус камеры сгорания: 890 м.
И так, разгоняя 1000 тонный корабль (очень скромная масса, учитывая что в ней и масса топлива) с ускорением 1 жЭ (земной тяжести) на двигателе с импульсом миллион секунд (10 000 км/с истечение) мы должны иметь камеру сгорания диаметров более полтора километра.
ВНИМАНИЕ! Учитывая предельную приметивность расчета, становится ясно что это ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ принцип.
Можно ли его исхитриться обойти?
Да.
Нужно сжигать топливо в километре от корабля, а камеру сгорания таких же километровых габаритов формировать магнитным полем. То есть делать двигатель ВНЕШНЕГО сгорания.  А сам генератор  магнитноых стенок-зеркала делать очень легким и ажурным. Чем схема Багрова-Смирнова мне и запала в душу. Это – мыльный пузырь. Другого выхода У РАКЕТЫ, если вы хотите иметь приличную тягу и удельный импульс одновременно, просто нет.  Какой бы принцып вы не использовали (анамезон, сигма-пи-хрень-приклон-хренон!) - все что вы видите в фантастических фильмах и на картинах художников-фантастов - абсолютная туфта и вопиюшее непонимание сути вопроса.

[Alex_Semenov]

Разбиение на множество шлюзов создает течнические проблемы, превышающие головные боли с безопасностью. А вообше-то это уже уровень ЧД.

Почему шлюзы? Как на подводной лодке. Задраиваемые люки. Возник пожар или пробоина - эвакуировались через ближайший выход и захлопнули люки, отрезав опасный отсек от остальных.
Что же касается "черной дыры"... Думаю вы пытаетесь быть большим католиком чем Папа-модератор.  Туда, "в дыру", насколько я понимаю, должны попадать идеи, которые используют некие гипотетические свойства вселенной. Но я здесь постоянно использую  ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО школьную физику!
Какая, к черту, "черная дыра"?

[Дмитрий Виницкий]

И что говорит школьная физика о возможности межзвёздных полётов?
Я не модератор, но когда начинают, вместо, эээ, концептуальных вопросов, обсуждать фасон рюшечек у стюардесс межзвёздного флота, возникает ЧД. А вы предлагаете на рассмотрение именно эти подробности.

[Иван Моисеев]

2) А в принципе, можно взрывом одной маленькой мишени инициировать взрыв другой, гораздо большей? Тогда драйверы будут нужны меньшие, и тяга за счёт снижения массы ДУ повысится...

Это впервые предложил Винтерберг где-то в начале 80-х. Я эту статью тогда перевел, выложу на сайт в следующем году.

[Alex_Semenov]

Я не модератор, но когда начинают, вместо, эээ, концептуальных вопросов, обсуждать фасон рюшечек у стюардесс межзвёздного флота, возникает ЧД. А вы предлагаете на рассмотрение именно эти подробности.

"Рюшечки" вообще-то не всегда и плохо. Плохо когда ОДНИ "рюшечки". Я развивать эту тему (об расположении отсеков на звездолете) не собираюсь. Не я ее начал. Я ее поддержал, подбросив тему для размышлений желающим. Сказал, что здесь у нас тоже засада и комплекс проблем. Но не думаю, что за эти отсеки все тут так уж уцепятся и будут десять листов к ряду обсасывать. Не переживайте! "Людям верить надо!" (с)

И что говорит школьная физика о возможности межзвёздных полётов?

Она  задумчиво чешет затылок. А "нешкольная" уже все решила?

[Иван Моисеев]

И что говорит школьная физика о возможности межзвёздных полётов?
Я не модератор, но когда начинают, вместо, эээ, концептуальных вопросов, обсуждать фасон рюшечек у стюардесс межзвёздного флота, возникает ЧД. А вы предлагаете на рассмотрение именно эти подробности.

Насколько я помню школьную физику - ничено об этом она не говорит. Пробел.
Что касается фасона рюшечек у стюардесс  - лучше знать какой он. А то какой-либо привередливый пассажир спросит - а ты и не знаешь, что сказать.

[Дмитрий Виницкий]

Как раз школьная физика ничего против не имеет. Только медленно получается.

[Alex_Semenov]

Что касается извинений по поводу кражи идей - то извиняться надо по-англицки. Британцы и американцы много работали по разным аспектам Проблемы. Что бы получить что-то новое, надо копать глубже них. Но! Тема-то об инженерных вопросах. А инженер не обязан открывать что-то новое. Его основная работа - эффективное использование  уже исследованного.

+1!