Comments 46
Не буду совсем про фантастику. Во имя Императора!
Но вы даже основную проблему ядерного двигателя неверно назвали. Его основная проблема это холодильник способный рассеивать все тепло реактора. Ядерные реакции не особо останавливаются по кнопке и надо топливо охлаждать годами. Выделяемое тепло уменьшается очень медленно.
А вон на радиоактивный выхлоп выше низких орбит всем все равно. Радиация это полностью природная штука для космоса.
Паруса всех видов и фотонные двигатели не работают из-за совершенно смешных ускорений которые могут обеспечить даже в теории. Ну разве что у вас правда есть лазеры на орбите с какой-то страшной мощностью. Мощности нужны сравнимые с всей земной энергосистемой.
Поспорю. Остановимый ядерный реактор сделать можно, просто он сейчас не особо нужен. Нужно всего лишь сконструировать такие держатели ядерной сборки, которые бы позволили её быстро разбирать и прокладывать замедлитель между ними. Просто в условиях АЭС кинуть палку в яму с водой и пусть там лежит - проще.
Оно примерно так и работает. Вводят замедлители и останавливают поддержание реакции.
А тепло куда девать будете? У вас море всего очень радиоактивного. И оно греется. Это неостановимый процесс. Пока оно не распадется до чего-то менее радиоактивного. Это ну пусть год. Дальше выделение тепла уже заметно падает.
Даже не особо радиоактивный плутоний теплый. Всегда теплый. И это период полураспада десятилетия. А в только что остановленном реакторе море всего с периодом полураспада недели и месяцы. Оно и греется.
Поспорю.
и проиграете. Ув. @BugMсовершенно прав, главная проблема - сброс тепла. И не покупайтесь на то, что абсолютно чёрное тело при 1000К может излучить 56,7МВт с квадратного метра. Есть много факторов (включая нагрев от Солнца, Земли, Луны - сразу ко всем ребром не расположишься), которые делают сброс проблемным. Почитайте хотя бы про эпопею с "Зевсом" и попытку сделать капельную систему охлаждения (чтобы получить огромную площадь излучения).
Спасибо, буду изучать!)
Ну это же далеко не всё.... Что, например, по поводу двигателя Бассарда?
Ровно тоже самое. Он не работает даже в теории. Вещества между звездами настолько мало что цифры не сходятся.
В теории то, вроде, как раз работает. Но даже в теории с огромной магнитной воронкой радиусом в десятки километров и идеальным протон-протонным циклом двигателя скорость не будет выше 0.119c.
На практике мы не умеем делать термоядерные двигатели с таким циклом. Другие же варианты требуют наличия второго компонента топлива на самом корабле (литий-6 или бор-11) и дают меньшую скорость.
Как в теории не работает. Где-то в последние годы заново оценили количество межзвездного вещества. И уменьшили его оценку на порядки. Воронка превратилась в какие-то неразумные тысячи километров при смешной тяге.
Тут почитать.
Почитал.
Their calculations showed that Fishback’s proposal of magnetic scooping (or particle trapping) for a Bussard ramjet is physically feasible. Particle can indeed be collected by a magnetic field and guided into a fusion reactor, achieving acceleration up to relativistic speeds.
However, the authors also found that absurdly long magnetic coils would be needed for the funnel in order to achieve a thrust of 10 million newtons (twice the propulsion of the space shuttle). And that funnel would have to have a diameter of 4,000 kilometers.
То есть, по их расчётам, идея Бассарда физически осуществима, но размер электромагнитов для неё слишком большой, как минимум на данном этапе развития человечества.
Не на данном. Оно вообще слишком большое чтобы быть осущесвивым.
Получается конструкция в тысячи километров, с тягой как у нашей химической ракеты. Такое никуда не улетит. Конструкция будет весить слишком много. Сопромат он у всех одинаковый.
Лучше верить что излучение Хокинга существует и соответствует нашим расчетам хотя бы примерно. Оно дает источник энергии любой мощности. Вообще любой. Компактный источник. Надо просто массу с собой тащить. А это уже техническая задача.
Он гораздо разумнее и осуществимее, чем представленные здесь фотонные и варп. Да и на основе идей Бассарда есть интересные разработки. Например, концепция использования межзвёздного газа как рабочего тела для ядерного двигателя - так называемый RAIR (ram-augmented interstellar rocket). Или использование коллектора наоборот - как тормоза об солнечный ветер при подлёте к звезде.
Нет. Нет того межзвездного газа. Посчитали еще раз и поняли что его гораздо меньше чем в 60тые казалось.
Оно точно так же не работает как фотонный.
Грубо говоря, чтобы ускорить атом водорода, его надо сначала затормозить. Даже отклоняя его в воронке, мы будем терять импульс.
использование коллектора наоборот - как тормоза об солнечный ветер при подлёте к звезде
Это называется магнитный парус Зубрина)
Непростительно мало написано про ТЯРД, а ведь это единственный реальный двигатель который может помочь в освоения солнечной системы. Конечно постоянные 0.3 g во время полёта на Марс это фантастика сродни варпдвигателю, но и постоянные 0.05 g уже сделают перелет сродни плаванию из Европы в Америку на современном корабле. Так или иначе, но нормальное освоение космоса однозначно завязано именно на этот тип двигателя и способ получения энергии. Ну без прорывов в материалах и технологиях охлаждения тут тоже не обойтись.
"Термояд будет через 20 лет" (с)
При этом ядерные технологии уже готовы, и почему бы не использовать их?
Чего думаете все страны так на Луну резко ломанулись? А там лёд нашли, т.е. воду, которую можно поднять в точки Лагранжа практически одним лишь электричеством. А вода это не только ценный мех, но и рабочее тело для ядерного двигателя и одновременно "носитель холода" для него же.
Дальше нужно взять простой советский высокотемпературный ядерный реактор и греть им эту воду, направляя пар в сопла. И вуаля, можно тащить на Марс и обратно тыщщи тонн.
А двигатель на основе множества линейных ускорителей? Которые разгонят ионы до околосветовых скоростей.
Лучше не линейный, а кольцевой как БАК с питанием от АЭС.
При увеличении скорости увеличивается масса.
Поэтому запас рабочего тела будет не нужен - хватит межзвёздного вещества.
И возможно, космические частицы ультравысокой энергии неизвестного происхождения
это выхлоп инопланетных звездолётов.
Таким образом звездолёт будет иметь форму кольца-ускорителя,
которое будет крутиться и создавать земное тяготение.
Вы же представляете себе КПД ускорителей? И объемы вещества которые там ускоряются? Нет, это не решаемые проблемы. Это свойство технологии.
Кидаться тапочками экипажа в сторону откуда надо улететь эффективнее. Быстрее долетите.
КПД ионных реактивных двигателей составляет от 60% до 80%.
И они широко используются. А это и есть линейный ускоритель.
А кольцевой ускоритель это и есть множество линейных
с поворотом сверхпроводящими магнитами.
Это увеличивает скорость и тягу и уменьшает расход рабочего тела
при примерно том же КПД.
Вы КПД не от того считаете. Электричество это совсем не то чего у вас много в космосе. От тепла считать надо. Его мы делать умеем и тепло это все что мы сможем делать в космосе в любых разумных исторических сроках. Минимальная тяга ионных двигателей вообще неспроста.
И как обычно холодильники для цикла Карно надо учесть. Их тоже надо возить с собой. Если тепла столько что само собой не остынет.
Реакторы с прямым производством электричества в теории возможны (физика разрешает) но они не работают даже в лабораториях.
В итоге просто сжечь топливо и разгоняться реактивной тягой выходит выгоднее. Ионные двигатели только для очень медленных коррекций с питанием от солнечных панелей. И так уже десятилетия. Чего-то что надо просто придумать там точно нет. Нужны какие-то принципиальные изменения.
Есть проекты, в которых ядерный реактор охлаждается огромными радиаторами.
Есть, и цифры не сходятся. Они слишком огромные. И их надо разгонять. и биологическая защита огромная и ее тоже надо разгонять.
Точнее сходятся, но там никакого принципиального прорыва от химических ракет не случается. Требуется так много массы с собой тащить что то на то и выходит. И непонятно зачем кучу денег тратить, если тоже самое и выйдет.
А собственно, зачем электричество? Если мы активную зону поместим в фокус параболы отражателя ИК излучения, то можно лететь напрямую от реактора. Маленький технический вопрос - высокоэффективное ИК зеркало, высокоэффективная теплоизоляция (чтоб не тормозить этим зеркалом), реактор работающий при высоких температурах, потому что в фокусе будет жарко.
И реактор производящий напрямую электричество, все равно будет давать много тепла.
Так это не ускоритель. Схем прямоточных ядерных двигателей уже достаточно. Без всяких странных зеркал все делается без особых проблем.
Там проблема ровно та же. Как охлаждать все это добро? Тепло вы ничем не отразите, нет таких зеркал. И не будет.
Почему не будет? Для оптического диапазона отражатели есть, а для ИК получается нет?
Прямоточнику нужно рабочее тело. И скорость его истечения, ну вдвое выше химического.
https://physics.stackexchange.com/questions/309707/can-a-mirror-reflect-flame
Примерно так. Автоперевод справляется неплохо.
Недавно попалась статья как китайцы сделали улучшенный прототип плазменного двигателя - сжатый воздух и микроволны https://www.ecoticias.com/en/batteries-china-plasma-jet-engine/21372/#
(Факт чекингом не занимался, может и наврали)
Ещё со времен чтения "Вселенной. Жизни. Разума" Иосифа Шкловского думал, на чём же я отправлюсь к Седне и Харону? Оказывается выбор есть!) Спасибо за обзор!
Начать надо было бы с цели при создании двигателя.
При полёте в атмосфере нет проблем с рабочим телом, зато энергию нужно экономить. Потому эффективный в атмосфере двигатель должен отбрасывать струю со скоростью, примерно равной скорости полёта.
В космосе же главной проблемой становится рабочее тело. И потому для получения той же тяги (импульса, mV) приходится уменьшать отбрасываемую массу за счёт увеличения скорости. Получая при этом огромные, в сравнении с атмосферными условиями, расходы энергии. Ведь энергия - mV².
Именно по этой причине требуются источники большой (ядерный реактор) или "бесплатной" (солнечные батареи) энергии и разгон рабочего тела до предельно больших скоростей.
При взлёте, преодолении тяготения, тяга нужна настолько большая, что "космический" подход неприменим, нужен компромисс между энергетикой и скоростью струи. Таким компромиссом являются ЖРД и, очевидно, так будет всегда. При [почти] любых усовершенствованиях других типов двигателей.
Как раз на взлете, подойдет ядерный прямоточник, как минимум на первую ступень. Пока проблема в том, что не удается создать такую активную зону, чтобы она не теряла радиоактивные частицы. Ну и надежность надо поднять, авария ядерного носителя может быть очень грязной.
Прямоточник это буквально через активную зону рабочее тело прокачивать. Оно в процессе облучится, терять ничего не надо. Двухконтурные системы тяжелые.
И да аварии. Любая авария это Чернобыль на минималках. Не надо такое никому даже с пятью девятками надежности.
Незапущенный реактор достаточно безопасен даже при аварии. С этим нет проблем.
Так что взлетать нам на химических двигателях еще неопределенное но точно очень долгое время. Хотя бы орбиты километров в 800.
Насколько я понимаю, ни азот, ни кислород не активируются ионизирующим излучением. Проблема именно разрушения и диффузии активной зоны.
В Чернобыльском реакторе лежало 215 тонн только топлива, и ещё больше активного графита. В прямоточнике ракеты их будет примерно на порядок меньше, а значит и максимальная авария очень на минималках. Ракеты пускать можно с острова в Тихом океане, а не в центре Европы.
Водород это странное решение для такого двигателя. Самый проблемный газ же.
Азот или что потяжелее нормально активируется. Там разных вариантов радиоактивных изотопов вагон. Я не специалист по радиохимии, но выглядят так что ни вполне себе будут образовываться.
У островов есть нерешаемые проблемы. Кто же им доверит секретный военный спутник? И кто им отдаст власть решать кто полетит, а против кого санкции? Стоит считать что текущая география запусков как минимум сохранится, а как максимум расширится. Больше стран захотят свои не зависящие ни от кого площадки для запусков.
Попробуйте понять написанное, платформа вроде для "технарей" ведь.
В космосе ускорение 1 м/сек - прекрасно. За 4 часа можно до Луны долететь, и это с учётом торможения рядом с ней назад до нуля.
Для взлёта с Земли в режиме, аналогичном ЖРД-РН, требуется ускорение раз в 30 больше. А, значит, и импульс в 30 раз больше. Если достигать его за счёт увеличения скорости струи, энергии потребуется больше в 900 раз. Это не считая того, что в атмосфере подобная скорость струи невозможна. Не случайно у атмосферных версий ЖРД сопло значительно меньше вакуумных вариантов - эффективная скорость струи меньше.
Ладно, можно взлетать с малыми ускорениями, хоть почти нулевыми. Это даже здорово, комфортно. Но тягу, равную весу, обеспечить всё равно надо. Энергии потребуется "всего" в 100 раз больше. Зато расход рабочего тела на более долгую работу двигателей съест весь выигрыш.
Так что мы в ловушке ЖРД надолго. И даже телепортация не поможет - могу объяснить, почему.
И даже телепортация не поможет - могу объяснить, почему.
А почему, кстати? При условии, что телепортировать шайтан-агрегат не на условные 100км (тут понятно, кроме как ХРД не на чем успеть набрать 1ю космическую до того, как шваркнуться об Землю), а куда подальше.
практически неважно, на сколько. Телепортация мгновенна, ничего "раздвинуться" не успеет, и элементарные частицы окажутся в одной точке. Ладно, пусть точного совпадения не будет - но и частицы не геометрические точки. Даже при идеально попадании "между" расстояния между частицами не будут соответствовать стационарным условиям. Другими словами, будет взрыв с энергией от ядерного до аннигиляции.
В вакууме частиц нет? А виртуальные? Которые "постоянно возникают и исчезают в результате действия принципа неопределённости Гейзенберга"? В любом случае мало не покажется.
А как же центрифужные системы, когда корабль разгоняется до скажем 15км/сек, потом проходит атмосферу испаряя абляционную защиту, то есть процесс обратный посадке.
Космическая тяга: что есть и что будет?