Comments 47
А для того, чтобы иметь возможность сравнивать что бы то ни было, нам нужно прежде всего найти критерии, по которым мы будем сравнивать. Для двигателей можно выделить удельный импульс и тягу.Ещё масса ДУ — существенный параметр, по которому тоже желательно сравнивать. Может сильно ослабить положительный эффект от высокого УИ. Особенно касается всяких ядерных установок.
Всегда мучал вопрос — а если разогнать рабочее тело до околосветовых скоростей — получится ли взломать формулу Циолковского (за счет релятивистского увеличения массы) и отправить корабль к звездам с ускорением 1g с околонулевым расходом рабочего тела.
Не получится, потому что релятивисткое увеличения массы — это артефакт СТО. На самом деле увеличивается импульс, а не масса.
А вообще, гляньте в Википедии релятивистскую формулу Циолковского.
Так нас как раз и интересует увеличение импульса выбрасываемого рабочего тела, а не конкретно его масса. Ведь реактивная тяга как раз и описывается законом сохранения импульса.
И я так понял, речь здесь о другом — не о том, что бы ускоряться бесконечно, а о том, что бы ускоряться расходуя минимальное количество выбрасываемого рабочего тела, за счёт того, что импульс его очень велик, при скорости близкой к скорости света.
Взлом формулы Циолковского здесь идёт по другой линии — 1кг рабочего тела в баках, будет эквивалентен, допустим 5кг, когда оно будет выбрасываться с околосветовой скоростью.
И я так понял, речь здесь о другом — не о том, что бы ускоряться бесконечно, а о том, что бы ускоряться расходуя минимальное количество выбрасываемого рабочего тела, за счёт того, что импульс его очень велик, при скорости близкой к скорости света.
Взлом формулы Циолковского здесь идёт по другой линии — 1кг рабочего тела в баках, будет эквивалентен, допустим 5кг, когда оно будет выбрасываться с околосветовой скоростью.
Рассмотрите предельный вариант и все станет понятно. Пусть масса рабочего тела полностью превращается в энергию и выбрасывается в виде узкого луча фотонов. Энергия с массы m: E =mc^2, Импульс с этой массы: P=E/c=mc.
Как видим никакого взлома формулы.
Ну, чудес не бывает. Кинетическая энергия, которую мы должны сообщить рабочему телу — тоже растёт по релятивистской формуле. А вместе с ней — и потребляемая мощность.
Так-то переходите на фотоны — и рабочее тело вообще не понадобится. Но мощность…
Кстати, фонарик на батарейках в вакууме имеет запас ХС порядка единиц м/с :)
Кинетическая энергия, потребляемая мощность — это всё понятно, речь не идёт о взломе законов физики.
С переходом на фотоны есть проблемка — как создать их источник достаточной мощности?
А если использовать, выбрасываемое на околосветовой скорости, рабочее тело — то технологии в принципе уже есть, синхрофазотроны всякие, ускорители частиц. Нужно только упаковать их в более компактную, лёгкую и мощную форму… «всего то» )
С переходом на фотоны есть проблемка — как создать их источник достаточной мощности?
А если использовать, выбрасываемое на околосветовой скорости, рабочее тело — то технологии в принципе уже есть, синхрофазотроны всякие, ускорители частиц. Нужно только упаковать их в более компактную, лёгкую и мощную форму… «всего то» )
Сейчас подсчитал импульс, который можно получать с помощью фотонов. Выходит, что к примеру лазер, мощностью 1МВт, даёт импульс всего 12 единиц, т.е. для массы 1кг, всего 12м/с deltaV в час. Что очень мало. Где вы нашли, что у фонарика порядка единиц м/с? Что то не похоже на то.
Наиболее экономичным является двигатель, в котором скорость истечения близка к единице. В этом случае для достижения половины скорости света потребуется потратить 40\% исходной массы. Обычно подобные двигатели называются фотонными, однако в качестве реактивной струи могут использоваться не только фотоны, но и заряженные частицы, ускоренные при помощи электромагнитных полей до скоростей, близких к скорости света.
Весь вопрос сколько энергии, а значит массы массы, потребуется для разгона этих самых заряженных частиц и не пересилит ли потеря массы потраченная на разгон экономию рабочего тела.
> есть даже такие, которые работают не на выбросе массы
С этого места можно подробнее?
Несколько хайповатое утверждение.
PS. только без EmDrive пока.
С этого места можно подробнее?
Несколько хайповатое утверждение.
PS. только без EmDrive пока.
В конце материала есть: солнечные паруса, электрические паруса и тросовые системы.
Во всех этих случаях используется кинетическая энергия какой-то массы.
Но не «выброс» своей (возимой) массы, это да.
Но не «выброс» своей (возимой) массы, это да.
Есть еще проще — на электромагнитных полях.
Вообще никакого реактивного вещества не используется, ни своего ни чужого.
Это старая и довольно интересная проблематика формулировок, что именно называть активным движением — и она неизбежно приводит к делению на открытые, закрытые и условно закрытые системы — то есть что именно мы включим в перечень элементов системы. К примеру, торможение в атмосфере куда отнести или гравитационные маневры? Или разгон кометы, когда от нагрева идет выделение газа.
Вот и получается, что в узком плане активным движением точнее называть именно контролируемое движение с потерей массы или внутренней энергии системы по причине, зависящей исключительно от свойств самого объекта. А в широком — просто изменение энергии системы, причем в том числе и из-за внешних воздействий, имеющих заранее предопределенный характер влияния.
Вот и получается, что в узком плане активным движением точнее называть именно контролируемое движение с потерей массы или внутренней энергии системы по причине, зависящей исключительно от свойств самого объекта. А в широком — просто изменение энергии системы, причем в том числе и из-за внешних воздействий, имеющих заранее предопределенный характер влияния.
Даже если предположить, что EmDrive работоспособен — чем он лучше фонарика?
Тем, что фонарик — это примитивно, некузяво и недостойно инвестиций.
А EmDrive — это все-таки НЕХ, прогрессивно, модно, молодежно и всё такое.
А EmDrive — это все-таки НЕХ, прогрессивно, модно, молодежно и всё такое.
Если предположить, что EmDrive работоспособен, то его эффективность получается на пару порядков выше фонарика. Собственно в этом и его проблема — преобразование энергии в тягу с эффективностью выше чем у фотонного двигателя нарушает закон сохранения импульса.
Обратил внимание на фотографию испытания установки MMU, в 1984 году — никакой страховки в виде стропы не видно. Это была настолько большая уверенность в надежности испытываемой конструкции, что даже не рассматривался сценарий нештатной ситуации с потерей контроля?
Времена были другие, риски считались приемлимыми.
Осмелюсь предположить, что это был не ковбойский подход, а обдуманное решение.
Понятно, что без стропы можно улететь в нежелательном направлении, но это не смертельно само по себе и может быть гарантированно ограничено количеством рабочего тела. А вот переход в неконтролируемое вращение, с наматыванием на себя страховочной стропы и вероятным повреждением скафандра, представляется куда как более опасным, причём опасным мгновенно.
Понятно, что без стропы можно улететь в нежелательном направлении, но это не смертельно само по себе и может быть гарантированно ограничено количеством рабочего тела. А вот переход в неконтролируемое вращение, с наматыванием на себя страховочной стропы и вероятным повреждением скафандра, представляется куда как более опасным, причём опасным мгновенно.
Ну, их на «Челленджере» было две штуки, теоретически, если что-то пошло бы не так с одной установкой, Маккандлесса мог кто-нибудь подобрать на второй. Да и сам шаттл подлететь бы мог в случае чего.
Первые запуски наверняка со стропой были, а как освоились — уже катались без стропы. Ну и фоточку без стропы для широких масс сделать конечно надо было — как иначе показать налогоплательщикам успехи космонавтики.
Да, была настолько большая уверенность. Тогда довольно много было такого, вроде идеи использовать пилотируемый корабль без САС в качестве основного средства вывода грузов на орбиту или запуск того же корабля сразу с экипажем без беспилотных испытаний. После катастрофы Челленджера с этим резко завязали.
А у меня возникли два вопроса:
1) Что за провода на уровне глаз между надплечными блоками? Идет как будто от одного к другому, но под странными углами
2) Судя по отражению в шлеме, он, с большой вероятностью, висит в створе люка, как раз между створками, т.е. почти «внутри» шаттла.
1) Что за провода на уровне глаз между надплечными блоками? Идет как будто от одного к другому, но под странными углами
2) Судя по отражению в шлеме, он, с большой вероятностью, висит в створе люка, как раз между створками, т.е. почти «внутри» шаттла.
1) Могу ошибаться, но судя по всему это кабели для перекачки азота (который был «топливом» MMU). По крайней мере идут они от блока, в том числе управляющего перезарядкой и имеющего надпись crsfd/rchrg (а судя по некоторым схемам еще и crossfeed/recharge valve) и расположены рядом с чем то, похожем на манометр. Вот на этой фотографии можно лучше рассмотреть:
https://www.flickr.com/photos/jjackowski/15660351568
Заправка во время выхода на MMU поддерживалась, расположение «перед глазами» видимо для удобства.
2) Весьма вероятно это именно так, это только одна из фотографий. В этом полете он отлетал от Шаттла почти на 100 метров, и на таких фотографиях он выглядит расположенным значительно дальше.
https://www.flickr.com/photos/jjackowski/15660351568
Заправка во время выхода на MMU поддерживалась, расположение «перед глазами» видимо для удобства.
2) Весьма вероятно это именно так, это только одна из фотографий. В этом полете он отлетал от Шаттла почти на 100 метров, и на таких фотографиях он выглядит расположенным значительно дальше.
Странно, что автор не упомянул про краудфандинговый проект (деньги собирали на кикстартере) солнечного паруса LightSail-2, который был запущен в прошлом году и успешно развернул свой парус, а в последствии и совершил орбитальный маневр при помощи этого паруса.
Сорри, прогулял физику в школе, но у меня практический вопрос по двигателям на холодном газе:
Если в качестве тела использовать сжатый воздух и накачать его, допустим, в бак объемом 20 литров до давления 20МПа. Как рассчитать, какую тягу можно получить от двигателя на этом газе, если весь воздух стравливается, например, за 5 секунд?
Если в качестве тела использовать сжатый воздух и накачать его, допустим, в бак объемом 20 литров до давления 20МПа. Как рассчитать, какую тягу можно получить от двигателя на этом газе, если весь воздух стравливается, например, за 5 секунд?
Заговоры! Земля плоская, а ракеты разбиваются о небесную твердь!
очень интересно было читать, спасибо автору)
M-drive где? Или он даже не подлежит обсуждению?
А какая тяга у (допустим) 10Вт лазера? И можно ли говорить про удельный импульс для комбинации солнечные панели — лазеры?
Тяга будет (если я нигде не ошибся) где-то порядка 3,3 микрограмм. Килограммовый спутник будет ускорятся приблизительно по 10 м/c в год.
У комбинации лазера и СБ удельного импульса, поскольку не будет расхода топлива. Но будет существенное ограничение по максимальной доступной скорости — скорость убегания для Солнца плюс та скорость, которую успеет набрать аппарат до того, как улетит слишком далеко для работы солнечных батарей.
У комбинации лазера и СБ удельного импульса, поскольку не будет расхода топлива. Но будет существенное ограничение по максимальной доступной скорости — скорость убегания для Солнца плюс та скорость, которую успеет набрать аппарат до того, как улетит слишком далеко для работы солнечных батарей.
3.3 микрограмм от 10Вт? Т.е. 1кВт лазер будет давать 3.3 грамма? Это уже серьёзно. (Too good to be true).
Алсо, а теперь можно посчитать тяговооружённость ритега с лазером. Или всё уже посчитали до нас и закопали?
Не грамма. Миллиграмма. В тысячу раз меньше.
РИТЭГ под такую задачу совсем плох, потому что КПД у него очень низкий, порядка 5%. И это именно КПД преобразования выделяемой при распаде энергии, а всего в энергию у плутония-238 переходит около 0,12% от массы.
РИТЭГ под такую задачу совсем плох, потому что КПД у него очень низкий, порядка 5%. И это именно КПД преобразования выделяемой при распаде энергии, а всего в энергию у плутония-238 переходит около 0,12% от массы.
Ясно. Хотя, вопрос открытый, что лучше — РИТЭГ или батареи.
Алсо, если использовать тепловое излучение РИТЭГа напрямую, КПД должно стать повыше (хотя охлаждать будет сложно).
… А надо ли охлаждать? Вот у нас висит капля расплавленного плутония и светит фотонами с более приличным импульсом, чем у тепловых. Если при этом нейтроны лишние ещё отражать, то можно ещё кусочек тяги получить.
Ваш диванный аналитик.
В любом случае особого смысла не будет. Проблема в том, что хоть УИ у фотонного двигателя огромен, но вот масса затраченного топлива это масса, переведенная в энергию (по пресловутому e=mc^2), и затраченная на разгон а не потери. У плутониевого РИТЭГа даже при 100% кпд всех процессов доля топлива будет около 0,12%. Что даст 360 км/c, если мы разгоняем исключительно сам РИТЭГ. Возьмем более реалистичные, но очень оптимистичные параметры — на РИТЭГ придется 50% массы, его КПД пусть будет аж 50%, КПД лазера тоже. Тогда запас дельты будет весьма скромные 45 км/c. Тяга в обоих случаях будет мизерной. Таких параметров проще будет добиться на обычных ЭРД.
Sign up to leave a comment.
Пламенные и ледяные моторы спутников