Comments 72
Он выглядит как чёрно-белая плитка, через которую протекает сжиженный гелий — газ проходит через змеевик. При включении света «симулятор», как утверждают учёные, светит с интенсивностью в 20 раз выше солнечной (на каком расстоянии от светила, не указано), гелий поглощает тепло и вырывается из сопла, создавая таким образом реактивную тягу.Я это понял, как обычный паровой двигатель, только в качестве нагревателя солнце (массив светодиодов), который нагревает рабочее тело — гелий.
Вот только в сомневаюсь в эффективности, поэтому скорее всего я что-то недопонял.
И это даже не считая того, что «межзвёздным» двигатель на рабочем теле с мизерной скоростью называть просто смешно. Впрочем, «там» и солнце светит… ну, так себе.
Из статьи, они разрабатывали двигатель, который бы дал тягу в момент наибольшего приближения к солнцу во время гравитационного манёвра, чем ближе к солнцу тем больше разгон, Так что именно энергии от солнца может быть с избытком, разгонятся же за пределами планетарной системы смысла большого нет, затраты энергии слишком большие.
Назовите изотоп, который не будет плавиться сам и сколько его массы нужно для нагрева до 3 тыс. градусов при охлаждении водородом. И сколько массы радиаторов потребно без охлаждения.
Вот-вот, это значит, что до момента запуска двигателя тепла будет выделяется ещё больше, причём многократно. И без охлаждения рабочим телом. Там радиатор со стадион размером потребуется для мелкого зонда размером со стиральную машину. Считайте
2. Зонд, который должен будет заходить в зону такого нагрева, чтобы имел смысл нагрев рабочего тела — маленьким не будет.
И: я не выдвигаю просчитанной альтернативной схемы, а только высказываю сомнения в эффективности предложенной. Хороший курсач для студентов, да и даже дипломная.
Изотопный нагреватель вряд ли сможет нагреть до 2-3 тыс. градусов. И как отводить тепло до запуска двигателя? Размеры и массу радиаторов представляете? Для получения электричества, они, кстати, также неизбежны.
Химическая реакция привычных компонентов топлива даст ту же температуру, а стало быть давление, тягу и главное — удельный импульс. Так и зачем весь этот балаган?!
Изотопный нагреватель вряд ли сможет нагреть до 2-3 тыс. градусов.Почему бы? Как раз в отличие от солнечного нагрева, тут ограничений нет.
как отводить тепло до запуска двигателя?Рассчитать на температуру в желаемые 2к градусов, и пусть себе отдаёт в космос. При необходимости включить двигатель — подавать гелий. В этой части (по температуре и подаче рабочего тела) разницы не будет никакой. А вот в размере и массе нагревательного блока разница будет значительна.
Повторю: то, что изотопсодержащий блок должен быть нагрет до тысяч градусов — ничем не отличается от задачи нагрева в той же степени солнцем.
- Изотоп не должен плавиться сам. И при этом обеспечивать высокую удельную тепловую мощность.
- Проблема изотопного источника — его нельзя выключить. Он будет продолжать вырабатывать мегаватты паразитного тепла при выключенном двигателе. Радиаторы потребуются гигантские. Одно дело таблетка для питания электричеством бортовых приборов, а другое — двигатель
1. Изотоп не должен плавиться сам. И при этом обеспечивать высокую удельную тепловую мощность.— почему это, собственно?
Это безотносительно поддержки/ неподдержки идеи перейти на изтопные награеватели (мне термоглиссер больше нравится, а еще больше — идея питать лазером корабли с панелями-фотоприемниками и ЭРДУ высокой тяги с переменным УИ, типа VASIMR или Беклемишевского (ИЯФ им. Будкера) ЭРДУ с гофрированными магнитным полем; похоже, именно это будет основой будущей космической экспансии человечества в СС).
Потому что изотоп должен быть герметично упакован, а при расплавлении меняется плотность
Конечно же нет физических препятствий для того, чтобы жидкий изотоп удерживать, и даже — о Боже, Боже! — допускать фазовый переход в системе.
Уменьшение плотности ведет к увеличению обьема.
А к чему ведёт увеличение объема в замкнутой герметичной ёмкости?
«Конечно же нет физических препятствий для того, чтобы жидкий изотоп удерживать, и даже — о Боже, Боже! — допускать фазовый переход в системе».— (1)?
Вы реально сейчас думали, что ловко проблематизировали меня(2), сообщив мне нечто, деселе мне неизвестное(3)?
Но, еще раз, это безотносительно отношения к самой идее; сама идея таскать на себе источники энергии (да и рабочее тело использовать, коль на то пошло) в космосе порочна, ибо формула Циолковского.
Даже если так широко не шагать, то все равно использование делящихся материалов так себе идея, она не поволяет легко масштабировать экспансию, дорога, не технологична (требует сложных производств) и опасна.
Тем более идея изотопного источника тепла настолько мощного (мы же мощные рассматриваем?), изотом будет в жидом состоянии при температуре >> 1000 градусов Цельсия; тут проблема в неотключаемости будет, а точнее в неотключаемости на этапе разворачивания/вывода, его энергию необходимо будет непрерывно куда-то сбрасывать.
Освоить Солнечную систему позволят гораздо более технологичная система: подсветка кораблей с панелями-фтоприемниками лезарного излучения вкупе с ЭРДУ высокой тяги с переменным удельным импульсом (VASIMR, ЭРДУ Беклемишева со спиральной гофрировкой магнитного поля).
Альтернативы посложней —
1)
SailBeam
И,
2) собственно, сами лазерные паруса
(диэлектрическое зеркало из сверхчистого кварца (самое простое — слой кварца толщиной в λ/4) способно выдержать 10 ТВт (да, тераватт!) на квадратный метр, a optical phased array избавляет нас от необходимости делать цельные оптические элементы колоссальных размеров).
Последнее, похоже, и есть наш путь к звездам.
Применять литосферное торможение.
Напомню, я тут топлю за 3 варианта:
для Солнечной системы:
1) системы «энергию получаем с панелей-фотоприемников лазерного излучения, и используем в ЭРДУ выской тяги с переменным УИ»
2) SailBeam
3) лазерный парусник.
для межзвездных перелетов — лазерный парусник.
Вопрос «как тормозить» в этой связи применим только к п. 2 и 3 про «внутри Cолнечной сиcтемы» и к лазерному паруснику для межзвездных перелетов.
Что именно из этого вас интересует?
1) ЭРДУ высокой тяги с переменным УИ, получающий энергию лазерного луча через панели фотоприемников тормозит, просто направив выхлоп против хода движения
2)
SailBeam, как и лазерный парусник могут путешествовать по Солнечной системе даже с одним источником импульса (как и, например, солнечный парусник!), — у них есть «якорь» гравитации Солнца, и возможность управлять углом отражения, т.е. они могут как замедлять, так и ускорять движение по орбите вокруг Солнца.
Но в дальнейшем в Солнечной системе можно просто понаставить побольше станций-источников. Со временем.
3) что до лазерного парусника в межзвездном полете, —
Форвард (Robert L. Forward) в своем
«Roundtrip interstellar travel using laser-pushed lightsails» предлагал/ предполагал вот такой вариант не только торможения, но и возврата(sic!) лазерного парусника:
Для тех, у кого на счет этой схемы оптимизма меньше, в загашнике всегда есть магнитный парашют Зубрина.
В целом, можно какое-то сочетание этих двух схем, высадка зондов фон-Неймана, строительства ими своего роя Дайсона, составляющего единый распределенный optical phased array, и все, у вас есть лазеры и на отправной, и на принимающей станции, т.е. можно предельные скорости межзвездного сообщения развивать.
Ну и да, время ожидания не пройдет впустую, т.к. в новой системе будет «все то же самое», мы уже в целой звездной системе находимся, «осваивай — не хочу!» — так что все это время в трудах по освоению свой солнечной системы провести можно. Строительством космических поселений заняться, освоением прицерерного поясаастерожья, и длинными проектами терраформирования, например, Венеры, и Марса.
Благодарю за подробный ответ.
Да, если вам интересны такие вещи (или скорее больше Очень Упоротые, но Абсолютно Физичные Идеи) про покорение космоса и не только — рекомендую источники из 3-х последних ссылок (жж antihydrogen и vk-группу «Полупрозрачный изобретатель» aka hard_sci_fi_ideas).
Их ведет настоящий квантовый физик antihydrogen, присутствующий, как видите, и на Хабре. :)
Изотоп не должен плавиться сам.Почему? Выльется? Делиться перестанет?
Проблема изотопного источника — его нельзя выключить.Система одноразовая, кому какое дело, сбросили и забыли.
Радиаторы потребуются гигантские.Расход на температурную защиту всего аппарата в области, где будет аналогичный нагрев, потребует не меньших ресурсов.
Остаётся «всего лишь» не давать ему греться во всём объёме, т.е. направлять продукты распада всего запаса изотопа в сторону сопла. Нужен аналог диода для радиоактивного распада.
Это же термоглиссер. Вместе с эффектом Оберта у Солнца можно получить приращение скорости до 200-300 км/с. До Плутона за 7 месяцев вместо 9 лет, как Новые Горизонты. Можно догнать Оумуамуа. Не требуется радиоактивных материалов, в отличие от ТфЯРД при том же удельном импульсе.
ТфЯРД пока более реален
Если разгоняться у солнца до 200 км/с, то попасть в Оумуамуа у вас не получится — когда ваш зонд сможет различить его в свой телескопчик, скорректировать орбиту (чтобы в итоге пройти достаточно близко, и разглядеть хоть какие-то детали) уже не получится, небольшого химического двигателя на такие подвиги не хватит.
А если чудом и попадете, то проскочите мимо, успев сделать всего несколько снимков (относительная скорость будет 175 км/с).
На которых мало что сможете разглядеть — до солнышка слишком далеко, а длинную выдержку вам нельзя.
Но даже эти плохие несколько снимков сможете передать только через годы, если вообще сможете (у РИТЕГа мало мощности, а вы продолжаете удаляться на все тех же 200 км/с).
Понятно, что нужны электродвигатели, питаемые от ядерного реактора.
Две трети пути ускоряться, треть тормозить, и в итоге сблизиться с целью на нулевой скорости.
В конце пути ядерный реактор пригодятся для хорошего освещения/радиозондирования объекта.
А главное, с этой энергией все эти результаты подробного исследования можно будет дослать до Земли.
С электростанциями в космосе все плохо, нужны радиаторы.
www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2017_Phase_I_Phase_II/Propulsion_Architecture_for_Interstellar_Precursor_Missions
онятно, что нужны электродвигатели, питаемые от ядерного реактора.
— нет, не «понятно»:
www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2017_Phase_I_Phase_II/Propulsion_Architecture_for_Interstellar_Precursor_Missions
Ядерка не являтеся космическим будущим Человечества; максимум «Орионы» по классической схеме могут для специальных миссий использоваться, или по «УТЯТКО»-образной схеме (раз, два, три).
— вытащить в космос бандуру с лазером с выходным отверствием в 10 км (или такую же по выходной площади дуру с полем отдельных лазеров, взаимное положение которых юстируется столь точно, что дифракционное уширение общего пучка будет близко к уширению, как если бы это был один лазер),
— запитать ее на 100 мегаватт
— не забываем про радиаторы, которые будут обеспечивать охлаждение при таких потоках энергии…
— нацеливать ВСЮ эту дуру постоянно с точностью в 10-10 (несмотря на сопуствующее орбитальное движении вокруг Земли или солнца, с соотв. приливными эффектами), чтобы попадала в солнечные панели зонда…
все это в сумме будет проще, чем вывести на орбиту земли один ядерный двигатель с радиаторами?
Кстати, а запитывать ваши лазеры от чего?
Значит, вписываем в перечисление:
— еще 20х20 км. поле из солнечных панелей…
И да, не забываем вишенку на торте: на КАЖДЫЙ действующий зонд вам понадобится по отдельной такой бандуре. Это не будет работать так, что мы один раз собрали такого монстра, и теперь можем пускать тысячи зондов куда угодно.
Например, полезные 50 кг (собственно аппаратуры) «Паркера» даже тяжелая ракета (25 тонн на НОО) смогла добросить лишь до 0,15 а.е. А дальше нужны годы поцелуев с Венерой, чтобы спуститься до желаемых 0,05 а.е.
А вам надо будет тащить к солнцу еще машинерию «термоглиссера» и рабочее тело для него.
Если на вылете от Солнца вы хотите получить 500 кг («Новые горизонты»), это сколько пусков «Фолконов хеви» вам потребуется? Штук тридцать? Пятьдесят? Стыкуя на орбите кучу баков, прежде чем начать путь к Солнцу?
Не проще будет всем этим разогнать зонд просто сразу к цели, без термоглиссера и теплового щита?
Все верно. К Солнцу можно отправиться гравиманевром у Юпитера за один раз. Но это все равно месяцы-годы, за это время весь водород выкипет. Термоглиссер хоть и позволяет разогнаться до невиданных скоростей, но все же может иметь только очень ограниченное применение
Пройти на малом расстоянии от Солнца — сама по себе задача очень и очень затратная с точки зрения орбитальной механики. Может статься, что выйти сразу на отлётную траекторию даже "дешевле", чем пройти через такой экстремально низкий перигелий.
Меня всегда интересовало, насколько большой скорости можно достичь гравитационными манёврами в Солнечной системе, если неограниченно долго играть в такой "бильярд". Ответ в том, что если бы планеты были гравитирующими материальными точками, то можно было бы достичь сколь угодно высокой скорости, даже субрелятивистской.
Однако дело в том, что для того, чтобы "отразиться" от планеты, имея уже высокую скорость, придётся проходить очень близко в планете (к гравитирующему центру). В какой-то момент перицентр окажется внутри планеты, т.е. повернуть вектор скорости на сколько угодно любой нужный нам угол, чтобы направиться на рандеву со следующей планетой для манёвра, уже не получится. Это и есть ограничение такого ряда ускоряющих манёвров.
А с материальными точками конечно всё было бы проще… Если бы у нас была хотя бы одна
Вы не правы насчёт 117 км/с. Прибавка — есть не просто скорость планеты, а ещё плюс удвоенная скорость корабля относительно планеты. Если ухитриться (после серии манёвров) выйти на ретроградную орбиту, то прибавка на манёвре может оказаться колоссальной… И так несколько раз.
Кем утверждается? Про пионер 10 и 11 они не знают?
UPD хотя вру, судя по сайту НАСА Пионер-10 всё ещё дальше от Солнца, чем Вояджер-2.
Сомнительно это все. Даже на уровне математики сомнительно. Не говоря уже о физике.
Кстати, а радиаторы ядерного реактора не будут работать как фотонный двигатель на инфракрасных фотонах? ;) Пусть пустячок, а приятно:)
Кажись я ошибся где-то, а то получается, можно к четверти горючего добавить почти три четверти балласта и полететь на 13% быстрее, чем на чистом горючем.
Поправлю вас. Энергию урана надо тратить не на разгон его самого, а передавать его энергию рабочему телу с меньшей атомной массой (водороду) и вы выиграете в импульсе в корень из 235 раз!
Исследователи НАСА рассказали про прогресс в разработке межзвёздного зонда на солнечной тяге