Неустранимая проблема в межэвездных полетах.

yuu2> нет под рукой анструмЭнта - считануть

А Вы на Excel-е

На срезе вашей трубы толщиной 5 см и диаметром 36,6 м будет выделяться 4,3*10⁵ ВТ в виде тепла и радиационного ливня. Как будем бороться?

Адрон>Не правильно! 1 см-3 - в системе отсчета, связанной с газом

Каюсь, промахнулся.

Адрон>в системе отсчета, связанной с кораблем нужно разделить на sqrt*(1-(v/c)²)

Но ТОЛЬКО для продольного направления!!!

Адрон>Получится поток не 2.7e15 ат/с а 6.9e17!

Именно что "сжатие" только для продольного направления. Т.е. поток 6.1*10¹⁵, а не 6.9*10¹⁷.

Адрон> и ток 0,11 А.

Не-а! 3.9*10^-4 А.

Адрон>При токах больше единиц микроампер на ГЭВ-ных энергиях

Сделаем диаметр трубы меньше (для беспилотника). Или сделаем новый ускоритель. Это ведь не вынесенная в заголовок "неустранимая проблема".

Адрон>На срезе вашей трубы толщиной 5 см и диаметром 36,6 м будет выделяться 4,3*105 ВТ в виде тепла и радиационного ливня. Как будем бороться?

Ну если мы смогли найди 10¹⁶ Ватт на движение, то какие-то 0.4МВт - это ж просто экипажу мультики в полёте смотреть .

Или иначе: если заложили скорость 0.9С в качестве проектного предела, то мощность, передаваемая ускоряемому шнуру, больше ~10⁶ Ватт не требуется. Или порядка 10⁸ Ватт мощи для всей двигательной системы - никак не 10¹⁶.

Адрон>>Не правильно! 1 см-3 - в системе отсчета, связанной с газом

yuu2>Каюсь, промахнулся.

Адрон>>в системе отсчета, связанной с кораблем нужно разделить на sqrt(1-(v/c)²)

yuu2>Но ТОЛЬКО для продольного направления!!!

Адрон>>Получится поток не 2.7e15 ат/с а 6.9e17!

yuu2>Именно что "сжатие" только для продольного направления. Т.е. поток 6.1*10¹⁵, а не 6.9*10¹⁷.

Об этом я Вам и написал. Но 0,9*3e8*1000*1*1e6(в м3)*1/sqrt(1-(v/c)²)=6e17! * 1,6e-19 -> 0,11А!!! Так что давайте точнее считать!

Резюмирую. Прямоточник теоретически возможен. Можно определить оптимальное соотношение скорости КА, плотности межзвездного газа и параметров прямоточника так, чтобы ,с одной стороны, не происходило разрушение конструкционных материалов, а с другой, поступало необходимое количество рабочего тела.Однако, при этом скорость КА оказывается много меньше требуемой для получения релятивистских эффектов. Т.е. межзвездные полеты на принципе релятивистской ракеты все же малореальны.

yuu2>Это наезд или недопонимание??? Я ж просто хотел сказать, что давление на поверхность и сопротивление движению - не одно и то же.

Недопонимание неточных формулировок:

yuu2>>>Это не мощность на сопротивление - это (в неправильной форме) давление среды на конструктивные элементы корабля, расположенные по нормали к вектору импульса.

ибо неточно говорить про элементы, расположенные только по нормали. Надо говорить про полную площадь миделя - ну, или площадь в проекции по вектору импульса. Те элементы, что не по нормали, с учетом косинусов все равно дают то, что положено.

yuu2>>>На глубине 20 метров на аквалангиста давят 3 атмосферы (2 от воды, одна от воздуха), но это вовсе не значит, что сопротивнение движению у него 3*105 * площадь.

Здесь аналогия понятна, но понятно и то, что если аквалангист движется, то сила сопротивления не будет вычисляться простым учетом площади миделя на соответствующее давление, ибо при обтекании появляются гидродинамические эффекты, выражающиеся в данном случае коэффициентом сопротивления. В аэродинамике Сх весьма различается для разных форм обтекаемой поверхности, для до- и сверхзвуковых скоростей. Как будет влиять форма обтекания, создаваемая магнитными обмотками при сжатии захватываемого водорода в струю - не берусь судить, но думаю, что первое приближение Сх=1 будет приемлемым, с учетом того, что в площадь миделя будет засчитано не только поперечное сечение стенок цилиндра, а весь цилиндр, т.е. pi R квадрат.

Адрон>Резюмирую. Прямоточник теоретически возможен. Можно определить оптимальное соотношение скорости КА, плотности межзвездного газа и параметров прямоточника так, чтобы ,с одной стороны, не происходило разрушение конструкционных материалов, а с другой, поступало необходимое количество рабочего тела.Однако, при этом скорость КА оказывается много меньше требуемой для получения релятивистских эффектов. Т.е. межзвездные полеты на принципе релятивистской ракеты все же малореальны.

А вот некоторые расчеты для конструкции диаметром 35 м, срезом 0,5 м для "воронки", в которой происходит сжатие газа магнитным полем. Думаю, что 0,5м - более реально, чем 5 см, предложенные уии2 . Длина "воронки" до начала ускоряющих модулей пусть будет 100м (ей определяются энергозатраты на "сжатие" в-ва)
Для оценки, за время, соответствующее пролету 100 м протонов с соотв. скоростью, их необходимо переместить на расстояние равное примерно внешнему радиусу "воронки" (т.е в данном случае на 17,5м )

Таблица

V,m/c**Мощность на**Мощность на**Мощность на*********Ток
*******срезе,Вт*****сжатие,Вт**сопротивление,Вт****протонов,А

2,7e8****3,4e6********4,5e6********1,2e8*************9,5e-2
2,0e8****3,8e5********1,1e6********1,4e7*************4,1e-2
1,0e8****2,7e4********1,1e5********9,5e5*************1,6e-2
5,0e7****3,0e3********1,3e4********1,1e5*************7,8e-3
3,0e7****634**********2,7e3********2,2e4*************4,6e-3
1,0e7****23**********100**********820**************1,5e-3

Видно, что релятивистские эффекты начинаются после 1е8 м/с, резко возрастают потери на сопротивление среды при отностительно меньшем возрастании тока. Реальный диапазон возможного использования прямоточника , видимо, лежит в диапазоне скоростей 10000-100000 км/с.

Адрон>>Резюмирую. Прямоточник теоретически возможен.

Резюмировал рано. Есть еще неприятные эффекты. При предлагаемых диаметрах порядка 35 м и потоках протонов на уровне порядка 1e16 прот/с масса в-ва оказывается на уровне 1e-6 г! Для получения импульса на уровне, скажем, всего 3,7e5 кг*м/с нам придется разгонять каждый протон с его начальной энергии до 1,1e9 МэВ !!!.(Без использования собственного рабочего тела). Т.е или увеличивать диаметр воронки до размеров огого, или работать там, где есть уже рел. эффекты. А это невозможно по указанным выше причинам. Таким образом, все же ПРОЕКТ уии2, видимо, мертворожден окончательно У кого еще какие мысли?
А то неприятно хоронить детскую мечту о звездах.

Адрон>Для получения импульса на уровне, скажем, всего 3,7e5 кг*м/с

Тягу, раз /с. Между прочим это "всего" равно 370 тонн тяги, если считать что прямоточник массой 37000 тонн (напомню, что масса Дедала оцениваеться в 50 килотонн) разгоняеться с 10,000 км/с до 100,000 км/с займет всего 104 дня, не так уж и много, правда? Правда среднее ускорение будет не велико, всего 0,01 g

Еще одно замечание - при Уи в районе 10²⁰ м/с смысла делать прямоточник нету. Расход настолько не велик, что дополнительная масса имхо легко оправдываеться.

Адрон>>Для получения импульса на уровне, скажем, всего 3,7e5 кг*м/с
CaRRibeaN>Тягу, раз /с.

ОК!

CaRRibeaN>масса Дедала оцениваеться в 50 килотонн

А я тягу для 50 кт и оценивал. Единственное, что утешает, что в ультрарелятивистском пределе импульс и кин. энергия частиц одинаково обратно проп. корню из 1-бета квадрат, в отличие от ньютоновского предела. Но ускорить протон с единиц Гэв до 10⁶ Гэв, - это даже вне ненаучной фантастики, уж извините...

Адрон>При предлагаемых диаметрах порядка 35 м

Ну это была первая подвернувшаяся под руку цифра - заведомо не оптимум.

Адрон>и потоках протонов на уровне порядка 1e16 прот/с

Разобрался-таки. Я считал для скорости 0.3с, хде и показал избыток импульса, позволяющий разгоняться дальше.

Адрон>нам придется разгонять каждый протон с его начальной энергии до 1,1e9 МэВ !!!.

Это я тоже помянул. Тут скорее нужно обратную задачу решать: взять ускоритель, подверстать к нему энергетику и полезную нагрузку, после чего и говорить о габаритах.

Адрон>Т.е или увеличивать диаметр воронки до размеров огого

А почему, собственно и нет?? А для беспилотника (первым-то всё-равно если что полетит именно он) можно и разгоняться по медленнее - никто ж не гонит.

VK>... В аэродинамике Сх

Нууууу вооот! Нету тут вязкости, нет погранслоя, поэтому всё сопротивление равно изменеиню импульса попадающих в корабль молекул. Если 100% молекул попадут в ускорительный канал прямоточника, то и сопротивления не будет.

VK>>... В аэродинамике Сх

yuu2>Нууууу вооот! Нету тут вязкости, нет погранслоя, поэтому всё сопротивление равно изменеиню импульса попадающих в корабль молекул. Если 100% молекул попадут в ускорительный канал прямоточника, то и сопротивления не будет.

Для начала, они провзаимодействуют с магнитным полем в "воронке", прередав ему большую часть своего импульса +плюс придется затратить энергию на сжатие (см.выше). При этом весьма немалая часть энергии выделится в радиационном виде. Все будет описываться релятивистской магнитогидродинамикой и подсчету на пальцах не подлежит. Но даже такие оценки показывают, что проблемы при создании прямоточника на много порядков превышают, скажем, проблемы при создании ядерно-импульсного двигателя До полной невозможности...

ау>>Но ответа на мой вопрос я не услышал: ЗАЧЕМ ВСЁ ЭТО? Я говорю не про дрона к звезде - пусть себе летает хоть 50 лет, а про пассажирские "прогулки".
Tico>А если вдруг планета, пригодная для колонизации? Или разум?

Планета. Почитайте эпопею про Марс и его колонизацию - там условно не возражали что она возможна в теории, но на практике.. в общем почитайте наночь - но до следующего утра не управитесь Но вкратце: пригодность для колонзации ещё не повод для колонизации.

Разум. Если для простоты предположить что наткнётесь на таких же точно типов как люди, то я лично бы предпочёл избежать такого контакта Откуда вы знаете, может они на 50 лет более продвинуты и у них тоже проблема перенаселения? На каких местах предпочтёте начать рвать волосы?

ау>>>Но ответа на мой вопрос я не услышал: ЗАЧЕМ ВСЁ ЭТО

Думаю, что в этом топике мы обсуждаем технические аспекты, т.е. КАК, а зачем- в топике по пилотируемой космонавтике.

Ну и зачем делать воронку впереди корабля огого каких размеров и в "железе"?
Ведь можно применить массозаборник диаметром всего 10м по переднему периметру раструба рзместить сверхпроводящюю катушку она и создаст воронку из ЭМ поля грандиозных размеров (сотни метров в диаметре), а для эффективной работу такого массозоборника, из цетра раструба должен торчать штырь с мощной электронной пушкой которая будет заряжать вещество впереди по курсу в нужную полярность, а микрометеориты - разрушать.

ZORG>Ну и зачем делать воронку впереди корабля огого каких размеров и в "железе"?

А как вы создадите конфигурацию магнитного поля, попадая в которое, протоны полетят по сжимающейся траектории?

ZORG>Ведь можно применить массозаборник диаметром всего 10м по переднему периметру раструба рзместить сверхпроводящюю катушку она и создаст воронку из ЭМ поля грандиозных размеров (сотни метров в диаметре)

Бесконечного количества метров в диаметре, но с напряженностью, уменьшающейся приблизительно по R^-2. Вот и посчитайте. Я то посчитал кое-что (см. выше). Вот и вы посчитайте, с какого расстояния и при какой конф. поля будет собирание частиц.

ZORG>из цетра раструба должен торчать штырь с мощной электронной пушкой которая будет заряжать вещество впереди по курсу в нужную полярность, а микрометеориты - разрушать.

ето крутая идея, особенно насчет полярности

Джентльмены, а что если не на электромагнитных принципах? На других каких нибудь, ещё не открытых?

Старый>Джентльмены, а что если не на электромагнитных принципах? На других каких нибудь, ещё не открытых?

Ну мы то пытаемся, вернувшись к нашим баранам, придумать способ
1. Использовать релятивистские эффекты для межзвездных путешествий.
2. Обойти проблему межзвездного газа, создающего мощные радиационные ливни и сопротивление движению при взаимодействии с КА/физическими полями вокруг КА.
3. Пока на этом пути предложен для уменьшения радиационных ливней прямоточный реактивный привод, собирающий и ускоряющий межзвездный газ.
4. Оценки показали, что энергозатраты понадобятся на уровне 10¹⁶ ВТ , а энерговыделение на фронте таково, что КА быстро испарится. Также показано, что техническая реализация прямоточника в релятивистской области невозможна, а в нерелятивистской не нужна.

У кого еще какие идеи в рамках релятивистской ракеты?

Адрон>Для начала, они провзаимодействуют с магнитным полем в "воронке", прередав ему большую часть своего импульса

Это, пардон, с какой это радости???

Адрон> +плюс придется затратить энергию на сжатие

Какое сжатие? Это ж не газ - плотность не та. Все первичные затраты - на ЭМ отклонение пристеночных атомов в центральную область. А потом ускорять.

Адрон>Но даже такие оценки показывают, что проблемы при создании прямоточника на много порядков превышают, скажем, проблемы при создании ядерно-импульсного двигателя До полной невозможности...

Ну тут у меня противоположное мнение. Настоящих проблем у прямоточника всего 2: как изначально разогнаться и какова энергоустановка корабля.

Адрон>4. Оценки показали, что энергозатраты понадобятся на уровне 10¹⁶ ВТ

Вот только не надо передёргивать. 10¹⁶ Вт были в изначальной постановке задачи, что приводило к необходимость сообщать отдельному протончику 10¹⁰ МэВ. Спустимся с небес на землю - будут другие показатели ускорителя, станет другой и потребная энерговооружённость.

Адрон>>Для начала, они провзаимодействуют с магнитным полем в "воронке", прередав ему большую часть своего импульса
yuu2>Это, пардон, с какой это радости???

Вспомните из курса общей физики, что ускоренно движущиеся заряженные частицы слегка излучают. На ГэВных энергиях не слегка, а сильно - пионы и гамма.При попадании в вещество, в магнитное поле - все равно - они будут И З Л У Ч А Т Ь! Через излучение и взаимодействие с магнитным или "тримпам" полем - опять все равно - импульс будет передан. Не весь, но большая часть.
И куда вы денете сотни киловат- мегаватты, выделяющиеся на срезе. Ваша конструкция начнет бысто испаряться...Спереди.

yuu2>Какое сжатие? Это ж не газ - плотность не та. Все первичные затраты - на ЭМ отклонение пристеночных атомов в центральную область. А потом ускорять.

Вам , видимо, лень читать то, что написано выше. А я ведь не поленился посчитать! Посмотрите таблицу и комментарий перед ней. Я разве посчитал не это?

Адрон>>Но даже такие оценки показывают, что проблемы при создании прямоточника на много порядков превышают, скажем, проблемы при создании ядерно-импульсного
yuu2>Ну тут у меня противоположное мнение. Настоящих проблем у прямоточника всего 2: как изначально разогнаться и какова энергоустановка корабля.

Хорошо, 10¹⁶ Вт- это оценка для приятного разгона на 1 G.
Но посмотрите таблицу! Понятно , что для преодоления сопротивления среды (только) вам понадобится установка с мощностью как минимум на порядок большей, чем мощность на преодоление сопротивления среды при максимальной скорости. Т.е. речь идет о сотнях гигаватт - тераваттах. И все-таки - основная и НЕУСТРАНИМАЯ полностью проблема -куда деть радиационный ливень, тепло и сопротивление среды. Ну посмотрите цифры - не решает прямоточник проблемы!

Адрон>Так где же УИ2?

yuu2, однако.

Адрон> Или нет свежих мыслей?

Есть - ползаю по справочникам, думаю отыскать что-нибудь на манер каталитического процесса. Кратко схема: дюже быстрый протон в голове корабля сшибается с "каталитическим" атомом (3-30 по необходимости), с образованием метастабильного состояния "каталитических" ядер; запасённую в них энергию спокойненько переводим в корму, где и разряжаем метастабильное состояние; после чего "каталитическое" вещество возвращаем обратно.

Хотя и над прямоточником тоже химичу.