Космические двигатели третьего тысячелетия

почитайте Прямоточный термоядерный

Ну и что там написано?

valik, вы МГД-ускорители и генераторы вставляете всюду, где надо и где не надо Ну какой же МГД-ускоритель для доускорения частиц, налетающих с "космическими" скоростями!

По остальному - позже.

Да ладно ... уж и пофантазировать нельзя. Отношение у оппонентов слишком серьезное
Но ведь без молока не бывает сливок.
Кстати ... есть идея принципиально нового массозаборника.

Ну-ну?

Это лазер. Не обычный узконаправленный луч, а расходящийся (с определенным оптимальным углом расхождения ... 20 градусов например). Чтобы получить такой "веер" (или "воронку") нужно уменьшить длину резонатора, или увеличить его диаметр (другими словами, уменьшить показатель отношения длины резонатора, к диаметру зеркал).

Межпланетный газ имеет высокую температуру. Почти половина частиц находится в возбужденном состоянии. При взаимодействии с лазерным квантом, возбужденная частица излучает фотон, который движется в том же
направлении, что и лазерный квант. В результате закона сохранения импульса, частица начнет двигаться в противоположном направлении, то есть к источнику лазерных квантов.

Кстати, при определенных условиях межзвездный или межпланетный газ
находится в состоянии инверсии населенностей. Не исключено, что в этом случае, удастся собирать частицы с очень больших площадей. В результате, включив наш лазер получаем практически неограниченное количество газа, который самоускоряется и движется прямо в массозаборник. Появляются условия для работы кинетического двигателя, даже при нулевой скорости полета.

Где взять энергию для работы лазера напишу позже, сейчас нет времени.

P. S. Есть еще варианты, например лазер и два параллельные зеркала. Лазерный луч движется между зеркалали, отражаясь от них. Продольная ось этой системы сопадает с направлением полета. Эта система может оказаться более выгодной с точки зрения затрат энергии.

Важно, чтобы частицы, получившие импульс в направлении
массозаборника, не смогли повторно провзаимодействовать с лазерным
квантом. Один из возможных вариантов заключается в следующем.

В центре полупрозрачного зеркала резонатора ставим непрозрачный круглый экран. В результате получается своеобразная лазерная воронка. Если спроектировать ее излучение на какую-то поверхность, то получим изображение круга.

Хм, идея не лишена некоторого изящества, но, как вы уже, наверное, догадываетесь, работать это не будет Минимум по трём причинам, из которых одна фундаментальная, а другие так, технологические Подсказать, что за причины, или вы, как настоящий фокусник, устроите сеанс с последующим разоблачением секретов трюков?

Технологические проблемы - это наверное низкая мощность современных лазеров, и то обстоятельство, что для работы лазера нужна энергия. Меня больше интересует фундаментальная причина?

Так какие ... ваши три причины?

Не-е, технологические - они технологическими названы условно О мощности лазера и расходе энергии я даже и не заикался, проявляя безудержный оптимизм

Фундаментальная причина - допплеровский сдвиг частоты.
"Технологические" - весьма малая плотность атомов или отрицательных ионов в межпланетном прострастве, к тому же еще и возбуждённых.
Дальше - вся штука на приличных скоростях относительно среды просто не сработает, т.к. скорость, приобретаемая атомом при испускании фотона довольно невелика, и атом в конечном итоге просто останется за кормой корабля, хоть и начнёт двигаться в его сторону. Такой "заборник" может работать лишь практически "на стопе".
Есть еще парочка причин, но, думаю, хватит и этих трёх

Дело в том, что лазерный

Действительно, при излучении фотона с энергией 13.6 эВ (энергия ионизации) атом водорода получит скорость около 4 м/с.

Лазер может воздействовать на частицы, которые находятся очень большом расстоянии. Допустим на расстоянии "трех суток полета" Этого времени достаточно, чтобы двигаясь со скоростью 4 м/сек, частица прошла около 1000 км.

У меня нет достаточных оснований утверждать, что лазерная воронка будет
эффективной. Скорее всего, здесь вы правы. Но есть много неясных моментов, и точно неизвестно в чью они пользу.

А где и почему мешает доплеровский сдвиг частот ... я не понимаю.

Действительно, при излучении фотона с энергией 13.6 эВ (энергия ионизации) атом водорода получит скорость около 4 м/с.

 

Причём это верхняя граница!

Лазер может воздействовать на частицы, которые находятся очень большом расстоянии. Допустим на расстоянии "трех суток полета" Этого времени достаточно, чтобы двигаясь со скоростью 4 м/сек, частица прошла около 1000 км.

 

Замечательно, пускай так, а где через трое суток будет сам корабль, движущийся со скоростью хотя бы 1 км/с? Частица просто просвистит у него далеко за кормой.

А где и почему мешает доплеровский сдвиг частот ... я не понимаю.

 

Для индуцированного, "лазерного", испускания фотона возбуждённым атомом, частота падающего фотона должна довольно точно совпадать с частотой фотона, который може быть испущен при релаксации возбуждённого состояния. Если разница частот больше некоторой критической - индуцированного излучения не будет (каков конкретно порядок величины у этой резонансной полосы - не помню, можете поискать, хотя бы ширину спектра лазеров, но она очень небольшая). Из-за движения аппарата относительно среды частота будет смещаться. Смещение будет разным в зависимости от угла, будет меняться во времени, из-за разгона аппарата, на него будет влиять собственное тепловое движение частиц среды.

Проблема создания приборов, которые могли бы генерировать излучение в широкой полосе спектра, возникла сразу после появления первых лазеров. И сейчас существует большая группа лазеров, частоту излучения которых можно изменять. Так что, по большому счету, допплеровский сдвиг частоты даже проблемой назвать нельзя, тем более фундаментальным барьером.

Да ну? Вы так уверены, что не проблема? Вы полагаете, что можно (причём легко) решить проблему существенной перенастройки частоты лазера в УФ-диапазоне, и регулировать частоту излучения в зависимости от угла между направлением вылета светового кванта и осью "лазерного конуса"?!

При ближайшем рассмотрении анализ работы и эффективности устройства "лазерная воронка" оказывается достаточно сложной и неоднозначной задачей.

Раньше я предлагал сделать лазерную воронку полой внутри. То есть у "светового конуса" есть "стенки", но нет середины. Оказывается, что при прохождении через "стенку светового конуса" все частицы теряют ту составляющую скорости, которая направлена перпендикулярно к оси "конуса". Разумеется при этом абсолютная скорость частицы возрастает.
Происходит искривление траектории частицы.

Если интенсивность лазерного излучения достаточно высокая, то при при
прохождении через "стенку светового конуса" частица многократно
проивзаимодействует с лазерными квантами. При этом ее абсолютная скорость возрастет. Однако, перпендикулярная составляющая ее скорости уменьшится (потому что "стенка" расположена под углом к оси).

В результате уменьшения перпендикулярной составляющей скорости частицы, время ее пребывания внутри "конуса" увеличивается. Соответственно возрастает плотность вещества. А увеличение продольной (вдоль оси "конуса") составляющей скорости частицы несущественно по отношению к скорости полета космического аппарата.

Что касается регулировки частоты излучения в зависимости от угла между направлением вылета светового кванта и осью "лазерного конуса", я не вижу в этом необходимости.

Если интенсивность излучения достаточно высокая, то "лазерная стенка" не попустит внутрь конуса частицы, с недостаточно высокой перпендикулярной составляющей

МагСейл - концепт, расчеты

Да, похоже на идее магнитного паруса надо ставить крест. По крайней мере для перелетов внутри системы.

Интересно, но немножко не в ту тему. Под МагСейл был отдельный топик, лучше туда.

Долго искал, но нашел только этот...

По каналу "Sat-History" показывали фильм про РД-180. По мощности впятеро мощнее, чем американские двигатели этого класса. Разработан был 20 лет назад, под советскую лунную программу, но после ее закрытия несколько десятков двигателей пролежали на складе - вместо того, чтобы их уничтожить, как было предписано, Главный их "законсервировал". Янки купили один для испытаний, прогнали на стенде - все спецификации подтвердились. Американские специалисты признали, что советская технология 20-летней давности лет на двадцать опережает современную американскую технологию.

И в дополнение Андрея:

> [...] По мощности впятеро мощнее [...]

Мощность ракетного двигателя - это такая штука, что лучше ее не обсуждать