Звездолет комбинированной схемы работы

PSS> А никто не требовал мгновенное ускорение. И не говорил, что возможно.

Цитата:

Вывод: межзвездный перелет нужно осуществлять так, чтобы большая часть перелета шла по инерции. Участки разгона и торможения должны быть очень небольшими. Здесь надо считать, но скорей всего пренебрежительно малыми относительно всего времени перелета.

 

Что есть вывод совершенно верный, совершенно тривиальный, и совершенно бесполезный.

Fakir>> Для неё мгновенное ускорение вдвойне невозможно.
PSS> А кто-то требовал мгновенное ускорение?

Я давно не был у окулиста?

Мгновенный разгон до нужной скорости и полет дальше по инерции,потом столь мгновенное торможение

 

Вы справедливо заметили, что наличие ограниченного ускорения сильно отдаляет результат от оптимального (с мгновенным достижением максимальной крейсерской скорости), но беда в том, что и многоступенчатость вас к ней не сильно-то приближает. Весь наигрыш с запасом ляжет в первые десять процентов.
Что для оценок - а ничем, кроме очень грубых оценок, такие прикидки быть не могут - абсолютно равноценно.

Fakir>> Сама способность прямоточника сработать на ускорение крайне не очевидна и никем не доказана. Может быть, и есть там лазейки, но про это вообще никто не думал даже, т.к. самой проблемы не видят.
PSS> Правда я выше требовал разгонятся на заранее запасенном топливе, топливо межзвездного газа для торможения накопить по дороге.

Это не было связано с вашей идеей. Комментарий конкретно к концепции прямоточника. Для ясности.

Но вообще-то проблема еще и в том, что прямоточник даже в варианте накопления массы для торможения сразу в процессе работы, просто накопления, будет работать как тормоз. Просто по построению. И копить, кстати, будет куда хуже, чем тормозить.
В общем, если хотите начать торможение - ок, запускайте накопитель. Но на это надо идти сознательно и с учётом.

PSS> Обычно здесь обсуждали перелет на 4.5 св года. По понятным причинам. Проблема в том, что уже по современным знаниям в диапазоне 4-10 световых лет очень и очень мало звезд. И интересных там, можно считать, нет.

Это уже смешивается техническая возможность с научной или прикладной желательностью. Я предпочитаю такие вещи рассматривать по отдельности, а накладывать уж потом.

В конце концов, в 10-ке где-то с десяток звёзд есть - на первое время хватит. Насчёт интересных слишком смело судить по нынешним знаниям. Начнём с того, что даже на таких расстояниях существующие методы не позволяют сколько-нибудь надёжно обнаруживать небольшие планеты. А всё прочее достаточно гадательно - все рассуждения на тему классов, спектров, "зелёных зон" и т.п. выглядят, конечно, правдоподобно, но обычно действительность оказывается богаче наших представлений о ней. Тем ценее была бы находка совершенной иной жизни и тем более цивилизации. Если можно дотянуться - стоит посмотреть, всё просто. Вопрос, можно ли и какой ценой. А все гадания, что "неинтересными кажутся" - это так, трёп, оставим его космологам.

Если очень хочется сразу ориентироваться на какую-то величину - ну ради бога, возьмите 15 св. лет, порядок тот же, пару десятков звёзд получите, а время перелёта в один конец вырастет на 20-200 лет. Если готовы на такое - да пожалуйста, кому ж жалко-то.
Прирост будет, очевидно, зависеть в первую очередь именно от максимально достижимой скорости на траектории.

PSS>> А никто не требовал мгновенное ускорение. И не говорил, что возможно.
Fakir> Цитата:

Fakir>Что есть вывод совершенно верный, совершенно тривиальный, и совершенно бесполезный.

Спасибо, что хоть верный. А вот я видимо не такой умный и мне захотелось оценить как будет выглядеть динамика разгона при постоянной тяге во время всего перелета. Вдруг там будут интересные граничные условия. Я это сделал, получил формулу (которую считаю основным достижением при решении данной задачи). И теперь точно знаю по каким формулам считать подобный перелет


Fakir>Я давно не был у окулиста? "Мгновенный разгон до нужной скорости и полет дальше по инерции,потом столь мгновенное торможение"

Возможно. Я это привел пример "обратной" моей задачи. Причем явно невозможную, но которую часто используют для упрощения при описании межзвездного перелета.

Fakir> Вы справедливо заметили, что наличие ограниченного ускорения сильно отдаляет результат от оптимального (с мгновенным достижением максимальной крейсерской скорости), но беда в том, что и многоступенчатость вас к ней не сильно-то приближает. Весь наигрыш с запасом ляжет в первые десять процентов.

Многоступенчатость я не рассматривал. Я это привел как пример динамики разгона отличной от той задачи, что я разбирал


Fakir> Но вообще-то проблема еще и в том, что прямоточник даже в варианте накопления массы для торможения сразу в процессе работы, просто накопления, будет работать как тормоз. Просто по построению. И копить, кстати, будет куда хуже, чем тормозить.

Что интересно, именно это я и написал в изначальном посте когда упомянул эту концепцию.


Fakir> Это уже смешивается техническая возможность с научной или прикладной желательностью. Я предпочитаю такие вещи рассматривать по отдельности, а накладывать уж потом.

Лучше уж заранее определиться с дальностью. Собственно здесь так и сделали. Выбрав минимально достижимую звезду.

Fakir> Если очень хочется сразу ориентироваться на какую-то величину - ну ради бога, возьмите 15 св. лет, порядок тот же, пару десятков звёзд получите, а время перелёта в один конец вырастет на 20-200 лет. Если готовы на такое - да пожалуйста, кому ж жалко-то.

Я боюсь, что даже для Проксимы минимально возможное время достижения будет в те 200 лет.

PSS>> Обратите внимание на Вашу формулу 16 и мою последнюю формулу.
A.s.> Смотрю.

Продолжаем разговор Решил проверить свою формулу

L=u*t*(M_0/5-m_0/5)/(M_0/5+m_0/5)

Ну или

L=u*t*(1-2*m_0/5/(M_0/5+m_0/5)

Численно. Также посмотрев какие там массы и насколько близко будет вариант L=u*t

Вариант взял не межзвездный, но расстояние для удобства в световых секундах. Зафиксировал сухую массу в 1 кг и импульс в 250 000 м/с. Общее время полета 1 час

Результат во вложении. При такой схеме разгона импульс, действительно, больше зависит от импульса и времени, чем от тяги и массы. Варианты с массой отличающейся в 4 раза дали практически одну дальность.

Изменение скорости на финальном этапе выглядит так

Ну и формулы отдельно вынесу

A.s.>

Если не против немного доработаю Вашу схему. В целом мне нужно сделать аналогичную но не для мощности на кг, а через Z или времени разгона но сейчас не потяну. Слишком много пересчитывать

A.s.>>
Ограничил максимальную перегрузку в 1 g (финальное торможение). Импульс 250 000 м/с. Тогда зависимость разгон - полет до Альфы Центавра (4.36 св лет) будет выглядит так

Снизу - время разгона+торможения (лет). Вертикальная ось - общее время полета.

Временной оптимум при активном участке 94 года. Всего 975 лет. Z = 116 323. То есть общая масса 116 323 кг при сухой массе 1 кг.

С учетом массы. Время разгона - 25 лет, всего 1035 лет. Z= 30 939

PSS> Слишком много пересчитывать

Есть же MathCAD, были какие-то попытки сделать бесплатный клон, ну GNUPlot, наконец. Зачем же вручную страдать?
Компьютеры ещё в позапрошлом веке изобрели!

PSS>> Слишком много пересчитывать
Sandro> Есть же MathCAD, были какие-то попытки сделать бесплатный клон, ну GNUPlot, наконец. Зачем же вручную страдать?
Sandro> Компьютеры ещё в позапрошлом веке изобрели!

Речь про Бэббиджа? Собственно и я не на бумажке считаю. Но основная проблема таких расчетов это калибровка и проверка истинности. Особенно вопросы к очень длительным расчетам. По логику аналитику проверить можно численно. Но с шагом секунда хорошо проходятся сотни лет. Сотни тысяч уже под вопросом. Насколько там уже погрешности ушли.

Плюс ошибки. Я тут перенес сообщения не просто так. Просто оказалось, что расчет проводил для пролетного зонда, без торможения.

Но главное меня смущает что у меня с Семеновым возможно не бьются данные для удельного импульса 250 000 м/с. Явное совпадение только для полета без пассивного участка. У меня 5232 года, у него 5263. Разница непринципиальная. Также он явно прошел, из-за большого шага, оптимальный овраг. Я по нему как раз гуляю. У меня более аналитическое решение, у Семенова похоже скорей итерационное.

Но все равно похоже, что у меня более низкие цифры. Раза в два. Если он сможет выйти в сеть, надеюсь сможет опубликовать данные для нескольких точек. Там масса начальная, масса конечная, тяга, время активного полета и пассивного. Можно будет оценить параметры ракеты.

A.s.> Вера

Увы. Я не знаю когда Вы появитесь, и буду ли я доступен. Так что выкладываю эксельку со расчета полета. Задавайте дальность и удельный импульс и он все посчитает. Можно при желании и тягу с сухой массой менять (но последнее не желательно, там небольшой вспомогательный итерационный процесс не связанный с расчетом, он начнет врать)

Оценка для первых 500 лет активного полета, но если важно любое время можно задать.

Просто, увы но в Вашем расчете где-то есть ошибки. Я не знаю параметры тяги, но для полета без пассивного участка все должно быть близко. У Вас же они совпадают только в начале. Чем дальше, тем большие отличия. И весьма принципиальные отличия. Может у меня где-то и есть ошибки при расчете пассивного полета (хотя я не нашел), но полностью активный полет слишком базовые формулы.

Fakir> Что есть вывод совершенно верный, совершенно тривиальный, и совершенно бесполезный.

Кстати. Сегодня в этом верном, тривиальном и бесполезном выводе я не смог убедить Штерна

Он остался считать, что полет без баллистической паузы будет оптимален. Пошлю лекцию, думаю передумает

PSS> ..

Недавно "Центр Келдыша" опубликовал новость, что завершил разработку плазменных двигателей высокой мощности КМ-50М и ИД-750. Прочитав решил провести анализ который давно хотел. Оценить "сверху" максимальную возможную скорость АМС с подобными двигателями. Для "предельной" конструкции

Масса топлива считалась по расходу. Сухая масса аппарата оценивалась: 1000 кг (полезная нагрузка)+50 кг (структура АМС) + масса баков (1 квадратный метр сферического бака оценил в 1.5 кг)+масса реактора от мощности (W) и времени (k кг/(кВт*часы)). Для базы была взята оценка, что реактор мощностью 50 кВт и ресурсом 10 000 часов (немного более года) имеет массу 400 кг. Это высокий, но не запредельный параметр. Результаты на схеме. Что интересно у подобных КА есть и асимптота по скорости, выше которой не прыгнуть График в верхнем углу. Предельную скорость можно оценить как V=u*Ln(1+3600*F/(u*k*W)). F - тяга. u - скорость истечения.

PSS> Кстати. Сегодня в этом верном, тривиальном и бесполезном выводе я не смог убедить Штерна
В одном мне со Штерном пришлось согласиться - Вивернджет, да и любой другой стационарный термоядерный двигатель с магнитным удержанием получается на несколько порядков хуже по относительной массе, чем реактор на распаде+ионник.
Но, благодаря тому, что в нём едины, как в ЖРД, рабочее тело и источник энергии, он таки обойдёт ионник с реактором по конечной скорости. Небыстро, лет за 200, но, обойдёт.

PSS>> Кстати. Сегодня в этом верном, тривиальном и бесполезном выводе я не смог убедить Штерна
Б.г.> В одном мне со Штерном пришлось согласиться - Вивернджет, да и любой другой стационарный термоядерный двигатель с магнитным удержанием получается на несколько порядков хуже по относительной массе, чем реактор на распаде+ионник.

А когда он согласился с термоядерным двигателем? Так как согласно "Тезисам Штерна", которыми он начал лекцию пару месяцев назад, он термоядерный реактор вообще не рассматривает. См вложение.

Причем я даже готов был бы согласиться с вторым пунктом. Но первый и третий точно нет. Хотя ключевой пункт - первый. Если согласиться с ним, то второй и третий тоже достаточно логичны.

Б.г.> Но, благодаря тому, что в нём едины, как в ЖРД, рабочее тело и источник энергии, он таки обойдёт ионник с реактором по конечной скорости. Небыстро, лет за 200, но, обойдёт.


См выше. Когда увидишь проблему и разберешься все становиться "тривиально и бесполезно" (Факир) но до этого не задумываешься. Но теперь действительно очевидно. Так как если и рост топлива идет линейно и масса ректоров линейна, то отношение массы конечной и начальной будет стремиться к константе с увеличением времени разгона, значит и логарифм будет константой. В результате ЭРД с реактором всегда будет иметь потолок по скорости. Он будет зависит от двигателя и параметром реактора, но он точно будет. Так как в любом случае энергия в килограмме урана конечна, а эта масса в знаменателе. По нашим меркам потолок получился достаточно большой - 50-60 км/с. Но для полетов к звездам слишком мало.

И термоядерный двигатель точно пройдет этот потолок. И быстрее 200 лет.

PSS> А когда он согласился с термоядерным двигателем? Так как согласно "Тезисам Штерна", которыми он начал лекцию пару месяцев назад, он термоядерный реактор вообще не рассматривает. См вложение.
На ютубе он высказывается уже более обтекаемо, что, теоретически, термояд даёт вчетверо больше энергии на нуклон, но, к нему нужно столько всего тащить, что рассматривать его он не будет. Не нет смысла, а он не будет.
PSS> Причем я даже готов был бы согласиться с вторым пунктом.
Двухступенчатый термоядерный корабль, пожалуй, можно разогнать и до трёх процентов скорости света. А, если научиться добывать дейтерий и гелий-3 в атмосферах планет типа Урана, можно не везти топливо на обратный рейс с собой.

PSS> Но первый и третий точно нет. Хотя ключевой пункт - первый. Если согласиться с ним, то второй и третий тоже достаточно логичны.

Я сформулировал бы первый пункт в другом виде. Нет ничего более богатого энергией, чем сильное взаимодействие. Такой подход объединяет fission и fusion, и он более строг.

PSS> См выше. Когда увидишь проблему и разберешься все становиться "тривиально и бесполезно" (Факир) но до этого не задумываешься. Но теперь действительно очевидно. Так как если и рост топлива идет линейно и масса ректоров линейна,

Масса реактора нифига не линейна. Масса самого первого реактора CP-1 и масса реактора РБМК-1000 практически одинакова. Во сколько раз отличаются выработанные ими за срок службы энергии? Мощность реактора не зависит ни от массы реактора, ни от массы ядерного топлива в нём. Полная выработанная энергия, конечно, будет зависеть от массы тяжёлых атомов (в сумме - делящихся и фертильных). Именно поэтому "супердолговечный" реактор с кампанией на тысячу лет надо делать на тории - его можно сделать таким образом, что делящихся ядер в нём будет почти постоянное количество, а расходоваться будут фертильные.

PSS> то отношение массы конечной и начальной будет стремиться к константе с увеличением времени разгона, значит и логарифм будет константой. В результате ЭРД с реактором всегда будет иметь потолок по скорости.

Стационарный термоядерный реактор с магнитным удержанием настолько плох по массе, что на потолок, определяемый УИ, он будет выходить десятки тысяч лет, увы.

PSS> Он будет зависит от двигателя и параметром реактора, но он точно будет. Так как в любом случае энергия в килограмме урана конечна, а эта масса в знаменателе. По нашим меркам потолок получился достаточно большой - 50-60 км/с. Но для полетов к звездам слишком мало.

Нет. Предлагаю такую схему экспедиции. Стартуем с Земли к Юпитеру, тормозимся об него, чтобы понизить перигелий до внутри орбиты Меркурия. При подлёте к Солнцу включаем двигатель и разгоняемся вблизи перигелия. Затем прицеливаемся снова в Юпитер, но теперь уже разгоняемся об него. Это даст ещё где-то 11 км/с. Как мне кажется, в такой схеме можно получить втрое большую скорость на бесконечности.

Это, всё равно, всё ещё слишком мало для межзвёздных путешествий, но это и не потолок ионников пока.

PSS> И термоядерный двигатель точно пройдет этот потолок. И быстрее 200 лет.

Тепловая мощность ИТЭРа и РИТМ-400 сравнима. Во сколько раз ИТЭР тяжелее РИТМа? Пусть треть этой массы - вакуумная камера, которая в космическом реакторе будет много легче. Но, ведь, масса сверхпроводящих магнитов определяется их прочностью, а, значит, сильно уменьшена быть не может, поскольку давление магнитного поля, которое держит плазму, приходится на конструкцию магнитов.

Пусть мы даже сможем облегчить вивернджет во столько же раз, во сколько раз РД-0410 легче РИТМ-а (парадокс, их тепловые мощности опять почти одинаковы!). Но увеличенный УИ требует увеличенного ресурса реактора.

Б.г.> Двухступенчатый термоядерный корабль, пожалуй, можно разогнать и до трёх процентов скорости света. А, если научиться добывать дейтерий и гелий-3 в атмосферах планет типа Урана, можно не везти топливо на обратный рейс с собой.
3% - это всё равно слишком медленно, чтобы кто-то смог слетать туда-обратно.
Соответственно обратный полёт не имеет смысла.
Т.е. летят или роботы для исследований, или/потом колонизационный корабль.
И отсюда вытекает и третий пункт.