В крайнем случае стенки можно выложить мощными постоянными магнитами, сейчас есть дающие напряженность до 30-40 Тл, а обычные ниобиевые легко дают 1- 1.5 Тл.
Не "ниобиевые", а НЕОДИМОВЫЕ.
И нет постоянных магнитов с полем в десятки Тесла. Максимум в районе 1-1,5 Тл.
Да, спасибо за поправку, всегда путаю, действительно неодимовые магниты. Магниты широко продают и каждый раз пишут разные размерности их магнитного поля в Тесла почти никто не пишет. Вроде 1.5 Тл это у тех магнитов которые поднимают 5000 своего веса. Гдето на форуме я давал ссылку,неохота искать, что японцы сделали постоянный магнит размером около
2.5 см^3 и поднимающий 1.5 т веса. По моим прикидкам это получается в 140 000 раз больше своего веса. Там его напряженность не приводилась я примерно взял по соотношению 5000 - 1.5 Тл, значит
140 000 - 42 Тл. Может я путаю и пропорции другие.
А про вакуум- это справочные данные в 5 млн вольт на см. Обычные электроды для этого не подходят- будет эмиссия. Написано, что нужны специально обработанные- что это значит не разясняют. Но примерно такие напряжения между электродами применяют в линейных ускорителях и это не мои фантазии. Это я встречал в статье про ускорители, ссылку к сожелению не сохранил.
И я плохо представляю как делать отклоняющую систему для протонов в звездолете на диаметре в 20 км. На магнитах наверное будет очень тяжелой. А если электродами, то это наверное чтото типа каждый электрод будет иметь вид серпа острием направленным к облаку протонов. В заостренной части будет возникать высокая напряженность электрического поля, а то, что электрод широкий позволит ему выдерживать высокие механические нагрузки от центробежных сил, задней частью электрод будет упираться в диэлектрический изолятор который будет передавать все механические нагрузки корпусу бака тора. Таких электродов будет много вдоль всего 20 км периметра полуокружности зоны отклонения и остриями все электроды будут направленны к центру окружности. Задача каждого электрода будет постоянно отклонять набегающий поток протонного облака на долю градуса, так чтоб в конце поток полностью развернулся на 180 градусов. Эмиссии между электродами не должно возникать, они ведь все будут одной полярности- положительной как и протонное облако . Может можно, чтото попроще и полегче сделать, тут наверное множество вариантов. Главное, чтоб эта система отклоняла поток высокоскоростных протонов и выдерживала большие механические нагрузки от центробежных сил.
Этот звездолет с протонными облаками в баках будет еще иметь и хорошую защиту от встречных частиц с которыми звездолет будет сталкиваться на скорости 260 000 км/с. Если такая частица после частичной ионизации не отклонится высокими напряжениями основной отклоняющей системы и потенциалом проволочных стенок бака и пробив электроды или стенки , попадет в бак, то она просто будет стерта и размазана по всему протонному облаку внутри бака и до основного звездолета с экипажем ничего не долетит. В худшем случае мы потеряем только несколько отклоняющих электродов бака или лопнет пара проволочек стенки бака, что практически на всю систему не повлияет.
Размеры в 1000 км нужны только при использовании обычных материалов. Когда наладят массовое поизводство углеродных нанотрубок, то из них можно делать звездолеты такого типа гораздо меньших размеров и меньшего веса. Нанотрубки для этого идеально подойдут они очень прочные и легкие и хорошие проводники тока. А для звездолета нам не понадобятся нанотрубки длиной в десятки тысяч км, как для космического лифта.
Размеры звездолета при использовании нанотрубок, думаю, уменьшатся пропорционально. Если нанотрубки окажутся прочнее в 20 раз, то звездолет будет длиной в 50 км шириной 1 км толщиной 20 метров и сухим весом в 2500 т.
А для межпланетного челнока при использовании нанотрубок выигрыш будет гораздо лучше, чем у звездолета. Он наверное при тех же размерах будет весить около 10 т и конечной скорости сможет достигать в 162 км/с.
Возможно центробежные силы окажутся еще меньше.Нужен более грамотный расчет, а не мой дилетантский. Я вот брал и расчитывал область протонов попавших в зону действия импульса в 0.5 фс, чтоб как можно больше уменьшить количество отклоняемых протонов, а значит и уменьшить центробежную силу. Но скорее всего при действии постоянного напряжения отклонения надо брать вес протонов попавших в плоскость отклонения толщиной в один протон и площадью в сечения облака. Это значительно уменьшит центробежную силу. Так, что скорее всего 1000 км размеры не понадобятся. Это как в моем примере где вращаются килограммовые грузики на своих нитках, только в моем случае толщина грузика равна толщине протона, а масса весу протонов в плоскости сечения облака.
Попробую это обосновать. Электрическое поле отклоняет не какой-то сплошной кусок из протонов, а каждый протон в отдельности и нам нужно учитывать только этот отдельный протон, суммируя только центробежные силы от всех протонов в этой плоскости сечения облака. В среднем это получается, что нам нужно разбить все облако протонов на отдельные зоны толщиной в среднее расстояние между протонами и считать центробежные силы для массы протонов попавших в эту область. Тут только получается такая неприятность, что и толщина сечения части корпуса бака выдерживающая эту центробежную силу не больше этого среднего расстояния между протонами в облаке - на это и нужно ориентироваться.
Когда будет больше свободного времени попробую прикинуть размеры звездолета на основе этого предположения, надеюсь они существенно уменьшатся.
К сожелению, при примерных расчетах звездолета я совершенно не учел реальных механических свойств обычных материалов, которые
должны противостоять центробежным силам. После необходимых уточнений , с учетом реальной механической прочности получилось, что размеры звездолета увеличатся на порядки.
Так, что такие звездолеты откладываются до более прочных материалов или углеродных нанотрубок или чегото прочнее. Или делать монстров в сотни тысяч. км.
Наверное, эту тему не имеет смысла больше продолжать.
Я сдаюсь.
Хотя, может имеет смысл гонять не протоны, а электроны, ведь там даже при энергии в 300 ГэВ ( достижимых на коллайдере) их энергия почти в 300 000 раз больше, чем аннигиляция электрон- позитрон. Но, я уже разочарован и устал для приблизительных расчетов. Всетаки прикинул для электронов - абсолютно никакой разницы от протонов.
Похоже даже не особенно важна и энергия частиц, а важна только конечная скорость звездолета. Если хотим разгонять звездолет до 260000 км/с, то и протоны нужно накапливать такой скорости, если хотим получить 280000, то и протоны нужны такой же скорости. Получается только незначительный выигрыш в центробежной силе, но зато давление в протонном облаке возрастает пропорционально и увеличивается количество реальных протонов, пропорционально изменению их релятивистской массы.
Размеры звездолета будут определяться прочностью материалов, длиной и толщиной баков - это уменьшает плотность протонного облака, а значит и массу протонов в зоне поворота. Радиус поворота, лучше делать меньше - это будет уменьшать массу стенок бака в зоне поворота. Протонное облако скорее всего лучше делать в виде широкой и длинной ленты с небольшими радиусами поворота, тогда баки получатся легче и материалы баков смогут переносить центробежные силы.
Увеличение массы гоняемых протонов можно только за счет удлинения баков звездолета,его прямолинейной части. Если увеличивать радиус поворота, то пропорционально будет расти и масса корпуса бака в зоне поворота из-за ограниченной прочности материалов, если прямолинейную часть бака мы еще можем удлинить, используя более тонкие проволочки, то зону поворота не имеет смысла увеличивать, там всеравно все будет зависить от прочности материалов. Чтобы уложиться в массу 1000 т для зон поворота протонного облака нужно эту зону делать практически из сплошного куска материала, армированного прочными волокнами, м общим размером около 10м х 2м х 5 м для каждого бака. При этом радиус поворота будет только около 1.5 м. Чтоб центробежные силы не влияли на всю общую длинную часть бака, то зона поворота должна иметь вид из трех полуокружностей две в одну сторону изогнутые, а между ними изгиб в другую сторону, тогда центробежные силы будут иметь противоположную направленность и взаимопогасятся, радиус поворота средней полуокружности нужен меньше, чтоб в нем центробежные силы компенсировали силы в двух других.
Звездолет получится в виде тонкой натянутой струны длиной в сотни тыс. км и общим сечением 10 м x 10 м.
Тут на досуге прикинул, а может ли, что противостоять таким центробежным силам. Так вот, покаместь фантастическая, пленка из сплошного ядерного вещества (протон-нейтрон и т.д.) толщиной в один протон и площадью 1 кв.м будет весить примерно 1130 кг и выдержит на разрыв около 5.16*10^17 Н, или выдержит центробежную силу от 2.9 кг релятивистских протонов. Значит при радиусе поворота в 1 м в торе можно будет держать около 36 кг скоростных протонов с энергией в 7 ТэВ, масса тора из такой пленки получится около 9 тонн. Так, что только из такой ядерной пленки можно будет делать такие звездолеты.
В таких расчётах у меня всегда всплывает один вопрос - откуда, чёрт побери, вы знаете прочность на разрыв у гипотетического вещества?
Ну, тут как раз никакой сложности. Справочные данные. Диаметр и масса протона и нейтрона известны. Ядерная сила притяжения между протоном и нейтроном тоже известна. А дальше считаю сколько вместится в 1 м протонов-нейтронов в один ряд, квадрат= число протон-нейтрон в 1 кв.м в пленке толщиной в 1 протон, куб= числу в 1 куб.м. Умножаем на массу протона-нейтрона и получаем вес пленки в 1 протон и площадью 1 кв.м. Умножая число протон-нейтрон в 1 м на силу притяжения протон-нейтрон получаем силу которую выдержит пленка на разрыв. Расчеты конечно приблизительные, но примерно оценить прочность и массу такого вещества можно.
Если были бы данные о частицах из которых состоит протон, нейтрон можно было бы оценить еще более гипотетическое вещество еще прочнее, но и тяжелее, а в пленке легче, чем ядерные.
Сложнее будет такие пленки получать. Это чтото типа высокоточного термоядерного синтеза, когда будет точно "напыляться" протон или нейтрон в строгоопределенное свое место. При этом нужно это делать так осторожно, чтоб пленка не сворачивалась сразу в шарик или не распадалась на осколки ядер. В один слой конечно такую пленку сложно будет делать, скорее всего это будут два- три и больше слоев протон -нейтрон. Сильно толстые пленки не получится делать они просто сразу будут распадаться как сверхтяжелые ядра, да и масса таких веществ будет настолько большой, что врятли они где применятся. Затравки пленок можно будет делать из тяжелых ядер "расплющивая" их в пленку очень сильными точечными электрическими или магнитными полями. Также можно сращивать такие плоские заготовки блины между собой, что ускорит процесс изготовления таких пленок. При достаточных размерах такой блин не свернется в шарик из-за сил отталкивания между соседними протонами и не распадется, так как заряда ближайших протонов будет недостаточно, чтобы разорвать ядерные силы. Все это будет сложно,но можно. Вконце, для придания нейтрального заряда такой пленке и уменьшения сил отталкивания между протонами, будут напыляться электроны которые ввиде тонких электронных облаков будут гонять вдоль поверхности пленки, почти как у металлов. Думаю, помимо отличных механических свойств, такие пленки будут еще высокотемпературными сверхпроводниками из-за свободных электронов и идеальными зеркалами отражающими все виды излучения, в том числе и жесткие гамма. Фемтотрубки из таких пленок будут идеальными свето-, рентгено- и гамма- водами.
В общем это идеальный материал для звездолетов .
vasanov
Опять мимо.
Если делать стенки из ядерной плёнки, она будет впитывать Ваши релятивистские протоны, которые должны удерживаться именно магнитным полем!
vasanov
Опять мимо.
Если делать стенки из ядерной плёнки, она будет впитывать Ваши релятивистские протоны, которые должны удерживаться именно магнитным полем!
Ведь пленка без электронов будет иметь положительный заряд и наоборот будет отталкивать протоны. Так, что она подойдет и в качестве отклоняющих протоны электродов.
пленка без электронов будет иметь положительный заряд и наоборот будет отталкивать протоны
:wall:
Какова будет сила отталкивания? А какова та же пресловутая центробежная сила?
Знаете, что получится по Вашей схеме? Бааальшой термоядерный барабум!
Если столкновения с релятивистскими протонами будет лобовым, то действительно получится большой барабум. Но у нас протоны будут отклонятся под небольшим углом от стенки и они просто не смогут приблизится к стенке на расстояние когда уже начнут действовать ядерные силы. Протонная плазма у нас будет очень разряженной и поэтому от пленки- стенки на каждый релятивистский протон будет действовать сила отталкивания миллионов протонов находящихся в пленке. Двигаясь по касательной, релятивистский протон никак не сможет столкнуться с пленочной стенкой. То, что я написал, что тор из ядерной пленки диаметром 2 м удержит 36 кг релятивистских протонов означает, что я считал их релятивистскую массу увеличенную в 7460 раз, а масса реальных протонов будет только 5 грамм( это важно для расчета плотности протонной плазмы)
Мне кажется даже лобовое столкновение скоростных протонов с такой пленочной ядерной стенкой не будет очень опасной, просто получится небольшая дырочка в пленке, а почти вся энергия столкновения уйдет вместе с продуктами столкновения вдаль от пленки по пути бывших скоростных протонов, а другие протоны просто вылетят через это отверстие.
Вот просмотрел , очередной фильм из сериала Вселенная. Обсуждались возможные способы полета к звездам. Опять же солнечный парус с лазерной подкачкой, ядерные, термоядерные, аннигиляционные, фантастические сжатия пространства. И тупо, ничего, про двигатели на ускоренных протонах или ядрах. А ведь они реально могут разогнать корабль до почти скорости света и уже на нынешнем уровне развития техники. И центробежные силы от протонного облака скорее всего будут не такими уж и страшными, два или несколько противоположно вращающихся кольца протонов создадут магнитные поля которыми будут сами себя взаимно удерживать.
А в фильме все обсуждалось о возможности производства и накопления антивещества, что очень туго с этим. А 7 ТэВ протоны, то уже давно производятся в колайдере, а такой один протон заменит тысячи антипротонов. Поражаюсь недальновидности современных ученных. Все пытаются раскочегарить аннигиляционную фотонную ракету , хотя даже школьнику понятно, что никуда далеко она не улетит, а только посветит яркой гамма вспышкой.
По моему проблемы тут две. 1- невозможность запихать в баки/сферы/канистры.. называйте это как хотите достаточное количество разогнанных частиц для сколь нибудь вменяемого разгона звездолета.
2- энергия,1 эВ = 1,602 176 565(35)·10−19 Дж ( минус 19 степени) смотри дальше --А 7 ТэВ протоны-- насколько я понимаю 7 ТэВ это --тераэлектронвольты или = 7*10(+12) эВ. В общем в 12 степени ( хз не пишется тут степень((. Если грубо посчитать то получиться для разгона 1 - протона надо потратить около 0,5 Ватта энергии. Но 1 и 100 и 1000 протонов нам ничего не даст в плане ускорения звездолета. Мы можем конечно их сохранить в хранилище потом выпустить в одном направлении и при массе звездолета ну от фонаря так в 1000 тонн нихрена не получим. По ускорению вообще. Сила с которой солнечный свет давит на обшивку звездолета и то наверно будет сильнее. А 1000 разогнанных протонов это 0,5 КВатта а + энергия на их сохранение в магнитной ловушке. Я могу ошибаться в расчетах но не настолько что бы понять что количество энергии необходимое для заправки такого звездолета топливом которого хватило бы разогнать его до 0,1 С просто чудовищно. Это без затрат энергии на сохранение топлива до того времени как оно израсходуется. А ведь в хранилище топлива разогнанные протоны будут время от времени взаимодействовать между собой, а это ядерная реакция с излучением радиоактивности. По моему это просто не взлетит хотя физических законов для создания такого звездолета и не вижу но количественные препятствия зашкаливают за все мыслимое и не мыслимое.
PS. А еще температура. Температура это что - хаотическое движение частиц. Ваши протоны что -двигаются да еще и как быстро. Пока в баке вакуум и протонов мало это пофиг какая там температура. Но если плотность начнет расти ? Будет это плазма как ИТЕР или всего навсего что то горячее вроде Солнечной короны я не знаю но то что при малейшем контакте с физической оболочкой бака оно сожжет все нахрен сомневаться не стоит.
Протонные облака уже сейчас запихивают и ускоряют в колайдерах. Ничего ведь они не сжигают и не взрываются, если мы их специально не сталкиваем. Плотность пучка порядка 10^34 протонов на см^2 в секунду. Для звездолета нужно всего 20 тонн таких протонов, релятивистская масса которых будет около 150 000 тонн. Фактически все эти 150 000 тонн мы выбрасываем со скоростью света, вот и будет и тяга и конечная скорость у 3000 тонного звездолета. Протонное облако - это только аккумулятор энергии. Помоему где-то в другой теме теме я описывал как это сделать. Кратко повторюсь. Делаем в космосе ускорители типа колайдера (это будут заправочные станции) и используя солнечные электростанции ускоряем протоны которые потом накапливаем в баках звездолета, при накоплении 20 тонн протонов с 7 ТэВ звездолет может самостоятельно лететь. Этой энергии хватит, чтоб раз пять разогнать звездолет до 260 000 км/с и затормозить. Плотность протонного облака будет меньше 1/1000 давления земной атмосферы, почти вакуум. Но, если удастся взаимными магнитными полями возникающими при вращении противоположных колец протонов сильно скомпенсировать центробежные силы, то звездолеты будут вполне компактными. И ускорять протоны можно и побольше 7 ТэВ, практически неограниченно, тогда их понадобится гораздо меньше 20 тонн. Никакое антивещество такой плотности энергии на кг никогда не даст.
Кроме того антивещество еще массово не делают, а релятивистские протоны и адроны уже есть. Нужно научиться только их компактно хранить и не только внутри ускорителя. В облаке протоны между собой взаимодействовать не будут, все они движутся в одну сторону с одной скоростью и кулоновские силы не дадут им слиться. А от стенок баков они будут изолированы магнитными и электрическими полями.
Так, что кроме центробежных сил не вижу никаких больших сложностей. Все остальные процессы уже хорошо отработанны в ускорителях и колайдерах.
Вы это не путайте то БАКовские пучки и наработку топлива. Те цифры что вы привели выше это светимость - число частиц, пролетающих через определенную площадь за секунду. БАК работает на встречных пучках, они не -- столкнулис и пропали-- а летают по кругу. Пучки проходят полный круг ускорителя быстрее, чем за 0,0001 сек, совершая, свыше 10 тыс. оборотов в секунду. Нам же не надо что бы они крутились. Нам надо загнать их в топливный бак. Ну и теперь просто интересные факты . Нас интересует масса частиц. Ну это же топливо. Так вот масса частиц в БАК менее 1 нанограмма. А расчетное потребление энергии 180 МВт. То есть имеем ( заметьте не эмпирические а РЕАЛЬНЫЕ данные) по работе БАКа 1наноргамм= 180МВт. Переведем в кг. 1 нанограмм=10^12 кг или = 1 кг это = 1000000000000 нанограмм *180МВт ( только надо для получения 1 нанограмма)= 1800000000000 ГИГАВАТТ энергии потраченной БАКОМ чтобы наработать 1 КИЛЛОГРАМ вашего топлива. Для сравнения произведенная электростанции мощьность в среднем равна 1000 МВт. Считаем сколько надо электростанций. Писал специально без степеней с нулями что бы осознать КАКАЯ нужна мощность для заправки 1 кг топлива. А вы про 20 тонн говорите(. Если его удастся заправить то да я абсолютно не спорю это будет мегакорабль.
Нам же не надо что бы они крутились. Нам надо загнать их в топливный бак. 180МВт ( только надо для получения 1 нанограмма)= 1800000000000 ГИГАВАТТ энергии потраченной БАКОМ чтобы наработать 1 КИЛЛОГРАМ вашего топлива. Для сравнения произведенная электростанции мощьность в среднем равна 1000 МВт.
Как раз ускоренные протоны и будут гонять по кругу в баке звездолета как в ускорителе. А потом мы их для создания реактивной струи будем понемногу стравливать с бака в сторону противоположную движению. 180МВт это нужно, чтоб разогнать тот нанограмм протонов до 7 ТэВ. Нам нужно помимо определенного количества электростанций, еще и время для наработки 20 тонн ускоренных протонов. Конечно прийдется поработать и не обязательно применять мощности в 1800000000000 ГИГАВАТТ , они будут гораздо меньше, только времени на запас протонов потратим больше . Нам ведь нужно запасти столько энергии, чтоб хватило на разгон поначалу 150 000 тонного звездолета до 260 000 км/с , затормозить и так несколько раз. Для этого конечно нужно огромное колличество энергии и ее антивещество не способно дать, а ускоренные протоны способны и с гораздо меньшей морокой, чем создавать антивещество.
Давайте разберемся кто что может дать. Антиматерия как и протоны ничего не дают. В одном и другом случае это всего лишь компактное хранилище энергии. Вот если бы у нас был источник протонов или антивещества готовый то да это был бы источник. Атак тока хранилище. Насчет энергии --и не обязательно применять мощности в 1800000000000 ГИГАВАТТ , они будут гораздо меньше, только времени на запас протонов потратим больше-- согласен на все 100% . Но есть ньюанс. Возьмем гипотетическу АЭС с 4 например реакторами посмотрим чего там у нас ->ВВЭР-1000 мощность видно из названия. У нас их 4 штуки. Имеем 4000 Мватт или 4 ГВт /час или 96Гватт /сутки или 34560 Гватт /год. Дальше смотрим 1800000000000 ГИГАВАТТ/ 34560 Гватт=52083333,3 . Понимаете теперь то. Что 1 современной АЭС надо работать БОЛЕЕ 5 МИЛЛИОНОВ ЛЕТ что бы заправить 1 КГ протонов в бак корабля. Сейчас около 500 работающих реакторов в мире , ладно примем их мощность за 1Гватт ( хотя многие из них слабее в половину и больше). Знаете не буду вот считать сколько надо лет. Время исчисляется и так видно 10-ками тысяч лет. Так что второй вопрос по удержанию протонов в баке можно считать бессмысленным в связи с невозможностью этот бак заправить в обозримый промежуток времени.
Это не совсем корректные расчеты. С чего Вы взяли, что 180МВт тратится чисто на разгон протонов - сюда входит и поддержание магнитного поля из сверх проводников и горение лампочки в туалетах и лабораториях колайдера, и электрическая чесалка затылка, и ковырялка в носу и т.п. В космосе это не нужно. И нанограмм протонов разгоняют только потому, что большие обьемы просто не нужны для опытов. Надо брать КПД ускорителя и энергию запасенную протонами. В космосе будут применяться линейные ускорители, а не такие расточительные синхрофазатроны как колайдер.
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах
FAQ
Поиск
Пользователи
Группы
Регистрация
Профиль
Войти и проверить личные сообщения
Вход
