?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

УТЯТКО

Легко вычислимый, но как-то не доходивший ранее до моего сознания интересный факт: при встречном столкновении двух свинцовых болванок, движущихся со скоростью 100 км/с (т.е. 200 км/с относительно друг друга) получится температура 80 млн градусов (нет, настолько высокой не получится, см. коммент). Облако свинцовой плазмы выдаст импульс рентгеновского излучения, которое можно использовать для абляционного обжатия термоядерного заряда. Почему именно свинцовые? Температура пропорциональна средней кинетической энергии атома. Чем тяжелее атом, тем больше температура при одинаковой скорости.

Поскольку современная мода требует от любого продвинутого человека выкатить проработанный проект межпланетного транспорта и начать сбор денег на кикстартере, я разработал схему, которую назвал Ударный ТермоЯдерный Транспортный КОмплекс (УТЯТКО).

Два одинаковых космических аппарата запускаются с Земли на обычных ракетах-носителях, а затем путем серии гравитационных маневров выводятся на высокоэллиптические орбиты с одинаковыми точками перигелиев на расстоянии 0.1 астрономической единицы от Солнца, но с противоположными друг другу направлениями обращения по орбитам. Аппараты представляют из себя миниатюрные копии “Ориона” (поэтому ниже мы их будем называть мини-Орионами, МО). Каждый МО оснащен кормовой установкой для выброса небольших термоядерных бомб и пулеметом, выстреливающим самонаводящиеся пули со свинцовыми наконечниками. Когда МО сближаются друг с другом на встречных курсах вблизи перигелия, они начинают стрелять друг в друга пулями. Пули наводятся на выбрасываемые бомбы и детонируют их. Плазма от взрывов подталкивает МО. За счет этого оба МО сбрасывают лишнюю скорость (она равна (sqrt(2)-1)*100 = 40 км/с) и переходят на круговые орбиты с тем же перигелием.

После успешного завершения первой стадии, на Земле проводится подготовка к следующей фазе развертывания системы. Когда там все готово, действие опять переходит на околосолнечную орбиту. Один из МО начинает выбрасывать бомбы, а второй – стрелять пулями. Термоядерными взрывами МО-1 разгоняется до 200 км/с в направлении Земли. После окончания разгона он сбрасывает все оставшиеся запасы самонаводящихся пуль и навсегда покидает нашу историю (и Солнечную систему). Пули выстраиваются в постепенно растягивающуюся колонну, длина которой при пролете рядом с Землей достигает нескольких сотен тысяч километров.

Когда они подлетают к цели, на Земле многоразовая «химическая» первая ступень подбрасывает вертикально вверх большой «Орион» (БО), выводя его за пределы атмосферы (для подбрасывания на высоту 200 км потребуется разогнать его до 2 км/сек). Дальше БО выкидывает бомбы, подрываемые ударами подлетающих пуль, и разгоняется сначала до орбитальной скорости, а потом переходит на эллиптическую орбиту вокруг Солнца с уже привычным нам перигелием 0.1 а.е. У перигелия он встречается с пулями МО-2 на встречном курсе, и термоядерными взрывами тормозится до круговой скорости. Данный БО – носитель. Его полезная нагрузка – несколько десятков новых МО. Один из этих новых МО отправляется к Земле, где пули от него используются для разгона второго БО, который выводится на круговую орбиту, встречную к БО-1, заместив таким образом МО-2.

В итоге у нас имеется два БО на встречных орбитах. Каждый содержит по несколько десятков МО, готовых в любой момент отправиться к Земле или любой другой точке Солнечной системы, и помочь другим транспортным БО и исследовательским МО разогнаться или затормозиться. Транспортные БО в том числе используются для периодического обновления запасов МО на околосолнечной орбите, так что такая система может действовать неограниченно долго, пока земляне будут ее снабжать расходными материалами: самонаводящимися пулями, термоядерными минибомбами и мини-«Орионами».

Несколько оценок по параметрам пуль и бомб. NIF обеспечивает Q=0.01, используя импульс с энергией 2 МДж и продолжительностью порядка 10 наносекунд. Если мы будем использовать пули с 100-граммовыми свинцовыми наконечниками, то при попадании пули со скоростью 200 км/с во внешнюю свинцовую оболочку неподвижной бомбы получится около 2000 МДж рентгеновского излучения (500 кг тротилового эквивалента). Можно сократить время высвечивания этого рентгена до порядка 10 наносекунд, если использовать наконечники и оболочки с толщиной порядка 1 мм. Можно ожидать, что, благодаря тысячекратному увеличению количества энергии на абляционное обжатие заряда, Q значительно превысит единицу. Энергию от взрыва первичного термоядерного заряда можно использовать для подрыва вторичного заряда, таким образом увеличив эффективное Q до любого желаемого значения. Поскольку делящихся материалов в бомбах нет, радиоактивное загрязнение будет практически отсутствовать (нейтроны от реакции D+T можно поглотить, если добавить бор в оболочку заряда).

Некоторые добрые люди могут задаться вопросом – нельзя ли использовать несущиеся к Земле МО для массового убийства злых людей. Вынужден разочаровать добрых людей – МО весом в 20 тонн при попадании в верхние слои атмосферы планеты даст взрыв в 100 килотонн тротилового эквивалента. Как показывает пример Челябинска, разрушения на поверхности в этом случае в основном сведутся к выбитым стеклам. Внимательные читатели могут заметить, что удельный тротиловый эквивалент свинца в предыдущем параграфе в два раза меньше, чем в данном. Разгадка проста – максимальная температура достигается при столкновении двух кусков свинца одинаковой массы, и если один из них до столкновения покоился – половина энергии уйдет в бесполезную кинетическую энергию струи свинцовой плазмы.

Кстати, о максимальной температуре. Пытливый читатель может спросить – почему бы для большей эффективности не запустить МО на более низкую орбиту вокруг Солнца? Однако, имеется очевидная проблема - нагрев аппарата из-за солнечного излучения. А ведь по проекту аппараты должны месяцами (МО) и годами (БО) функционировать на круговой орбите. Для защиты можно использовать систему из щита с высоким коэффициентом отражения и большого радиатора, расположенного в тени от щита. Максимальное отношение площадей радиатора и щита, при котором радиатор не вылезет за пределы тени, по порядку величины совпадает с угловым диаметром Солнца с точки зрения аппарата. На 0.1 а.е. нетеплопроводящая площадка под солнечными лучами нагреется до равновесной температуры 1300К. Но, полагая коэффициент отражения щита равным 90% и площадь радиаторов в 20 раз большую площади щита, получим, что температура аппарата составит вполне терпимые 350К. На 0.05 а.е. равновесная температура составляет 1800К, а максимальная площадь радиатора вдвое меньше, так что температура аппарата без активного охлаждения будет нехорошие 600К.

Для интересующихся вопросами практического космоплавания замечу, что разгонять МО нужно под таким углом к направлению движения пуль, чтобы относительная скорость никогда не падала ниже 200 км/с. Максимальная скорость плазмы при взрыве реальной термоядерной бомбы – несколько тысяч км/сек. Приблизительно таким же будет предел скорости для запусков с помощью вышеописанной системы. Для межзвездных перелетов маловато, но для отправки телескопа в гравитационный фокус Солнца хватит.

Главная проблема на пути создания УТЯТКО – нужны снаряды, способные наводиться с точностью порядка 1 см при движении с относительными скоростями в сотни км/сек. Ключ очевидно лежит в дальнейшем совершенствовании микроэлектроники и процветании людей, служащих драйвером этого совершенствования. Я разумеется подразумеваю хипстеров, ежегодно покупающих новые смартфоны…

Comments

( 72 comments — Leave a comment )
antihydrogen
Nov. 1st, 2016 07:41 pm (UTC)
Ну и хорошо. По зрелому размышлению, я позорно ошибся, не учтя, что при ионизации число частиц в газе существенно возрастает, и большая часть энергии распределяется по степеням свободы свободных электронов, так что температура газа будет гораздо меньше, чем в моих оценках. Впрочем, количество энергии, высвеченной в рентгене, это не изменит, только эффективная температура рентгеновского излучения будет меньше.
(no subject) - antihydrogen - Nov. 1st, 2016 08:20 pm (UTC) - Expand
(no subject) - antihydrogen - Nov. 1st, 2016 10:01 pm (UTC) - Expand
(no subject) - antihydrogen - Nov. 1st, 2016 07:58 pm (UTC) - Expand
(no subject) - sani332 - Dec. 17th, 2016 08:22 pm (UTC) - Expand
(no subject) - sani332 - Dec. 17th, 2016 09:23 pm (UTC) - Expand
flat_area
Nov. 1st, 2016 07:26 pm (UTC)
А зачем точность в 1 см? Можно сделать плоские метровые тарелки. Они и нагреваться будут слабее, находясь ребром к солнцу.
antihydrogen
Nov. 1st, 2016 07:43 pm (UTC)
Источник рентгеновского излучения должен быть как можно ближе к заряду, иначе рентген просто рассеется в пространства, не обеспечив достаточной абляции оболочки заряда.
Вот кстати да - antihydrogen - Nov. 6th, 2016 11:09 am (UTC) - Expand
Re: Вот кстати да - antihydrogen - Nov. 6th, 2016 11:16 am (UTC) - Expand
Re: Вот кстати да - antihydrogen - Nov. 6th, 2016 11:29 am (UTC) - Expand
rubir_ru
Nov. 1st, 2016 07:51 pm (UTC)
а шо, парус солнечный ('ПАСОЛ, тебе говорят!' (c)) усё, усол навсегда? :)
antihydrogen
Nov. 7th, 2016 02:37 pm (UTC)
Ну вот, кстати говоря, совмещение идей электрического паруса и взрыволета выглядит весьма перспективно.

Дайсоновская концепция "Ориона" основана на том, что порожденная взрывом плазма просто отражается от плиты-отражателя, почти не передавая энергии плите, а то что все таки передается - в основном уходит на испарение покрывающего плиту слоя графита. Однако, при большой скорости плазмы (которая потребуется для разгона аппарата до скоростей в тысячи км/с), это "почти" в абсолютных величинах окажется очень большим. Чтобы избежать расплавления плиты - придется точку взрыва отодвигать от плиты, а саму плиту увеличивать, чтобы поток энергии взрыва на м2 был меньше.

Естественным конечным шагом является замена плиты на электрический парус в виде огромной паутины из тонких проводов. Положительно зараженные частицы плазмы от паруса будут отражаться полностью. Возникают две проблемы: разрядка и нагрев проводов из-за попадания на них электронов плазмы. Но обе проблемы решаются уменьшением диаметров проводов.
(no subject) - Андрей Гаврилов - Nov. 7th, 2016 02:54 pm (UTC) - Expand
(no subject) - antihydrogen - Nov. 7th, 2016 03:54 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Nov. 7th, 2016 05:33 pm (UTC) - Expand
Ну в общем так: - antihydrogen - Nov. 7th, 2016 09:23 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Nov. 8th, 2016 12:32 am (UTC) - Expand
(no subject) - antihydrogen - Nov. 8th, 2016 09:55 am (UTC) - Expand
(no subject) - antihydrogen - Nov. 8th, 2016 04:25 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Nov. 8th, 2016 04:36 pm (UTC) - Expand
(no subject) - redgaim - Aug. 14th, 2017 09:11 am (UTC) - Expand
(no subject) - antihydrogen - Aug. 14th, 2017 01:50 pm (UTC) - Expand
livejournal
Nov. 1st, 2016 08:30 pm (UTC)
Здравствуйте! Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal волжского региона. Подробнее о рейтинге читайте в Справке.
Андрей Гаврилов
Nov. 1st, 2016 08:38 pm (UTC)
>я разработал схему, которую назвал Ударный ТермоЯдерный Транспортный КОмплекс (УТЯТКО).

- ААААААААААААААААААААААААААА!!!!!!!

<меня на этом месте разразил смех, мгновенно перешедший в жуткий смехокашель>.

Чуть буквально не порвало. Это шедевр, ящщитаю. Даже не читая дальше сразу - орден готов сковать!
Андрей Гаврилов
Nov. 1st, 2016 08:44 pm (UTC)
в копилку прекрасного:

>Некоторые добрые люди могут задаться вопросом – нельзя ли использовать несущиеся к Земле МО для массового убийства злых людей. Вынужден разочаровать добрых людей

)))


- you made my day. x2 :)
(no subject) - antihydrogen - Nov. 1st, 2016 10:23 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Nov. 6th, 2016 12:47 am (UTC) - Expand
(no subject) - antihydrogen - Nov. 6th, 2016 11:37 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Nov. 6th, 2016 11:58 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Nov. 19th, 2016 04:02 pm (UTC) - Expand
2born
Nov. 1st, 2016 09:01 pm (UTC)
Немножко офф-топ
У нас на военной кафедре был такой майор Бездетко. Угадайте, как его прозвали студенты?))
antihydrogen
Nov. 1st, 2016 10:02 pm (UTC)
Re: Немножко офф-топ
У меня много вариантов...
Re: Немножко офф-топ - 2born - Nov. 2nd, 2016 07:28 am (UTC) - Expand
kcp_frm
Nov. 2nd, 2016 04:24 am (UTC)
А почему бы стразу не сталкивать гидрид лития?
А почему бы стразу не сталкивать гидрид лития?
antihydrogen
Nov. 2nd, 2016 09:45 am (UTC)
Re: А почему бы стразу не сталкивать гидрид лития?
Температура получится гораздо меньше, чем для свинца, а степень сжатия вещества (а значит и параметр Лоусона) будет гораздо меньше, чем можно получить абляционной имплозией.
korzhimanov
Nov. 2nd, 2016 09:02 am (UTC)
Боюсь, за 10 нс высветить столько энергии в рентгене не получится. Банально не хватит частоты соударений. То есть нагреться-то плазма нагреется, но вот высвечивать она будет долго и большую часть энергии потеряет даже не на высвечивании, а на адиабатическом расширении.

Кроме того, надо бы учесть, что там побегут всякие ударные волны, которые тоже могут много энергии унести.

Вообще, я думаю, подобные эксперименты проводились, и специалисты знают, до каких температур можно нагреть вещество таким методом. Но это надо искать.
antihydrogen
Nov. 2nd, 2016 09:38 am (UTC)
Я в коментах выше http://antihydrogen.livejournal.com/47585.html?thread=465633#t465633 прикидывал реальную температуру и скорость высвечивания. Количество высветившегося будет зависеть от геометрии облака, и если оно - плоский блин, можно добиться того, что большая часть энергии уйдет именно в излучение, а не в расширение. Я собираюсь написать про все это отдельный пост.
(no subject) - korzhimanov - Nov. 2nd, 2016 09:55 am (UTC) - Expand
(no subject) - korzhimanov - Nov. 2nd, 2016 09:59 am (UTC) - Expand
(no subject) - antihydrogen - Nov. 2nd, 2016 10:05 am (UTC) - Expand
(no subject) - antihydrogen - Nov. 18th, 2016 06:05 pm (UTC) - Expand
livejournal
Nov. 6th, 2016 04:32 pm (UTC)
К вопросу о Нибиру и рептилоидах
Пользователь gineer сослался на вашу запись в своей записи «К вопросу о Нибиру и рептилоидах» в контексте: [...] обретения ответа на первый главный вопрос современности [...]
chtodelat2
Nov. 8th, 2016 08:11 pm (UTC)
Господи, тут думать надо! Просто прочесть не получится )
livejournal
Nov. 9th, 2016 01:32 pm (UTC)
К вопросу о Нибиру и рептилоидах
Пользователь biovizir сослался на вашу запись в своей записи «К вопросу о Нибиру и рептилоидах» в контексте: [...] обретения ответа на первый главный вопрос современности [...]
antihydrogen
Nov. 14th, 2016 06:59 pm (UTC)
Вынесу из комментов в другом журнале
> Да уж, если "пуля" попадет не в бомбу, а в корабль - экипажу мало не покажется...
> а потом? Режым нарушен, а пули-то летят! Или вот такой еще у нас в полку был случай - надо срочно поменять курс - вот хрен знает зачем. "Тут и сел старик!".

Дык пули то управляемые, с реактивными двигательчиками. В запланированный режим разгона сразу заложить с запасом то, что какой-то процент пуль промажет. Если будут слишком часто не промазывать - специально пропускать. Учитывая, что оптимальный прирост скорости на один взрыв - порядка 10 м/с, для того чтобы скомпенсировать врЕменные отклонения от режима потребуется корректировать поперечную скорость пуль на величины порядка несколько десятков м/с. Если полагать, что у пуль хватит топлива на изменение скорости на 100 м/с, для радикального отставания от режима потребуется локальная флуктуация числа непопаданий на 10 сигма, крайне маловероятная...

Все вышесказанное актуально для разгона корабля поперек направления прилета пуль. Для разгона вдоль - проблема значительно менее проблемна. Зато резко вырастает вероятность получить пулей по отражательной плите/самому кораблю. Так что для пилотируемых и прочих особо ценных кораблей предпочтителен разгон поперек.

Ну а менять курс - извините никак (только небольшие коррекции на химии во время свободного полета). И разгон и торможение должны быть спланированы за месяцы до. И с одной планеты предпочтительнее стартовать/тормозиться сразу многим кораблям одновременно, чтобы их мог обстрелять пулями один МО, запущенный с околосолнечной орбиты. Только централизация, учет и контроль!
Андрей Гаврилов
Nov. 14th, 2016 07:06 pm (UTC)
Re: Вынесу из комментов в другом журнале
><...>Только централизация, учет и контроль!

- Аминь! ))

И да, продуманность- радует! )


P.S. А вы еще где-то, кроме как в своем жж, обсуждали? Если да, то прошу угостить ссылками! )
(no subject) - Андрей Гаврилов - Nov. 15th, 2016 06:30 am (UTC) - Expand
livejournal
Nov. 19th, 2016 09:07 am (UTC)
Dr. Strangelove, или как я перестал бояться и полюбил абляцион
Пользователь tnenergy сослался на вашу запись в своей записи «Dr. Strangelove, или как я перестал бояться и полюбил абляционную имплозию» в контексте: [...] ленно после опубликования предыдущего поста [...]
livejournal
Nov. 19th, 2016 09:08 am (UTC)
УТЯТКО
Пользователь tnenergy сослался на вашу запись в своей записи «УТЯТКО» в контексте: [...] Оригинал взят у в УТЯТКО [...]
antihydrogen
May. 29th, 2017 10:39 pm (UTC)
К вопросу о выживании аппаратов вблизи Солнца - реальный проект
http://solarprobe.jhuapl.edu/

Будет приближаться к Солнцу ближе чем на 1/20 а.е., защищаясь экраном толщиной 12см из некоего пористого углеродного материала. Температура на экране будет достигать 1650 кельвинов.
antihydrogen
Jun. 1st, 2017 03:36 pm (UTC)


http://www.abc.net.au/news/science/2017-06-01/parker-solar-probe-nasas-journey-to-touch-the-sun/8572540
Щит сделан из углеродной пены, заключенной между двумя тонкими пластинами. Фронтальная пластина покрыта оксидом алюминия для отражения света и теплового излучения.

Основная тушка аппарата прикреплена к щиту тощими металлическими распорками примерно метровой длины. Распорки охлаждаются с помощью радиаторов (помечены темножелтым на картинке в предыдущем комменте).

Резюмируем - банальная термоизоляция оказывается более практичной, чем минимизация подсолнечной поверхности аппарата.


Edited at 2017-06-03 02:34 pm (UTC)
(no subject) - antihydrogen - Jun. 3rd, 2017 03:13 pm (UTC) - Expand
( 72 comments — Leave a comment )