?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

УТЯТКО

Оригинал взят у antihydrogen в 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

( 46 comments — Leave a comment )
sviatoy_duhh
Nov. 19th, 2016 10:37 am (UTC)
Отличные наркотики.
maedros78
Nov. 19th, 2016 10:47 am (UTC)
В почему свинец? Можно же и потяжелее, шоб взрывы надористее были.
tnenergy
Nov. 19th, 2016 12:16 pm (UTC)
Удельная плотность не важна, важено большое зарядовое число. Свинец самый распространенный из тяжелых - ну может обедненный уран будет лучше...
kincajou
Nov. 19th, 2016 11:20 am (UTC)
без ардуины не обойтись
siron_nsk
Nov. 19th, 2016 12:06 pm (UTC)
и три шилда
antihydrogen
Nov. 19th, 2016 02:10 pm (UTC)
Вот!!! Проект уже начинает обретать реальные черты, облекается так сказать в железо. Кроме Ардуино надо еще побольше скотча закупить, я так думаю.
nicka_startcev
Nov. 19th, 2016 07:11 pm (UTC)
не надо скотч. синяя изолента - наше фсё!
kv_85c
Nov. 19th, 2016 11:53 am (UTC)
Почему взрыв атмосферный? Авось прорвется:)
Андрей Гаврилов
Nov. 19th, 2016 12:48 pm (UTC)
WAT??
bob_chemist
Nov. 19th, 2016 12:08 pm (UTC)
спасибо, подписался)
Андрей Гаврилов
Nov. 19th, 2016 12:50 pm (UTC)
на antihydrogen? Одобрямс!

BTW, он в свое время получил премию за лучший научпоп-пост рунета (за вот этот пост: http://antihydrogen.livejournal.com/20966.html ).
antihydrogen
Nov. 19th, 2016 02:06 pm (UTC)
Да ну, не такое это достижение, чтобы спустя столько лет им гордиться. Сколь мне изменяет моя автобиографическая амнезия, выиграл я за счет всего трех десятков (кажется) голосов. Подчеркну - не с таким перевесом, а с таким абсолютным количеством...
Андрей Гаврилов
Nov. 19th, 2016 03:38 pm (UTC)
ну, "мы любим вас не только за это" ).

BTW, я рекомендовал бы читателям еще по недавним постам пройтись, все эти "О повышении яйценоскости крупного рогатого скота в нечерноземной полосе сферы Дайсона", "Церера – житница поясаастерожья", "О борьбе с колдобинами на межзвездных дорогах" - за одни названия приз симпатий выигрывают, стоит прочитать, а последнюю еще и за идею, вкупе с просветительской работой (честное слово, уже надоели проблематизации межзвезных перелетов по типу "а вот еще если учесть проблемы с межзвездным газом"; текст, дающий разбор этой проблематизации и решение этой проблемы - очень полезен (и потому, кстати, имеет шансы стать классикой по теме :))) ).

Так что эта реклама (как и та награда) была заслуженной, я считаю :)
yak21
Nov. 19th, 2016 12:45 pm (UTC)
Небольшой оффтоп
А если в космосе взорвать ядерную бомбу, и допустим пренебречь корпусом, то как распределится энергия? Сколько пойдет на рентген, сколько на тепло, ну и т.д.
Андрей Гаврилов
Nov. 19th, 2016 12:54 pm (UTC)
Зря не указано, что там еще комментарии нажористые - в них автор продолжает, беседуя с собой же, развивать/ дополнять концепцию.
vlad_1917
Nov. 19th, 2016 01:27 pm (UTC)

Это конечно фееричный бред. Есть же реалистичные проекты космических кораблей с ядерными двигателями, их даже роскосмос обещал сделать (в прексном далёко). Но вот мне интересно можно ли не ядерным зарядом "поджечь" тритий и дейтерий для водородного взрыва чтобы без радиоактивного заражения местности. Например лазером или ещё как нибудь...? Очень полезная бомба для военных будет.

Андрей Гаврилов
Nov. 19th, 2016 01:40 pm (UTC)
>Это конечно фееричный бред.

- "потому, что ..." ?? Джентльменам верят на слово в другом салоне.

> Есть же реалистичные проекты космических кораблей с ядерными двигателями, их даже роскосмос обещал сделать (в прексном далёко).

- "и вы говорите!".

>Но вот мне интересно можно ли не ядерным зарядом "поджечь" тритий и дейтерий для водородного взрыва чтобы без радиоактивного заражения местности. Например лазером или ещё как нибудь...?

- вам только что способ описали, очи на пост подымите.

Кстати, "без радиоактивного заражения местности" (""поджечь" тритий и дейтерий для водородного взрыва") - это к фантастам. Ненаучным, ЧСХ. Нейтроны же 14+ МэВ-ные. Вы ж не "в вакууме" хотите, для военных-то, а не в вакууме они вам заражение обеспечат.
tnenergy
Nov. 19th, 2016 01:46 pm (UTC)
>Это конечно фееричный бред.

В чем именно бред?

>Есть же реалистичные проекты космических кораблей с ядерными двигателями

Немножко разный уровень. "Реалистичные проекты" обладают запасом ХС в десяток километров в секунду - а здесь речь идет про сотню.

>Но вот мне интересно можно ли не ядерным зарядом "поджечь" тритий и дейтерий для водородного взрыва чтобы без радиоактивного заражения местности. Например лазером или ещё как нибудь...?

Теоретически можно (о чем речь во втором посте Антигидрогена), на практике - не получается. Ну и в любом случае это будет не автономная бомба, а как минимум специальная установка масштабом с АЭС.
vlad_1917
Nov. 19th, 2016 02:03 pm (UTC)
Бред не в физике процесса,а в чрезвычайной его сложности и на мой мзгляд непрактичности для косм.перелётов,для полёта по солнечной системе хватит и гораздо меньших скоростей ( и в разы более простого двигателя).
И благодарю за пояснение по военной тематике.
tnenergy
Nov. 19th, 2016 02:07 pm (UTC)
>а в чрезвычайной его сложности и на мой мзгляд непрактичности
>для косм.перелётов,для полёта по солнечной системе хватит и гораздо меньших скоростей

Начать стоит с определения практичных целей для перелетов по солнечной системе - а там и требования по ХС подтянутся. Для АМС (которые нынче летают по солнечной системе) и ЯЭДУ, которую "обещает" Роскосмос не нужна - хватит гидразина и тетраоксида азота.
vlad_1917
Nov. 19th, 2016 02:29 pm (UTC)
Ну сейчас для перспективных пилотируемых полётов в приоритете Марс,космонавтов туда желательно побыстрее закидывать,ибо облучаются сильно пока летят.А для АМС хим.топлива конечно пока хватает,но есть очень удалённые транснептуновые объекты,к ним АМС будет очень долго лететь на хим.топливе тут тоже желательно будет привинтить ядерный движок. Вот такие практические цели я полагаю.
tnenergy
Nov. 19th, 2016 02:36 pm (UTC)
Для таких целей непрактичен уже оказывается корабль с ЯЭДУ, что нам обещали в Роскосмосе к 2017 году сделать. Ну т.е. для АМС это слишком дорого, а пилотируемые полеты на Марс как-то раз за разом падают жертвой финансировании более практичных вещей - например чемпионатов мира по футболу.
vlad_1917
Nov. 19th, 2016 02:47 pm (UTC)
Да, в России действительно всё плохо с финансированием науки. Но вот вроде НАСА и возможно Спейс Х до Марса долетят году так к 30му примерно. Побольше защиты на обитаемый модуль навесят и допилят на хим.двигателе.
mishagamba
Nov. 20th, 2016 05:00 pm (UTC)
Я в это не верю. Сейчас я не верю, что действительно отправят людей в космическую экспедицию (на Марс) со временем полета несколько месяцев. А если и отправят, то там что нибудь сломается и экспедицию угробят. До Марса и автоматические аппараты успешно долетают с вероятностью вроде меньше 50%.
Эта то, что я не мог простить Бушу младшему. У него были две бредовые научные затеи - полет на Марс и Водородные автомобили.
Мне кажется, что ядерные корабли со значительно меньшим временем полета к Марсу и с запасом топлива, который хватит на полет обратно к земле это гораздо более человеческий вариант. Но требуется мощный ядерный реактор в космосе, с чем большие проблемы (наверное частично политические - это кость в горло зеленым).
sergei081271
Nov. 19th, 2016 03:04 pm (UTC)
Можно, но, по моему, Бор говорил, что реакция может идти как в "-" (затухание), так и в "+". До полного выгорания водорода на планете. Оно военным надо?
vlad_1917
Nov. 19th, 2016 03:09 pm (UTC)
Нет конечно,нужна вся мощь водородной бомбы но без
радиоактивного заражения. А так ядерное оружие фактически политическое,оно не применимо на практике без очень не желательных последствий.
Андрей Гаврилов
Nov. 19th, 2016 03:56 pm (UTC)
Подскажите пожалуйста, какие именно слова нужно использовать, чтобы до вас дошло, что "водородный взрыв" (D+T) "без радиоактивного заражения", если его делать не в вакууме, а на Земле, вы не получите, даже если бомба будет из одного полностью прореагировавшего D+T?

Нейтроны, в который высветиться до 86% (+/-), термоядерные, чуть больше, чем 14 МэВ, нейтроны, понаразваливают все, во что влепятся (хоть и не все). И вот вам и радиоактивное заражение.
vlad_1917
Nov. 19th, 2016 04:17 pm (UTC)
Понятно,нейтроны наведут радиацию и всё будет "светится" еще и вторичным излучением.
Андрей Гаврилов
Nov. 19th, 2016 04:24 pm (UTC)
так и в бoмбe с корпусом и ураном/ плутонием основное заражение - не "первичная".
____

кстати, разваливать не только нейтроны будут (потому, к примеру, даже гипотетическая "бомба на антиматерии" абсолютно "чистой" (в смысле заражения) не будет), но в D+T главный вклад именно от них будет.
vlad_1917
Nov. 19th, 2016 04:31 pm (UTC)
Ну на одних нейтронах все поменьше было бы радиоактивности чем с ураном/ плутонием,кстати про бомбу на антиматерии,да увы и она не будет чистой.
Высокая энергия взрыва всё равно "требует жертв".
misha_makferson
Nov. 19th, 2016 07:28 pm (UTC)
Строго говоря пресловутая нейтронная бомба как то так и работает. Основное эффект дают термоядерные нейтроны. Если зажигать без ядерного заряда получиться хорошая, годная нейтронная бомба.
pz_true
Nov. 19th, 2016 02:29 pm (UTC)

Ухтыж ё!

Андрей Гаврилов
Nov. 19th, 2016 03:44 pm (UTC)
не знал, что antihydrogen'а так мало читают люди, которых такие штуки впечатляют). Я так в жж никого сравнимого и вовсе не знаю.

Надесюь, этот репост(эти репосты)

a) изменит ситуацию с читателями, и
b) это в свою очередь сподвигнет antihydrogen'а писать/ креативить чаще, всем на радость :)
drvit
Nov. 19th, 2016 03:07 pm (UTC)
"200 км/ч относительно друг друга"
Зачем писать скорость "200 км/ч относительно друг друга", если после столкновения центр масс а системе отсчёта, связанной с одним из тел, всё-равно продолжит движение с половинной скоростью? Понятно, когда это гуманитарии про машины пишут, чтоб читателю стало ещё страшнее, рейтинги у жёлтого издания росли и т.п., но тут то это к чему?
Андрей Гаврилов
Nov. 19th, 2016 03:47 pm (UTC)
тяжелый случай. Целиком то предложение освоить - оперативной памяти понималки не хватило?"
drvit
Nov. 19th, 2016 04:27 pm (UTC)
тяжёлый - подтверждаю
вижу, что не хватает чего-то, чтобы формулировать мысли целиком
tnenergy
Nov. 19th, 2016 04:06 pm (UTC)
Re: "200 км/ч относительно друг друга"
>Зачем писать скорость "200 км/ч относительно друг друга",

200 км/с

>если после столкновения центр масс а системе отсчёта, связанной с одним из тел, всё-равно продолжит движение с половинной скоростью

Потому что это важно для расчета абляционной имплозии и оценки Q.
drvit
Nov. 19th, 2016 04:39 pm (UTC)
Re: "200 км/ч относительно друг друга"
Откуда следует, что "при встречном столкновении двух одинаковых свинцовых болванок" для расчётов важно брать именно их относительную скорость?
tnenergy
Nov. 19th, 2016 04:49 pm (UTC)
Re: "200 км/ч относительно друг друга"
Из уравнения E=mV^2/2. Оно нелинейно.
drvit
Nov. 19th, 2016 05:04 pm (UTC)
Е это энергия чего?
Если это суммарная кинетическая энергия движущихся одинаковых болванок, то в предположении, что вся их кинетическая энергия перейдёт полностью в тепловую энергию свинцовой плазмы, надо брать именно 100 км/с.
Андрей Гаврилов
Nov. 19th, 2016 05:24 pm (UTC)
WAT????
antihydrogen
Nov. 19th, 2016 06:20 pm (UTC)
Re: Е это энергия чего?
Вы совершенно правы. Но дальше по тексту я рассуждаю про столкновения быстрых пуль с неподвижными мишенями, и тут желательно сразу подчеркнуть, что относительная скорость 200 км/с, чтобы потом не посвящать два предложения текста объяснению того, почему пули, посылаемые к Земле, нужно разгонять до этой скорости.
drvit
Nov. 19th, 2016 06:39 pm (UTC)
Писать так, чтобы для понимания причины использования какой-то фразы нужно было бы прочитать более позднюю фразу через пол-страницы, это не очень хороший стиль. Но у нас тут не выверенный учебник, а блог, так что это не катастрофа. Но стремиться нужно.
antihydrogen
Nov. 19th, 2016 08:32 pm (UTC)
Нет, подобной ретрокаузальности в чтении все же не предполагалось. Расчет был на то, что читатель, встретив в середине поста число 200, в случае если у него возникнет вопрос, откуда оно взялось, может найти ответ в начале поста. Да, литературный стиль не очень, но уж какой есть.
derkanat
Nov. 19th, 2016 08:25 pm (UTC)
Кажется в "Разрушителях Легенд " ведущие проверяли третий закон Ньютона, а именно: "Равняется ли лобовое столкновение двух автомобилей на скорости 80км/ч, столкновению одного с бетонной стеной на скорости 160км/ч ?"
Проверили и снова выяснили, что третий закон Ньютона работает.
filos0v
Nov. 19th, 2016 11:10 pm (UTC)
Учитывая затраты вывода всей системы, не проще ли Орин побольше? Или вообще Медузу(хотя я так и не понял конструкцию её зеркала).
( 46 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

September 2017
S M T W T F S
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
Powered by LiveJournal.com