Концепт космического корабля дальнего следования, завершение / Вадим Скумбриев

Концепт космического корабля дальнего следования, завершение

Автор: Вадим Скумбриев

Это финал работы. описанной вот в этом посте https://author.today/post/40565

Теперь, поскольку корабль закончен, я могу расписать его поэтапно.

Что требуется от движка такого корабля? Так как сроки полёта относительно большие (может, не пять лет, как у Уоттса в «Ложной слепоте», но всё равно исчисляются месяцами), потребуется не только начальный импульс, но и разгон в процессе. Ионники, на мой взгляд, не очень подходят для реализации, слишком уж низкая тяга. Поэтому для «Авангарда» я выбрал термоядерный двигатель на основе z-pinch эффекта с магнитно-инерциальным удержанием плазмы (MIF).

Почему его? Потенциально у этой штуки довольно высокий удельный импульс (показатель, определяющий расход рабочего тела во время ускорения), сравнимый с таковым у ионников. Вместе с тем у него приемлемая тяга – гораздо меньше, чем у ЖРД, но всё равно намного больше, чем у ионников. Конечно, сложность этой штуки снижается отказоустойчивость и ремонтопригодность в условиях космоса, ну да и хрен с ним.

Пинч-эффект – это явление, возникающее при протекании очень мощного тока в проводнике, обычно – в плазме. Такой ток создаёт мощное магнитное поле, которое воздействует на заряженные частицы в проводнике и при достаточной силе сжимает его вплоть до разрушения. Примерно вот так:

Идея двигателя основана на использовании этого эффекта для запуска термоядерной реакции. Смесь дейтерия и трития выталкивается в рабочую камеру, где подвергается воздействию очень короткого и очень мощного электрического импульса. Плазма резко сжимается, давление и температура повышаются - PROFIT! Остаётся только направить струю куда надо.

Тритий, однако, вещество крайне капризное, радиоактивное и нестабильное, поэтому в существующих концептах как нашего двигателя, так и термоядерных реакторов вместо него используется изотоп литий-6, который при облучении нейтронами как раз в этот самый тритий и превращается. Он же служит первичным щитом от радиации, убивая таким образом ещё одного зайца. Таким образом, цикл выглядит так:

1. Основной штуцер (центральный круг, Fuel Injection) выплёвывает в рабочую камеру сгусток дейтерия, возможно, в смеси с тритием.

2. Одновременно с ним вспомогательный штуцер (второй круг, который Molten Liquid Injection) блюёт жидким литием-6, который окружает дейтерий.

3. Весь этот коктейль поражается электрическим импульсом, отчего плазменный столб из дейтерия сильно сжимается. При этом дейтерий работает как катод, а литий - как анод, замыкая электрическую цепь. Под обстрелом нейтронами литий также трансформируется в тритий, создавая все необходимые условия для старта реакции.

4. Начинается термоядерная реакция, плазма радостно устремляется в магнитное сопло, толкая корабль вперёд. 

5. Повторить, пока не надоест.

Как это выглядит в реальности? Наиболее очевидный (если не единственный) путь - это расположить радиально вокруг оси цилиндра (традиционно она обозначается как ось z - отсюда и название) несколько больших конденсаторов, которые и будут создавать необходимый импульс. Вот как такой конденсатор выглядит в концепте у NASA:

Они присоединяются к рабочей камере, а та выходит на магнитное сопло, которое и направляет плазму. Получается нечто такое:

Этот же самый пинч-эффект используется для генерации электроэнергии - плазма поступает в реактор и там тепло конвертируется в электричество. Для красоты я сделал так, что ядро светится загадочным голубоватым светом (вообще по идее должен бы красным, в тон радиаторам, но это не вязалось с общим тоном картинки). Добавив баки с дейтерием и литием, я получил такое:

Собственно, это сердце корабля. Здесь помимо баков есть спрятанная внутри вспомогательная электростанция, для инициации термоядерной реакции и поддержки в случае отказа основной, там же спрятаны системы стабилизации вращения, ну и так далее. Указанного количества топлива не хватит для полёта к Альфа Центавре - его нужно по меньше мере в сотни раз больше. Но так было бы некрасиво, да и уменяжефантастика.

Далее остаются несущие конструкции и жилой тор. Забавно, но когда я искал в интернете изображения аналогичных станций, ни на одном (sic!) из них не было центробежных двигателей, которые по идее должны замедлять и разгонять вращение бублика когда надо. А они нужны - маневрировать в космосе вращающимся бубликом гораздо труднее, чем обычным кораблём, так что замедлять и разгонять его придётся.

Собственно тор соединяется с центральной частью фермами из полых композитных стержней. Внутри ферм проходят кабели, а снаружи - рельсовый транспорт для обслуживания реактора, который я не нарисовал, потому что было лень.

Для финальной картинки я сваял в фотошопе спутниковый снимок Фрейи (перебрав и переделав реальный снимок Земли), однако в итоге оказалось, что на ней всё равно ничего нельзя рассмотреть. Выглядит это так:

+64
866

66 комментариев, по

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Валевич Георгий Владимирович
#

Супер! поскольку некурящий, то, просто, приподнимаю шляпу, не заглядывая за угол! концепт интересен, но удовлетвение научного интереса несколько затруднено финансовым вопросом... впрочем, фантастам можно и нужно:)

 раскрыть ветвь  1
Вадим Скумбриев автор
#

С финансовым там всё плохо...

 раскрыть ветвь  0
Екатерина Данс
#

А я про картинку скажу.:) Стало, безусловно, лучше. Но:

- непонятен свет: луна и особенно носовая часть корабля при таком свете должны быть освещены больше;

- световой ореол напрашивается поставить по центру или чуть ниже центра, а не у верхнего края (ну, и сделать его более сиющим).

А вообще планету можно еще увеличить. Более крупная луна тоже может сыграть на руку.

 раскрыть ветвь  1
Вадим Скумбриев автор
#

Ну свет геометрически правилен, это не я такой, это компьютер.

А ореол выставлялся исходя из симметрии, т. е. прямая по оси корабля на одной линии с солнцем.

 раскрыть ветвь  0
Олег Казаков
#

Зачем все топливо с собой возить, когда вокруг полно водорода? И от набегающего потока проще будет избавляться, ионизируя его микроволновым излучением и собирая магнитной ловушкой. А потом направлять в реактор прямотоком. Тогда и скорость можно больше сделать... 

 раскрыть ветвь  1
Вадим Скумбриев автор
#

Потому что среди этого водорода не так уж много дейтерия, да и тот ещё надо как-то выровить. Я в курсе концепта двигателя Бассарда, но не считаю его реализуемым.

 раскрыть ветвь  0
Геннадий Дмитричев
#

Ох, мне уже сейчас жанр твёрдой НФ  обрыгл. во многом благодаря вам.

 раскрыть ветвь  1
Вадим Скумбриев автор
#

Тогда вам нужна клизма из фентези.

 раскрыть ветвь  0
Плотников Сергей
#

Как же такой пост - и не лайкнуть? Вадим, круто!

 раскрыть ветвь  1
 раскрыть ветвь  0
Никита Калинин
#

Друже, ещё пара постов от тебя, и я перестану жениться ставить жанр НФ к своим книгам. 😅 

 раскрыть ветвь  5
Вадим Скумбриев автор
#

Да ладно, у тебя годная НФ.

 раскрыть ветвь  4
Алексей Сидоревич
#

а если нужен корабль поколений на 100 и более лет, тады как?

 раскрыть ветвь  7
Вадим Скумбриев автор
#

У Хайнлайна это был огромный цилиндр. Но вообще, имхо. затея провальная. Если и строить, то станцию.

 раскрыть ветвь  6
Командос
#

А почему шары в пирамиде разного размера? Чтобы усложнить технологию производства такого корабля?

 раскрыть ветвь  9
Вадим Скумбриев автор
#

Их размер диктуется формой гиберполической конструкции. А та, в свою очередь, легче аналогичной цилиндрической.

 раскрыть ветвь  8
Сергей Куропаткин
#

Написали все, кроме расчетной массы и скорости корабля. От этого зависит все. 

Межзвездный газ, на околосветовых скоростях,  "проест" корабль раньше, чем он долетит до цели. Нужен щит. 

Описание двигателя будет интересно 1% читателя. Остальные забудут о нем, через страницу после его упоминания. Не так важно на чем он летит, как то, как это отразится на экипаже и миссии. 

По поводу отказов техники. Это одна из главных проблем подобных миссий. Решается путем взятия в полет 2 и 3 запасных комплектов на все, что может отказать и что не получится заменить, путем печатания в 3д принтере на корабле.

 раскрыть ветвь  7
Вадим Скумбриев автор
#

Там 0.04с.

Описания двигателя и вообще корабля, кроме того что это бублик, в книге как бы и нет.

 раскрыть ветвь  6
shlaue_jude
#

Читаю такие посты и хочется забыть про тэг фантастика в своих произведениях. Как представлю, какой двигун и сколько топлива для корабля типа ковчег понадобится, чтобы придать ускорение этой махине, а потом в нужный момент начать тормозить. Хорошо невидеть такие посты на душе сразу легче становится 😁

 раскрыть ветвь  1
Вадим Скумбриев автор
#

Ну таки да, рабочего тела там понадобится куда больше, чем в этих шариках поместиться может. 

 раскрыть ветвь  0
Вадим Скумбриев автор
#

Ну и бонус, спутниковый снимок Фрейи. Отметка - это положение Мидгарда.

 раскрыть ветвь  3
Никита Калинин
#

Фрейя прекрасна. Прям просится фэнтезюха про водный мир. 

 раскрыть ветвь  2
Морозова Валерия
#

Композиция стала намного лучше

 раскрыть ветвь  1
 раскрыть ветвь  0
Максим Крах
#

Переработанная картинка аппарата на фоне планеты выглядит гораздо органичнее предыдущего варианта.  

 раскрыть ветвь  1
Вадим Скумбриев автор
#

Не зря же я критики просил)

 раскрыть ветвь  0
Эмилия Ри
#

Вадим, вы меня сейчас забаните, но...

Вы же понимаете, что это похоже на эротическую игрушку?🤗 

 раскрыть ветвь  7
Максим Крах
#

Каждый о своем, кому дальние миры покорять, а кому и … ))

 раскрыть ветвь  1
Вадим Скумбриев автор
#

Да если вдуматься, любая ракета похожа на дилдо...

 раскрыть ветвь  1
 раскрыть ветвь  0
wayerr
#

Эти шарики пронзают ткань мироздания. Всё так и задумано.

 раскрыть ветвь  1
wayerr
#

А почему тор в одной плоскости с энергоустановкой?

 раскрыть ветвь  5
Вадим Скумбриев автор
#

А почему нет-то? 

Он не в одной плоскости, он смещён чуть вперёд, и размещён приблизительно в центре масс осевой конструкции.

 раскрыть ветвь  4
Написать комментарий
54K 785 263
Наверх Вниз