antihydrogen: |Psi(r1,r2)|^2 (|Psi|^2)
[personal profile] antihydrogen
Ничто так не стимулирует ум и не будит воображение, как просмотр телевизора, а все кто не согласен - просто зазомбированы фейсбуком. Предъявлю очередное доказательство этого тезиса.  Вот эта картинка из фильма вдохновила меня на изложенное ниже:
SP1
Если кто не понял, тут изображена висящая в воздухе железная дорога, поддерживаемая реактивными двигателями
Реактивный двигатель под дорогой
В приложении к стационарной железной дороге эта идея конечно совершенно бессмысленна. Но вот как насчет того, чтобы временно поднять "железную дорогу" в верхние слои атмосферы, и разогнать по ней "поезд" до первой космической?

Переформулируем идею в менее паропанковском ключе: в верхние слои атмосферы можно временно поднять линию электропередач, которая может с земли обеспечивать энергией разгон летящего вдоль нее космического корабля с рогами-токоприемниками. Сделаем прикидки.

С человекотерпимым ускорением 3g космический корабль требует для разгона до 1й космической около 270 секунд и 1000 км, то есть именно такой длины нам потребуется ЛЭП.

Современный сверхпроводящий кабель длиной 1000 км, способный провести 30 ГВт, будет весить около 2.5 тысяч тонн1).  Пусть кабель поднимают питающиеся от него же (гипотетические) электротурбинные двигатели, возможности которых совпадают с возможностями турбореактивных двигателей: скорость до 3 мах, практический потолок 25 км. Разогнанный вверх до такой скорости кабель с такой высоты может взлететь по инерции до 70 км (если пренебречь сопротивлением воздуха), чего уже более-менее достаточно для того, чтобы сопротивление воздуха не мешало космическому кораблю разгоняться2). Подъем 2500 тонн на высоту 70 км в сумме потребует полмиллиона киловатт*часов энергии.

Поднимать кабель вверх требуется не весь одновременно, а  с таким расчётом, чтобы каждый участок долетал до высоты 70 км непосредственно перед прибытием в эту точку "вагона". Соответственно, на заключительном этапе разгона за одну секунду на высоту 70 км должен подниматься участок кабеля длиной 8 км. Это дает нам минимально необходимую мощность - 15 гигаватт. Если считать, что электротурбодвигатели еще приблизительно столько же потратят на разгон воздуха для создания реактивной струи, получается, что кабель проводит мощность, достаточную для его собственного подъёма.

Заметим, что между окончанием вертикального разгона кабеля и достижения им рабочей высоты пройдет около ста секунд. То есть в течение последних 100 секунд разгона всю мощность, подводимую кабелем, можно тратить на разгон корабля, и из этого можно вычислить3) максимально возможную массу корабля - 125 тонн. За сто секунд корабль с ускорением 3g разгонится с 5 до 8 км/с и пройдет большую часть пути (650 км). Необходимость предотвращения сильного снижения ускорения на участке разгона до 5 км/с накладывает  более суровое, но менее точное ограничение на массу корабля: тонн пятьдесят.

Да, и чтобы "вагон" тратил получаемую от кабеля энергию только на разгон, желательно передавать кабелю и (механический) импульс, так что мы опять приходим к чему то близкому если не к железной дороге, то, по крайней мере, к фуникулеру. Пятидесятитонный корабль для ускорения 3g должен тянуть кабель с силой в 150 тонн. Для того, чтобы кабель это выдержал, углеродные нанотрубки не нужны, хватит стекловолокна с сечением 5 см2.

Выглядеть аппарат будет как гибрид перевернутого фуникулера (едущего над проводом), "Шаттла" (крылышки будут полезны как во время подъёма в верхние слои атмосферы, так и на случай, если "вагон" сорвется с провода), и корабля из "Матрицы" (если кто не заметил - для замыкания цепи нужно как то избавляться от зарядов, и это можно сделать с помощью термоэлектронной эмиссии, для чего потребуются раскаленные докрасна электроды площадью несколько квадратных метров, из которых в нижних слоях атмосферы будут бить молнии).

В сумме, электроэнергия, потраченная на запуск, обойдется приблизительно в 200 тысяч долларов. А необходимая мощность приблизительно равна вырабатываемой китайской гидроэлектростанции "Три ущелья". Основные капитальные затраты: приблизительно столько же ниобия, сколько его в Большом Адронном Коллайдере, и несколько тысяч электро-воздушно-реактивных двигателей, которых кажется не существует даже в проекте.

Примечания:
1) Al-NbTi сверхпроводящая жила, использующаяся в установке ATLAS на БАК, выдерживает ток 60 кА, напряжение можно положить 500 кВ (как у дальних воздушных ЛЭП). Площадь сечения 5 см2, плотность ниобий-титанового сплава - 6 г/см3, но ниобий-титановые нити составляют лишь небольшую часть объема жилы, так что средняя плотность практически равна плотности алюминия, и вес жилы 1000км  длины составит около 1500 тонн. Еще конечно нужна и термоизолирующая оболочка, способная уберечь от испарения жидкий гелий в течении 10 минут, вес которой мы волевым решением положили 1000 тонн. Экспериментальные образцы сверхпроводящих кабелей выдерживают и на порядок большую плотность тока, так что высчитывать все точно нет смысла.

2) На такой высоте, при разумных габаритах КК потери энергии на трение о воздух в течении разгона составят около 10 процентов, если верить ньютоновской формуле для трения.

3) Мощность необходимая для ускорения W=mva, так что при разгоне с постоянным ускорением максимальная мощность нужна в конце.

"автор строго соблюдает законы физики" (с) один клиент science_freaks
Page 1 of 2 << [1] [2] >>

Date: 2013-09-03 09:42 pm (UTC)
From: [identity profile] egh0st.livejournal.com
хороший текст.

но всё-таки.

1. идея не нова (ц) более того, есть более и продвинутая.


2. вопрос в КПД воздушных движков на большой высоте.

3. основные потери ракеты на трение на высотах порядка 10-20км. Дальше уже много легче.



встречное предложение (я не физик, считать не могу :). Взять ту же электроэнергию, без всяких гелием и суперкондукторов. Загнать её же в рейлган и рельсой так и пустить. Потери на сопротивление будут много выше, зато нету потерь на кабель и его подъём (не говоря уж о стоимости изготовления 1000км сверхпроводника).

Date: 2013-09-03 10:06 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Если стрелять на уровне моря или даже на уровне гор - при скорости 8 км/с сразу сгорит в атмосфере.

(no subject)

From: [identity profile] egh0st.livejournal.com - Date: 2013-09-03 10:39 pm (UTC) - Expand

(no subject)

From: [personal profile] eldhenn - Date: 2013-09-04 04:19 am (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] egh0st.livejournal.com - Date: 2013-09-04 06:29 pm (UTC) - Expand

на двух с половиной:)

From: [identity profile] selenit - Date: 2013-12-19 12:12 pm (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com - Date: 2013-09-04 08:22 am (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] crustgroup.livejournal.com - Date: 2013-09-13 05:24 am (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com - Date: 2013-09-13 08:26 am (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] crustgroup.livejournal.com - Date: 2013-09-13 11:45 am (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com - Date: 2013-09-15 05:30 pm (UTC) - Expand

Слипстрим

From: [identity profile] wins-nosaer.livejournal.com - Date: 2013-10-27 03:53 pm (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] fiberline.livejournal.com - Date: 2015-04-12 08:46 am (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] egh0st.livejournal.com - Date: 2015-04-12 01:30 pm (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] fiberline.livejournal.com - Date: 2015-04-12 01:36 pm (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] egh0st.livejournal.com - Date: 2015-04-12 01:37 pm (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] fiberline.livejournal.com - Date: 2015-04-12 01:38 pm (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] egh0st.livejournal.com - Date: 2015-04-12 02:49 pm (UTC) - Expand

Date: 2013-09-03 09:42 pm (UTC)
From: [identity profile] egh0st.livejournal.com
про продвинутый дизайн
http://en.wikipedia.org/wiki/Launch_loop

Date: 2013-09-03 10:02 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Про пусковую петлю я конечно знаю и считаю самой остроумной из идей установок для запуска в космос. Но построить трубу, внутри которой постоянно несется со скоростью 14 км/с трос, суммарной массой в несколько сот тысяч тонн, будет на несколько порядков сложнее и дороже, чем реализовать мое сравнительно скромное предложение. А экономия электроэнергии от отсутствия подъемов-спусков для снижения цены запуска ничего не даст, поскольку основные затраты в запуске - отнюдь не энергия, а амортизация оборудования.

Date: 2013-09-03 10:55 pm (UTC)
From: [identity profile] antiphoton.livejournal.com
Двигатели, скорее всего, тоже что-то весить будут. Вполне возможно, что увеличат вес летучего кабеля (а значит и все затраты на его подъем) вдвое.

Date: 2013-09-04 03:41 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Автор на этот случай заложил в проект скрытый резерв мощности: предполагавшееся в оценках напряжение 500 кВ для сверхдальних воздушных ЛЭП типично, но не максимально - на самых суровых используют и 1000 кВ.

Date: 2013-09-04 04:10 am (UTC)
eldhenn: (Default)
From: [personal profile] eldhenn
Я не понял. Мы поднимаем кабель? А источником ЭДС в нём что будет служить?

Date: 2013-09-04 08:20 am (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Начало кабеля никуда не поднимается, оно подключено к электростанции на земле, в этом вся суть.

(no subject)

From: [personal profile] eldhenn - Date: 2013-09-04 08:29 am (UTC) - Expand

Date: 2013-09-04 11:38 am (UTC)
From: [identity profile] v1adis1av.livejournal.com
Кабель нам нужен, чтоб электричество проводить, то есть для перенесения одного килограмма электронов проводимости приходится забрасывать на высоту несколько десятков тонн ядер, пассивного то есть груза. Страшно неэкономично. А можжет, без кабеля обойтись, а как проводник использовать воздух, только лазерами воздушный столб ионизировать вначале, а потом ударной ионизацией поддерживать разряд.

Date: 2013-09-04 03:09 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Глядя на газоразрядную лампу, предположу, что у ионизированного столба воздуха будут огромные потери на излучение.

(no subject)

From: [identity profile] v1adis1av.livejournal.com - Date: 2013-09-04 05:12 pm (UTC) - Expand

Вот кстати да.

From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com - Date: 2013-09-04 06:49 pm (UTC) - Expand

Re: Вот кстати да.

From: [identity profile] v1adis1av.livejournal.com - Date: 2013-09-05 04:58 am (UTC) - Expand

Re: Вот кстати да.

From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com - Date: 2013-09-05 09:18 am (UTC) - Expand

Re: Вот кстати да.

From: [identity profile] v1adis1av.livejournal.com - Date: 2013-09-05 09:33 am (UTC) - Expand

Date: 2013-09-04 03:11 pm (UTC)
From: [identity profile] 8aetherous8.livejournal.com
Спасибо за кучу интересных цифр!

P.S.: Что же касается проблемы выхода в космос - то мне кажется, что самый простой и доступный к настоящему моменту способ удешевить выход в космос - это поднимать ракеты самолётом (или дирижаблем) на высоту ~10-15 километров и стартовать уже оттуда.

А крупногабаритные грузы разделять на маленькие порции и состыковывать уже на орбите.

Date: 2013-09-04 03:31 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Кстати говоря, у меня была альтернативная идея по методу подъема кабеля: воздушные шары поднимаются до 50 км, для удержания кабеля на такой высоте потребовалась бы труба с водородом диаметром 50 метров. Но после прикидок пришел к выводу что на 50 км потери из-за сопротивления воздуха при разгоне аппарата будут слишком большими.

А с самолетов в космос ракеты уже давно запускают, см. ru.wikipedia.org/wiki/Пегас_(ракета-носитель)

(no subject)

From: [identity profile] fiberline.livejournal.com - Date: 2015-04-12 08:56 am (UTC) - Expand

(no subject)

From: [identity profile] 8aetherous8.livejournal.com - Date: 2015-04-21 11:39 pm (UTC) - Expand

Date: 2013-09-04 08:44 pm (UTC)
From: [identity profile] antiphoton.livejournal.com
А что за фильм-то :)

Рай — не на Земле (UNI8)

Date: 2013-09-15 11:58 am (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] vodolei30m сослался на вашу запись в записи «Рай — не на Земле (UNI8) (http://vodolei30m.livejournal.com/5083357.html)» в контексте: [...] Не потому, что это самый лучший вариант. И отнюдь не потому, что у нас плохо работает фантазия [...]

Рай — не на Земле (UNI8)

Date: 2013-09-15 12:33 pm (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] anatfedos1 сослался на вашу запись в записи «Рай — не на Земле (UNI8) (http://anatfedos1.livejournal.com/22324.html)» в контексте: [...] Не потому, что это самый лучший вариант. И отнюдь не потому, что у нас плохо работает фантазия [...]

Date: 2013-09-15 02:27 pm (UTC)
From: [identity profile] shortki.livejournal.com
Гроздь аэростатов удержит кабель на самом энергозатратном месте (высота до 50 км) практически ничего не расходуя "на себя", энергия уйдёт на охлаждение кабеля, разгон полезного груза и вывод кабеля на последние несколько десятков километров где аэростаты уже "не держут", но там уже и тяготение и температура ниже.

Date: 2013-09-15 05:35 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
http://antihydrogen.livejournal.com/36333.html?thread=270317#t270317

http://antihydrogen.livejournal.com/36333.html?thread=270829#t270829

Ускорение свободного падения на высоте 100 км лишь на 3% меньше, чем на высоте 0 км.

Рай — не на Земле (UNI8)

Date: 2013-09-15 03:46 pm (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] konsul_777_999 сослался на вашу запись в записи «Рай — не на Земле (UNI8) (http://konsul-777-999.livejournal.com/2195187.html)» в контексте: [...] Не потому, что это самый лучший вариант. И отнюдь не потому, что у нас плохо работает фантазия [...]

Рай — не на Земле (UNI8)

Date: 2013-09-15 04:40 pm (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] vladimir_krm сослался на вашу запись в записи «Рай — не на Земле (UNI8) (http://vladimir-krm.livejournal.com/899622.html)» в контексте: [...] Не потому, что это самый лучший вариант. И отнюдь не потому, что у нас плохо работает фантазия [...]

Date: 2013-09-16 05:50 am (UTC)
From: [identity profile] susanin79.livejournal.com
А что за фильм?

Date: 2013-09-16 07:52 am (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Вы не первый задаете этот важнейший вопрос, так что подскажу - первая картинка кликабельна.

(no subject)

From: [identity profile] susanin79.livejournal.com - Date: 2013-09-16 10:48 am (UTC) - Expand

краудфандинг для ученых

Date: 2013-10-05 09:19 pm (UTC)
From: [identity profile] ivan gutorov (from livejournal.com)
Здравствуйте, у меня к вам необычный вопрос!

Как вы относитесь к идее краудфандинга, как способу поддержки научных исследований российских ученых?

Допустим, у вас есть потребность в оборудовании, опытных образцах и т.п. - вы обращаетесь к нашему сайту, и начинается кампания по сбору средств. После окончания срока кампании, собранные деньги будут переданы вам. Мы берем небольшой процент. Если в течение кампании необходимая сумма не набрана - деньги возвращаются жертвователям. Результаты проектов и исследований публикуются на сайте.

Мы сейчас работаем на опытным образцом такого сайта - хотим понять насколько это полезно!
Edited Date: 2013-10-05 09:20 pm (UTC)

Date: 2014-06-11 07:20 am (UTC)
From: [identity profile] levgilman.livejournal.com
Смотрите ОТС Юницкого.

Не понял :(

Date: 2014-11-13 03:25 pm (UTC)
From: [identity profile] Иванов Иван (from livejournal.com)
Здравствуйте!
Я, похоже, не понял главное. Где у этой повозки лошадь? Ну то есть мы подвели к аппарату энергию, дали опору, а чем, собственно, разгонять-то? Каким мотором?

Re: Не понял :(

Date: 2014-11-13 05:13 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Когда я это писал, моя внутренняя модель была такая: кабель в виде широкой ленты при вхождении в кабелеприемник слегка изгибается, внутренне устроен так, что при изгибе сверхпроводник замыкается на внешний проводящий корпус кабеля и на корабль через плазменный разряд. Ток начинает течь поперек ленты (вдоль длинной стороны ее сечения), на корабле же установлены магниты (напряженность поля которых направлена вдоль короткой стороны сечения), и лента разгоняется силой Ампера.

Эта схема скорее всего неработоспособна по каким то неучтенным мной причинам, количественно я ее даже не пытался проверить, но это не означает, что нельзя придумать что-то другое в том же духе :)

Запрещённый приём.

Date: 2015-04-11 08:09 pm (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] alex_anpilogov сослался на вашу запись в своей записи «Запрещённый приём. (http://alex-anpilogov.livejournal.com/48497.html)» в контексте: [...] Фаэтона». Приведу тут только словестное описание, благо, все расчёты уже провели до меня [...]

Запрещённый приём.

Date: 2015-04-11 08:09 pm (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] alex_anpilogov сослался на вашу запись в своей записи «Запрещённый приём. (http://alex-anpilogov.livejournal.com/48497.html)» в контексте: [...] мвая Фаэтона» в 726 километров, что составляет где-то 3/4 её длины в оригинальном расчёте [...]

Date: 2015-04-12 02:34 am (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Здравствуйте! Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal волжского региона (http://www.livejournal.com/?rating=ru_volga). Подробнее о рейтинге читайте в Справке (https://www.dreamwidth.org/support/faqbrowse?faqid=303).

Запрещённый приём.

Date: 2015-04-12 05:40 am (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] ptah_de_gril сослался на вашу запись в своей записи «Запрещённый приём. (http://ptah-de-gril.livejournal.com/59903.html)» в контексте: [...] Фаэтона». Приведу тут только словестное описание, благо, все расчёты уже провели до меня [...]

Запрещённый приём.

Date: 2015-04-12 05:40 am (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] ptah_de_gril сослался на вашу запись в своей записи «Запрещённый приём. (http://ptah-de-gril.livejournal.com/59903.html)» в контексте: [...] мвая Фаэтона» в 726 километров, что составляет где-то 3/4 её длины в оригинальном расчёте [...]

Запрещённый приём.

Date: 2015-04-12 07:57 am (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] alex_loschikhin сослался на вашу запись в своей записи «Запрещённый приём. (http://alex-loschikhin.livejournal.com/8868.html)» в контексте: [...] Фаэтона». Приведу тут только словестное описание, благо, все расчёты уже провели до меня [...]

Запрещённый приём.

Date: 2015-04-12 07:57 am (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] alex_loschikhin сослался на вашу запись в своей записи «Запрещённый приём. (http://alex-loschikhin.livejournal.com/8868.html)» в контексте: [...] мвая Фаэтона» в 726 километров, что составляет где-то 3/4 её длины в оригинальном расчёте [...]

Запрещённый приём

Date: 2015-04-12 09:39 am (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] vladimir_krm сослался на вашу запись в своей записи «Запрещённый приём (http://vladimir-krm.livejournal.com/2669745.html)» в контексте: [...] Фаэтона». Приведу тут только словестное описание, благо, все расчёты уже провели до меня [...]

Запрещённый приём

Date: 2015-04-12 09:39 am (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] vladimir_krm сослался на вашу запись в своей записи «Запрещённый приём (http://vladimir-krm.livejournal.com/2669745.html)» в контексте: [...] мвая Фаэтона» в 726 километров, что составляет где-то 3/4 её длины в оригинальном расчёте [...]
Page 1 of 2 << [1] [2] >>

Profile

antihydrogen: |Psi(r1,r2)|^2 (Default)
antihydrogen

November 2016

S M T W T F S
   123 4 5
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930   

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Sep. 26th, 2017 07:27 am
Powered by Dreamwidth Studios