Я пишу рассказ о колонизации и пытаюсь определить, какая двигательная установка будет лучшим вариантом. Пункт назначения — Каптейн b, 12,76 световых лет от Земли, и наши 40 тысяч колонистов будут находиться в крионической подвеске во время путешествия. Мне нужен вариант, дающий мне как минимум 10% скорости света для того, что, очевидно, будет огромным кораблем. Предположим, что это произойдет через 50-100 лет, поэтому никаких систем варп-двигателя или антиматерии. Я не против проявить немного творчества, но я хотел бы, чтобы это было максимально реалистично. Заранее спасибо.
Я бы порекомендовал Bussard Ramjet , в частности Ram Augmented Interstellar Rocket (RAIR). По сути, это был прямоточный воздушно-реактивный двигатель Bussard, который нес собственное топливо и использовал в качестве топлива только водород, который черпает из межзвездной среды. Это позволяет избежать проблем с лобовым сопротивлением, которые, как считается, делают невозможным использование Bussard Ramjet.
Однако имейте в виду, что требования этого экстраординарны. Если вы ускоритесь до 20% скорости света, а затем замедлитесь до 0, вы достигнете своей цели в 10% скорости света. Однако для достижения 20% скорости света в идеальных условиях требуется 1,8 ПДж/кг. На практике требования будут выше, потому что ни один двигатель не имеет стопроцентной эффективности. Это соответствует энергопотреблению всей Гренландии в 2008 г.страница). Теперь корабли поколений большие. Они больше килограмма. Если предположить, что вес корабля генерации составляет 417 289 кг, что соответствует массе МКС (которая поддерживает жизнь горстки людей, а не колонии), вы говорите о цифрах, сравнимых с годовым потреблением энергии во всем мире. . Для корабля генерации более реалистичного размера вы говорите об энергии наравне с общими запасами энергии на Земле.
Поэтому стоит отметить, что для того, чтобы сделать это практичным, ваша технология должна будет продвинуться, по крайней мере, до такой степени, что мы сможем начать использовать огромную энергию солнца. Мы не можем полагаться только на то, что есть на земле. Это должно помочь установить нижнюю границу технического уровня.
Атомные ракеты смотрели ?
Вам нужно либо безумное соотношение топлива к полезной нагрузке, либо энергетическое топливо, такое как антивещество, которое (в отличие от варпа) представляет собой твердую физику, в которой отсутствует только инженерия.
Если вы этого не хотите:
Ракеты вообще не лучшая идея для этого приложения. По существу, ракеты работают, выбрасывая массу (топливо) из выхлопных газов со скоростью v e , отталкивая ракету с ускорением, равным -ve / m корабля * dm топлива / dt. Обычно ракеты должны иметь собственное топливо, если только это не прямоточный воздушно-реактивный двигатель, как указано в другом ответе.
Проблема заключается в задействованных временных рамках и простом размере цифр. Во-первых, это масса корабля (без топлива и топлива). Мы можем оценить, что при 500 кг на колониста (оптимистично)) умножить на 40k = 20e6 кг.
Вы не хотите раздавить своих колонистов, поэтому ваше ускорение установлено на постоянное значение 1g ~ 10 м/с. Чтобы достичь 0,1c, вам потребуется 300e6 / 10 = 3e7 секунд или чуть меньше года в 347 дней.
В этот момент вы медленно плывете на 0,1с до пункта назначения на расстоянии 12,76 световых лет, что занимает примерно 127 лет. Рядом с пунктом назначения вы снова замедляетесь на 1g в течение еще одного года, в результате чего ваше общее время в пути достигает 129 лет.
Итак, сколько топлива вам нужно взять с собой? Для этого обратимся к обратному уравнению Циолковского для вашей траектории (ускорение + торможение):
м сух *е 2 дв/в = м мокрый ,
или с типичной скоростью истечения 1000 км/с ( импульсный ядерный двигатель ):
20e6 * e 2 * 300 = 7,54e267 кг, что «немного» больше массы Вселенной на несколько порядков.
Используя какую-то неизвестную технологию ( ракета на антиматерии , ракета на осколках деления ), мы можем представить скорость истечения 0,1с, и уравнение станет намного лучше:
20e6 * e 2 = 148e6 кг
Тем не менее, когда вы начнете свое путешествие, вы будете сжигать 5 кг (148e6/30e6) топлива/топлива (уран, торий в случае ракеты на осколках деления со 100% эффективностью) в секунду. Это много ...
D3f4u1t
Умминдустри