Низкоэффективный термоядерный двигатель?

Это звучит правдоподобно.

Любой двигатель можно абстрагировать как производящий две вещи: тягу и отработанное тепло. В качестве промежуточного шага он может производить внутреннюю энергию, но указанная мощность будет либо использоваться для увеличения тяги, прямо или косвенно, либо в конечном итоге станет отработанным теплом из-за других неэффективностей. (Я игнорирую большие сторонние утечки энергии, такие как, скажем, гигантское лазерное оружие.)

Здесь большая часть выходного сигнала используется для питания лазера/пучка частиц/плазмы, которые поддерживают протекание реакции. Но эта мощность никуда не денется: она используется либо для ускорения движения частиц, либо для нагрева (из-за неизбежных неэффективностей, таких как отработанное тепло). Таким образом, вы можете просто описать свой двигатель как КПД, скажем, 50% или 90%. Это означает, что оставшиеся 50% или 10% оставшейся мощности должны быть обработаны. С космическим кораблем, который не может использовать атмосферу, воду или землю для отвода тепла (как это сделали бы самолет, корабль или наземная силовая установка), это означает гигантские светящиеся красным радиаторы.. Что хорошо! Радиаторы выглядят круто, они хорошо передают ощущение мощности, являются хорошей визуальной подсказкой о том, что происходит (например, холодные радиаторы означают, что силовая установка остановлена), они являются отличным источником сюжета и сложности, а также фанатам жесткой научной фантастики. расскажет о том, насколько реалистична ваша работа. На самом деле, самая большая ошибка «Пространства» (как книги, так и шоу), вероятно, заключается в том, что они их не использовали.

Теперь движение осуществляется путем отбрасывания частиц как можно быстрее в другом направлении. Чем быстрее вы сможете бросать частицы, тем дольше той же массы топлива вам хватит. Для этого отлично подходят термоядерные двигатели: с их огромной мощностью они могут испускать частицы с огромной скоростью и поэтому очень эффективны. К сожалению, у них также очень низкая тяга, потому что термоядерный двигатель будет испускать сравнительно небольшую массу частиц в секунду — подумайте лучше об ионных двигателях. В отличие от химических двигателей, которые обладают ужасным КПД (вам нужен целый Сатурн-5, чтобы отправить крошечную капсулу на Луну и обратно), но имеют огромную тягу.

Обратите внимание, что из-за отсутствия радиаторов (подразумевая КПД не менее 99,99%) привод Эпштейна неправдоподобен (даже если не физически невозможен).

На самом деле вы можете увеличить тягу с той же мощностью, используя больше топлива, но каждая частица будет испускаться с более низкой скоростью (такая же мощность будет разделена между большим количеством частиц). Таким образом, у вас больше тяги, но меньше эффективности. Вы даже можете использовать свой двигатель в режиме максимальной мощности и использовать энергию для нагрева инертного топлива (, таким образом, имея тягу химического двигателя для немного большей эффективности. На самом деле, если вы находитесь в атмосфере, вы даже можете использовать воздух и превратить его в реактивный двигатель.Помните, что даже протонно-борный синтез несколько радиоактивный и не совсем анейтронный из-за вторичных реакций.

Так что для межпланетного путешествия вам нужна максимальная эффективность с более длительным и мягким ожогом. Для маневрирования в гравитационных колодцах вам нужна лучшая тяга, потому что более важны короткие и сильные удары. Играйте в Children of a Dead Earth , если хотите поэкспериментировать с этим.

Ваш реактор даже может быть спроектирован с учетом этой неэффективности напрямую: если он слишком сложен для получения 100% скорости синтеза, возможно, он использует гораздо больше водорода и/или бора, чем в конечном итоге сплавляется, а остаток нагревается в результате реакции и используется для тяги вместе с результатами синтеза. Таким образом, хотя теоретический максимальный удельный импульс очень высок , возможно, у вашего двигателя он на самом деле ниже.

Что касается смены лазерных головок каждые несколько часов, то это не слишком сильно повлияло бы на эффективность двигателя как такового, приравниваясь к чуть менее производительному (масса запасных лазерных головок). Тем не менее, это хороший способ заставить его почувствовать себя высокотехнологичным устройством, требующим особого ухода, и открывает возможности для сюжетных точек и осложнений — опять же, хорошая вещь. В конце концов, мы не знаем точных компромиссов в конструкции термоядерного лазера космического корабля, поэтому нет причин не верить этому.

И, конечно же, Atomic Rocket — это веб -сайт, на который стоит обратить внимание при работе над тяжелой научной фантастикой.

Назовем это - слияние с кротом. Вы отказываетесь от идеи контроля над процессом. И просто бейте по шипам плазмы, приближающимся к границе сдерживания.

Как это делается?

Вы используете набор лазеров-громоотводов ( https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/news/fet-open-laser-lightning-rod ) для 3D-печати формы катушки на плазме формирующийся шип.

Как только эта спираль тумана отпечатается в аду, вы посылаете ток, создавая встречный хаос, который сжимает плазму обратно в область сдерживания. Ему нужны отличные датчики, быстрое время реакции, и он определенно расточительный и медленный, с постоянно колеблющимися выходными данными. Кроме того, вы не можете контролировать все это, и оно может нагреваться в регионах с постоянными магнитными колебаниями.

Кроме того, он подвержен ошибкам - это означает, что на долю секунды позже, и напечатанная катушка может быть уже искажена и толкать плазму в неожиданном направлении.