Можно ли создать электричку на орбиту?

Полл> Нет понятия "маломощное зеркало". В оптических резонаторах лазерных систем используются зеркала с коэффициентом отражения в 99,9% и выше.

"Понятия" мне не нужны. Покажите мне зеркало хотя бы мегаваттного лазера с коэффициентом отражения 99.9%. Тогда посмотрим что с ним будет на гигаваттной мощности. А пока у вас ничего нет. От того зеркала по ссылке не останется и следа даже на киловаттных мощностях — там нанометры с нулевой теплоёмкостью и без теплоотвода.

au> Покажите мне зеркало хотя бы мегаваттного лазера с коэффициентом отражения 99.9%.
Экстренный выпуск CNN: террорист, захвативший президента Соединенных Штатов Америки, потребовал предоставить ему самолет ABL для перелета в Брисбен, Австралия.

Au, все газовые лазеры строятся по одному принципу. Естественно, начиная с киловаттных мощностей нужно охлаждение для оптических систем, включая резонаторы.
Я выше привел расчет охлаждения зеркала хранимым на борту рабочим телом - жидким водородом.
Вам требуется предоставить рабочий образец? Вас можно рассматривать как инвестора для данного проекта?

Полл> Вам требуется предоставить рабочий образец?

Нет, мне требуется подтверждение ваших слов что на мегаваттном ABL использовано слоёное зеркало со столь высоким отражением. Или вы придумали это сами?
Слоёные зеркала для меня не новость, а вот слоёные зеркала для мегаваттной мощности были бы новостью.

au> Слоёные зеркала для меня не новость, а вот слоёные зеркала для мегаваттной мощности были бы новостью.
Честно говоря, даже не думал, что при росте мощности газового лазера могут начать меняться принципы его работы. Потому что оптический резонатор с коэффициентом отражения 99% вместо 99,9% - это нелинейное падение КПД всего лазера. Там уже не о десятках процентов, а о единицах процентов КПД говорить придется. Но тогда у ABL выделяемая тепловая мощность в момент выстрела - порядка сотни мегаватт.
Или совсем другая, не классическая, конструкция газового лазера.
Излучения сотни мегаватт тепла в момент выстрела ABL имеющиеся фотографии и видеоролики не показывают.
____________________________________________________________
Набросаю список проблемных вопросов, комментарии и дополнения приветствуются:
1. Снабжение пусковых лазеров энергией.
2. Допустимые углы работы ЛРД относительно трассы лазерного луча.
3. Тип и устройство пусковых лазеров.
4. Устройство и охлаждение ЛРД.
5. Наведение и фокусировка лазерного луча в приемник ЛРД на дистанциях до 1000 километров.

au> Сэры, вы похоже забыли что зеркала неидеальны, и даже если ваше зеркало отразит 98% луча (это почти идеальное зеркало), то из каждого ГВт на нём выделится 10МВт энергии, которую не унесёт ни рабочее тело, ни излучение, а она вся пойдёт на разогрев.

Конечно, это было бы нехилой проблемой. И прямой нагрев от луча, и нагрев стенки собственно рабочим телом тоже не стоит забывать.
Хз насколько нерешаемой, но очччень не подарок, что в сумме с другими геморами - ...

+

Собственно, поэтому в ранних проектах образца 70-х, ЕМНИС, зеркала практически и не рассматривались - только прямое испарение твёрдого/жидкого рабочего тела на облучаемой поверхности.

У зеркал еще и другие "мелкие проблемки" - напр., направление, с к-го приходит луч, ессно меняется, а фокусировать всё одно надо... В реале-то, в отличие от лабораторного эксперимента с летящим по проволочке зеркалом, не выйдет запускать по прямой, светя точно в зад.

Fakir> В реале-то, в отличие от лабораторного эксперимента с летящим по проволочке зеркалом, не выйдет запускать по прямой, светя точно в зад.
Вот это что - не реал, или тут где-то проволочка натянута?

Полл> Набросаю список проблемных вопросов, комментарии и дополнения приветствуются:
Полл> 1. Снабжение пусковых лазеров энергией.
Надо точнее подсчитать энергию и мощность - тут есть явные ошибки

Полл> 2. Допустимые углы работы ЛРД относительно трассы лазерного луча.
Скажем так: они достаточны Допустимые явно в районе 10⁰-15⁰, а надо много меньше, если надо вообще.

Полл> 3. Тип и устройство пусковых лазеров.
Мое мнение известно - Fiber Laser. Никаких серьезных возражений не видел.

Полл> 4. Устройство и охлаждение ЛРД.
Интересный момент: все видели несколько видео работы реальных моделей. Удельные параметры там - точно такие же, как у будущих больших кораблей. Потому, что оптический пробой он в любом размере - оптический пробой, на см² ТАМ ПАДАЕТ РОВНО СТОЛЬКО ЖЕ ЭНЕРГИИ. Но никаких проблем с охлаждением у моделей нет

Полл> 5. Наведение и фокусировка лазерного луча в приемник ЛРД на дистанциях до 1000 километров.
Я настаиваю на 100км Максимум на 300-тах Многое зависит от диаметра приемного зеркала

Fakir>> В реале-то, в отличие от лабораторного эксперимента с летящим по проволочке зеркалом, не выйдет запускать по прямой, светя точно в зад.
Полл> Вот это что - не реал, или тут где-то проволочка натянута?

Конкретно это - она летает по вертикали.

Полл>> Вот это что - не реал, или тут где-то проволочка натянута?
Fakir> Конкретно это - она летает по вертикали.

Конкретно - это неуправляемая моделька стабилизируемая вращением. И оч.неплохо летает. Если будут двигатели стабилизации (в моей версии это ЖРД с УВТ ЗА юбкой, сопла направлены под углом к центральной осевой ) то можно будет летать как душе угодно, лишь бы не вниз

Уважаемые модераторы, можно перенести тему куда-то в закрытый раздел?
Полл>> 1. Снабжение пусковых лазеров энергией.
Wyvern> Надо точнее подсчитать энергию и мощность - тут есть явные ошибки
Ник, взял бы да посчитал!!
Только без упрощений, когда неизвестный КПД оптики и ЛЭП-подстанций берется в 100%!!
Вот тогда сразу будет тебе респект и уважуха.

Полл>> 2. Допустимые углы работы ЛРД относительно трассы лазерного луча.
Wyvern> Скажем так: они достаточны Допустимые явно в районе 10⁰-15⁰, а надо много меньше, если надо вообще.
Надо много больше, чтобы запитывать ЛРД от цепочки лазеров, над которыми он пролетает.

Полл>> 3. Тип и устройство пусковых лазеров.
Wyvern> Мое мнение известно - Fiber Laser. Никаких серьезных возражений не видел.
Ок.

Полл>> 4. Устройство и охлаждение ЛРД.
Wyvern> Интересный момент: все видели несколько видео работы реальных моделей. Удельные параметры там - точно такие же, как у будущих больших кораблей. Потому, что оптический пробой он в любом размере - оптический пробой, на см² ТАМ ПАДАЕТ РОВНО СТОЛЬКО ЖЕ ЭНЕРГИИ. Но никаких проблем с охлаждением у моделей нет
Представленные модели несут ПН в 0% стартовой массы - и даже при этом их максимальное ускорение единицы g. У носителя же масса двигателя должна быть не больше 10% стартовой массы, лучше - меньше, а ускорение требуется от 4g моей модели до 10g твоей. Соответственно уже требуется рост плотности энергии на ПОРЯДОК!! А если вспомнить, что размеры требуется как минимум на порядок увеличивать, то нужно вспомнить, что при этом площадь возрастет на два порядка, а масса - на три порядка. То есть от масштабирования прилетает в подарок рост плотности энергии еще на порядок.
ИТОГО: рост плотности энергии от летающих сегодня моделей до потребного рабочего ЛРД - два порядка.

Полл>> 5. Наведение и фокусировка лазерного луча в приемник ЛРД на дистанциях до 1000 километров.
Wyvern> Я настаиваю на 100км Максимум на 300-тах Многое зависит от диаметра приемного зеркала
Причем здесь характеристики самой двигательной системы? Чтобы разогнаться до 7 км/с на 100 километрах, потребуется ускорение в 26 g.
На 300 километрах хватит 9 g, но почти полторы минуты разгона.

З.Ы. Ник, минус в твоем сообщении - не от меня.

Полл> Вот это что - не реал, или тут где-то проволочка натянута?

До 4:00 не досмотрели
"Fried!"

Полл> Уважаемые модераторы, можно перенести тему куда-то в закрытый раздел?

Нет Учите гражданский русский язык

au> Нет Учите гражданский русский язык
Sir, yes sir!

Полл>>> 4. Устройство и охлаждение ЛРД.
Wyvern>> Интересный момент: .... оптический пробой он в любом размере - оптический пробой, на см² ТАМ ПАДАЕТ РОВНО СТОЛЬКО ЖЕ ЭНЕРГИИ. Но никаких проблем с охлаждением у моделей нет
Полл> Коля, ты еПнулся?... Соответственно уже требуется рост плотности энергии на ПОРЯДОК!!
Почему же ПЛОТНОСТИ?

Wyvern>> Я настаиваю на 100км Максимум на 300-тах Многое зависит от диаметра приемного зеркала
Полл> ....Школьную физику не забыл? Чтобы разогнаться до 7 км/с на 100 километрах, потребуется ускорение в 26 g.


Ладно согласен на 300. А от диаметра приемного зеркала завистит размер главного зеркала - одно дело сфокусировать на 300км на 1 метр, другое дело - на 20 метров

Полл> Я выше привел расчет охлаждения зеркала хранимым на борту рабочим телом - жидким водородом.
вообще-то на натуральных двигах охлаждают топливом, - причем, поток этого топлива в охлаждающей системе столь высок, что позволяет уносить тепловые нагрузки. А если у нас задача экономить рабочее тело, то обеспечить такой поток мы не сможем.
Мы противоречим сами себе.
(ну и про газопрослойку адмирал верно напомнил. Коэфф отражения, конечно хорошо, но какая часть из гигаваттов потока передается через прослойку газа стенкам? те же мегаватты? А это и будет 99.9 отражения или 1/1000 от гигаватта...

Bredonosec> Мы противоречим сами себе.
Bredonosec> (ну и про газопрослойку адмирал верно напомнил. Коэфф отражения, конечно хорошо, но какая часть из гигаваттов потока передается через прослойку газа стенкам? те же мегаватты? А это и будет 99.9 отражения или 1/1000 от гигаватта...

Вот как ты думаешь - если камера ЖРД охлаждается ЖИДКИМ кислородом, то как он НЕ ЗАКИПАЕТ?
В воздушном лазерном двигателе охлаждение - вообще не проблема: там до сверхвысоких температур греется очень небольшая доля воздуха. А при использовании рабочего тела в вакууме сам Перун велел им же и охлаждать зеркало. (кстати, вода тут вне конкуренции)

Wyvern> Почему же ПЛОТНОСТИ?
Количество энергии, приходящееся на единицу площади отражателя в секунду. Как этот параметр назвать? Удельная мощность?


Wyvern> Ладно согласен на 300. А от диаметра приемного зеркала завистит размер главного зеркала - одно дело сфокусировать на 300км на 1 метр, другое дело - на 20 метров
Я не согласен. Увеличивать мощность двигателя - откусывать массу от ПН. И очень серьезно откусывать.

Ты просил проверить подсчет мощности. Я решил зайти с другого конца. Посчитаем приращение энергии 20 тонн ПН при их выводе на круговую орбиту с высотой 100 км и скоростью 8 км/с. Это кинетическая энергия mgh=20 000*10*100 000=20 000 000 000 Дж плюс кинетическая энергия 0.5mV² =10 000*64 000 000= 640 000 000 000 Дж, то есть итоговое приращение энергии =660 Гигаджоулей.
Или, в пересчете на одну тонну=33 гигаджоуля.
Это и есть энергия, которую необходимо затратить на вывод этой тонны ПН при 100% КПД системы вывода.
Длительность вывода по моей схеме - 220 секунд. То есть для 20 тонн ПН потребная мощность при 100% КПД =3 ГВт.
Рассчитываем КПД моего носителя: 3/80*100%=3,75%
Для сравнения КПД ракеты-носителя на ЖРД ~2%

Bredonosec> вообще-то на натуральных двигах охлаждают топливом, - причем, поток этого топлива в охлаждающей системе столь высок, что позволяет уносить тепловые нагрузки.
Совершенно верно, и мы также будем делать.

Bredonosec> А если у нас задача экономить рабочее тело, то обеспечить такой поток мы не сможем.
Почему? Я же сделал расчет - все в порядке, расход рабочего тела в движителе достаточен для охлаждения зеркала, жидкий водород при этом будет нагреваться всего лишь с минус 255-250 градусов Цельсия до минус 248-243 градусов Цельсия. Температура кипения жидкого водорода - минус 240 градусов Цельсия.

Wyvern>> Почему же ПЛОТНОСТИ?
Полл> Количество энергии, приходящееся на единицу площади отражателя в секунду.

А она у нас строго ограниченна - и сверху и снизу. Пробой возникает при плотности мощности¹ 10⁷ Вт/см^2. Зеркало обеспечивает концентрацию, например, в 100 раз. Т.е. поток на зеркало 10⁵Вт/см^2. И превышать его нельзя! Иначе пробой произойдет в самом луче.


.¹ - как ты понимаешь, там недаром в ВАТТАХ. От энергии пробой не зависит: его можно вызвать и 1 Дж и 1МДж - вопрос в длительности импульса. А 10⁷ мы берем из предположения, что выгодней иницировать каким либо образом (например, маломощным коронным разрядом) процесс пробоя. Без этого потребуется 10¹⁰-10¹¹ Вт/см²

P.S. Почитай все же внимательно ссылки которые я давал и земляк мой. Там очень много интересного

Wyvern> P.S. Почитай все же внимательно ссылки которые я давал и земляк мой. Там очень много интересного
Кому из нас надо внимательнее читать - если без инициирования пробоя потребная удельная мощность 10¹⁰ - 10¹¹ Вт/см², а с инициированием падает до 10⁷ Вт/см^2. Да плюс можно здорово играться скважностью импульсов при одном и том же количестве энергии в одном импульсе.
Я надеюсь, ты понимаешь, что усредненная мощность движителей, получающего импульсы с частотой 100 Гц и 1000 Гц - будет отличаться в 10 раз при тех же габаритных размерах движителей и энергии одного импульса? И во втором случае движитель будет греться паразитным теплом в десять раз сильнее.
Расчет мощности вывода по приращению энергии ПН - прочел?

Я думаю над здравым зерном в идее Ника об том, что использовать ЛРД со стартового стола не получится - требуется предварительно поднять носитель над поверхностью земли, чтобы использовать батареи лазеров.

Есть желание запускать носитель в створ лазерных батарей наклонной катапультой, благо он у меня крылатый. При стандартном ускорении в 4 g моего проекта это потребует длины катапульты в 1150 метров для разгона до 300 м/с. Где-то через 2 километра от трамплина на высоте километр носитель войдет в створ лазеров. Но для катапульты будет требоваться перепад высоты в 575 метров.
То есть пусковой комплекс должен быть на размещен на какой-то высотке: с одной стороны - катапульта, с обратного склона - лазерные батареи.
Катапульта, логически рассуждая, тоже нужна электромагнитная. Все же ей 80 тонн на 4 g разгонять.

Wyvern> Вот как ты думаешь - если камера ЖРД охлаждается ЖИДКИМ кислородом, то как он НЕ ЗАКИПАЕТ?
а он не закипает?
мне казалось, предварительный подогрев топлива и охлаждение стенок сопла - как раз 2 выгоды..

Wyvern> В воздушном лазерном двигателе охлаждение - вообще не проблема: там до сверхвысоких температур греется очень небольшая доля воздуха.
но и тяга получается "оочень небольшой". Ибо отбрасываемая масса такая.
и проблема нам, как понимаю, не нагрев воздуха, а негрев зеркала.

>А при использовании рабочего тела в вакууме сам Перун велел им же и охлаждать зеркало. (кстати, вода тут вне конкуренции)
ага. Вода да. Но предлагается водород
и опять же, каковы потоки энергии, и каков поток топлива?

Полл> Рассчитываем КПД моего носителя: 3/80*100%=3,75%
Полл> Для сравнения КПД ракеты-носителя на ЖРД ~2%
а что такое цифра 80?
что-то не уловил..
или пропустил, или не соображаю уже..
И почему кпд системы вывода принимаем за 100% ? И это отношение чего к чему? Затраченной энергии к полезному выходу? ака приращению высоты и скорости? тогда ведь а-приори не будет 100..

Полл> Почему? Я же сделал расчет - все в порядке,
да, я пропустил. сорри.. увидел уже.

Wyvern>> Вот как ты думаешь - если камера ЖРД охлаждается ЖИДКИМ кислородом, то как он НЕ ЗАКИПАЕТ?
Bredonosec> а он не закипает?

Если он закипит и появится хоть один пузырек - УСЁ пропало, шеф Газ находящийся в пузырьке имеет гораздо меньшую теплоемкость и теплопроводность. Как результат - прогар камеры. МОМЭНТАЛЬНО.
(только водородные и отчасти метановые ЖРД способны охлаждаться КИПЯЩИМ компонентом, ибо они жидкие так и не очень жидкие, а их газ - отличный теплоноситель. И то в небольших, типа RL-10 движках)
Bredonosec> мне казалось, предварительный подогрев топлива и охлаждение стенок сопла - как раз 2 выгоды..
нагрев есть - но минимальный. Кроме того, если ты помнишь испарение ака кипение требует много больше энергии, чем просто нагрев.

Wyvern>> В воздушном лазерном двигателе охлаждение - вообще не проблема: там до сверхвысоких температур греется очень небольшая доля воздуха.
Bredonosec> но и тяга получается "оочень небольшой". Ибо отбрасываемая масса такая.
Наоборот - тяга большая, импульс удельный - невелик. Но в нашем случае ценен (с)как говорил Остап Ибрагимович, потому что он был бы невелик, если мы бы везли воздух с собой. А в случае ЛВРД - Иу практически бесконечен

Bredonosec> а что такое цифра 80?
Электрическая мощность в ГВт, потребная моей системе во время вывода: Можно ли создать электричку на орбиту? [Полл#18.11.11 19:11]

Bredonosec> И почему кпд системы вывода принимаем за 100% ? И это отношение чего к чему? Затраченной энергии к полезному выходу? ака приращению высоты и скорости? тогда ведь а-приори не будет 100..
По формуле КПД, вообще-то. Конечно 100% не будет - я привел пример обычной ракеты-носителя на ЖРД, у которой предельный КПД - до 2%.

Bredonosec>> но и тяга получается "оочень небольшой". Ибо отбрасываемая масса такая.
Wyvern> Наоборот - тяга большая, импульс удельный - невелик.
так откуда тяга-то?
Тяга, как помню, это отбрасываемая масса, умноженная на скорость отбрасывания.
Если масса греемого воздуха крайне мала, то что мы отбрасываем? Откуда тяга?

>Но в нашем случае ценен (с)как говорил Остап Ибрагимович, потому что он был бы невелик, если мы бы везли воздух с собой. А в случае ЛВРД - Иу практически бесконечен
Бесконечен в плотных слоях атмосферы или до где-то 30 км высоты