Пишу статью только для себя, планирую использовать написанную чушь для разработки гипер световых звездолётов внутри игрового мира моих компьютерных игр о космосе. Так что на научность не претендую, по ГОСТ и интегралы, цветные красивые графики, это всё не здесь. Кто не хочет, не читайте, печатаю чисто для себя. На научность не претендую, наукой пусть занимаются те, кто разрабатывает лучшие в мире ракетные двигатели на керосине. Я пишу про топлива звездолётов, причём только для людей, которые регулярно читают мои статьи, в теме, и делают звездолёты, остальным этот материал не интересен. Материал отталкивается от многих предыдущих моих статей, так что читать его, не следя за моими публикациями бессмысленно, всё равно не поймёте.
Статья в целом о том, как сделать РД большой тяги с УД=500С или как-то так. Нелогичность и научную необоснованность стоит также списать на моё неумение писать такие статьи в принципе, сложность подбора земной лексики для описания рассмотренных процессов и частиц, ввиду отсутствия необходимых мне слов в русском языке, а также всё упирается в вашу не особо высокую способность понимать написанное. Т.к. мой опыт показывает, что вы понимаете в среднем 20% написанного смысла и не умеете додумывать, хотя оно иногда требуется. Итак, пишу хрень, читайте её или не читайте дело ваше.
Итак, для начала я бы хотел рассмотреть для примера несколько разных механик расширения среды, которые влияют на скорость этой среды. (на набор УД) Как мы знаем, цель ракетного двигателя звездолёта, это создание двигателя большой тяги с максимальной скоростью истечения среды, или УД.
Так вот сама механика расширения и ускорения сред в природе принципиально разная. Рассмотрим три самых простых разных примера, это разгон сильно сжатой струи, воды или жидкого металла под давлением, собственно обыкновенный газ, и ионный газ. Ионный газ это газ состоящий, например, только из протонов с зарядом +1.
Итак, в жидкости мы имеем расширение с дистанции 1 до дистанции 2, которое приводит к падению давления среды в тысячи и десятки тысяч раз, поскольку жидкость тяжело сжимаема. Зато расширение идёт в объёме, то есть в степени ТРИ, что хорошо потому что объёмное расширение даёт ускорение в третьей степени. То есть атомы воды расширяясь создают давление во все стороны, и воздействуют друг на друга объёмно, в каждой точке пространства, давление используется равномерно и целиком для разгона среды.
То есть мы имеем скорость 2*2*2=8 условный коэффициент расширения от объёма, который надо привязать к давлению, которое мы не рассматриваем, и падение давление до малой величины, за которой дальнейший набор УД для двигателя условно невозможен.
Преимущества: если мы возьмём воду и сожмём её до очень большого давления, порядка 300ГПа она сожмётся в несколько раз, и при расширении, не особо сильно нагреваясь выдаст нам УД более 75км сек или где-то так, ещё больший УД можно получить за счёт кумулятивного эффекта.
Мы достигнем высокого УД без сильного нагрева среды!!! Это плюс.
Далее берём газ, самое лучшее рабочее тело водород Н1 там такое большое давление не требуется, однако требуется высокая температура. Газ представляет из себя большое количество уже движущихся атомов водорода Н1 которые отскакивают друг от друга при столкновении как бильярдные шары без потери скорости. Газ при расширении и ускорении в трубе, расширяется не объёмно, если рассмотреть атомную структуру газа она не расширяется вовсе, труба только направляет уже разогнанные атомы газа в одном направлении, дальнейшее ускорение среды от давления и прочих факторов не происходит вовсе, а всё прыгает от уже имеющейся кинетической энергии каждого атома. Фактически атомы газа не разгоняют друг друга, на момент начала расширения все атомы газа уже имеют предельную скорость, и просто направляют своё движение в нужную сторону.
То есть мы имеем скорость 2*2=4 против 8 у воды, за счёт геометрии, следовательно, ВНИМАНИЕ на дистанции 2 ускорение газа в корень из двух раз меньше чем у воды. То есть там, где у воды будет 2, у газа будет скорость 1,43. При этом давление газа падает в 8 раз (от объёма) при расширении в 2 раза, в то время как у воды при расширении в 2 раза давление может упасть в десятки тысяч раз, следовательно запас расширения газа больше. Недостаток газа потребность в высокой температуре, которая накладывает свой отпечаток. Практически при высоких и очень высоких давлениях вода имеет более высокий УД чем газ.
Теперь смотрим на самое перспективное из трёх рабочих тел, это протоны. В отличие от водорода, протоны отталкиваются друг от друга постоянно, независимо от плотности среды, запас давления падает, но не иссякает.
Протоны отталкиваются по формуле делить на квадрат расстояния, а значит их давление падает всего в 4 раза при расширении среды в 2 раза, то есть при росте объёма рабочего тела в 8 раз, давление среды падает в 4 раза, это мега круто. При этом ионный газ в отличие от обычного газа расширяется объёмно, каждый его протон постоянно отталкивается от всех протонов сразу. (а нейтральный газ в нём атом летит как бильярдный шар по прямой, отталкиваясь только от объекта с которым столкнулся, и не отталкивается от объектов не лежащих на траектории столкновения) Скорость ионного газа 2*2*2=8 объёмно как у воды, но зато давление падает даже в 2 раза медленнее, чем в нейтральном газе.
Вывод, лучшее рабочее тело из трёх рассмотренных это газ состоящий из протонов с зарядом +1, именно такой газ имеет возможность набрать максимальную скорость истечения в ракетном двигателе, намного более высокую чем даже нейтральный газ при термоядерном синтезе и температурах сотни миллионов кельвин.
Следовательно если бы мы хотели НО!!!!! сделать досветовой звездолёт, лучше было бы использовать в качестве рабочего тела ионы, они расширяются лучше всех, и дают самый большой УД при наименьших температуре и давлении. Закон сохранения энергии это не отменяет, поскольку протоны это среда экстремально малой плотности.
НО!!! мы хотели сделать сверхсветовой звездолёт на 500С и УД=0,3С нас не устраивает. И даже 0,9С которые дают электроны под давлением, нам тоже слишком мало.
На ум приходит мысль, что у обычных электронов и протонов максимальная скорость взаимодействия друг с другом равна скорости света, и поэтому выше 1С на таком топливе не прыгнешь никак, и можно было бы кой как взять величину 3С на многоступенчатой ракете, но нам это не годится. На ум приходит мысль использовать осцилляцию, и самый простой способ взять вместо протонов какие-то тяжёлые атомы, хотя бы железа +26 или больше. Ионы с большим зарядом довольно сильно осциллированы и работают на более высоких скоростях чем просто протоны, это разумная мысль. Но у ионов есть один большой косяк, и это заряд, со всеми вытекающими проблемами в эксплуатации корабля, у которого 40% массы это топливо с зарядом +26, но тем не менее это возможно. Дорого сложно, но да, развить скорость 10С на железе можно, более тяжёлые атомы я бы не стал рассматривать по причине дороговизны и небольшого профита по сравнению с железом.
Отдельно строкой можно рассмотреть создание ЭРД на нижних электронах проводников, которые в принципе могут дать те самые 500С, но для работы такого двигателя потребуется генерация огромного количества электроэнергии, что очень большая проблема в ограниченном объёме корабля. (встанет большая проблема отвода лишнего тепла, но другой вариант прямое получение электричества из ядерных изомеров) Хотя да, это тоже возможно. Но это всё не то... Хотелось бы просто взять бочку, залить горючку и полететь с УД хотя бы 500С а лучше 7500С.
Так вот, да таблица Менделеева в классическом виде и любое её использование это не очень успешное решение для создания сверхсветового межзвёздного двигателя. (мы много сидели с вами на металлах, (3ур) в том числе чтобы вы смогли создать сверхмалые устройства, но как то именно топливами пренебрегли)
Так вот, ранее я говорил, что у протонов внутри есть несколько температур имеющих разную физическую природу.
Если у атомов в классическом виде есть лишь одна температура, предполагающая колебание атомов и электронов. То внутри протонов есть несколько температур имеющих разную физическую природу и результат!!! Я говорил об этом ранее, говорю опять, прислушайтесь и поймите.
Все мы знаем, когда энергия протона и электрона иссякает, то нейтрон распадается. Это происходит в среднем за 885секунд, но практически время жизни нейтрона покинувшего атомное ядро от 0,001сек до 15000сек примерно, в зависимости от состояния в котором нейтрон покинул атом. (в данном случае я говорю о нейтроне протон+электрон, а не все другие варианты сборных частиц с зарядом ноль)
Так вот протон и электрон распадаются из нейтрона на две независимых частицы, по причине понижения энергии, которую можно рассматривать как температуру. Когда эта температура падает ниже определённого уровня, сила кварков слабеет и нейтрон разрушается. Процесс истощения энергии нейтрона начинается сразу, как он покидает атом. Поскольку видимо протоны и электроны питаются энергией вселенной, поглощая её своими полями, и если поле равно нулю, то поглощение энергии недостаточно. Это одна из причин распада многих тяжёлых ядер.
Вопрос, тут я рассмотрел когда энергия воздействующая на кварки в нейтроне иссякает, но как её повысить? (не будем брать в расчёт те атомы таблице Менделеева где по каким-то причинам эта энергия уже стабильна повышена, т.к. ядра атомов имеют разную температуру, нас интересует нагрев с точки зрения того, как бы нам протон нагреть)
На самом деле в природе существует простой и логичный способ повысить энергию протона или всех протонов в ядре, после чего его ЭМ силы увеличатся, и могут усилиться в десятки раз.
Вы когда-нибудь наблюдали протоний? Это атом таблицы Менделеева на орбите которого вместо электрона находится антипротон. Вы все видели, что антипротон постепенно опускается к ядру атома, иногда довольно долго порядка 0,2 секунды, и потом шмяк и БУХ БАМ ТАРАРАМ, и толи что-то аннигилировало, то ли просто развалилось, но это уже не важно, важно другое.
Важно то что спуск антипротона по электронным орбиталям всё ниже и ниже, вплоть до столкновения с ядром и его разрушения, это не сход спутника с орбиты. Антипротон весит не на орбите атома, хотя да мы называем это орбитой, но это не гравитационная орбита существующая под действием центробежных сил, как в случае со спутником Земли. Антипротон не падает на ядро атома по другой причине, он притягивается к ядру и одновременно отталкивается. Одна сила (электромагнитная) притягивает, другая сила (ядерная) то что я называю полем Ван дер вальса, отталкивает.
То, что антипротон в итоге падает на ядро атома происходит не потому что он сошёл с орбиты как спутник, (он не упал) а потому что антипротон в силу своих свойств, двигаясь по орбите атома, нагревает свои внутренности и внутренности атома. И это приводит к тому, что сила его электрического притяжения к ядру атома растёт!!! То есть антипротон, вращаясь вокруг ядра атома, увеличивает свою силу ЭМ притяжения, и за счёт этого сходит с орбиты. То есть с того момента как антипротон попал на орбиту обычного атома, его кварки получают всё больше и больше энергии, температура его внутренностей растёт (одна из температур, а не все), и это увеличивает силу притяжения кварков и приводит к тому что антипротон врезается в ядро. Что происходит дальше, там бывает разное и не всегда аннигиляция кстати. Нас интересует другое!
Оказывается, если взять группу атомов, поместить на их орбиты антипротоны, подержать их там, а потом убрать, то эти атомы ВРЕМЕННО УСИЛЯТ СВОЁ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ!!!!! это имеет ахуительные последствия для науки, потому что мы только что узнали, что оказывается магнитные поля протонов можно ослабить (в нейтроне) и усилить (с помощью нагрева протона антипротоном). Дальше ясен пень существует миллион и один способ это использовать в ядерной физике или двигателях.
Практически!!! Если взять скажем атом железа, то его ядро состоит из ИКС количества протонов, антипротонов, позитронов и электронов. Так вот все эти четыре типа частиц, находятся при разной температуре и получают разное количество энергии. И один из способов передачи энергии этим частицам, это движение вокруг них других частиц, в том числе электронов (только электроны передают меньше энергии чем антипротон). То есть стабильность ядра зависит от сил притяжений всех типов частиц внутри ядра, и эти силы притяжения для разных частиц не одинаковы, два разных протона могут иметь разные силы притяжения в зависимости от своей позиции в ядре атома.
А мы техническими средствами или расчётами можем регулировать это, и следовательно мы можем регулировать стабильность участков ядра, таким образом создавая очень большие стабильные структуры, типа абсолютной брони.
О ядерном конструировании методом охлаждения протонов я также говорил более 12 лет назад много раз. Т.к. ослабив магнитные поля протона во много раз, не составляет труда поместить его в нужное место ядра.
Также создавая протоны с повышенной внутренней энергией мы можем создавать намного более прочные атомные структуры, в том числе где электроны притягиваются к ядру атома в десятки раз сильнее и прочнее сидят.
Это значит!!! Что правильно собрав тяжёлый атом, в составе электронного облака которого есть антиматерия, например антилитий с зарядом -3, можно очень сильно увеличить выработку энергии. Антилитий будет снабжать энергией и себя и ядро и все электроны атома.
Но как сделать так, чтобы антилитий не аннигилировал в такой системе? Я много раз рассказывал вам про сборные электроны с зарядом -10, которые намного тяжелее антилития и имеют более высокий заряд, они стабильно займут нижнее электронное облако атома, и не позволят антилитию спускаться ниже.
Антилитию или даже антипротону не составляет труда растолкать обычные электроны с зарядом -1 и спуститься вниз по их орбиталям, но что если внизу атома сидят злые и жестокие сборные электроны с зарядом -10 и -20? Антилитий уже не сможет их растолкать, и останется висеть где-то на своей орбите, снабжая избытком энергии весь атом.
Такие системы, сверх потребители энергии, супер атомы, имеют колоссальные перспективы джля ядерной физики. Не только как материал устройств, но и как источник сверхмощных и ЭКЗОТИЧЕСКИХ электромагнитных полей, а также полей Ван дер вальса и тд. и тп., по очень широкому списку.
Представьте себе атом с зарядом +80, у которого на нижних орбиталях сидит 4 электрона с зарядом -10 каждый, а повыше них расположилось ещё 4 антилития (-3), которые снабжают весь атом энергией похлеще чем один антипротон. При этом антилитий качает энергию извне в количествах в сотни раз больше, чем обычные частицы. При этом электроны -10 не пускают антилитий к ядру, потому что они тяжелее и имеют больший заряд и осцилляцию.
На атомах закончили, всё это как ни странно тоже часть маленькой науки, которая немного опережает большую керосиновую науку хомо дебилус.
Идём дальше, всё-таки мы так и не добрались до ракетных топлив звездолётов, пора поговорить и о них, возьмём сразу круто 500С и более.
(собственно всё что я говорил к выше к слову о том, что если взять скажем какое-то количество протонов, и нагреть их кварки посильнее они выжмут 50С для протонов и 500С для ядер потяжелее, опять же я не говорю про возможность осцилляции)
(опять не в тему, ну вот допустим такой двигатель, имеется гигантское кольцо из чего-нибудь плотного и непроницаемого, внутри кольца скажем куча антипротонов или антиядер, а всё кольцо внутри это твёрдый металл из антиядер, или нет, просто много антиядер в жгуте, удерживаемом идеальными проводниками обшивки кольца. И всё это кольцо быстро вращается, а через это кольцо мы пропускаем обычные ионы с зарядом +26, каждый ион до прохождения кольца очень сильно холодный и имеет высокую плотность, а после прохождения кольца его внутренности нагреваются на 0,1сек и сила магнетизма растёт в 100 раз, в итоге ионы отталкиваются друг от друга сильно со скоростью 500С, так вариант межзвёздного двигателя большой тяги, не очень большой энергии, с УД=500С и такой двигатель может быть достаточно компактным и иметь большую тягу. Ну и такой двигатель не требует при своём знании сверх малых субатомных технологий, его можно собрать тупо из атомов таблицы Менделеева и они будут жать 500С а может и все 2500С если оч нада. Хотите знать больше?)
Итак 500С. Всё дальше рассматриваем хорошее топливо, нормальное топливо, которое можно хранить в бочке и летать быстро далеко и сердито.
Итак берём частицы со сверхмалым зарядом, а я о таких рассказывал, внутри атомов есть не валентные зарядные сверх малые частицы. Дальше всё скучно, такие частицы бывают с зарядами +0,01 и -0,005 дальше в них возникает тот же эффект что если поместить антипротон на орбиту тяжёлого атома, они греют внутренности друг друга, только в отличие от протона и антипротона можно подобрать частицы которые не столкнутся никогда, а их магнетизм растёт.
Мешаем два килограмма +0,01 и один килограмм -0,005 (я как бы прикалываюсь, но всё именно так), в итоге один кило -0,005 нагревают внутренности +0,01, но заряд смеси в целом резко плюс, а слияния частиц не происходит, они двигаются друг вокруг друга как протоны с электронами, без слияния, но постоянно греются сами по себе. (эффект можно улучшить добавив в алхимическую смесь нейтрино)
Так вот, когда это происходит то сила магнетизма растёт, давление растёт, масса частиц очень маленькая, соотношение величины заряда к массе в разы лучше чем у протонов, и... И когда это всё истекает из сопла, оно может дать 500С, но главный плюс, если запустить такой двигатель на Земле, то эти сверхмалые частицы нагреют воздух вокруг себя до 2000С. То есть такой движок с 500С можно запустить прямо на Земле, не опасаясь всё вокруг спалить. Эти частицы намного легче протонов и электронов и даже при сильном разгоне и высокой плотности, особого нагрева окружающей среде не будет, они разлетятся по очень большому объёму пространства, и относительно большой нагрев будет лишь недалеко от двигателя, как у РД на керосине, только УД будет 500С или больше.
Надеюсь кто-нибудь что-нибудь понял, если не поняли пиняйте на себя, это надо просто обсуждать, отвечу на все вопросы.