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核动力推进

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看了一个关于 Project Orion 的纪录片,感觉这种推进方式可能在货运或者改变天体轨道上面有用。

例如要把一颗彗星推离地球或者火星,核爆推进的巨大推力效果更好。


问:要显著改变彗星轨道,需要多少顿量的核弹?


一个非常好的网站:http://www.projectrho.com/public_html/rocket/realdesigns.php#id--Project_Orion

具体行不行应该算一算。。。

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这玩意似乎加大核爆的吨量就行了吧。具体等可以应该也可以算。

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今天翻 Freeman Dyson 的的文章,追参考文献发现了一篇还有点技术细节的论文。发现里面提到 Nuclear Explosion Propulsion 的 ISP 可以达到 10^6 (应该是理论值,这个简直太高了),但是我在其他地方看到实际可以做的大概可能在 ISP4000 sec 左右

然后我想利用这个数值而已算一下推进什么的。所以用了这个公式

R= exp(delta v / c_e)

R=m_0/m_1 是 mass ratio(m0 是一开始的质量,m_1 是最后的剩下的质量),c_e =Isp*g 是科学常用的比冲(单位是速度),Isp 是工程的比冲。

所以如果我们假定就是 4000 sec 的比冲,那么我们可以看看 R 是多少。

R = exp(delta v/(4000g))

比如我们要产生 1000 m/s 的 delta v,这样

R = 1.025

基本上来说,需要携带的燃料非常少啊。然后我做了个图,4000 s 的 ISP 的情况下,即使到了 10000 m/s 的 delta v 燃料也只有自身质量的 30% 左右。

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顺便看看产生 1000m/s 的 delta v ,不同的 ISP 下面的 mass ratio,

image

看起来一开始 mass ratio 对于 ISP 非常敏感啊(废话指数函数……导数是其本身……)。

再顺便,看看整体的趋势吧。前面的轴是 ISP ,侧面的轴是 Delta V,纵轴是 R

image

整体还是显示对 ISP 敏感。

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5% - 30% 的小型天体质量,这个数量级还是太大了吧......
不过如果用作推进的工质是天体本身的话就不那么困难了,这种情况下需要保证的就是核爆冲力的方向性?

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又想到了一个问题,核爆推进需要多少颗核弹应该怎么计算??
我觉得应该不是一颗核弹能提供多少 delta v ,可能还是需要从一颗核弹能提供多少能量的角度来计算??
因为在小行星本身速度越快的情况下,增加相同 delta v 所需要的燃料越多。这样每颗核弹产生的 delta v 也是不一样的?

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@ProtossProbe 每颗核弹的效果不同的,这就是为什么质量比值是个指数关系。或者把 delta v 解出来,产生的 deltav效果跟质量比值有关,而这个质量比值是个 ln 关系,总之不是线性。

需要多少颗核弹应该就是按质量比值算吧,大概的话。ISP 4000s 是比较大型的飞船可以实现的,如果真的达到了 10000 甚至 1000000 ,所需要的核弹可就少了。

如果运输一趟少了 30% 的小行星有点亏吧。少了 5% 可以接受的样子。突然想到在哪里看过将小行星表面物质等离子体化,然后加速喷出来的方法来着,ISP 应该够大但是估计推力太小。

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突然想起来这篇文章

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