¿Qué tan grande/poderoso necesitaría ser su reactor de fusión para impulsar los motores de una nave estelar de 32 km de largo?

Esta es una gran cantidad de números considerando que no hay reactores de fusión que generen energía neta con los que comparar. ¿Cómo se supone que debemos saber la densidad de energía neta de un sistema que no existe? ¿Cómo se supone que debemos adivinar qué volumen se necesita para el equipo de apoyo?

La única pregunta que puedo responder es cuánta energía sacará de una gigatonelada.$\left(1\times10^{12}\text{kg}\right)$de hidrogeno Incluso eso depende del tipo de hidrógeno involucrado, pero asumiré la fusión DD; de lo contrario, necesitará un almacenamiento particionado para DT. La fusión de DD libera 2,7 MeV por fusión (promedio entre dos reacciones posibles) y D tiene una masa atómica de 2 g/mol, por lo que:

Eso al menos le dará un orden de magnitud de la energía que está produciendo, aunque ignoré las reacciones de fusión auxiliares, podría usar diferentes moléculas de hidrógeno, etc.

Puede esperar que la potencia del motor sea de 10 MW/m ³ por volumen de plasma dentro de ese motor (tal vez más, el motor es grande y eso ayuda a quemar más rápido) - en su caso (es posible que no funcione de esa manera para su 4 x motor de 8 km pero) probablemente 2e+18 W de potencia generada por ese motor.

La densidad del plasma no es alta, 1,4e20 partículas/m ³ , la masa total de plasma dentro de la cámara es de unas 93 toneladas.

Con el motor termonuclear, está limitado a ISP ~ 3'000'000 seg (Este es un valor teórico, por lo que no es posible ninguna mejora). Para lograr una velocidad de 0,1 c , la masa de reacción debe ser ~2/3 de la masa del barco (solo aceleración, o 9/10 con desaceleración (ambas cifras son límites teóricos, por lo que no es posible mejorar)).

Con una masa total del barco y combustible - 5.5e18 kg , según el ISP anterior y la potencia del motor, la aceleración será de 2.4e-8 m/s ²

Para 1 g de aceleración con potencia y masa dadas del barco + combustible será

$v_{exhaust}=\frac{2\cdot Power_{reactor}}{m_{ship}\cdot a}=0.074m/s$

• la densidad de la energía producida en la cámara del reactor puede ser potencialmente mayor que 10MW/m ³ , difícil de saber, puede ser de 3 a 4 órdenes de magnitud, y para obtener 1 g con ISP = 3 000 000 s tiene que ser de 8 a 9 órdenes de magnitud superiores, entonces 10 MW/m ³ . Puede suceder o no, con un tamaño dado, una densidad de plasma más alta y un campo magnético más alto pueden ayudar.

Para una aceleración de 1 g , su reactor debe generar aproximadamente 8e + 26W.

La eficiencia depende del tamaño del reactor, el tipo de reacción, pero como de costumbre, un tamaño más grande es mejor, las reacciones de fusión son mejores si no se producen neutrones, por ejemplo, He ³ +D: espere algo del 70-80% (tamaño del reactor: más grande es mejor en este caso también), por lo que diría que la eficiencia puede ser bastante alta, y en ese caso lo tomaría como 1.0, porque calcularlo no tiene sentido en ese caso y debería ser 0.8 y superior para ese caso.

Puede que esté un poco equivocado con mis cálculos, pero debería verse así.

Dado que está dispuesto a imaginar que la fusión nuclear es una ciencia ya desarrollada, entonces tiene que imaginar que también se han realizado algunos desarrollos de requisitos previos. Dentro de una estrella, la gravedad ayuda mucho a contener un plasma. Una reacción de fusión inducida artificialmente depende del confinamiento inercial o del confinamiento magnético del plasma, y ​​nuestros mejores esfuerzos hasta ahora favorecen en gran medida el confinamiento magnético a través de electroimanes fabricados con superconductores. Si tiene imanes superconductores de fuerza de campo adecuados para contener un plasma, entonces también tiene los medios para construir un estatorreactor Bussard o RAIR para recolectar el gas de hidrógeno de baja densidad latente en el espacio. Después de haber acelerado a 0,1 C, puede recolectar combustible mientras viaja acelerando indefinidamente. Por lo tanto, hacer una descripción más o menos razonable del tamaño y la masa del barco depende mucho más de sus parámetros que de cualquier otra cosa. 1 ¿Qué tan grande es el complemento de la tripulación? Los barcos no tripulados pueden ser un poco más pequeños ya que la tripulación debe estar separada de la radiación tanto en el extremo del estatorreactor como en el extremo del motor. 2 ¿Cuál es el propósito del barco? Es posible que un carguero deba ser un poco más grande para evitar daños por radiación en la carga. No es muy probable que un Ramjet sea un buque de guerra en términos de combate de barco a barco a menos que sea enorme. El escape de la unidad sería un arma poderosa, pero apuntarlo a un objetivo a velocidades relativistas no es práctico. Entonces, un buque de guerra es probablemente un barco que transporta personal y equipo para luchar en el destino. O la nave en sí es el arma, ya que su intención es hacer que un planeta sea inhabitable con la radiación del impulso al llegar. 3 ¿Cuál es la distancia que recorrerá el barco? Un estatorreactor solo recolectará combustible mientras el estatorreactor esté operando frente al barco. Por lo tanto, debe recolectar suficiente combustible para operar el motor de fusión para desacelerar hasta detenerse, antes de apagar el estatorreactor y usar empuje para apuntar el motor en dirección opuesta al vector de velocidad establecido. Investigue el estatorreactor o lea este ISBN 0-471-61912-4 para obtener mejores descripciones de los detalles para hacer cálculos de tamaño y masa. antes de apagar el estatorreactor y usar empuje para apuntar el motor opuesto al vector de velocidad establecido. Investigue el estatorreactor o lea este ISBN 0-471-61912-4 para obtener mejores descripciones de los detalles para hacer cálculos de tamaño y masa. antes de apagar el estatorreactor y usar empuje para apuntar el motor opuesto al vector de velocidad establecido. Investigue el estatorreactor o lea este ISBN 0-471-61912-4 para obtener mejores descripciones de los detalles para hacer cálculos de tamaño y masa.

En el universo war-hammer 40K, un barco de clase Emperor puede tener hasta 3 millones de hombres como tripulación, con hasta 20k personas manteniendo las bahías del motor, etc. y tener hasta 35 km de largo y 15 km de ancho (La altura varía de un barco a otro , ya que cada capítulo es diferente.), Durante una cruzada, se vio que un barco de clase emperador estaba equipado con bahías de motor duales para alimentar 6 grupos de motores que tenían 1k de radio cada uno. Ese es un reactor realmente grande, aunque en War-Hammer tienen espíritus mecánicos jajaja. Dicho esto, tu reactor estaría bien, debería generar suficiente energía (en comparación con otras naves de tamaño similar en otros universos)