Deuter, czyli krótko o reakcji termojądrowej.

Wracając do podróży kosmicznych i kończąc zabawę z węglem, benzyną, kosmiczną naftą i wodorem przerzucam się na inne źródła energii, jednocześnie zastanawiając się po co bawię się w to liczenie, skoro niewielkie poszukiwanie biblioteczne przyniosłyby mi wszystkie odpowiedzi, obliczone i wyprowadzone przez ludzi, którzy znają się na matematyce, fizyce i kosmosie. Jak już porzucam paliwa zwykłe, to przerzucam się na paliwa niezwykłe wybierając reakcję termojądrową. Jeszcze nie wiem i nie wiemy (ale pomysły są), jak przekształcić energię w kosmiczny napęd o zadowalającej sile ciągu. Ale nic to. Postęp postępuje („ku przyszłości, do której [jego beneficjenci -rh] odwróceni są tyłem, podczas gdy przed ich oczami rosną do nieba sterty gruzu” - napisałby W. Benjamin).

Zabieramy deuter (taki inny wodór) i zmuszamy go by łączył się i produkował hel. Ta piekielna reakcja wymaga temperatury (wysokiej) i ciśnienia. Prawie umiemy to już zrobić w sposób kontrolowany. Jak połączymy deuter z deuterem i otrzymamy hel to znika masa. Jak dodam masę cząsteczki deuteru do masy cząsteczki deuteru to otrzymam większą masę od masy cząsteczki helu, a ta różnica znika w postaci (mniej więcej) energii, a wszystko dzięki E=mc2.

Różnica jest niewielka: mniej niż jeden procent (0,64% jeśli nie pomyliłem się, co jest prawdopodobne). Żeby uzyskać jedną tonę helu potrzebuję 1006,4 kg deuteru (żadnych strat na boku), a to oznacza, że 6,4 kg to energia. Wystarczy teraz pomnożyć 6,4 przez kwadrat prędkości światła i włala, mamy energię jaką można uzyskać z jednej tony (z kawałeczkiem) deuteru. Czyli trochę więcej niż 5 i siedemnaście zer. A jeśli podzielę 5 i 21 zer (energia kinetyczna pojazdu) przez 5 i 17 zer to brawo, brawo 10 tys. ton deuteru załatwi nam podróż w jedną stronę bez hamowania, czyli tylko 10 razy więcej niż waga naszego pojazdu. Ale przynajmniej mieści się to w ograniczonych granicach rozsądku. To może się udać.

Oczywiście musimy zabrać więcej deuteru, żeby rozpędzić też sam deuter, ale przynajmniej nie miliony razy więcej. 

Powieść, której nie napiszę (wpis zamiast kontynuacje podróży międzygwiezdnych)

Powieść, której nie napiszę.

Tak to sobie kilka lat temu wymyśliłem. Po pierwsze wziąłem ideę bezzałogowych, sterowanych z oddali samolotów, które zabijają tych złych lub mających pecha. Po drugie wziąłem gracza, który jest dobry w graniu. Po trzecie wymyśliłem, że wojsko pod przykrywką firmy produkującej gry wypuszcza grę, w której gracz lata sobie i strzela. A następnie to samo wojsko pod tą samą przykrywką organizuje turnieje w granie, w których można wygrać. Ci najlepsi wygrywają i dostają nagrody. Gra, co uwzględniając 1, 2 i 3 może mieć przełożenie na realny konflikt zbrojny. Najlepsi gracze są nieświadomymi pilotami realnych bezzałogowych samolotów, które strzelają i bombardują. Ale nasz bohater po serii zwycięstw lub przynajmniej wysokich miejsc, zaczyna podejrzewać. Nie ma pewności, wciąż nie ma pewności. Czytelnik też nie – wojsko bez przebrania pojawia się w drugiej połowie powieści (wtedy czytelnik jest pewny), ale sama wojna wcześniej. Przebranie też wcześniej. Nasz gracz jest rozdarty pomiędzy brakiem pewności a moralnym niepokojem i potrzebą zarobkowania (poza graniem nie ma zbyt wiele do zaoferowania). Plus jakieś inteligentne zakończenie idące w kierunku pesymistycznego.

Dlaczego nie napiszę tej powieści:

1. Nie znam się na grach, a chciałbym, żeby była dobrze zakorzeniona w historii gier komputerowych. Nie mam czasu ani ochoty na research.

2. Wymyśliłem powieść, ale później przeczytałem „Grę Endera”. Gra Endera jest, co prawda, inna: przede wszystkim dzieciaki wiedzą czego i po co się uczą (nie wiedzą tylko, że jedna z ich gier była realną bitwą). Nawet chciałem zadedykować moją powieść Enderowi. Ale mogłoby wyglądać to na zrzynanie. Nikt by mi nie uwierzył, że niezależnie na to wpadłem.

3. Był (jest) też taki film z czasów dinozaurów: „Gry wojenne”.

4. Był (jest) też taki szmirowaty film z czasów bardziej współczesnych: Dobre zabijanie („Good Kill”).

A ja chciałem napisać coś pomiędzy „Grą Endera”, „Dobrym zabijaniem” i „Grami wojennymi”, zanim jeszcze obejrzałem „Dobre zabijanie”, przeczytałem „Grę Endera” i przypomniałem sobie „Gry wojenne”, które obejrzałem będąc niewielkim chłopcem. Ale teraz przeczytałem i obejrzałem, więc czułbym się niezręcznie pisząc taką powieść.

Wniosek z tego taki, że moja inna książka, której nie napiszę, nie będzie zaczynała się od:

„Wiele lat później, stojąc naprzeciw plutonu egzekucyjnego, generał Antonii Maciarewicz miał przypomnieć sobie to dalekie popołudnie, kiedy ojciec zabrał go do obozu Cyganów, żeby mu pokazać lód’.

A inna:

"-To co teraz, ha?

Bytem ja, to znaczy Jaro, i trzech moich kumpli, to znaczy Mari, Marko i Adri, a Adri to znaczy po nastojaszczy Jołop, i siedzieliśmy w Barze Krowa zastanawiając się, co zrobić z tak pięknie rozpoczętym, a wieczór był chujnia mrok ziąb zima sukin kot choć suchy."

Walnąłem coś z polityki bo się to zawsze dobrze sprzedaje.

Podróże międzygwiezdne. Energia, część II. Kolejne dawki jeszcze większych liczb

Energia

Część I
Konieczne jest założenie.

Założenie: nasz statek kosmiczny będzie ważył 1000 ton, czyli milion kilogramów. Dużo, mało? Mało. Tak mniej więcej dwa duże, te z największych, zatankowane samoloty (takie jak A380). W tym milionie kilogramów musi się zmieścić załoga, silniki, źródło energii, zapasy, systemy ratunkowe, systemy podtrzymywania życia, narzędzia, komunikacja, systemy sterowania, systemy ochronne itd. itd. Wszystko to, co niezbędne, żeby kilkadziesiąt lat, kilkanaście lub kilkadziesiąt osób przeżyło. To naprawdę niewiele.

Międzynarodowa stacja kosmiczna waży trochę ponad 400 ton (a zapasy są regularnie dostarczane). Żyje na niej 6 osób. Nie jest samowystarczalna.

A nasz pojazd musi być trochę lepiej wyposażony od A380 i lepiej od międzynarodowej stacji kosmicznej. 1000 ton to naprawdę mało. Ale za to piękna okrągła liczba (nie buduję statku - jeszcze; określam problemy w budowie statku kosmicznego).

Zakładam, że mamy już nasz statek w przestrzeni kosmicznej i bum, startujemy, Przyśpieszenie na poziomie 1g czyli 10m/s2 wymaga siły 10 milionów niutonów (10 MN, 10 000 kN; a to wynika z prostego wzoru: F(siła)=m(masa)xa(przyśpieszenie).

Aby uzyskać zakładaną prędkość musimy ten ciąg utrzymywać przez 10 mln sekund (cztery miesiące).

Mija cztery miesiące i mamy docelową prędkość, która wiąże się z docelową energią kinetyczną (E=mv2/2 – w ujęciu Newtonowskim a nie Einsteinowskim). Czyli musimy pomnożyć milion (masa) przez 100 milionów (prędkość) przez 100 milionów (znowu prędkość) i podzielić przez 2. Wynik: 5 i 21 zer J (dżuli). Taką energię (a właściwie pracę) musimy włożyć w nasz pojazd, żeby rozpędzić go do zakładanej prędkości. Czy to dużo? Tak, to dużo energii. 5 i 21 zer, czyli 5 bilionów gigadżuli. Też brzmi nieźle. Ile to właściwie jest?

W programie Apollo (podczas którego podobno ludzie spacerowali po księżycu), za wynoszenie wszystkiego w kosmos odpowiedzialne były rakiety Saturn, napędzane przez pięć silników F1 (nie tych samochodowych). Jeden silnik waży ponad 8 ton. Uzyskiwał ciąg prawie 7 MN (7 000 kN), czyli nasz pojazd wymaga półtora silnika F1. Jeden potrzebuje ponad 2,5 tony paliwa (rakietowa nafta plus ciekły tlen) na sekundę. Napiszę to jeszcze raz: 2,5 tony paliwa na sekundę. Czyli my potrzebujemy mniej więcej 4 tony. 4 tony na sekundę pomnóżmy przez 10 milionów sekund (czas przyśpieszania). Wynik: 40 milionów ton. 40 tysięcy razy więcej niż masa samego pojazdu. Oczywiście w jedną stronę. Oczywiście bez hamowania. Lubię takie liczby - one nic nie mówią. Co to znaczy 40 tys. razy więcej? To znaczy, że idziesz po fajki, albo idziesz dookoła Ziemi. Mniej więcej taka różnica.

Oczywiście silnikami rakietowymi nie osiągniemy zakładanej prędkości. To był tylko taki przykład. Silnikami rakietowymi nie osiągniemy nawet promila (1/1000) zakładanej prędkości. I to nawet nie dlatego, że trudno będzie zabrać kilkadziesiąt milionów ton ciekłego tlenu, ale dlatego, że odrzut gazów w silnikach rakietowych ma zbyt małą prędkość.

Nie tędy droga.

Jeszcze jedno. Żeby nie umknęło, bo problem powróci. Jeżeli startowalibyśmy naszym pojazdem (1000 ton) z naszymi zbiornikami paliwa (40 milionów ton) to nasz cały układ ważyłby 40 milionów ton (pomijam te 1000 ton, to maleńki ułamek). Żeby tej masie nadać przyśpieszenie na poziomie g, potrzebujemy (40 milionów ton, 40 miliardów kilogramów) siły ciągu w okolicach 400 miliardów niutonów, czyli 40 tysięcy razy większej niż siły potrzebnej do przyśpieszenia samego pojazdu. Przy tych samych założeniach (tak absurdalnych, że aż nie chce się wierzyć), potrzebujemy 160 tysięcy ton paliwa na sekundę. W chwili startu. Później jest łatwiej. Czyli musimy zabrać więcej paliwa. Ale więcej paliwa to większa masa więc więcej paliwa i większa masa. I tak dalej i tak dalej. Ale w końcu te wartości się spotkają. Kiedy? Przy jakiej masie? Czy w ogóle jest sens zapisać tę funkcję i to liczyć?

Nie tędy droga.

CDN (Energia).