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Propulsione Nucleare ad Impulso

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Propulsione Nucleare ad Impulso
« il: Ven 05/02/2016, 19:37 »
          Negli anni '40 è tempo di guerra, la Seconda Guerra Mondiale prima ed l'inizio della Guerra Fredda poi; con i due ordigni atomici sganciati sul Giappone il mondo veniva a conoscienza della forza dell'atomo e si scatena la corsa all'utilizzo dell'energia nucleare per l'mpiego militare.
          Negli anni '50 è tempo di ricostruzione; a fianco alla corsa alle armi atomiche si scatena anche la corsa all'utilizzo dell'energia nucleare per scopi civili: prima per le centrali atomiche, poi per la propulsione navale (purtroppo quest'ultima non risulterà conveniente dal punto di vista economico, fatta eccezione per le navi rompighiaccio).


          Pochi sanno che nell'impiego dell'energia nucleare per scopi civili si pensò anche alla propulsione spaziale; in particolar modo negli USA nel 1958 nacque "Project Orion" (da non confondere con l'attuale navicella "Orion").
Tale progetto verteva sulla possibilità di utilizzare l'energia nucleare per la propulsione spaziale in maniera davvero singolare: si trattava, infatti, di fare esplodere degli ordigni atomici alla base della navicella spaziale, la quale verrebbe spinta dall'onda d'urto. La navicella ovviamente avrebbe avuto un massiccio disco d'acciaio alla sua base che avrebbe assorbito l'onda d'urto e l'avrebbe trasmessa allo scafo tramite degli ammortizzatori.
          Contrariamente a quanto si potrebbe pensare l'obiettivo principale di tale porgetto doveva essere l'abbattimento dei costi per mandare in orbita le navicelle spaziali, le quali poi avrebbero usufruito di tale sistema di propulsione anche per i viaggi interplanetari. La navicella sarebbe partita con tradizionali razzi a propulsione chimica, ma arrivata ad una certa altezza sarebbe stata spinta in atmosfera da una o più esplosioni atomiche, e poi di nuovo con una o più esplosioni atomiche attraverso lo spazio interplanetario.
          Nel 1965 tale progetto naufragò per i seguenti motivi:
               - a) la difficoltà di utilizzare le spaventose esplosioni atomiche per mandare in orbita un oggeto integro;
               - b) la firma di un trattato con l'Unione Sovietica per vietare le esplosioni atomiche in atmosfera;
               - c) gli enormi stanziamenti economici per la NASA (dati al fine di raggiungere l'obiettivo di mandare l'uomo
                      sulla Luna) rendevano facile la progettazione e l'utilizzo di possenti razzi tradizionali a propulsione
                      chimica, e quindi veniva a mancare la principale ragion d'essere del "Project Orion".


          Negli anni '70 l'idea di utilizzare l'energia nucleare per la propulsione spaziale venne ripresa con il progetto "Dedalus". Questa volta, però, il principio di base era diverso: niente più esplosioni atomiche, ma solo un piccolo reattore nucleare dentro la navicella che avrebbe prodotto calore per scaldare un gas che fuoriuscendo a pressione da un ugello avrebbe fornito la spinta in avanti per via del 3° Principio della Dinamica ("Azione e Reazione"). Insomma la navicella, una volta raggiunto lo spazio con razzi tradizionali, avrebbe funzionato come una locomotiva a vapore: si scalda un gas e questo invece di premere su uno stantuffo fuoriesce da un ugello fornendo la spinta.
          Dopo alcuni anni ci si rese conto che tale tecnologia conduceva ad un vicolo ceco. Infatti da un lato bisognava portarsi dietro molto gas poichè una volta finito questo la propulsione terminava definitivamente. Dall'altra molto gas equivaleva a molto peso, e questo diminuiva la spinta che si otteneva. Insomma era la classica situazione del cane che si morde la coda!


          Da allora ci sono stati diversi altri progetti per utilizzare l'energia nucleare per la propulsione spaziale, tra cui il "Progetto 242" sviluppato dall'ASI (Agenzia Spaziale Italiana) su impulso del premio Nobel per la Fisica Carlo Rubbia, ma nessuno ha trovato applicazione pratica al di là della sperimentazione (e a volte non si arrivava neanche a questa!).


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Cosa ne pensate di riproporre "Project Orion" con le moderne tecnologie?

Niente esplosioni in atmosfera: la navicella raggiungerebbe l'orbita con i razzi tradizionali.

Sempre con mezzi tradizionali raggiungerebbe Marte, ma per il viaggio di ritorno invece di aspettare che la Terra ed il pianeta rosso tornino nella posizione ottimale, si riparte subito alla volta di casa, con una poderosa spinta supplementare data da una esplosione atomica. Oppure si utilizza una esplosione atomica anche per il viaggio di andata, così ci si può permettere il lusso di avere una navicella molto più grande e pesante (a questo punto si dovrebbe più propriamente parlare di "Nave Spazale" e non "navicella")

Come nel "Project Orion" poichè nello spazio c'è il vuoto, bisognerebbe porre tra l'ordigno atomico e il disco di base della navicella delle sacche di gas (oppure della zavorra). Queste verrebbero disintegrate dall'esplosione e proiettate violentemente sul disco di acciaio fornendo la spinta supplementare.

Ovviamente dietro il disco di acciaio ci vuole un massicio disco di piombo per schermare lo scafo dalle radiazioni prodotte dall'esplosione atomica, e sempre di piombo dovrebbero essere le pareti per proteggere gli astronautici dalle massiccie radiazioni presenti nello spazio interplanetario; ma con un poderoso mezzo di propulsione spaziale (dato dalle esplosioni atomiche) il peso non è un problema!

Dal punto di vista tecnico, cosa ne pensate?

Offline Acris

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #1 il: Ven 05/02/2016, 22:21 »
Bel primo post, complimenti davvero, che ne dici di presentarti quando entri in casa d'altri come le persone educate? E come tale potresti anche leggere e comprendere il regolamento che tra le varie cose ti consiglia anche di usare il tasto cerca... Che con le parole propulsione nucleare ti mostrerebbe decine di post sull argomento...
Solo due cose sono infinite, l'universo e la stupidità umana, e non sono sicuro della prima

A.Einstein

Offline Buzz

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #2 il: Sab 06/02/2016, 13:53 »
Dal punto di vista tecnico, cosa ne pensate?
Ciao Matt, ti rispondo come convinto sostenitore della propulsione nucleare per l'esplorazione spaziale:
l'esplosione atomica è assolutamente inefficiente come mezzo di propulsione, fondamentalmente perché l'energia dell'esplosione si sviluppa omogeneamente in ogni direzione, il che significa che solo una parte dell'energia prodotta si trasforma in spinta. Dubito che una propulsione di questo tipo sia più efficiente della propulsione chimica tradizionale.
La propulsione nucleare si può fare, ma per mezzo di fissioni controllate e di accelerazione del propellente in un ugello ;)

PS: Come dice Acris, se hai voglia puoi presentarti nella sezione dedicata del forum :)
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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #3 il: Sab 06/02/2016, 18:00 »
     Non conoscendo questo forum, non immaginavo che la presentazione fosse cosa tanto gradita...  :happy:

     Comunque ho subito rimediato...  :happy:

     Riguardo al "tasto cerca", l'ho usato e ho trovato varie discussioni sulla propulsione nucleare, ma nulla sulla propulsione nucleare ad impulso tramite impatto, cioè l'oggetto del "Project Orion"...  :no:

     E' vero che nella propulsione nucleare ad impulso tramite impatto solo una parte dell'energia verrebbe utilizzata mentre il resto andrebbe perso, ma considerando che sul nostro pianeta ci sono arsenali ancora colmi di ordigni atomici, penso che varrebbe la pena sprecare un sacco di energia pur di raggiungere il risultato di mandare l'uomo su Marte... non pensate?  :yes:

     Saluti.

Offline IK1ODO

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #4 il: Sab 06/02/2016, 18:48 »
Mi sembra davvero utopistico usare ordigni esistenti per farci qualcos'altro... io su una nave imbottita di bombe nucleari da far esplodere in sequenza per avere spinta non salirei.
Se non l'hai mai letto ed hai tempo come dici, leggiti l'ormai mitico "Command and control" di Eric Schlosser sulla gestione degli arsenali nucleari.
Come detto da Buzz, la propulsione nucelare termica ha molto più senso ingegneristico. Schermature e pesi enormemente più piccoli, e spinta continua e modulabile. Non mi pare poco.
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Offline Biduum

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #5 il: Sab 06/02/2016, 20:01 »
Del progetto Orion (propulsione con esplosioni in sequenza) ne abbiamo parlato in passato forse il "tasto cerca" ora ti riporta in primis le discussioni sul progetto della capsula......appena ho un minuto provo a ritrovarle!


Comunque come detto dagli altri, questo tipo di propulsione mi pare piuttosto inefficiente rispetto a quello che si potrebbe fare con l'energia atomica in senso lato.

Offline Buzz

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #6 il: Dom 07/02/2016, 10:35 »
E' vero che nella propulsione nucleare ad impulso tramite impatto solo una parte dell'energia verrebbe utilizzata mentre il resto andrebbe perso, ma considerando che sul nostro pianeta ci sono arsenali ancora colmi di ordigni atomici, penso che varrebbe la pena sprecare un sacco di energia pur di raggiungere il risultato di mandare l'uomo su Marte... non pensate?  :yes:
No, no e no!
Sulla terra c'è anche un sacco di carbone, ma non significa che facciamo i razzi a carbone :)

Devi sempre partire dalla legge di Tsiolkovsky, che non perdona. Ogni chilo in più che porti lassù, significa 10 chili in più di propellente da mettere nel razzo prima del lancio. Quello che guida l'alleggerimento dei razzi non è la disponibilità di risorse a terra, ma la capacità di fare razzi di certe dimensioni. E quindi i sistemi che usiamo nello spazio devono essere più leggeri e più efficienti che si può, perché c'è un limite pratico alla dimensione degli oggetti che riusciamo a portare in orbita.
Bisogna usare i sistemi che hanno più energia intrinseca (ovvero più alto rapporto Joule per chilo di massa consumato) e più efficiente utilizzo di quell'energia.

E quindi, ancora una volta: un'esplosione nucleare è quanto di meno efficiente ci sia in termini di propulsione, semplicemente non ha senso...
(e mi sto limitando a parlare solo dal punto di vista della propulsione, senza neanche entrare nei mille problemi che un'esplosione nucleare potrebbe comportare)
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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #7 il: Dom 07/02/2016, 17:42 »
     Innanzitutto desidero scusarmi con tutti voi per un errore madornale di svista che ho commesso nel "topic", cioè nel messaggio iniziale che ha generato questa discussione: quello che io ho chiamato progetto "Dedalus" è in realtà il progetto "Nerva" degli anni '60, che ho ritenuto importante citare poichè a quanto ne so io è l'unica applicazione della propulsione nucleare che è stata sperimentata con successo, anche se poi non ha trovato applicazione pratica.  :oops:
     Il progetto "Dedalus" è degli anni '70 ed è un'altra cosa che si ricollega sempre al pricipio base del "Project Orion" e cioè l'utilizzo dell'energia nucleare nella propulsione spaziale tramite le esplosioni di ordigni atomici.  :agree:

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Citazione
Bisogna usare i sistemi che hanno più energia intrinseca (ovvero più alto rapporto Joule per chilo di massa consumato) e più efficiente utilizzo di quell'energia.

Perdonami Buzz ma non ho capito una cosa: il tuo intervento è per darmi torto o per darmi ancora più ragione?  :tease: Sai quanti Joul ci escono con un chilo di Uranio o un chilo di Plutonio??!!  ;)

Citazione
E quindi i sistemi che usiamo nello spazio devono essere più leggeri e più efficienti che si può, perché c'è un limite pratico alla dimensione degli oggetti che riusciamo a portare in orbita.

Ok, allora facciamo tanti viaggi e portiamo poco per volta i vari pezzi della nave spaziale e poi l'assembliamo in orbita tramite la stazione spaziale internazionale. Se vogliamo raggiungere un risultato storico per l'Umanità come mandare l'uomo su Marte non possiamo certo "fare le nozze con i fichi secchi" !!  :angry:

Citazione
E quindi, ancora una volta: un'esplosione nucleare è quanto di meno efficiente ci sia in termini di propulsione, semplicemente non ha senso...

Lo sai quant'è l'efficienza di un motore a combustione interna? Circa il 20%... ma questo non toglie che sono usati da miliardi di persone e, a meno che non ci inoltriamo nel futuro remoto, non è nemmeno ipotizzabile una loro totale abolizione... :yes:

Citazione
(e mi sto limitando a parlare solo dal punto di vista della propulsione, senza neanche entrare nei mille problemi che un'esplosione nucleare potrebbe comportare)

Nella mia idea l'esplosione nucleare avverrebbe nello spazio interplanetario... Quali problemi potrebbero mai esserci?  :undecided:

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #8 il: Dom 07/02/2016, 18:26 »
Ok, allora facciamo tanti viaggi e portiamo poco per volta i vari pezzi della nave spaziale e poi l'assembliamo in orbita tramite la stazione spaziale internazionale. Se vogliamo raggiungere un risultato storico per l'Umanità come mandare l'uomo su Marte non possiamo certo "fare le nozze con i fichi secchi" !!  :angry:

Matt ti invito a leggere le millemila discussioni in cui si è già affrontato l'argomento e spiegano perché ad oggi, non è ne fattibile tecnicamente, ne utile questo tipo di propulsione a questo scopo (parlo dell'utilizzo di ordigni nucleari a scopo propulsivo).
Se vuoi puoi cominciare da queste:
http://www.forumastronautico.it/index.php?topic=23571
http://www.forumastronautico.it/index.php?topic=24008
http://www.forumastronautico.it/index.php?topic=19692
http://www.forumastronautico.it/index.php?topic=11946
http://www.forumastronautico.it/index.php?topic=16604

Citazione
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E quindi, ancora una volta: un'esplosione nucleare è quanto di meno efficiente ci sia in termini di propulsione, semplicemente non ha senso...

Lo sai quant'è l'efficienza di un motore a combustione interna? Circa il 20%... ma questo non toglie che sono usati da miliardi di persone e, a meno che non ci inoltriamo nel futuro remoto, non è nemmeno ipotizzabile una loro totale abolizione... :yes:

E sai quale è proprio il motivo per cui i motori a scoppio si usano poco in aeronautica e nulla nei sistemi spaziali? ;)

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Nella mia idea l'esplosione nucleare avverrebbe nello spazio interplanetario... Quali problemi potrebbero mai esserci?  :undecided:

Ce li devi pur sempre portare i migliaia di ordigni nucleari nello spazio...
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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #9 il: Dom 07/02/2016, 20:11 »
Periodicamente qualche appassionato di questo sistema propulsivo riapre il dibattito e rispolvera il vecchio progetto Orion...non sarà efficiente n'è sicuro, ma ha molti sostenitori! :mrgreen:

Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #10 il: Dom 07/02/2016, 20:17 »
     Solo l'ultimo dei link riguarda una discussione dove si tratta la propulsione nucleare spaziale ad impulso tramite esplosioni atomiche... Interessante, nei prossimi giorni me lo leggo...

Citazione
E sai quale è proprio il motivo per cui i motori a scoppio si usano poco in aeronautica e nulla nei sistemi spaziali?

     Non lo so, ma se fosse possibile sarebbe una fortuna, con tutta l'esperienza e le conoscenze che abbiamo sui motori a combustione interna...

Citazione
Ce li devi pur sempre portare i migliaia di ordigni nucleari nello spazio...

     Migliaia??!! Dimentichi quello che ho ipotizzato nel topic: giusto una esplosione per accellerare un po' e poter andare e tornare da Marte in tempi decenti (magari nell'arco di un anno)... Al massimo un'esplosione per l'andata ed una per il ritorno...

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Periodicamente qualche appassionato di questo sistema propulsivo riapre il dibattito e rispolvera il vecchio progetto Orion...non sarà efficiente n'è sicuro, ma ha molti sostenitori!

     Deforamazione professionale: come ingegnere non ho mai lavorato in uno studio di progettazione, ma sempre in piccole aziende metalmeccaniche... e qui spesso non stavo nell'ufficio tecnico, ma in produzione, per organizzarla ed ottimizzarla...

     Di conseguenza sono psicologicamente attratto dalle idee semplici ed efficaci... :happy:

Offline albyz85

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #11 il: Dom 07/02/2016, 20:30 »
     Non lo so, ma se fosse possibile sarebbe una fortuna, con tutta l'esperienza e le conoscenze che abbiamo sui motori a combustione interna...

Proprio l'efficienza e il rapporto peso/potenza... pessimi e idonei solo in pochi casi in cui il costo è fattore più importante di questi ultimi, (vedi gli aerei di piccole dimensioni il cui costo complessivo e quello manutentivo deve essere mantenuto basso).

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Ce li devi pur sempre portare i migliaia di ordigni nucleari nello spazio...

     Migliaia??!! Dimentichi quello che ho ipotizzato nel topic: giusto una esplosione per accellerare un po' e poter andare e tornare da Marte in tempi decenti (magari nell'arco di un anno)... Al massimo un'esplosione per l'andata ed una per il ritorno...

Beh se parliamo del programma Orion si parlava di un migliaio di ordigni a viaggio... con una sola esplosione non è fisicamente possibile accelerare (e farlo ad accelerazioni sopportabili dall'uomo e dalla struttura) un veicolo con la precisione e la velocità necessaria all'intero viaggio... si parla di un migliaio di bombe da circa 500kg l'una... fai tu i conti...
https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Orion_(nuclear_propulsion)
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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #12 il: Dom 07/02/2016, 21:48 »
Con una reazione di fusione controllata, si potrebbe utilizzare il Vasimir, questo sarebbe un bel progresso. E non passa anno che non si leggano sui giornali notizie di progressi incredibili in questa direzione, ma poi... niente.
<ISAA n°119> | È vero, ho scalato montagne e ho camminato in luoghi remoti. Ma come avrei potuto vedervi se non da una grande altitudine o da una grande distanza? In verità, come si può essere vicini se non si conosce la lontananza? (Khalil Gibran)

Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #13 il: Dom 07/02/2016, 21:55 »
     Facciamo un po' i conti della serva...

     Se vogliamo imprimere ad una nave spaziale una velocità aggiuntiva di 30 km/s, allora immaginando una nave spaziale della massa di 3.000 tonnellate e ricordando che l'energia cinetica è uguale alla massa per il quadrato della velocità abbiamo:

3.000 t (cioè 3.000.000 kg) x  [ 30 km/s (cioè 30.000 m/s) ] ^2 =

= 3.000.000 x 30.000 x 30.000 = 3 * mille *  mille * 30 * mille * 30 * mille = (3 * 30 * 30) * (mille * mille * mille * mille)=

= 2.700 * mille * Miliardo = 2,7 milioni di miliardi= 2,7 * 10^6

     Da Wikipedia apprendiamo che una bomba atomica da un megaton ha un'energia pari a 4,184 * 10 ^ 15.

     Immaginando di disporre 9 bombe atomiche da un megaton a forma di quadrato 3 * 3 e mettendo della zavorra a forma di quadrato 3 * 3 di fronte ad una delle due faccia del quadrato di bombe, abbiamo una potenza di 9 * 4 * 10^15.

     Assimilando ogni bomba ad un cubo essa disperderà energia attraverso le sue 6 faccia nelle 6 direzioni dello spazio (le 3 dimensioni, ciascuna nelle due direzioni), ma solo quella diretta attraverso una di queste faccie sarà utilizzata poichè andrà a colpire la zavorra che andrà ad impattare sulla nave spaziale (posta a tot km di distanza) fornendo la spinta. Immaginando una efficienza del 50% abbiamo un dodicesimo dell'energia liberata utilizzata per la spinta.

     Se per la spinta desiderata è necessario avere una energia di 2,7 * 10^15, allora il totale sarà 2,7 * 12 * 10^15=
32,4 * 10^15... noi ne abbiamo 36 * 10^15, quindi ci avanza anche un po'...

     Le centinaia di tonnellate della zavorra ovviamente fanno parte delle 3.000 tonnellate della nave spaziale...

     Cosa ne pensate?

Offline Buzz

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #14 il: Lun 08/02/2016, 08:45 »
Lo sai quant'è l'efficienza di un motore a combustione interna? Circa il 20%... ma questo non toglie che sono usati da miliardi di persone e, a meno che non ci inoltriamo nel futuro remoto, non è nemmeno ipotizzabile una loro totale abolizione... :yes:
Mi sembra che non ci capiamo.

Riesci a indicarmi un motore che a parità di peso del sistema (motore più riserva di energia) riesca a produrre quella stessa energia, mantenendo le dimensioni totali e i costi così ridotti?
Ad oggi non abbiamo un sistema migliore del motore a combustione interna, non siamo in grado di produrre qualcosa di così piccolo, così poco costoso, così affidabile, così flessibile nell'utilizzo e così riproducibile su larga scala che abbia la capacità di produrre quella stessa energia da un serbatoio di un centinaio di chili...
Le batterie con i motori elettrici ci si stanno avvicinando, ma ancora non ci sono arrivate. E comunque presentano altri problemi ancora irrisolti, tipo il fatto che ci mettono ore a ricaricarsi, non puoi semplicemente fermarti a "fare il pieno" e ripartire.
E gli altri tipi di motori, tipo quelli di uso aeronautico, non siamo in grado di farli così piccoli e così poco costosi...

Perdonami Buzz ma non ho capito una cosa: il tuo intervento è per darmi torto o per darmi ancora più ragione?  :tease: Sai quanti Joul ci escono con un chilo di Uranio o un chilo di Plutonio??!!  ;)
Infatti non ci capiamo :D
Io ti ho scritto che sono un sostenitore della propulsione nucleare, ma questo non vuol dire far esplodere bombe atomiche, così come produrre energia elettrica con il nucleare non significa far esplodere delle bombe aotmiche nelle centrali elettriche.

Da quello stesso materiale fissile, si può ottenere molta più energia e la si può trasformare in molta più energia meccanica nella direzione giusta, usando sistemi di propulsione sensati invece di far esplodere delle bombe. Per esempio si può scaldare il propellente usando l'energia di un reattore atomico, e poi accelerarlo in un ugello. Oppure si può produrre energia elettrica per poi accelerare il propellente usando l'elettromagnetismo.

Nella mia idea l'esplosione nucleare avverrebbe nello spazio interplanetario... Quali problemi potrebbero mai esserci?  :undecided:
Per esempio le radiazioni e le onde elettromagnetiche che esplosioni del genere comportano. Oppure i problemi strutturali di un sistema che deve sostenere impulsi cosí forti, con il peso aggiuntivo che questo comporta. Oppure ancora come poter calcolare precisamente l'impulso necessario per compiere una manovra con precisione...

Un'esplosione, per definizione stessa di esplosione, è una reazione incontrollata. E come tale è piuttosto inefficiente a meno che l'obiettivo non sia distruggere qualcosa.
Quello che serve è produrre la stessa quantitá di energia, con lo stesso principio, ma in maniera controllata...
« Ultima modifica: Lun 08/02/2016, 08:48 da Buzz »
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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #15 il: Lun 08/02/2016, 10:22 »
Una nave da 3000 tonnellate? Quanti skylab ci  vengono fuori  :evil:?

Edit: Circa 35
« Ultima modifica: Lun 08/02/2016, 10:26 da Fabio G »

Offline Aleph

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #16 il: Lun 08/02/2016, 11:16 »
Ciao Matt, vorrei intanto giusto dire due cose sui "conti" che hai fatto, a prescindere dalla loro applicabilità o meno.

     Facciamo un po' i conti della serva...

     Se vogliamo imprimere ad una nave spaziale una velocità aggiuntiva di 30 km/s, allora immaginando una nave spaziale della massa di 3.000 tonnellate e ricordando che l'energia cinetica è uguale alla massa per il quadrato della velocità abbiamo:
l'energia dovrebbe essere un mezzo della massa per il quadrato della velocità.
Citazione
3.000 t (cioè 3.000.000 kg) x  [ 30 km/s (cioè 30.000 m/s) ] ^2 =

= 3.000.000 x 30.000 x 30.000 = 3 * mille *  mille * 30 * mille * 30 * mille = (3 * 30 * 30) * (mille * mille * mille * mille)=

= 2.700 * mille * Miliardo = 2,7 milioni di miliardi= 2,7 * 10^6
quindi intanto va diviso tutto per due, e poi, cosa ben più significativa,  x milioni di miliardi sono 10^15.

Citazione

    Da Wikipedia apprendiamo che una bomba atomica da un megaton ha un'energia pari a 4,184 * 10 ^ 15.
Ho controllato, è giusto.

Dunque l'energia cinetica di una nave di 3.000 tonnellate alla velocità di 30 km/s è 1,35*10^15 joules, ossia un terzo dell'energia di una bomba da un megatone.

Il resto del discorso non l'ho capito molto, specialmente quando dici che solo un sesto dell'esplosione (quella della faccia del cubo rivolta nella direzione opposta al moto) sarebbe utilizzabile..

Citazione

     Immaginando di disporre 9 bombe atomiche da un megaton a forma di quadrato 3 * 3 e mettendo della zavorra a forma di quadrato 3 * 3 di fronte ad una delle due faccia del quadrato di bombe, abbiamo una potenza di 9 * 4 * 10^15.

     Assimilando ogni bomba ad un cubo essa disperderà energia attraverso le sue 6 faccia nelle 6 direzioni dello spazio (le 3 dimensioni, ciascuna nelle due direzioni), ma solo quella diretta attraverso una di queste faccie sarà utilizzata poichè andrà a colpire la zavorra che andrà ad impattare sulla nave spaziale (posta a tot km di distanza) fornendo la spinta. Immaginando una efficienza del 50% abbiamo un dodicesimo dell'energia liberata utilizzata per la spinta.

     Se per la spinta desiderata è necessario avere una energia di 2,7 * 10^15, allora il totale sarà 2,7 * 12 * 10^15=
32,4 * 10^15... noi ne abbiamo 36 * 10^15, quindi ci avanza anche un po'...

     Le centinaia di tonnellate della zavorra ovviamente fanno parte delle 3.000 tonnellate della nave spaziale...

     Cosa ne pensate?

Offline Acris

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #17 il: Lun 08/02/2016, 13:20 »
Già il concetto di fare i conti della serva (per altro sbagliati come spiegato poco sopra) per il calcolo della spinta necessaria ad un ipotetico vettore spedito verso marte mi fa accapponare la pelle, ma:

Assimilando ogni bomba ad un cubo
Se di barzellette vogliamo parlare prendi quella  della mucca i cui  calcoli ingegneristici la assimilano ad una sfera  ed il paragone con le esplosioni potrebbe essere piu sensato. ma cosi i conti si complicano ed escono anche degli integrali...

(posta a tot km di distanza) fornendo la spinta. Immaginando una efficienza del 50% abbiamo un dodicesimo dell'energia liberata utilizzata per la spinta.   

Ed anche qui, la spinta dovuta all'esplosione si riduce col qudrato della distanza, quindi poi tanto lontano non possiamo mica metterla sta benedetta astronave... altro che 50%

Anche la mettessimo vicina, Alberto ti ha già giustamente fatto notare che strutturalmente sarebbe un po un problema resistere all'accelerazione cosi generata a meno che tu non conosca anche lo schema dei generatori di gravità che da anni si usano su tutte le navi della flotta stellare.
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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #18 il: Lun 08/02/2016, 13:29 »
Il vero problema del volo spaziale non è mai la potenza pura: la potenza è facile. Il problema è che per raggiungere un altro pianeta ti serve una precisione mostruosa, pensa solo che per raggiungere la luna devi orientare il tuo veicolo con una precisione di centesimi di grado, il motore si deve accendere e spegnere al decimo di secondo corretto e se la sua spinta varia per più di un 1% non avrai comunque un inserimento preciso. Per non parlare delle correzioni di rotta da cm/s necessarie durante il viaggio anche se tutti i requisiti sopra sono stati rispettati. Pensa ora di dover raggiungere un obbiettivo che si trova ad una distanza maggiore di svariati ordini di grandezza, come Marte, usando una forma di energia di cui non sai mai con certezza l'esatta spinta... Fai prima a tirare una moneta.
Che poi, vuoi dare un dV di 30 km/s con nove esplosioni? Vuol dire che l'equipaggio dovrà affrontare più di 100 g a esplosione. :stica:
« Ultima modifica: Lun 08/02/2016, 13:37 da DDD »

Offline Acris

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #19 il: Lun 08/02/2016, 13:47 »
come hai calcolato i 100g? Avevo pensato anche io di fare due conti, ma ho avuto problemi a capire che unità di tempo usare essendo i g v/s^2, in prossimità di un esplosione nucleare si può supporre la velocità della luce?  :nerd:
« Ultima modifica: Lun 08/02/2016, 13:53 da Acris »
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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #20 il: Lun 08/02/2016, 14:06 »
Ancora un "piccolo" dettaglio: l'output energetico di una fissione nucleare è dato da fiotti di neutroni (scaldano i materiali con cui impattano, ma in pratical la spinta è piccolissima), raggi gamma (idem), neutrini (passano e vanno), ed emissione di fotoni meno energetici (luce e calore). Se la fai esplodere nell'atmosfera ottieni un'onda d'urto, scatenata dall'interazione di tutto quanto sopra con l'aria, che essenzialmente si scalda e si dilata esplosivamente, come il gas generato da una esplosione chimica tradizionale.
L'effetto distruttivo (in aria, acqua o suolo) è dato dall'onda d'urto, oltre alle radiazioni gamma e termiche. Ma nello spazio? L'onda d'urto praticamente non c'è, resta un'emissione particellare che dura millisecondi o meno. L'emissione riscalderebbe lo schermo, per assorbimento gamma e neutronico (che poi lo fa diventare radioattivo). Come fai a trasformare questo in spinta?
In altre parole, l'energia disponibile sarebbe inutilizzabile, in assenza di un mezzo in grado di trasformarla in lavoro.
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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #21 il: Lun 08/02/2016, 14:23 »
come hai calcolato i 100g? Avevo pensato anche io di fare due conti, ma ho avuto problemi a capire che unità di tempo usare essendo i g v/s^2, in prossimità di un esplosione nucleare si può supporre la velocità della luce?  :nerd:
30 km/s in 9 esplosioni, quindi abbiamo un dv a esplosione di 3333,333 m/s. l'accelerazione è dV/dt, come dt ho stabilito in modo empirico (leggi: a naso) che l'esplosione rilasci la sua energia in 3 s, quindi l'acc è uguale a +/- 1000 m/s2, dividi per 9,81 e ti esce il numero di g, che nel mio caso è circa 113 g, ma potrebbe variare molto al variare di dt (da 67 g per t=5 s a 340 g per t intorno a 1 s) restando comunque più alto dei valori compatibili con la soppravvivenza dell'equipggio. :no: :skull:
« Ultima modifica: Lun 08/02/2016, 14:38 da DDD »

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #22 il: Lun 08/02/2016, 14:33 »
Come fai a trasformare questo in spinta?
In altre parole, l'energia disponibile sarebbe inutilizzabile, in assenza di un mezzo in grado di trasformarla in lavoro.
Avevo pensato anche io alla stessa cosa in effetti, bisognerebbe incapsulare la bomba in qualche serbatoio di propellente, che viene sparato in tutte le direzioni dall'esplosione :D
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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #23 il: Lun 08/02/2016, 14:39 »
Giusto per amor di discussione e per dare un'occhiata a questo affascinante ma terribile progetto, posto un video del celeberrimo Scott Manley, in cui prova una versione "kerbalizzata" del progetto Orion

Una Mercury chiude i portelli a Terra Argon, un Kestrel scompare a Seizewell

Offline IK1ODO

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Re:Propulsione Nucleare ad Impulso
« Risposta #24 il: Lun 08/02/2016, 14:40 »
DDD, leggi il mio post sopra, il rilascio dell'energia è praticamente istantaneo, nell'ordine del millisecondo.
Ho dimenticato di tenere in conto l'energia cinetica degli atomi che si sono scissi; ma resta il problema di catturare l'energia e trasformarla in qualcosa.
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