June 9th, 2021

О звездолетах, мощностях и ускорениях

Звездолеты - корабли, способные преодолевать межзвездные расстояния - прочно укоренены в современной коммерческой мифологии.
Какие же мощности потребуются от их ракетных двигателей?

Отправной точкой послужит для нас скорость истечения рабочего вещества. Чем она больше, тем меньше придется брать его запасов. Пусть это будет максимально возможная скорость - с, скорость света.
Тем более, что для нее уравнение, связывающее удельную мощность и развиваемое ускорение b принимает совсем простой вид:

b = P/c,

где P - отношение мощности двигателей к ее полной массе.

(Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. — 3-е изд., М. 1973, С. 280)

А теперь для удобства экипажа примем, что b = g, ускорению нормального падения.
Получается, что для ускорения g фотонным двигателем 1 грамма нужна мощность в 3 МВт.
Для 1 кг - 3 ГВт.
Для 1 т - 3 ТВт.
Для 1 000 т - 3 ПВт.
Для 1 000 000 т - 3 ЭВт.

Дадим слово фантасту Сергею Снегову, одному из немногих, кто честно говорил о мощностях звездных кораблей:

"Я основательно изучил недра Звездных Плугов: я побывал и в складах, хранящих миллионы тонн запасов...
Я приведу лишь одну потрясающую цифру, она волнует меня: мощность аннигиляторов Танева в самом крохотном из Звездных Плугов достигает двух миллионов альбертов, а в «Пожирателе пространства» превышает пять миллионов!

Все электростанции Земли в конце двадцатого века старой эры не составляли трех миллиардов киловатт, то есть не достигали трех альбертов."

 
(С.Снегов, Галактическая разведка, 1966)

Внесистемной единицей альбертом, явно подражая ангстрему, Снегов обзывает миллиард киловатт, то есть тераватт, ТВт.
Для начала соотнесем его строки с текущей реальностью. На сегодняшний день мощность всех электростанций мира оценивается в 2,069 ТВт. Меньше, чем предполагал Снегов в индустриальную эпоху...
Всей этой мощности хватило бы для придания ускорения g кораблику массой в 667 кг.
Перейдем к фантастике - если мощность "аннигиляторов Танева" на "Пожирателе пространства", все пять эксаватт, ЭВт, целиком может быть подана на фотонные двигатели, упоминающиеся в романе, то нормальное ускорение может быть обеспеченно для массы в 1,67 млн тонн. Поскольку выше фигурируют "миллионы тонн" одних запасов, то значит развиваемое ускорение было меньше нормального земного.
(Комфорт экипажа там обеспечивался искусственной гравитацией/антигравитацией, находящимися вместе с "аннигиляторами пространства" и прочим варпом за пределами нынешней физики...).

Картинка фотонного звездолета из Техники-молодежи №7, 1957 г.