Большой солнечный лазер (астросооружение)

[alex_semenov]

Решил сделать отдельную тему по поводу этого умозрительного астросооружения.
Я уже пытался ее вбросить в связи с лазерными парусниками. Но там идея осталась незамечена.
Мы знаем не так много фантастических астроинженерных проектов (спекуляций). Сфера Дайсона (и всякие вариации на эту тему типа Кольца Нивена), маяк Троицкого.  Но эта идея особенно привлекает  красотой задумки.



Предложил ее некто Руслан Шарипов.

http://www.nsu.ru/phpBB/viewtopic.php?t=4986
http://www.freetextbooks.narod.ru/rsharipov/r15.htm
http://wap.yforum.borda.ru/?1-1-0-00000021-000-0-0-1344645384

Проект Солнечного Лазера может стать третьим, а может и самым перспективным вариантом.  Идея состоит не в том, чтобы организовывать термоядерный синтез на Земле, а использовать Солнце, как готовую термоядерную топку, где этот синтез идет уже миллиарды лет. Проблема в том, как доставить эту энергию не в том рассеянном виде, в каком она попадает на Землю сейчас, а в концентрированном виде. В проекте предлагается создать космических размеров Лазер из двух зеркал, расположенных на двух спутниках, выведенных на круговую орбиту вокруг Солнца. А активной средой будет само вещество Солнца. В первоначальном варианте  предполагалось, что Лазер будет не оптического диапазона. Однако, после обсуждения на форумах, я согласен, что оптический Лазер гораздо проще в реализации (имеются многочисленные технологические наработки). Главный вопрос, который звучал в форумах - это есть ли на Солнце термодинамически неравновесная среда с инверсной населенностью уровней. Ответ на этот вопрос надо искать в солнечной атмосфере. Надо исследовать наиболее явные неравновесные участки солнечной атмосферы: протуберанцы, область пятен, верхние слои, которые, как известно значительно горячее, чем температура видимой поверхности Солнца. Мне кажется, проект заслуживает внимания специалистов по солнечной астрономии и газоплазменным лазерам. А что скажут сами специалисты? Пожалуйста, откликнитесь.

Насколько я понял никто так за идею и не ухватился. Даже писатели фантасты. А зря.

А вдруг действительно для идеи есть предпосылки?

Почему-то только вчера я  совместил в своей голове эту странную идею с  знакомой с раннего детства статьей (возможно самая первая, прочитав которую, я как-то задумался о звездолетах).

http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/u-t/1969/lazer.html

Юный техник, статья не содержит ничего конкретного. И тем не менее в ней звучит такой странный пассаж:

Его рабочая среда — сильно ионизированная плазма. Она, как известно, требует надежного хранилища. Для этой цели могла бы подойти магнитная «бутылка». Луч из первого блока входит в усилитель, и каждый новоприбывший фотон прихватывает с собой еще один, уже из плазмы. Каждый атом плазмы отдает по одному фотону. По нашим расчетам, активная среда усилителя может иметь длину всего 2,3 м. Но луч лазера, попавший в нее, она в состоянии усилить в миллиарды раз: каждый грамм плазмы может подать на магнитную «бутылку» усилие в 10 000 кг!



Насколько я могу судить, это все не имеет никакой серьезной теоретической базы …
Но что объединяет эти две идеи? То что и там и там речь идет о генерации лазерного луча В ПЛАЗМЕ! Которая, как известно, не годится для этого. Или все-таки что-то можно придумать?
Если откуда растет проект Шарипова я могу понять, то статья из глубокого дества остается загадкой. Разумеется статья не выдерживает никакой критики. Но не мог же автор ее написать из головы! Дыма без огря не бывает. Значит были какие-то предпосылки?
Значит есть какой-то вид плазмы, способный генерировать лазерный луч?
 
Представьте себе, что через какое-то время кто-то из астрофизиков таки найдет некий слой в солнечной короне, где можно будет получить канал возбужденной зоны на многие тысячи километров длинной! Два спутника-зеркала и ваша звезда превращается в когерентный источник излучения мощностью превышающей на порядки мощность всей земной цивилизации!
Во всяком случае как эпизод в твердой научной фантастике очень даже неплохая идея. Но вот было бы под этим хоть какое-то научное обоснование, а?…

[arduan]

"Даподключаются" к Солнцу,что оно погаснет.

[Прохожий]

Подобную конструкцию бы приспособить к направленному извлечению энергии из нашего любимого термоядерного взрыва. Она всё равно уходит....
                                                                                                                                                                                                                                                    Или к АМБАЛУ для интенсификации энерговыделения ---- тогда его схема практически совпадет с лазерныс двигателем ЮТ....

[ВадимZero]

Я в лазерах смыслю мало, но думаю лазер лазером являеться потому, что там специально подобрана среда.
 В которой ...усиливаеться излучение определенной длинны волны и одновременно умудряеться не затухать.
Хотя идея слишком лакомая, при возможности ее реализации. Только подумайте, таиться на другой стороне сонца вражеский лазер, и все....Мы пот колпаком.

[Foma]

Но не мог же автор ее написать из головы! Дыма без огря не бывает. Значит были какие-то предпосылки?

Стыдно, батенька, не знать классиков. Корни уходят к работам Шервуда и Форварда конца 80-х годов. Там рассматривалось 2 типа мегалазеров - один солнечный, второй на углекислом газе атмосферы Венеры или Марса. Читать сперва здесь, а потом здесь.

[Stalk.er]

Стыдно, батенька, не знать классиков. Корни уходят к работам Шервуда и Форварда конца 80-х годов. Там рассматривалось 2 типа мегалазеров - один солнечный, второй на углекислом газе атмосферы Венеры или Марса. Читать сперва здесь, а потом здесь.

Мне особенно второй вариант понравился - накачка атмосферы Венеры. Венерианские попугаи будут протестовать! Там и так как в парилке.

[alex_semenov]

Но не мог же автор ее написать из головы! Дыма без огря не бывает. Значит были какие-то предпосылки?

Стыдно, батенька, не знать классиков. Корни уходят к работам Шервуда и Форварда конца 80-х годов. Там рассматривалось 2 типа мегалазеров - один солнечный, второй на углекислом газе атмосферы Венеры или Марса. Читать сперва здесь, а потом здесь.

Форвадра?!!!
 
Да, наверное, стыдно...
 
СПАСИБО! Хотя первое знакомство не впечатлило.
Буду посмотреть!
Пока  ясно что не только у нас эта идея витает в воздухе.
Как водится!
Кстати, Форвард  там мелькает именно как автор идеи паруса. А именно к звездному лазеру (так это у них называется) он вроде как - никаким боком.
Первая ссылка, я так понял о лазерных эффектах в атмосфере Марса?



Хотя не ясно откуда энергия накачки но ясно что есть условия для возникновения ситуации. СО2, температура, давление подходящее... А вот в короне солнца... Там же плазма! То есть, по крайней мере внешние электроны у любого элемента оторваны от атомов. То есть ни о каком возбужденном состоянии электронов тут речи и быть не может!
В общем, мне недалекому, не ясна сама идея генерации лазерного излучения из плазмы.
Хотя там везде идут (вроде) ссылки на квазары.

Есть лазеры на свободных электронах. И похожим образом (на свободных электронах) работаю мазеры (в том числе и природные), но я думаю что в данном случае речь идет не об этом.
Длина естественного излучения там получится радиоволновая. А тут речь о видимом или даже короче. Для этого нужны именно орбитальные электроны!
В общем надо разбираться.

[Diivanych]

Нужно посмотреть, в каком диапазоне Солнце даёт максимальное излучение. Это и будет область максимального насыщения. В этом же диапазоне и подавать возбуждающий луч.
 Посмотрите вот это
http://www.phbme.kpi.ua/~fedyay/foto/4.pdf
может сгодится?

[Yuri]

Предлагаю зарубить идею на корню.

Для получения эффекта лазерной генерации необходимо, чтобы активная среда была в неравновесном состоянии с инверсией заселенности. Другими словами, чтобы распределение по уровням отличалось от равновестного, заданного температурой, в нужном направлении. Для солнечной короны характерна высокая степень ионизации, как следствие, накачка инверсии ионизационным способом вряд ли возможна. Остаётся рекомбинационный способ, но для него надо резко понизить электронную температуру в сторону смещения равновесия (или резко нагреть ядра - но это если мы имеем холодный электронный газ, что опять таки не характерно для короны).

Вариант с быстрым нагревом ядер реализован в рентгеновских лазеров с ядерной накачкой. Ядерный взрыв быстро превращает металлический стержень в плазменный шнур, попутно нагревая тяжелые ядра. Затем оставшийся холодным электронный газ рекомбинирует на нижние уровни за характерное время  порядка пикосекунд с излучением в рентгене. Даже резонатора не нужно.

Получается, для рекомбинационного излучения солнечной короны надо решить задачи:
- формирование пространственного плазменного шнура
- быстрая накачка энергии, приводящая к перегреву температуры ионов (сохраняя электронную температуру низкой)
- более того, наверное потребуется и охлаждение электронов, против чего громко протестует термодинамика.

А в ионизационном направлении скорее всего ловить нечего.
Экзотика типа лазера на ядерных резонансных уровней видимо тоже технологически недостижима.

[alex_semenov]

А в ионизационном направлении скорее всего ловить нечего.

Стоп. Почему нечего? Напротив! Может как раз это направление и годится? Атмосфера короны ионизирована уже. То есть "накачана" энергией. Надо найти в короне хитрый  слой (а вдруг?), где оторванные ионизацией электроны опять оседают на инверсные уровни на время, и УЖЕ  имеется неравновесное сотояние среды, которое разумеется разряжаетя как попало спонтанно.  Наша задатча теперь через этот слой (всего то!) организовать оптический резонатор или направить луч-затравку для того что бы разрядить эти возбужденные атомы индуцировано в нужном нам направлении.

Как не странно, но я имею достаточно богатый практический опыт работы с мощными СО2 лазерами (полтора киловата) и крайне поверхностный теоретический. Так получилось.

[alex_semenov]

Нужно посмотреть, в каком диапазоне Солнце даёт максимальное излучение. Это и будет область максимального насыщения. В этом же диапазоне и подавать возбуждающий луч.
 Посмотрите вот это
http://www.phbme.kpi.ua/~fedyay/foto/4.pdf
может сгодится?

Ага. Спасибо!

[Foma]

Предлагаю зарубить идею на корню.

Предлагаю прочитать ссылки выше. Там для создания инверсной населенности  предолжено уронить  фотосферу Солнца небольшой астероид, который по ходу процесса разрушается и создает длинный и очень холодный (относительно местной плазмы) след. Резкое охлаждение прилегающей плазмы создаст инверсную заселенность, направленность и коллимированость полученного пучка излучения обеспечивается геометрией задачи.
Применительно к Марсу/Венере ситуация еще проще, там за счет накачки солнечным излучением среда в мезосфере и термосфере изначально неравновесна.

[alex_semenov]

Резкое охлаждение прилегающей плазмы создаст инверсную заселенность, направленность и коллимированость полученного пучка излучения обеспечивается геометрией задачи.

То есть опустить на очень низкую орбиту астероид что бы он создавал в плазме своего рода инверсионный слой?
А есть еще какие-нибудь другие способы охладить плазму кроны? 
И что значит "геометрией задачи"?

[Yuri]

Нууу... искать естественные инверсные области в фотосфере и целенаправленно их разряжать кажется более реальным способом, чем скидывать кометы. Хотя второй способ для фантастического романа более подходит! Так внеземные колонии смогут шантажировать Землю, чтобы она их ресурсами обеспечивала. 

[alex_semenov]

Нууу... искать естественные инверсные области в фотосфере и целенаправленно их разряжать кажется более реальным способом, чем скидывать кометы. Хотя второй способ для фантастического романа более подходит! Так внеземные колонии смогут шантажировать Землю, чтобы она их ресурсами обеспечивала. 

Да, конечно. Для романа тут вообще клондайк!
Я уже вот что представил. Мы берем какой-нибудь астероид и аккуратно его спускаем кружиться над самой поверхностью Солнца. Выводим на низкую орбитку. Крутится там он будет очень быстро. В результате получается инверсное колечко. Надо посчитать обороты. И надо знать примерную высоту. Не думаю что выше 1.5 R_солнц.
Сам астероид будет постепенно сгорать, но надо прикинуть сколько лет? Если лет 30 -50 - годится! Если 100-500 - совсем шикарно! Все это время он обеспечивает, поддерживает инверсное колечко. Через него (по касательной) и организовывается резонатор.
Хорошо бы еще чтобы астероид за собой оставлял след из какого-нибудь полезного газа типа фтора. Ну такого что бы эффет инверсной заселенности в следе за собой улучшал.
Этот газ, разумеется, будет рассеиваться, но астероид ведь его опять пополняет. Пока эта штука болтается в атмосфере Солнца - генерирующее кольцо остается работоспособным.

[Кремальера]

Пока эта штука болтается в атмосфере Солнца - генерирующее кольцо остается работоспособным.

А какого размера должен быть булыган?Если 1-2 км в диаметре,то попытаться притащить его под солнышко гипотетически возможно.Правда и это будет сверх-задача,тащить на ионниках,-не совсем понятно.Ну а если каменюка нужна поболее,то все-туши свет.Да и вообще к астросооружениям нам еще лет триста не подобраться.

[alex_semenov]

А какого размера должен быть булыган?Если 1-2 км в диаметре,то попытаться притащить его под солнышко гипотетически возможно.Правда и это будет сверх-задача,тащить на ионниках,-не совсем понятно.Ну а если каменюка нужна поболее,то все-туши свет.Да и вообще к астросооружениям нам еще лет триста не подобраться.

Рамер каменюкти - вопрос  вторичный. Я думаю это вообще должна быть комета специально оборудованная что бы оставлять след  потолще и  подольше.



А масса с размерами не так уж и важна. Мы тут как то отрабатывали технологию управления небесными телами под 50 км в диаметре…   Но разумеется, лучше иметь массу поменьше.
Все надо считать...
Знать бы от чего?

Кстати если опустить ее к самой поверхности, то период вращения порядка 3 ч. То есть через каждую точку кольца каждые 3 часа проходит генератор инверсного слоя (назовем это так). Если за 3 часа слой не сильно теряет свои способности (скажем на 1-10% только) то цель достигнута. Диаметр слоя (трубы лазерного генератора), думаю будет много больше диаметра Земли.
Кстати для сравнения:



То есть диаметр хвоста в десятки тысяч км будет очень тонким колечком у самой поверхности Солнца.

[ВадимZero]

Там для создания инверсной населенности  предолжено уронить  фотосферу Солнца небольшой астероид, который по ходу процесса разрушается и создает длинный и очень холодный (относительно местной плазмы) след

Мне почемуто кажеться, что астероид летящий в фотосфере сонца на близкой к второй космической будет наоборот подогревать все.

Мы берем какой-нибудь астероид и аккуратно его спускаем кружиться над самой поверхностью Солнца. Выводим на низкую орбитку. Крутится там он будет очень быстро. В результате получается инверсное колечко. Надо посчитать обороты. И надо знать примерную высоту. Не думаю что выше 1.5 R_солнц.

А зачем сложности с низкой орбитой? Проще веть будет спустить к сонцу по элептической орбиту кометное тело, так чтобы перицентр входил в фотосферу. Конечно для постоянной работы нужен целый рой кометных тел, но благо они и так валяться с избытком.

[Foma]

Кстати если опустить ее к самой поверхности, то период вращения порядка 3 ч.

если опустить к самой поверхности, то астероид порвет приливными силами

[Прохожий]

Кстати если опустить ее к самой поверхности, то период вращения порядка 3 ч.

если опустить к самой поверхности, то астероид порвет приливными силами

Так предел Роша ему не опасен....