Невозможность достижения звезд

[Андрей Курилов]

Всё равно хуже гидрида лития. Т.е. хуже некуда.

[alex_semenov]

Здесь не надо экспоненциального, достаточно линейного. А на таких масштабах (глядя в прошлое на те же 500 лет) рост всегда был больше линейного.

То есть вы опираетесь на идею "что было то и будет".
Это я к чему? НЕЛЬЗЯ проектировать никакую перспективную машину, устройство, проект, НЕ ИМЕЯ для нее некого футурологического бэк-граунда, фона.
Прежде чем что-то проектировать, какой-то там звездолет (например) вы ОБЯЗАТЕЛЬНО для начала должны иметь  картину того будущего, в котором вы этот проектт намерены реализовать, поместить.
Если вы это не делаете сознательно, вы это делаете бессознательно.
При всем желании НЕЛЬЗЯ уйти от этого фона, подвесить свою конструкцию в "футурологическом вакууме", мол, наше дело инженерное и оно никак не связано с мутными спорами о  будущем.
Я понимаю вас. Вы не хотите вязнуть в бесконечных "беспредметных" спорах о путях развития цивилзации. Вы хотите максимально от этого отстраниться и сосредоточится на главном, на надежном, на научном, на инженерном.
Но у вас В ИТОГЕ ничего путевого не получится.
Да, вы можете этот бэк-граунд СПРЯТАТЬ даже от себя. Но в итоге это только вызовет массу недоумений и вопросов со стороны других, мол, почему  временные рамки, в которые вы упорно (почему-то)  втискиваете свой проект, такие?
Случай с предельным сроком полета - яркий пример "спрятанного футурологияеского бэкграунда". Оказыается! 500 лет у вас предел именно потому, что запускать более медленный звездолет в вашем будущем глупо. Ибо в вашем будущем обязаны появиться куда более быстрые звездолеты чем тот, который вы проектируете как этот, первый. То есть он у вас первый но не последний (предельный).
Это тоже важный футурологический нюанс, который вы хитровато умолчали.
Я лично с такой версией будущего В КОРНЕ не согласен.
Но чтобы попытаться  вести с вами конструктивный разговор я должен хотя бы знать  что у вас такое явно неприемлемое мне будущее!!!
Вы же молчите как партизан!
Я считаю что ваша хитроватая стратегия - глупая.
Мы будем все время не понимать друг друга и спорить о ерунде, пока каждый четко и ясно не покажет подведенный под свой проект и свой футурологический фон в явном виде. То есть хотите вы этого или нет, но такой фон - НЕОТДЕЛИМАЯ часть проекта.
Нет ее? Нет проекта.
Честность - лучшая политика.
Тогда всякий здраво мыслящий человек может с вами спорить на предмет соответствия вашего проекта этому вашему фону (и это будет вам полезно, это конструктив в чистом виде) или спорить  с вашим фоном. Это будет уже неконструктив и его можно смело послать куда подальше или ввязываться (по желанию) в спор по фону.  Но В ЛЮБОМ случае мы таким образом отделим зерна от плевел. Мы четко будем знать что критикуется фон или несоответствие проекта фону? Прорисовав  футурологический фон своего Проекта четок и ясно, вы  можете избавляетесь о 90% глупых вопросов, которые на вас обрушаться если вы этот фон спрячете.
Это хитро но это не мудро.

[Андрей Курилов]

Может быть поговорим по теме? Как-то осталось незамеченным то, что в ответе №537 я уже формализовал вопрос темы в виде формулы:

Где t - время в годах, m - конечная масса ПН в тоннах.
Если сие неравенство выполняется для выбранного прожекта, то он нереалистичен. Если вместо знака ">>" можно поставить "=" или "<", то данный прожект является приемлимым способом межзвёздного перелёта.

Лично я пока не видел ни одного варианта, который бы точно технологически-физически позволял избавиться бы от ">>". Кто возьмётся со мной поспорить?

Вообще лучше это записать иначе:

Если считать всё также t в годах, а m - в тоннах, то k должно быть меньше 10 для приемлимого варианта межзвёздного перелёта.

[alex_semenov]

Я лично не понимаю эту вашу скрижаль.
Сумма всех интервалов времени t_y-  это что? Что означает индекс y? Года? Допустим. Сумма - время перелета? А почему сумма?
Это время много больше чем… десякикратный конень из  массы ПН (а что означает t в индексе? Тонны? Допустим…). Что спрятано в параметр 10? Хотя бы по размерности там должно быть спрятано что-то специфическое, осмысливаемое, ибо с одной стороны неравенства стоит время (года), а с другой пока что тонны в степени 1/3…
Откуда тут кубический корень я догадываюсь. Но это только смутная догадка… Разъясните эту свою максиму подробней.

[Андрей Курилов]

Суммарное время перелёта с учётом всех разгонов, ступеней, инерциального дрейфа и торможения. Значок суммы здесь имеет чисто символическое значение.
Кубический корень возникает эмпирически из "главной последовательности" звездолётов.
Пороговое значение ~10 также возникает эмпирически.

Не имеет смысла звездолёт, имеющий массу ПН 10 тонн и затрачивающий на перелёт более ~30 лет. При этом перелёт менее чем за 20 лет практически невозможен.
Не имеет смысла звездолёт, имеющий массу ПН 10 тыс. тонн и затрачивающий на перелёт более ~300 лет. При этом перелёт за сильно меньшее время практически невозможен.
Не имеет смысла звездолёт, имеющий массу ПН 10 млн. тонн и затрачивающий на перелёт более ~3000 лет. При этом перелёт за сильно меньшее время практически невозможен.
Не имеет смысла звездолёт, имеющий массу более гигатонн, так как это уже дрейфующая планетозималь с колониями внутри. Термодинамические оценки время жизни колоний в такой планетозимали (которая по сути - "корабль-мир") дают десятки тысяч лет, что как раз укладывается в кубическую зависимость.

Таким образом, определяя время перелёта вы определяете и примерный порядок массы ПН. Здесь нет свободы для фантазии. С одной стороны вы зажаты неумолимым ростом энтропии во время перелёта, с другой - астрономической сложностью достичь хоть сколько-нибудь высокой скорости перелёта.

[alex_semenov]

Суммарное время перелёта с учётом всех разгонов, ступеней, инерциального дрейфа и торможения. Значок суммы здесь имеет чисто символическое значение.
Кубический корень возникает эмпирически из "главной последовательности" звездолётов.

Понятно, но все равно слишком мутно...

Не понятно откуда десятка? Что за фундаментальная константа такая?
Вот смотрите. Для равноускоренного идеального звездолета:



Специально выделил кубический корень из массы. Все верно. Время как-то зависит от корня кубического из массы. А в квадратных скобках оказался "коэфициент". И видно из чего он формируется. Во-первых мощностью  привода W, во-вторых рассояние до цели полета L. И как его можно "округлить" к вашему коэффициенту 10? Ума не приложу!

[Андрей Курилов]

Александр, я добавил в то сообщение ответ про коэффициент. Он прикидывается эмпирически, а не аналитически. Если вы можете получить какое-то значение аналитически, то будет очень интересно посмотреть, какое оно получится у вас.

Очень интересно. В чём у вас здесь время и масса? Если договориться о единицах, то можно получить вывод:

и, соответственно, получить зависимость потребной мощности W от дистанции перелёта L.

[alex_semenov]

Александр, я добавил в то сообщение ответ про коэффициент. Он прикидывается эмпирически, а не аналитически. Если вы можете получить какое-то значение аналитически, то будет очень интересно посмотреть, какое оно получится у вас.

Да, да, мы просто разошлись (каждый писал свое).. сейчас...

Не имеет смысла звездолёт, имеющий массу ПН 10 тонн и затрачивающий на перелёт более ~30 лет. При этом перелёт менее чем за 20 лет практически невозможен.
Не имеет смысла звездолёт, имеющий массу ПН 10 тыс. тонн и затрачивающий на перелёт более ~300 лет. При этом перелёт за сильно меньшее время практически невозможен.
Не имеет смысла звездолёт, имеющий массу ПН 10 млн. тонн и затрачивающий на перелёт более ~3000 лет. При этом перелёт за сильно меньшее время практически невозможен.
Не имеет смысла звездолёт, имеющий массу более гигатонн, так как это уже дрейфующая планетозималь с колониями внутри. Термодинамические оценки время жизни колоний в такой планетозимали (которая по сути - "корабль-мир") дают десятки тысяч лет, что как раз укладывается в кубическую зависимость.

Ага. Я теперь хоть понял откуда вы взяли эту десятку. Спасибо! Вы выстраиваете этакую аппроксимацию по точкам...  С этого и надо было начинать, а то написали как. на заборе… сакрально и лаконично, мол, Х, Y, ...  и Dictum sapienti sat est (умному достаточно сказанного).
И нужно действительно быть умным, чтобы сказать что ничего же не понятно!
А где таких взять?

[Андрей Курилов]

Если мою формулку считать в СИ, то приемлимое значение коэффициента k будет где-то между 10⁷ и 10⁸.
Тогда получаем примерно следующее:

Или

Где C=10^-22 (чтобы 2-е начало термодинамики не покарало звездолёт за время перелёта).
Осталось только выяснить, в чём считать W и L.

[Андрей Курилов]

Из формул видно, что при прочих равных потребная мощность звездолёта растёт в зависимости от дистанции забрасывания КВАДРАТИЧЕСКИ.
Для землян это означает, что им следует подождать ещё примерно 25-27 тыс. лет, а потом отправиться к альфа Центавра, за 1-3 тыс. лет до максимального сближения с Солнцем.
Ещё можно подождать почти 1.5 млн. лет, чтобы достичь другой мелкой звезды, что будет на расстоянии всего 1 с. г. от Солнца.

Кстати, вероятность существования человеческого вида через 25 тыс. лет достаточно высокая.
Среднее время ж/ц непосредственно предшествующих человеку видов составляет 400 тыс. лет. Более древние виды австралопитеков существовали примерно по 2 млн. лет.

[alex_semenov]

Очень интересно. В чём у вас здесь время и масса? Если договориться о единицах, то можно получить вывод:

Обычно в СИ. То есть Ватты и метры.

и, соответственно, получить зависимость потребной мощности W от дистанции перелёта L.

Вообще тут три переменных на самом деле:

T = f ( M_0, W, L)

Время функция от массы, мощности, дистанции. Можно сделать от двух энерговооруженности w и дистанции L:
 
T = f (  W/M_0, L)  = f ( w, L)

Если теперь дистанцию зафиксировать то получим T= f (w), что, собственно и стало наиболее емким выражением наших возможностей достигнуть звезд:



Это самая маломощная траектория (любые другие будут требовать еще больших удельных мощностей).
По сути дела мы тут проблему свели к куда более емкому и важному показателю - энерговооруженности.
Это - самый ключевой для проблемы МП параметр.

В связи с этим хочется вспомнить короткую статью (по сути врезку) Троицкого в материале, посвященном таллиннскому симпозиму по SETI в 1982-м году "Возможные типы цивилизаций":

Видимо, уровень цивилизации определяется характером источников энергии и объемной плотностью ее производства. Последнее обстоятельство имеет исключительное значение для транспорта, особенно космического. Например, человечество уже сейчас располагает энергией, достаточной для посылки 100-тонной ракеты с сантисветовой скоростью (сотые доли с), однако мы пока не можем сконцентрировать ее в таком корабле.
Мы подошли к тому, что наиболее показательной характеристикой развитости цивилизации являются достигнутые скорости передвижения масс. Действительно, здесь содержатся признаки владения значительной энергией не только как таковой, но и в очень выгодной ее форме, имеющей большую объемную плотность.

************

И вот тут мы наиболее интересно сходимся с Троицким. Удельная мощность, которую мы можем достигнуть для наших кораблей с одной стороны и отвечает за скорость перелета (все остальное - ПРОИЗВОДНОЕ) и она же, фактически, определяет уровень развития цивилизации.

Хотя опять таки, удельная мощность не делает разницы между звездолетом на 10 тонн и 10 миллиардов тонн. Но для цивилизации это все-таки разные звездолеты "по цене". Именно эту поправку на абсолютную массу, как я понимаю, вы и пытаетесь ввести. Я вас понимаю.

Но все равно и ваш подход и наш ( AlexAV, я плюс Троицкий ) каждый несколько односторонний, неполноценный. Не обладает полнотой истины. И ваша скрижаль все-таки выглядит несколько неполноценной. Она акцентируется только на массе. А это не совсем верно.
Есть еще и уровень развития цивилизации. На чем основан межвзедный пессимизм? На том, что уровень развития современной цивилизации скорей всего пиковый и выше никогда не станет, а значит и удельные мощности мы поднять никак не сможем.

[Иван Моисеев]

НЕЛЬЗЯ проектировать никакую перспективную машину, устройство, проект, НЕ ИМЕЯ для нее некого футурологического бэк-граунда, фона.

Ели проект имеет цель построение конкретного железа - то да. Если иную цель - то можно.

Я понимаю вас. Вы не хотите вязнуть в бесконечных "беспредметных" спорах о путях развития цивилзации. Вы хотите максимально от этого отстраниться и сосредоточится на главном, на надежном, на научном, на инженерном.

Совершенно верно.

То есть он у вас первый но не последний (предельный).

Земля может отправить, для примера, 1000 звездолетов. Физически - много больше, до на практике посылка следующих 1001 - теряет мотивацию.
http://interstellar-flight.ru/07/ccc.htm
Это 1991 г. (! до того...), но полагаю справедливым и сейчас.

[alex_semenov]

Ели проект имеет цель построение конкретного железа - то да. Если иную цель - то можно.

Даже если проект имеет некие иные цели (например авторы знаменитого проекта Globus Cassus вряд ли предплагали воплощать его в реальность, это скорей послание, демонстрация широты мышления), даже такой проект должен апеелировать к РЕАЛЬНОСТИ воплощения в металл. Чтобы "зритель" (потребитель?) данного продукта закричал: "Верю!"
Я догадываюсь, что для вас МП - помимо хобби и некий маяк для современной космонавтики (вы очень увлечены космической политикой). Я сильно подозреваю что и повышенная активность в последние годы в этой области на Западе (все эти проекты типа 100YSS) - скорей некая попытка взбодрить, пропиарить западное будущее (которое сильно померкло за последнее время). То есть это одно из попыток возродить веру в будущее. В ИХ будущее… То есть для стоящих за этим всем людей, фон важней самой темы (поэтому там всегда будет один бэк-граунд). Отсюда и бабки на все эти мероприятия… Я ведь давно живу и все понимаю.
Я как раз действую обратно. Я хочу использовать тему МП как рычаг, как инструмент для открытия ИНЫХ будущих (поэтому я так легко готов менять бэк-граунд), чем то, что нам нарисовано из вашингтонского обкома.
И тем не менее я бы не стал бы даже такие проекты делать "из бумаги"...  Я сам должен ИСТОВО верить, что в металле это обязательно можно сделать! Что бы тебе поверили, для начала ты сам должен в это же верить.

И как не верти, но многие инженерные задачи, вопросы, детали очень плавно и органично (неотделимо) врастают в экономику, в социальный контекст.  Ну нельяз в рамках таких проектов решить только инженерные вопросы (скажем энергетика привода) в отрыве от "гуманитарных" вопросов. Задача МП - комплексная (чем она мне и нравится). И без прорисовки фона бессмысленно ею заниматься.
Тут нет вариантов.
Так что не хитрите.
 

[Иван Моисеев]

Я догадываюсь, что для вас МП - помимо хобби и некий маяк для современной космонавтики

Да.

вы очень увлечены космической политикой

Сосем не увлечен. Просто я работаю в этой области.

Я сильно подозреваю что и повышенная активность в последние годы в этой области на Западе (все эти проекты типа 100YSS) - скорей некая попытка взбодрить, пропиарить западное будущее (которое сильно померкло за последнее время).

Вообще, все проекты такого ранга имеют несколько целей/задач. Публикуется, как правило, только часть их. Так что, назвав одну из возможных, вы почти наверняка угадаете.

Я сам должен ИСТОВО верить, что в металле это обязательно можно сделать! Что бы тебе поверили, для начала ты сам должен в это же верить.

Могу сформулировать следующую максиму - "Либо ты ни во что не веришь, либо ты - не инженер".

Задача МП - комплексная

Это верно. В ней есть место и для анализа "социальной" проблематики.

[Андрей Курилов]

Обычно в СИ. То есть Ватты и метры.

Странно. У меня получается тогда потребная мощность для перелёта на 4.5 световых лет равной 10⁵⁶Вт.

Вообще тут три переменных на самом деле:
T = f ( M_0, W, L)

Масса выражается через время же.

И вот тут мы наиболее интересно сходимся с Троицким. Удельная мощность, которую мы можем достигнуть для наших кораблей с одной стороны и отвечает за скорость перелета (все остальное - ПРОИЗВОДНОЕ) и она же, фактически, определяет уровень развития цивилизации.

Да хрен с ней, с цивилизацией. Я хочу ограничить с другой стороны. Смотрите на свой график. Для корабля поколений потребна минимальная мощность 100 Вт/кг. Масса - миллионы тонн, т.е. общая минимальная мощность при перелёте порядка тераватт. Для корабля спящих килотонного класса мин. потребная мощность уже 100 кВт/кг. Получается такая же общая минимальная мощность - тераватты.
Т.е. с учётом ограничения второго начала термодинамики получаем эквимощностную нашу последовательность (которая кубическая), где мощность межзвёздного перелёта зависит только от дистанции и при этом не зависит ни от массы, ни от времени. Все ваши удельные мощности и время перелёта тогда становятся производными.
Поэтому вот вам моё слово - ~ 1 тераватт на 1 парсек дистанции. Требуется лететь 100 световых лет? Значит приготовьтесь выложить 30 ТВт мощности корабля вне зависимости от массы корабля. Уточните массу - получите удельную мощность и время перелёта.

[alex_semenov]

Обычно в СИ. То есть Ватты и метры.

Странно. У меня получается тогда потребная мощность для перелёта на 4.5 световых лет равной 10⁵⁶Вт.

Может корень забыли где-то взять?

Т.е. с учётом ограничения второго начала термодинамики получаем эквимощностную нашу последовательность (которая кубическая), где мощность межзвёздного перелёта зависит только от дистанции и при этом не зависит ни от массы, ни от времени. Все ваши удельные мощности и время перелёта тогда становятся производными.

Конечно можно и так. Хотя я не совсем понимаю что эта оценка нам даст?
Например:

Поэтому вот вам моё слово - ~ 1 тераватт на 1 парсек дистанции.

И учитывая что наша цивилизация сейчас потребляет 15-17 ТВт (то есть на порядок больше!), мы уже сейчас можем лететь на такую дистанцию?

Требуется лететь 100 световых лет? Значит приготовьтесь выложить 30 ТВт мощности корабля вне зависимости от массы корабля. Уточните массу - получите удельную мощность и время перелёта.

Гм… может быть…
И в конечном итоге все опять упирается в развитость цивилизации? И не духовную, а именно самую что ни наесть "брутальную" - энергетическую развитость.

[SY]

Суммарное время перелёта с учётом всех разгонов, ступеней, инерциального дрейфа и торможения.

Я б сюда еще бы прибавил(со знаком минус?) время строительства звездолета(это в некоторой мере отображает технологические возможности цивилизации в этой сфере)

[Андрей Курилов]

И учитывая что наша цивилизация сейчас потребляет 15-17 ТВт (то есть на порядок больше!), мы уже сейчас можем лететь на такую дистанцию?

Мне понравился этот вопрос. Если вы сможете запихать и уместить эти 10 ТВт в корабль массой 10 млн. тонн, то вы будете лететь на дистанцию 30 световых лет в течение нескольких тысяч лет. При этом в течении тысяч лет придётся добывать почти постоянно 10 ТВт. Если вы имеете техническую возможность запихать 10 ТВт в 10 тыс. тонн, то вы можете преодолеть те же 30 световых лет за несколько сотен лет. Но тут есть нюанс. В случае в 1000 раз более тяжёлого и в 10 раз менее быстрого корабля хоть и требуется на порядок больше энергии (время на порядок больше, мощность та же), но так как масса аж на 3 порядка больше, то "плотность" энергии в корабле может быть на 2 порядка меньше. А это может быть ещё одним ограничивающим фактором. "Плотность энергии" в уране формально составляет 80 ТДж/кг, практически - примерно 10 ТДж/кг (КПД, корабль не может состоять из одного лишь урана и т.п.). Будем считать это пределом для ядерных ракет, будь то ионник, т/я-бомболёт или что ещё (кстати для бомб предел 25 ТДж/кг). От этого можно попробовать что-нибудь подсчитать...

[Кремальера]

И учитывая что наша цивилизация сейчас потребляет 15-17 ТВт (то есть на порядок больше!), мы уже сейчас можем лететь на такую дистанцию?

Лететь надо было еще двадцать лет назад.Генерация сейчас 22.5ТВт,и продолжает расти.

Плотность энергии" в уране формально составляет 80 ТДж/кг, практически - примерно 10 ТДж/кг (КПД, корабль не может состоять из одного лишь урана и т.п.). Будем считать это пределом для ядерных ракет, будь то ионник, т/я-бомболёт или что ещё (кстати для бомб предел 25 ТДж/кг). От этого можно попробовать что-нибудь подсчитать..

Эт все для ваших атоллов.Паруснику(лазерному или микроволновому) по боку сколько топлива необходимо на борту.К тому же если нет возможности сразу выложить искомый десяток терраватт,то можно его копить(как стеклотару ),и использовать постепенно по более щадящей программе разгона.

[alex_semenov]

Я б сюда еще бы прибавил(со знаком минус?) время строительства звездолета(это в некоторой мере отображает технологические возможности цивилизации в этой сфере)

Интересный вопрос.
И смотрите.

Если время строительста звездолета много меньше времени полета, то можно его не учитывать.

Если время строительства сопоставимо, то на уровне порядков (как мы оцениваем) это тоже малозначительно. Ну не через 1500 лет  (чистый полет) будет достигнута цель, а через 2500 лет с начала строительства…  Порядок тот же.
Кстати, для корабля поколений (при длительных перелетах) время строительства В ПРИНЦИПЕ не может быть больше времени перелета, так как в процессе полета корабль как бы достраивается и перестраивается собственными силами команды (реплицируется). Значит и строили его за сопоставимое время.

Время строительства становится заметным фактором, когда постройка длилась значительно (на порядок-другой) дольше, чем сам перелет. Скажем 100 лет строили, копили силы чтобы за 10 лет долететь.
Но тут сразу возникает вопрос, а надо ли было так надрываться и концентрироваться?
Может за 50 лет можно было бы построит корабль, который долетит за 50 лет? То есть вернуться к второй ситуации?