Попутные задачи для простого межзвёздного зонда

[Андрей Курилов]

Есть проблема. Человекам хочется межзвёздных перелётов. "Хоотяяябы беспилооотный флайбааай для начала" (жалобно поскуливая над учебником физики). Ну ладно, допустим, беспилотный флайбай. Сегодня реалистично было бы разогнать небольшой зонд до скорости порядка 500-1000 км/с. 200-300 км/с можно достаточно легко получить гравитационным манёвром у Солнца с использованием водорода в качестве рабочего тела. Ещё ~500 км/с можно весьма эффективно накинуть второй ступенькой вроде VASIMR. Весьма эффективно потому что такой двигатель имеет переменные тягу и УИ и небольшой износ по причине отсутствия контактных электродов. Ок, 500-1000 км/с у нас, допустим, есть в кармане. Про паруса и прочую долгую в реализации тигамотину не говорим пока что, интересует то, что можно собрать на орбите Земли прямо завтра и отправить в межзвёздный перелёт. Такая штука, будучи запущенной примерно в плоскости эклиптики, могла бы достичь Глизе 406 (M6V) за 3110 лет или Глизе 729 (M3V) за 3880 лет или Глизе 447 (M4V) за 4300 лет или тройной Глизе 866 за 4400 лет (M5V+M5V+M5V). Возможно, такого времени перелёта зонд перенести не может чисто технически. С другой стороны, даже если и перенесёт - зачем ждать ~4000 лет, когда можно получать фантастические научные результаты в первый же год(!) полёта зонда?!

Посмотрим, что выходит. После гравиманёвра у Солнца зонд будет двигаться через СС с примерной скоростью >500 км/с (> 0.288 АЕ/сут). Это означает, что пояса Койпера он достигнет менее чем за 140 сут. после манёвра. Рубежа в 2000 АЕ зонд достигнет менее чем за 26 лет. Если зонд будет двигаться примерно по эклиптике, то здесь он может проверить наличие гипотетического внутреннего Облака Оорта, якобы имеющего форму бублика. Согласно гипотезе, здесь плотность комет высока и расстояния между ними составляют примерно 1 АЕ. Поэтому, пересекая гипотетическое внутреннее ОО, зонд может подтвердить либо опровергнуть его существование, испытав сближения с кометами.

Интересно было бы оснастить зонд достаточно точной астрометрической аппаратурой, что позволило бы при такой огромной базе (100 АЕ в первый же год) измерять параллаксы очень далёких объектов Галактики. "Гайя" собирается измерить положение 1 миллиарда звёзд с точностью ~ 0.00002''. Если я не ошибаюсь, то такой зонд на 100 АЕ позволит измерить параллаксы для объектов на расстояниях до 5 МПк, т.е. даже для звёзд, например, галактики М83. Дальше - больше. Кроме того, открываются замечательные возможности выполнить интерферометрические и гравиметрические измерения, над чем можно подумать отдельно. Про интерферометрические наблюдения расскажите мне вы, а я, пожалуй, расскажу про гравиметрию:

• тест распределения тёмной материи на основе изменения скорости зонда в межзвёздной среде;
• поиск комет ОО и межзвёздных комет по отклонениям, вносимым ими в траекторию пролетающего зонда.

Если запустить 2-3 зонда, то они могли бы прочесать межзвёздное пространство аналогично методу из проекта LISA (для которой, кстати, как раз самое место подальше от Солнца и всяких возмущающих факторов):


Для такого масштабного набора экспериментов, потребуется, конечно весьма мощная бортовая энергетическая установка и передающая антенна, обеспечивающая связь с Землей на таких больших расстояниях (хотя бы до 100 тыс. АЕ ~ 0.5 пк). Но, думаю в 10 тонн ПН уложиться можно будет (поправьте если вру) - несколько больше JWST:

 

[gans2]

коммент про фокус Солнечной Гравитационной линзы , который начинается в 550 а.е.

[Андрей Курилов]

коммент про фокус Солнечной Гравитационной линзы , который начинается в 550 а.е.

И что можно отнаблюдать успеть с учётом сугубо пролётной траектории?

[jet]

Если запустить 2-3 зонда, то они могли бы прочесать межзвёздное пространство аналогично методу из проекта LISA (для которой, кстати, как раз самое место подальше от Солнца и всяких возмущающих факторов)

LISA нужен для обнаружения гравволн, реликтовых в т.ч. и подтверждения ОТО. Интерферометр на таком удалении и скоростях просто никому не нужен. Вообще обратите внимание на его предполагаемые сложные орбитальные маневры в виде треугольника, большой возможный массив данных для обработки опять же... Это крайне усложнит и без того непростую гипотетическую миссию.

[Андрей Курилов]

"Летящий" вариант Лизы должен обнаруживать не столько гравиволны, приходящие извне-издалека, сколько прочёсывать пространство поблизости на предмет наличия малозаметных объектов ОО или из межзвёздной среды. В диапазоне масс от мелких камней до мелких планет. Космологические тесты, если оные будут сильно влиять на сложность миссии, можно оставить за бортом.

[Кремальера]

Незнаю..Первое что мне приходит в голову...Это желательно еще до старта этого недомежзвездника,найти коричневый карлик хитрого класса,с гипотетическим астероидным поясом и прилепленными планетами.,ну скажем где-нить в трех месяцах светового хода.Или же заточить инструментарием сам зонд на попутный поиск таких объектов ,и коррекцию курса с последующим сближением.

[gans2]

И что можно отнаблюдать успеть с учётом сугубо пролётной траектории?

Фокус-не точка а линия. Всё что за Солнцем будет усиленно на пять порядков например. Зонд Граффос. Хехе. Все уже прочитали....

[ВадимZero]

"Летящий" вариант Лизы должен обнаруживать не столько гравиволны, приходящие извне-издалека, сколько прочёсывать пространство поблизости на предмет наличия малозаметных объектов ОО или из межзвёздной среды. В диапазоне масс от мелких камней до мелких планет. Космологические тесты, если оные будут сильно влиять на сложность миссии, можно оставить за бортом.

Реликтовые черные дыры?

[bob]

Если запустить 2-3 зонда, то они могли бы прочесать межзвёздное пространство аналогично методу из проекта LISA (для которой, кстати, как раз самое место подальше от Солнца и всяких возмущающих факторов):

Из старых, археологически древних, обсуждений того же самого вопроса здесь.
Про зонды:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,144743.msg3745902.html#msg3745902
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,144743.msg3747159.html#msg3747159
По поводу попутных задач межзвёздного зонда VimanaPro начал, а я затем развил его идею:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,144743.msg3748033.html#msg3748033
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,144743.msg3748047.html#msg3748047
В общем - да: астрометрия и гравиметрия в больших объёмах пространства. Других задач ему нельзя поставить. Помимо той же социальной задачи, которая была попутно поставлена в проекте "Вояджеров", только на более длительный срок.

[Андрей Курилов]

Из старых, археологически древних, обсуждений того же самого вопроса здесь.
Про зонды:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,144743.msg3745902.html#msg3745902
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,144743.msg3747159.html#msg3747159
По поводу попутных задач межзвёздного зонда VimanaPro начал, а я затем развил его идею:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,144743.msg3748033.html#msg3748033
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,144743.msg3748047.html#msg3748047
В общем - да: астрометрия и гравиметрия в больших объёмах пространства. Других задач ему нельзя поставить. Помимо той же социальной задачи, которая была попутно поставлена в проекте "Вояджеров", только на более длительный срок.

О, спасибо, очень интересно.
Из отличий - в этой теме упомянут пролёт через гравитационный фокус Солнца, который работает как мегателескоп, позволяющий разглядеть реки и и горы на экзопланетах.

PS
Обсуждения датированы 2016 г, так что ничего археологического в них не вижу

PPS
Есть т.н. "project TAU" - как раз на эту тему:
http://path-2.narod.ru/02/02/tau/tau.htm

[bob]

О, спасибо, очень интересно.
Обсуждения датированы 2016 г, так что ничего археологического в них не вижу

Не за что. На здоровье. Идею медленного зонда я начал вкуривать где-то года два тому назад. По дороге, с помощью общественности она обрастала конкретикой технических решений, а потом и попутными задачами. Наиболее трудная часть - неубиваемая временем и внешними факторами электроника и механика. Современные технические приблуды столько не живут. Но получается, что это на грани возможного всё-же разрешимо. Если поставить такую цель, её можно достигнуть.

[VimanaPro]

О, спасибо, очень интересно.
Обсуждения датированы 2016 г, так что ничего археологического в них не вижу

Не за что. На здоровье. Идею медленного зонда я начал вкуривать где-то года два тому назад. По дороге, с помощью общественности она обрастала конкретикой технических решений, а потом и попутными задачами. Наиболее трудная часть - неубиваемая временем и внешними факторами электроника и механика. Современные технические приблуды столько не живут. Но получается, что это на грани возможного всё-же разрешимо. Если поставить такую цель, её можно достигнуть.

Не сочтите за офф-топ ...
Вообще-то моё предложение по 3D-картированию и наблюдению за экзопланетами было вторичной задачей. Первичная задача в другом. Одно из следствий трямпампации, выведенной Синкенами, заключается в изменении объёмов пространства в "точках" входа и выхода. Никто даже на 0.5с летать между звёздами не собирается - это тяжкий крест трямпампации. Входить в сравнительно плотную с неизвестным распределением масс звёздную систему - довольно рискованное занятие. Другое дело - входить на расстоянии порядка 500 АЕ от центральной звезды. Группировка из, как минимум, четырёх таких спутников как раз и сможет локализовать место входа неизвестного объекта в Солнечную систему.
 

[Андрей Курилов]

Не за что. На здоровье. Идею медленного зонда я начал вкуривать где-то года два тому назад. По дороге, с помощью общественности она обрастала конкретикой технических решений, а потом и попутными задачами. Наиболее трудная часть - неубиваемая временем и внешними факторами электроника и механика. Современные технические приблуды столько не живут. Но получается, что это на грани возможного всё-же разрешимо. Если поставить такую цель, её можно достигнуть.

Проблема в самой идее медленности. Зачем медленно, если можно довольно легко разогнать зонд до 200-500 км/с? Ведь у нас есть термоглиссер и электроракетные двигатели. Тогда до гравитационного фокуса Солнца лететь лет 10 всего. Зонд уже сейчас можно сделать таким, что лет 100 прослужит и долетит аж до 10 тыс АЕ. Вояджеры ведь работают десятки лет.

[VimanaPro]

Зонд уже сейчас можно сделать таким, что лет 100 прослужит и долетит аж до 10 тыс АЕ. Вояджеры ведь работают десятки лет.

Они работали и пока работают потому, что находились "в-нутре" Солнечной системы. 10 000 АЕ это уже открытый космос с гораздо более "агрессивным" КИ.

[Андрей Курилов]

10 000 АЕ это уже открытый космос с гораздо более "агрессивным" КИ.

Не более агрессивный, а более проникающий. Для зондов, всё равно не имеющих защиты это не важно.

[sharp]

Фокус-не точка а линия. Всё что за Солнцем будет усиленно на пять порядков например. Зонд Граффос. Хехе. Все уже прочитали....

Если зонд движется по пролетной траектории, придется все время менять настройки приборов с учетом увеличивающегося фокусного расстояния, что снижает точность наблюдений. Кроме того, возможности выбора объектов наблюдения минимальны. Целесообразней было бы запустить зонд на орбиту 550 или более а.е., и наблюдать не что получится в качестве попутной задачи, а заранее определенные цели.

Из отличий - в этой теме упомянут пролёт через гравитационный фокус Солнца, который работает как мегателескоп, позволяющий разглядеть реки и и горы на экзопланетах.

Реки и горы вряд ли, но количество обнаружимых экзопланет и других небесных тел действительно возрастет. И если наблюдать вот за этой звездой, есть шанс установить, что за фигня там творится.

[AndrejM]

Большая часть предложенных задач принципе решается и без такого зонда.
 Но, если посмотреть на список задач Вояджеров и пионеров за Нептуном...
 Дел на самом деле поле не паханное. 
 Мы понятия не имеем что там.
 Список тел крупнее атома.
 Состав вещества газов и плазмы.
 И как там вообще лететь так далеко и так долго.

[bob]

если можно довольно легко разогнать зонд до 200-500 км/с? Ведь у нас есть термоглиссер и электроракетные двигатели.

Есть? Ну тогда разгоняйте. А мы купим попкорн, чтобы позырить.

[Андрей Курилов]

если можно довольно легко разогнать зонд до 200-500 км/с? Ведь у нас есть термоглиссер и электроракетные двигатели.

Есть? Ну тогда разгоняйте. А мы купим попкорн, чтобы позырить.

Ну у вас же есть РН и производственные мощности для запуска медленного зонда

[bob]

Ну у вас же есть РН и производственные мощности для запуска медленного зонда

Искренне надеюсь, что их и не будет.  На Земле есть задачи поважнее.