Концепт межзвездного привода

[noxx77]

Для звездолетов на "лазерных парусах" существует несколько технических противоречий
1) Чем легче зонд, тем легче его разгонять=меньше требования к лазеру и энергетической установке, но для задач миссии макрозонд лучше микрозонда.
2) Критическим является путь разгона, т.к. луч рассеивается. Путь разгона зависит от ускорения. Чем выше ускорение, тем меньше время и путь разгона, но тем больше, опять-таки требования к мощности лазера, да и самого звездолета, т.к. для разгона на 100-1000g прочность оборудования и конструкций нужна совершенно другая, чем на 0,1g, к примеру.

И вот тут возникает довольно забавная схема:

За основу берем форвардовский Starwisp "Звездная дымка"- тонкую металическую сетку, размером с кв.километр и массой  1080г (80г полезной нагрузки), которая разгоняется микроволновым излучением до 1/5 световой, с ускорением 125g. Размер и масса в данном случае не важны - можно и поменять.

Используется серия последовательно запускаемых "дымок" как "луч" импакторов, на котором летит большой звездолет. "Дымка",  в отличие от ЭМ-луча, не рассеивается в космосе, она довольно компактный по космическим меркам объект. Разгоняется она быстро, поэтому для нее рассеивание не так критично. Далее, сопровождаемая меньшим по мощности лучом подсветки, дымка летит как самонаводящаяся "умная пуля", точнее - как луч-стая умных пуль, передающих информацию друг другу.  Догоняя основной звездолет, "дымки" испаряются (излучением, полем?), передавая кинетическую энергию экрану, лучше электромагнитному, вроде воронки. Можно даже не всю: часть плазмы пролетает сквозь воронку, "сдувая" впереди звездолета часть межзвездной пыли и т.о. создавая своеобразный щит. У цели ЭМ-воронка разворачивается в магнитный тормоз (подобное предлагал Р.Зубрин) и зонд входит в звездную систему на орбитальных скоростях. Поскольку плотность газа около звезд выше, затормозиться будет проще, да и энергию на нужды исследований/связи получаем в достатке.

Для межпланетных полетов внутри Солнечной можно использовать "дымколеты" на порядок легче, проще и дешевле.

[Андрей Курилов]

Ни одного рассчёта. Не интересно. Учитесь у Семёнова.
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg2149871.html#msg2149871

[Проходящий Кот]

Как у нас с КПД?

[ВадимZero]

Используется серия последовательно запускаемых "дымок" как "луч" импакторов, на котором летит большой звездолет. "Дымка",

Собственно один из вариантов паруса на луче материи. Существенный недостаток что это импульсная система. Отразить килограм материи(дымки) летящей скажем на 0,2 с практически не возможно. Это по сути взрыв средней атомной бомбы. Не найдется матерьялов не для создания магнитного поля, не для троса работающего на разрыв.
   Еще один момент, непонятно как наводится будет дымка.

[noxx77]

Собственно один из вариантов паруса на луче материи. Существенный недостаток что это импульсная система. Отразить килограм материи(дымки) летящей скажем на 0,2 с практически не возможно. Это по сути взрыв средней атомной бомбы. Не найдется матерьялов не для создания магнитного поля, не для троса работающего на разрыв.
   Еще один момент, непонятно как наводится будет дымка.

Именно так. Здесь существенным является разница скорости зонда и "дымки" (импактора) в момент столкновения. Идеально, если весь полет она будет одинаковая или, хотя бы в приемлемом диапазоне. И именно из-за этого предлагается не привязываться к массе форвардовской "дымки" - она как импактор не должна нести исследовательскую аппаратуру. Сколько будет весить, честно, не скажу - вопрос технологический, пока не шукал. Именно из-за этого предлагается испарять импактор в плазму и магнитная ловушка в виде воронки по которой эта плазма тормозится, постепенно отдавая импульс. Заодно и позади воронки не будет маячить облако плазмы.

Наведение
1) по лучу с орбитальных станций.
2) ориентируясь на сигналы передних-задних "дымок" - "интеллект стаи"
3) По сигналу с корабля-зонда

А вот маневрирование... Ну, в зоне подсветки с орбиты - понятно,  а дальше... пока ничего кроме взаимодействия с межзвездной средой на ум не приходит.

 

Ни одного рассчёта. Не интересно. Учитесь у Семёнова.
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg2149871.html#msg2149871

Спасибо за ссылку, до этого и хочу развить в процессе. Хорошо, если не интересно, присоединитесь когда расчеты будут. Действительно, идея очень сырая и проблем очень много, поэтому и захотелось включить "коллективный разум", чтобы не копать в одиночку.

Как у нас с КПД?

Без понятия пока. Может после расчетов оказаться, что и не стоит.

[noxx77]

Используется серия последовательно запускаемых "дымок" как "луч" импакторов, на котором летит большой звездолет. "Дымка",

Собственно один из вариантов паруса на луче материи. Существенный недостаток что это импульсная система.

По идее ничего кроме импульсной  схемы технически в качестве луча материи и не подходит. Без самонаведения/самоорганизации луча-стаи будет велико рассеивание, т.к. навестись импактором точно на мишень на космическом расстоянии не удастся - о чем тот же Форвард ясно пишет. Либо дополнительные станции концентраторы - доводчики. А их развешивать - тоже отдельная проблема. То есть речь уже идет не о микрочастицах. У Форварда - о твердых шариках, отражение которых - проблема. Поэтому, в общем-то все предложения в доп к исходной схеме луча-материи: самонаведение, испарение импактора, и не отражение, а поглощение импульса ловушкой-воронкой с возможным "сливом" избыточного - опасного для системы.

[ВадимZero]

Именно из-за этого предлагается испарять импактор в плазму и магнитная ловушка в виде воронки по которой эта плазма тормозится, постепенно отдавая импульс.

Особо плавно не получится. Если у вас отражатель диаметром в километр, то соответственно и облако плазмы размером в километр. Налетая на отражатель на скорости 0,05с время отражения будет 60 микросекунд. Дальше уже посчитайте мощность, цифра будет фантастическая.

По идее ничего кроме импульсной  схемы технически в качестве луча материи и не подходит. Без самонаведения/самоорганизации луча-стаи будет велико рассеивание, т.к. навестись импактором точно на мишень на космическом расстоянии не удастся

Почему нет? Есть идея использовать кольца колиматоры, которые за собой оставляет звездолет. Да и честно говоря не вижу серьезных проблем с точным наведением импакта на отражатель. Балистика наука очень точная.

У Форварда - о твердых шариках, отражение которых - проблема.

В качестве импактов можно использовать микроантенны, которые будут испарятся микроволновым излучением.

[noxx77]

Именно из-за этого предлагается испарять импактор в плазму и магнитная ловушка в виде воронки по которой эта плазма тормозится, постепенно отдавая импульс.

Особо плавно не получится. Если у вас отражатель диаметром в километр, то соответственно и облако плазмы размером в километр. Налетая на отражатель на скорости 0,05с время отражения будет 60 микросекунд. Дальше уже посчитайте мощность, цифра будет фантастическая.

По идее ничего кроме импульсной  схемы технически в качестве луча материи и не подходит. Без самонаведения/самоорганизации луча-стаи будет велико рассеивание, т.к. навестись импактором точно на мишень на космическом расстоянии не удастся

Почему нет? Есть идея использовать кольца колиматоры, которые за собой оставляет звездолет. Да и честно говоря не вижу серьезных проблем с точным наведением импакта на отражатель. Балистика наука очень точная.

У Форварда - о твердых шариках, отражение которых - проблема.

В качестве импактов можно использовать микроантенны, которые будут испарятся микроволновым излучением.

1) Посчитать для импактора какого размера, массы и скорости? Сколько считать-то? В разных источниках  и 1 кг, и 115г, и 16г У меня и для 16 граммов при, допустим, 0,1с выходит ок. 3 килотонн. Нафиг-нафиг. И в упор не понимаю, зачем разгонять каждый импактор до максимальной скорости. Откуда эта предпосылка? По отношению к зонду скорость/энергия импактора должна быть приемлемой в момент столкновения. То есть запускаются с расчетом, что в точке встречи как раз эта разница и будет. Учитывая постепенный разгон зонда, запускать импакторы придется с возрастающей к каждому запуску скоростью. То есть выбираем приемлемую скорость столкновения и уже считаем от нее, а не наоборот.
Об особой плавности речь и не идет. достаточно растянуть передачу импульса до безопасного для конструкции времени. Смысл в том, что плазма пролетает сквозь воронку-ловушку, тормозясь. Тогда речь не о диаметре, а о длине воронки. Сколько? Опять-таки зависит от скорости столкновения, материалов и прочих моментов.

2) Кольца-колиматоры для потока микрочастиц? Любая макрочастица - уже импульсный. О точности баллистики: не могу оценить насколько точно можно навести без коррекции в полете зонд на скорости 0,1с и расстоянии ну, например, 100 а.е. А пока на большинстве дальних аппаратов, вроде воджеров, стояли маневровые движки.

3) Микроантены - хороший вариант.

[ВадимZero]

И в упор не понимаю, зачем разгонять каждый импактор до максимальной скорости. Откуда эта предпосылка?

Это нужно для хорошего кпд. Чтобы он был максимальный, скорость импакта должна быть в два раза выше текущей скорости звездолета.
Если вы уменьшите энергию столкновения скажем в 10 раз, то и кпд у вас в десять раз упадет.

Смысл в том, что плазма пролетает сквозь воронку-ловушку, тормозясь.

Это что за ловушка такая? Кроме того это плохо для кпд, плазму лучше отражать а не тормозить.

Кольца-колиматоры для потока микрочастиц?

Для плазмы кажется.

А пока на большинстве дальних аппаратов, вроде воджеров, стояли маневровые движки.

Так просто дешевле.

[ВадимZero]

Тема про паруса...
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,101037.0.html

[noxx77]

И в упор не понимаю, зачем разгонять каждый импактор до максимальной скорости. Откуда эта предпосылка?

Это нужно для хорошего кпд. Чтобы он был максимальный, скорость импакта должна быть в два раза выше текущей скорости звездолета.
Если вы уменьшите энергию столкновения скажем в 10 раз, то и кпд у вас в десять раз упадет.

Смысл в том, что плазма пролетает сквозь воронку-ловушку, тормозясь.

Это что за ловушка такая? Кроме того это плохо для кпд, плазму лучше отражать а не тормозить.

Кольца-колиматоры для потока микрочастиц?

Для плазмы кажется.

А пока на большинстве дальних аппаратов, вроде воджеров, стояли маневровые движки.

Так просто дешевле.

Спасибо за ссылку! Действительно ценно! 

1) Высокий КПД не поможет, если для его достижения потребуется значительное утяжеление и удорожание конструкции: в конечном итоге всё упирается в ресурсы на экспедицию. Кстати, там по ссылке важная информация: если импактор сам - ЭМ-парус, то КПД его разгона зависит от конечной скорости - на малых он крайне низкий. Как минимум, на малых придется разгонять чем-то другим. Плюс, точнее минус - плохая масштабируемость самого паруса. Буду думать.

2) С маневровыми движками - даже при километровом размере импактора и отражателя, желательно, думаю, будет попасть в центр без особых смещений, т.е. речь идет не о километрах даже, а о метрах. Да и на потоке "пыли" или плазмы, от того насколько точно мы попадаем, не теряя будут зависеть и размеры системы, и масса, и КПД. Так что, если обеспечить самонаведение - (напр., использовав лаз. парус только для маневрирования импакторов) то это решит довольно много. Даже если речь пойдет о нанопыли, разгоняемой... чем? Проблема фокусировки луча, что ЭМ, что материального - одна из основных для активных звездолетов, а здесь возможность сделать луч самофокусирующимся.

В любом случае, спасибо и за мнение, и за ссылки.

[noxx77]

Кстати, по поводу точной баллистики без коррекции - Ваш спор с Kochelev'ым о мышонке и микрометеоритах в теме "Трактат..." - для материального луча верно то же самое, что и для ЭМИ. Кстати, здесь у звездолета на "волшебном пенделе" перед лазерником преимущество: он компактнее и крутку проще скомпенсировать, чем телепляния полотнища лаз паруса.

[noxx77]

Это нужно для хорошего кпд. Чтобы он был максимальный, скорость импакта должна быть в два раза выше текущей скорости звездолета.
Если вы уменьшите энергию столкновения скажем в 10 раз, то и кпд у вас в десять раз упадет.

Кстати, откуда это взято?

[ВадимZero]

Это нужно для хорошего кпд. Чтобы он был максимальный, скорость импакта должна быть в два раза выше текущей скорости звездолета.
Если вы уменьшите энергию столкновения скажем в 10 раз, то и кпд у вас в десять раз упадет.

Кстати, откуда это взято?

Если вы вложили энергию в импакт, то максимальный кпд будет при условии, что импакт после отражения полностью остановился. Если же импакт лишь слегка остановился передав небольшой импульс то и кпд маленький. Да и сам процес разгона импакта с помощью ЭМИ имет малый кпд.

[noxx77]

Понятно. С невысоким КПД ЭМИ-паруса согласен, но пленочный импакт на большом ускорении разогнать можно. Хотя, пока это как вариант. А вот с остальным... Пара сомнений есть, но без цифр озвучивать не буду пока.

[alex_semenov]

"Все украдено до нас!" (с)
2001-2002  гг.
High-acceleration Micro-scale Laser Sails for Interstellar Propulsion
Финальный отчет:
http://www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/597Kare.pdf

Перевод начала введения:

Концепция SailBeam ("Пучек из парусов") для межзвездного привода использует мощный (многогигаватный) лазер для ускорения потока лазерных парусов до скорости порядка 0,1 с. Каждый парус является пленкой в доли длины волны излучения из очень низкопоглощающего диэлектрика, например, алмаза или стекла, как правило, порядка 10 см в диаметре, с массой в несколько миллиграммов. Паруса ускоряются давлением лазерного света, который они почти весь отражают, и поэтому, имея низкое поглощение,  могут выдержать очень мощный  потоки света и ускорение, в результате  лазер может запускать один парус каждые несколько секунд, в течение многих лет. В результате "луч" (пучок) из миллионов парусов используется для передачи импульса межзвездную кораблю, который имея массу в несколько тонн, разгоняется до скорости, близкой к скорости догоняющих его парусов. Паруса отдают свой импульс зонду, будучи предварительно испарены в плазму, которая  отражается от зонда генерируемым там магнитным полем (Magsail, магнитный парус). После нескольких лет ускорения, корабль летит по инерции до места назначения, а у цели использует реконфигурированный   магнитный парус  для торможения за счет межзвездной среды и звездного ветра у звезды-цели, что замедлит зонд, чтобы остановить его в целевой системе.
Цель фазы  1 данного NIAC- исследования была попытаться понять физическую осуществимость и физико-технические ограничения концепции "Пучка парусов", и разработать модель системы, чтобы  понять возможность масштабирования системы "Пучка парусов".
. . .

Презентация:
http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/fellows/oct01/597Kare.pdf

[Кремальера]

"Адмирал!!.."(с)

[Проходящий Кот]

На
http://www.niac.usra.edu/
много чего умного

[gans2]

Паруса отдают свой импульс зонду, будучи предварительно испарены в плазму

Испарители потока парусов условно не показаны...
Гуру возвращается!

[noxx77]

Алексу Семёнову: спасибо громадное! Мне понравились выводы из статьи - похоже интуиция меня не обманула, хотя руководствовался исключительно ею и логикой. Понятно, что любой расчет - на порядки лучше. Буду читать. ))))