Детали проекта Breakthrough Starshot

[sharp]

А в чём проблема-то?

В соотношении между малой толщиной/массой паруса - и гигантской мощностью падающей энергии. Каким бы малым не было поглощение, оно все равно будет.

[Aluminium]

Каким бы малым не было поглощение, оно все равно будет.

0,1% на метр толщины - хватит или ещё меньше надо?

Тепловое излучение тоже будет. Малая толщина в этом не помешает. Прозрачное в оптике вполне может излучать в ИК.

[sharp]

0,1% на метр толщины - хватит или ещё меньше надо?

Подобный показатель при высоком преломлении/отражении может быть только у многослойного диэлектрического зеркала. Проблема в том, что каждый слой должен быть толщиной порядка длины волны, так что общей толщины 100 нм уже не выйдет. А бОльшая толщина означает увеличение массы и медленный разгон.

[petrovich1964]

экран должен иметь толщину примерно 5 метров и массу около 2.25 тысячи тонн

Впечатляет.

[Aluminium]

Подобный показатель при высоком преломлении/отражении может быть только у многослойного диэлектрического зеркала. Проблема в том, что каждый слой должен быть толщиной порядка длины волны, так что общей толщины 100 нм уже не выйдет. А бОльшая толщина означает увеличение массы и медленный разгон.

Так сколько надо? Пусть толщина даже 10 мкм. Масса 20 г/м². Поглощение 1/10⁸ (из 0,1% на метр). Тепловое излучение при 400 К - 1,5 кВт/м² в одну сторону, в сумме 3 кВт/м². 3 кВт/м² поглощения соответствуют падающему потоку 300 ГВт/м². С учётом отражения сила, действующая на это зеркало, составит 2 кН/м². Ускорение - 10⁵ м/с².

[sharp]

Пусть толщина даже 10 мкм. Масса 20 г/м2.

Проблема в увеличившейся мощности и меньшем ускорении: в оригинале они расчитывали на 100 ГВт и 30000 g. У вас 300 ГВт и 10000 g. Как-никак, а ускорение на единицу мощности уже на порядок ниже. То есть, если вытащат только 100 ГВт, как изначально хотели, ускорение будет 3300 g, а это в 10 раз длиннее путь разгона до той же скорости, то есть необходимость более точной фокусировки. Либо - аппарат летит не 20 лет, а 200.

Потом, не надо забывать что отправлять конечно будут не голый парус. Помимо этого нужны приборы, "мозги", источник энергии для питания приборов и главное - для обратной связи. Двигатели ориентации так же будут не лишними. Сколько все это будет весить?

[Aluminium]

в оригинале они расчитывали на 100 ГВт и 30000 g. У вас 300 ГВт и 10000 g.

Поправка: у меня 300 ГВт/м². Для получения лучшего соотношения можно уменьшать толщину. Если уменьшить толщину в 2 раза, мощность можно увеличить до 600 ГВт/м², причём ускорение возрастёт до 4*10⁵ м/с². Мощность регулируется площадью, ускорение от площади не зависит.

Потом, не надо забывать что отправлять конечно будут не голый парус.

Это другие задачи. Возможность существования подходящего материала считаю правдоподобной.

[sharp]

Поправка: у меня 300 ГВт/м2.

А общая площадь в проекте 16 м2. То есть, вы хотите пальнуть лазерами в 5 ГВт? 

Для получения лучшего соотношения можно уменьшать толщину. Если уменьшить толщину в 2 раза

Толщину не удастся произвольно варьировать, поскольку принцип работы многослойного зеркала именно во множественности слоев, каждый из которых имеет толщину порядка длины волны.

Это другие задачи. Возможность существования подходящего материала считаю правдоподобной.

Ну как это другие? Задача ведь не в запуске пустого паруса, а в запуске зонда. Следовательно, парус должен быть таким, чтобы потянуть еще и зонд адекватной массы. И при этом мощность лазера должна быть хотя бы в первом приближении реалистичной.

[Aluminium]

А общая площадь в проекте 16 м2. То есть, вы хотите пальнуть лазерами в 5 ГВт? 

Уже готовый детально разработанный проект есть?

Толщину не удастся произвольно варьировать, поскольку принцип работы многослойного зеркала именно во множественности слоев, каждый из которых имеет толщину порядка длины волны.

Всего одна граница с коэффициентом преломления 2 обеспечит чуть больше 10% отражения, то есть одна простая пластинка может отразить 20% света. Эффективность, может, и ниже, зато толщину можно на порядок уменьшить по сравнению с многослойным вариантом.

Ну как это другие? Задача ведь не в запуске пустого паруса, а в запуске зонда.

Большая задача распадается на множество маленьких. Задача поиска подходящего материала для паруса - одна из них.

мощность лазера должна быть хотя бы в первом приближении реалистичной.

В пределах энергопотребления человечества в первом приближении реалистично всё. А это >10 ТВт.

[Таумиэль]

Ой, да тут даже обсуждать нечего. Планировать межзвездные полеты в XXI веке - это все равно как в I веке, планировать полет на Луну.

[sharp]

Уже готовый детально разработанный проект есть?

Нет, но в описания Breakthrough Starshot указаны именно такие цифры.

Всего одна граница с коэффициентом преломления 2 обеспечит чуть больше 10% отражения, то есть одна простая пластинка может отразить 20% света. Эффективность, может, и ниже, зато толщину можно на порядок уменьшить по сравнению с многослойным вариантом.

Тонкий материал будет либо слишком прозрачным, либо слишком поглощающим. И то и другое плохо.

Большая задача распадается на множество маленьких. Задача поиска подходящего материала для паруса - одна из них.

Просто нужно понимать, что ускорение зонда будет как минимум на порядок ниже, чем у паруса с нулевой ПН.

В пределах энергопотребления человечества в первом приближении реалистично всё. А это >10 ТВт.

Ну у нас же не фентези-форум. Расскажите-ка, как вы собрались всю мощность энергопотребления планеты направить на питание лазера, пусть даже на десятки минут.

Реально верхний предел - десятые доли процента. То есть те самые 100 ГВт.

[Aluminium]

Тонкий материал будет либо слишком прозрачным, либо слишком поглощающим. И то и другое плохо.

Чем плоха прозрачность? Отражение от прозрачности не зависит, отражение зависит от коэффициента преломления.

Ну у нас же не фентези-форум. Расскажите-ка, как вы собрались всю мощность энергопотребления планеты направить на питание лазера, пусть даже на десятки минут.

Это было первое приближение.

КПД волоконных лазеров не слишком отличается от 100%, для приближённых расчётов можно пренебречь. Десятки минут мощностью 10 Твт - это порядка 10¹⁶ Дж энергии. Эту энергию можно запасти. Например, в маховиках. Супермаховик может хранить 1,8 МДж/кг, то есть необходимая масса маховиков составляет примерно 10¹⁰ кг. И да, маховики способны обеспечить высокую мощность.

Просто нужно понимать, что ускорение зонда будет как минимум на порядок ниже, чем у паруса с нулевой ПН.

Что бы это было так, масса паруса должна быть, как минимум, на порядок меньше массы зонда.

Планировать межзвездные полеты в XXI веке - это все равно как в I веке, планировать полет на Луну.

Межзвёздные полёты уже осуществляются несколькими космическими аппаратами.

[Кремальера]

Эту энергию можно запасти.

Все верно.,только не в маховиках.Но в принципе у Семенова все эти варианты уже рассмотрены больше десяти лет назад.Ребята из Breakthrough Starshot,которых нанял полоскальщик Юрка,переливают из пустого в порожнее.

[Aluminium]

только не в маховиках

Способов много.

[petrovich1964]

Прошу прощения, что не совсем в тему. Но в тему о двигателе для межзвёздных перелётов тоже не совсем.

А почему нельзя запускать зонды без двигателей, просто раскрутив их и "выстрелив" из пращи?

Раскручваем шар, или тор, на тросике раскручиваем зонд. Потом отпускаем и пусть летит? Например, радиус шара 10 м, трос длиной 1000, три оборота в секунду и зонд улетит под 20 км/с. Для межзвёздного полёта маловато, но по Солнечной системе достаточно.

[Кремальера]

Способов много.

Пожалуй.Просто мне не нравятся гигватные маховики.
Любин еще с прошлого года предполагает использовать в своем проекте De-Star  рециклер фотонов:
http://www.deepspace.ucsb.edu/wp-content/uploads/2015/04/Olivia-Sturman-RMP-POSTER-test-2.pdf
По результатам работы  15-ого года,  рециклер позволит уменьшить размер и мощность лазерного массива в пять раз.Т.е. понадобится уже не 70ГВт,а 14..А вообще говорят о том что и двадцатикратное уменьшение возможно.
Собственно сама Любиновская работа:
http://www.deepspace.ucsb.edu/wp-content/uploads/2015/04/A-Roadmap-to-Interstellar-Flight-15-o.pdf
Сейчас они уже оттестили свои "спрайты" на орбите.,выведя их кубосатиком.Следующий этап -тесты на МКС.Потом планируют испытательный пуск.Хотя еще раз повторюсь,это очередное прочтение старых идей.

[Кремальера]

аскручваем шар, или тор, на тросике раскручиваем зонд

Из чего должен быть выполнен трос? ЕМНИП,были проекты кинетических пулеметов,с похожим выбросом пуль,но больше чем на 1,5 км/сек там снаряды не разгонялись.

[Rattus]

Межзвёздные полёты уже осуществляются несколькими космическими аппаратами.

Характерной чертою множества космоэнтузазистовъ является постоянное путание не только туризма с эмиграцией (экспедиций с колонизацией), но и пальбы в воздух с прицельной стрельбой по мишени (зазвёздный полёт с межзвёздным).

[Aluminium]

зазвёздный полёт

Что это?

[Rattus]

Что это?

Это запускание всяких малофункциональных железок с третьей космической скоростью в неопределённом направлении.
Палить в воздух можно с равным успехом и из детского пугача и из снайперской винтовки с оптическим прицелом. Космоэнтузазисту этого достаточно - ведь разницы между пальбой в воздух с прицельной стрельбой по удалённой мишени он не замечает, как и было сказано.