Колонизация дальнего космоса

[cryon]

У меня была ошибка в рассчетах для орбитального лазера надо 7 Гватт а не 1 Гватт. Так что сосредоточусь на наземном лазере. https://breakthroughinitiatives.org/concept/3

[cryon]

Онлайн калькулятор миссии для 70 грамовых зондов(там пишет что 50 грамм на самом деле конструкция легче и вес зонда 70 грамм так как sail thikness реально 0.5 мкм)
http://www.deepspace.ucsb.edu/wp-content/uploads/2015/04/Laser-Propulsion-Classical-1D-Standalone.html
ускорение можно продолжить после L0 до 5 % скорости света за 2500 секунд.

[cryon]

Корабль торможения об межзвездную среду собирается так: 2 зонда с радиоизотопным источником и ионником, тут скорость не 5% а 4 % скорости света так что зонды весят 160 грамм, 1 чуть более тяжелый зонд - 400 грамм, который разгоняется дольше - 5000 секунд, с большим парусом размеров 70 метров который находится в полусложенном состоянии(он бы не выдержал 400 g ускорения в развернутом виде, выглядит как медуза или как зонт) до диаметра 12 метров , и 1 зонд с полезной нагрузкой, зонд с проволокой магнитного паруса. Вся конструкция весом 640 грамм на модуль летит 3 световых года, а потом разворачивает 70 метровый парус и тормозит о межзвездную среду вдвое каждый 0.3 световых года судя по плотности межзвездной среды в 0.25 грамм на 1 световой горд на метр квадратный  потом на скорости около 750 км в сек с расстояния 40 а. Е. разворачивается магнитный парус и тормозит до 450 км в сек; далее парус ориентируется на звезду и тормозит как солнечный парус подлетая приблизительно на 30 млн км к звезде по расстоянию. Тут торможения заканчивается, солнечный парус поворачивается -  делает галс чтобы смесить вектор скорости к орбите,  и ионники переводят корабль на орбиту планеты . И корабль собирается из модулей в массу полезной нагрузки около 3.5 кг(если запускать всего 200 зондов или 30 больших зондов).  Время полета: 185 лет, так как в конце аппарат замедляется о межзвездную среду.
Хотя можно весь зонд в сборе запускать, весом 1 кг,  если мощность лазера и в правду будет 100 Гватт c диаметром 30м(приемник лазера)/90(парус торможения о вещество) м 500м (магнитный парус) с лазера размером 8 км:

[cryon]

Если же весь 90 метровый парус 0.04 микрометра толщиной за счет графеновых нанотрубок будет выдерживать 22g ускорения(полезная нагрузка распределяется по 5 точкам лонжерона паруса, магнитный парус в центре остальное на середине паруса, лонжерон весом 200 грамм 3.5 мм шириной с 1.5 мм основаниями на 0.01 мм толщины слоя балки должен выдержать 6 кг в каждой точке подвески) то можно и не складывать парус и обойтись 33 Гватт лазером 8 км:

[cryon]

Лазерная фазированная решетка и тормозящий корабль с выходом на орбиту планеты Альфа Центавра за 250 лет

Используем фазированную антенную решетку лазеров для разгона корабля — отражающего паруса переменной толщины, далее парус тормозит о межзвездное вещество, далее как солнечный парус тормозит о звезду Альфа Центавра А, далее выходит на орбиту предполагаемой экзопланеты разведанной заранее тем же лазером.
Для торможения о межзвездную среду наше облако имеет недостаточную плотность. Но какова плотность облака G-Cloud Альфы Центавра?
Снижаем скорость полета до 2.33 % от скорости света 7000 км в сек. Масса корабля 6 кг.
Если как в среднем в G-облаке Альфа Центавра 0.5 атома на см-2 то на расстоянии в 1 световой год — 1*10 в 16 метра встретится в одном м2 на пути аппарата 16 микрограмм.
Делаем парус диаметром 300 метров с разной толщиной в центре 110 нм по краям 15 нм.

Проверим на пробиваемость паруса межзвездной средой: 0.24 млн электрон вольт облучение. Для медленной альфа частицы длина пробега в парусе r=(10^-4)*(E)^3/2*)(A^1/2), проще для воздуха 0.318*(E)^3/2 см где А — атомная масса =110 нм(с учетом более низкой атомной массы чем у воздуха).
По этому начало торможения идет об основной парус он толщиной 110 нм; размер такой области паруса 160 м, ближе к краю толщина снижается до 15 нм, на дистанции 3.3 световых года тормозим с 7000 км в сек до 4100 км в сек о межзвездную среду толстым парусом. Далее тонкий парус там где его толщина 29 нм так как скорость 4100 км в сек — 0.08 Мев для него уже не страшна энергия. Тормозим им до скорости 2300 км в сек о межзвездную среду на пути 1.05 светового года, более легкий аппарат уже, 3.9 кг после сброса толстого слоя паруса (сброс происходит в 2 этапа на скоростях 5500 км в сек и 4100 км в сек) который не нужен на низких скоростях (сброс происходит до толщины паруса 27 нм), дальше до тормозит весь парус, в конце работает область паруса толщиной 15 нм.

С 2300 км в сек тормозим о звезду с нескольких а.е., теперь тормозит аппарат на ускорениях до 30 g до расстояния в 6 млн км от звезды, здесь большая часть паруса отстреливается после торможения чтобы сделать галс и выйти на орбиту, включаем ионники, летим к планете, заходим на орбиту. Итого 250 лет полета. 300 грамм полезной нагрузки.
Проще всего у Альфа Центавра А, а у неё светимость больше солнечной можно оставлять конечную скорость торможения о звезду на уровне 2300 км в сек; и мощность лазера я сделал 20 Гватт.

[cryon]

Перепишу пост из за ошибок в расчетах:
Лазерная фазированная решетка и тормозящий корабль с выходом на орбиту планеты Альфа Центавра за 280 лет

Используем фазированную антенную решетку лазеров для разгона корабля — отражающего паруса переменной толщины, далее парус тормозит о межзвездное вещество, далее как солнечный парус тормозит о звезду Альфа Центавра А, далее выходит на орбиту предполагаемой экзопланеты разведанной заранее тем же лазером.
Для торможения о межзвездную среду наше облако имеет недостаточную плотность. Но какова плотность облака G-Cloud Альфы Центавра?
Снижаем скорость полета до 2.2 % от скорости света 6600 км в сек. Масса корабля 6.2 кг.
Если как в среднем в G-облаке Альфа Центавра 0.5 атома на см-2 то на расстоянии в 1 световой год — 1*10 в 16 метра встретится в одном м2 на пути аппарата 16 микрограмм.
Делаем парус диаметром 310 метров с разной толщиной в центре 120 нм по краям 15 нм.

Проверим на пробиваемость паруса межзвездной средой: 0.18 млн электрон вольт облучение. Для медленной альфа частицы длина пробега в парусе r=(10^-4)*(E)^3/2*)(A^1/2), проще для воздуха 0.318*(E)^3/2 см где А — атомная масса =120 нм(с учетом более низкой атомной массы чем у воздуха в 4 раза) при плотности 1 грамм на см^3.
По этому начало торможения идет об основной парус он толщиной 120 нм; размер такой области паруса 155 м, ближе к краю толщина снижается до 15 нм, на дистанции 3.1 световых года тормозим с 6600 км в сек до 4400 км в сек о межзвездную среду толстым парусом, так что его толстая часть сначала переползает ближе к краю а потом сбрасывается полностью до толщины 34 нм. .  Далее тонкий парус там где его толщина 34 нм так как скорость 4400 км в сек — 0.08  Мев для него уже не страшна энергия. Тормозим им до скорости 2400 км в сек о межзвездную среду на пути 1.3 светового года, более легкий аппарат уже, 4.2 кг после сброса толстого слоя паруса (сброс происходит в 2 этапа на скоростях 5600 км в сек и 4400 км в сек) который не нужен на низких скоростях, дальше до тормозит весь парус, в конце работает крайняя область паруса толщиной 15 нм.

С 2400 км в сек тормозим о звезду с нескольких а.е., теперь тормозит аппарат на ускорениях до 36 g до расстояния в 6 млн км от звезды, здесь большая часть паруса отстреливается после торможения чтобы сделать галс и выйти на орбиту, включаем ионники, летим к планете, заходим на орбиту. Итого 280 лет полета. 300 грамм полезной нагрузки.
Проще всего у Альфа Центавра А, а у неё светимость больше солнечной можно оставлять конечную скорость торможения о звезду на уровне 2400 км в сек; и мощность лазера я сделал 20 Гватт.

[ziggyStardust]

набор слов

Как и вся тема "ксомопарусников"...

[cryon]

набор слов

Как и вся тема "ксомопарусников"...

Любые ракетные системы ограничены примерно на 1 квт на кг массы, а вот парусники с лазерной фазированной решеткой очень даже быстрые, 280 лет для высадки на планету чужой звезды это быстро за не имением другого.

[alex_semenov]

Любые ракетные системы ограничены примерно на 1 квт на кг массы, а вот парусники с лазерной фазированной решеткой очень даже быстрые, 280 лет для высадки на планету чужой звезды это быстро за не имением другого.

Допустим.
Но почему лазер а не "луч материи"?

Я почему прикалываюсь? Я для себя ЗАКОНЧИЛ в первом приближении разбираться с лазерными парусам (нарыл все что можно нарыть и понял все что можно о них понять для себя) за год или даже больше до того как поднялся ХАЙП вокруг концепции Мильнера-Хокинга.
И все кто до сих пор крутили у виска по поводу лазерных парусов (таращились на концепцию как баран на новые ворота с недоверием), теперь стали жуткими сторонниками именно этого типа межзвездного привода.
Но я же (на самом деле мы здесь коллективно) уже вычислил/и в этой концепции проблему "доплеровской аберрации" (которую вроде пока не затронул больше никто)! Возможно я не прав. Но вообще говоря эта концепция (лазерный парус) в любом случае ОМЕРЗИТЕЛЬНО масштабируется. И вообще концепция очень специфическая. Для особого случая (скоростей выше 0.1-0.2с). И наш случай (первая межзвездная) далеко не этот особый случай. Ну это же очевидно всякому кто хоть немного в теме!
Но мода! Хайп! И все начали топтаться вокруг да около.

Луч материи. Тема - нехоженная. Поверьте мне, это куда перспективней. Да, пока не появился тут очередной миллиардер с 100 миллионами и не вложил сюда. Так и прекрасно! Развивайте тему без толкания локтями! Что за привычка ТОЛКАТЬСЯ ГДЕ ТОЛКАЕТСЯ ВСЕ СТАДО БАРАНОВ?
Хотя... я сам на таком себя иногла ловлю. Мы - эусоциалы... Но все же надо стараться, себя одергивать!

[cryon]

Любые ракетные системы ограничены примерно на 1 квт на кг массы, а вот парусники с лазерной фазированной решеткой очень даже быстрые, 280 лет для высадки на планету чужой звезды это быстро за не имением другого.

Допустим.
Но почему лазер а не "луч материи"?

Я почему прикалываюсь? Я для себя ЗАКОНЧИЛ в первом приближении разбираться с лазерными парусам (нарыл все что можно нарыть и понял все что можно о них понять для себя) за год или даже больше до того как поднялся ХАЙП вокруг концепции Мильнера-Хокинга.
И все кто до сих пор крутили у виска по поводу лазерных парусов (таращились на концепцию как баран на новые ворота с недоверием), теперь стали жуткими сторонниками именно этого типа межзвездного привода.
Но я же уже вычислил в этой концепции проблему "доплеровской аберрации" (которую вроде пока не затронул больше никто)! Возможно я не прав. Но вообще говоря эта концепция (лазерный парус) в любом случае ОМЕРЗИТЕЛЬНО масштабируется. И вообще концепция очень специфическая. Для особого случая (скоростей выше 0.1-0.2с). И наш случай (первая межзвездная) далеко не этот особый случай. Ну это же очевидно всякому кто хоть немного в теме!
Но мода! Хайп! И все начали топтаться вокруг да около.

Луч материи. Тема - нехоженная. Поверьте мне, это куда перспективней. Да, пока не появился тут очередной миллиардер с 100 миллионами и не вложил сюда. Так и прекрасно! Развивайте тему без толкания локтями! Что за привычка ТОЛКАТЬСЯ ГДЕ ТОЛКАЕТСЯ ВСЕ СТАДО БАРАНОВ?

У меня проблема выявилась не в разгоне а в торможении. Не важно чем разгонять - материей или лазером...

[alex_semenov]

У меня проблема выявилась не в разгоне а в торможении. Не важно чем разгонять - материей или лазером...

У любого активного привода с этим проблема. Это расплата за хитрожопое решение "оставить двигатель дома".

Форвард, когда изобрел в 1960-м свой лазерный парус, мучился со способом остановки у цели до 1983-го, пока не изобрел свою мутную схему со сбрасываемыми парусами.
Только после этого концепция стала известна (по-сути с 1984-го года).Ну и роман, конечно.
Магнитный парашют - самое здравое решение.
Но с ним, как с парашютом при посадке на Марс. Нельзя им тормозить до конца. На определенной скорости парашют уже почти не работает и надо как-то дотормаживать, скажем двигателем. Хотя если у вас очень мощный магнитный парашют и вы сможете дотормозить до, скажем 1000-300 км/с (это надо иметь фантастическую плотность тока в петле А/м2) то вы можете попробовать дотормозить солнечным ветром от звезды ну и маневром Оберта что-то накрутить.

[николай теллалов]

cryon,
вас это что ли вдохновило?

https://hightech.fm/2017/09/02/femto-spacecraft

2 сентября 2017
Космический парусник может долететь до Проксимы Центавра за 50 лет

В прошлом году астрономы открыли похожую на Землю планету в системе звезды Проксима Центавра, одной из ближайших соседей системы Альфа Центавра. Эта экзопланета, Проксима Центавра b, находится в так называемой обитаемой зоне — то есть вода, если она там есть, должна быть в жидком виде. Это значит, что на планете может быть жизнь.

НТ: похожую на Землю???

Естественно, что Проксима Центавра b вызвала большой интерес у ученых. Она находится примерно в 40 триллионах км от Земли. Это расстояние свет проходит всего за 4 года. Космический корабль, движущийся с 1/10 скорости света, долетел бы до нее приблизительно за 50 лет. Но реально ли построить такой корабль?
Андреас Хейн и его коллеги из Института межзвездных исследований Лондона разработали схему крошечного космического корабля, способного совершить такое путешествие и оборудованного инструментами, пригодными для того, чтобы провести рудиментарные наблюдения за звездной системой и отослать результаты на Землю. Они назвали свой фемтозонд «Андромедой» и утверждают, что он может отправиться к Проксиме Центавра уже через несколько лет.

НТ: рудиментарные??? что это должно значить - загадка

Основная конструкция зонда проста: он состоит из черно-белой камеры на 12 мегапикселей, линзы, нескольких сенсоров и магнитометра. Есть также ядерная батарея, простейшее рулевое управление и коммуникативная система. Общая масса корабля — 23 грамма. А в движение его приводит лазерный луч.

Эту идею уже разрабатывали другие ученые - https://hightech.fm/2017/04/25/starshot-sirius. Суть ее в том, чтобы оборудовать зонд световым парусом и разогнать его до Проксимы Центавра на кончике лазерного луча. Сам излучатель мощностью 15 ГВт будет находиться на орбите Земли.

НТ: 15-гигаваттовый излучатель на земной орбите - хм

лавная трудность заключается в навигации в глубоком космосе. Точность движения корабля будет зависеть по большей части от точности наведения лазера. Ученые отвечают на это, что можно добиться нанорадианной точности, например, как у космического телескопа им. Джеймса Уэбба. Но зонду все равно придется время от времени корректировать курс. А это возможно только в том случае, если он знает, где находится. При помощи камеры и сенсоров такие вычисления возможно совершить, но это непростая задача.

Кроме того, «Андромеде», у нее будет всего 6 дней на съемку в самой системе Проксима Центавр, и ей придется точно наводить камеру на интересующие ученых объекты, иначе миссия окажется бесполезной.
Имеется еще целый ряд возражений и контраргументов, но главный вопрос — окупятся ли в научном смысле усилия ученых? Ведь в результате мы можем получить всего лишь несколько некачественных фотографий планеты. И остановят ли такие опасения стремление к научному познанию, пишет MIT Technology Review - https://www.technologyreview.com/2017/08/31/149377/femto-spacecraft-could-travel-to-alpha-centauri/.

НТ: имхо главный вопрос - истинное назначение излучателя; еще один "главный вопрос" - передача данных от корабля к Земле

показательно то, что мало кто говорит о торможении, ибо действительно игрушечных размеров парусники никак не способны тормозить.
Остается вариант "полноценный/полновесный парусник", для коего нужна астроинфраструктура куда серьезней чем и так вызывающего опасения 15ГВт-ного излучателя, а такую инфраструктуру существующий ныне тип земной цивилизации создать НЕСПОСОБЕН по причине того, что инфраструктура сия будет употреблена ПРЕЖДЕ ВСЕГО для "решения задач" признанных тут полезной "острой космической гонки", ввиду чего конкуренты станут активно друг другу мешать построению излучателя и его периферии, если не уверены в том, что получат полный над излучателем контроль, обогнав соперников.
Но такой уверенности откуда взяться?


может кто-то будет смеяться но аниме-сериал "Странники", если вдуматься, иллюстрирует неспособность заняться "колонизацией", мельком касаясь всех проблем оной, если она начнется
http://www.youtube.com/watch?v=ZhixyWzbjLI&list=PLtiDVMq9zMJK8ZbQUZmERYj-tBbAOh3jX

[ziggyStardust]

Луч материи. Тема - нехоженная. Поверьте мне, это куда перспективней...

...

...Но с ним, как с парашютом при посадке на Марс. Нельзя им тормозить до конца.

Никак... вся концепция мертвая. Как переплыть в грозу ламанш трем мудрецам в тазу? Никак! Даже думать об этом - терять бесценное время. Сама постановка вопроса должна наводить на мысль - возможно ли вооружившись программой физики для техникумов в в "дозвездную" эру построить звездолет. Нет. Сколько не зубри и не комбинируй учебник физики 1812 года к идее атомной реакции, радио и всей остальной современной ерунды не придешь никак. Все время Лондон будет заваливать навозом. Хотя к некоторым остроумным усовершенствованиям паровой машины возможно и додумаешься.

Выводы - очевидны...

[николай теллалов]

вся концепция мертвая

а какая жива?

[alex_semenov]

Выводы - очевидны...

Гипердрайв? Невероятностная тяга? Телепортация? Кротовая нора?
Или полет корабля-"мафусаила" в 10 000 лет как у Штерна в "Ковчег 47 Либра"?
Что делать то?

[Проходящий Кот]

Дышать дымом Чернобыля.

[Rattus]

А чем идея адроны из Большого Адронного Коллайдера БАК направить в небо и разгонять 100 граммовый парусник, плоха?

Тем, что они даже до стратосферы не долетят. У космических лучей энергии на порядки больше и то долетают в общем только ливни вторичных частиц.

будет небольшое рассеивание адронов в атмосфере

Будет практически полное рассеивание адронов в атмосфере.

что-то и до паруса долетит

Это "что-то" будет статистически неотличимо от летящего на зонд с остальных сторон.

[Rattus]

присобачить длинную трубу-ствол, в смысле аж в космос, где уже почти вакуум. Думаю км 80 хватит.

В трубе тоже должен быть вакуум. А вокруг трубы - сверхпроводящие магниты при температуре жидкого гелия (иначе пучок разойдётся уже там). Если её открыть на конце, внутрь зайдёт воздух и больше никаких адронов оттуда не вылетит.

Сложно только сделать, чтоб она не сломалась

Да не сложнее чем сплести ковёр-самолёт, скатерть-самобранку и отыскать философский камень...

Но скорее всего проще просто на орбиту вывести небольшой ускоритель адронов и не заморачиваться с трубой.

Наконец-то Зоркий Глаз увидел, где у сарая нет одной стены!
Интересен правда ещё вопрос охлаждения ускорителя в вакууме.

[crazy_terraformer]

А — атомная масса =120 нм

Килограммы, граммы, электронновольты знаю, а нм, что за зверь? Нанометр — это длина!

[ziggyStardust]

а какая жива?

Что делать то?

Я пока "конструктивнее" этого подхода не нашел. Простота уровня дворца пионеров. Низкие частоты, нет дефицитных материалов. Дело за энергией. Я бы с удовольствием разжился бы секретами "молота Путина", но... Видимо придется самому.