Применение гравитационной линзы Солнца для наблюдения экзопланет

[sharp]

Проще, ИМХО, попытаться использовать Юпитер для получения изображений тел пояса Койпера, тем более, что эту планету можно использовать с неосвещённой стороны.

Конечно проще. Ведь на 6000 а.е. (фокус Юпитера) закинуть зонд гораздо проще, чем на 700-1000. Это всем известно.

[Случайный гость]

Да, это я не подумал. А было бы заманчиво обнаружить на подходяще расстоянии какой-нибудь объект типа бродячего Юпитера.

[Aluminium]

Даже если бы он был, при фокусе ~6000 а. е. для наведения на объект в пределах одной угловой минуты потребовалось бы переместиться примерно на 2 а. е.. А это означает, что ничего особо интересного пронаблюдать такой гравитационной линзой не получится. Усиление, кстати, при этом будет намного слабее. Полёт в фокус Солнца означает, что мы сами выбираем объект исследования. Хотим наблюдать Альфу Центавра? Пожалуйста. Хотим пульсар Крабовидной туманности? Нет проблем. Не нужно ждать манны небесной. Нужно самим взять желаемое.

[Андрей Курилов]

Не нужно ждать манны небесной. Нужно самим взять желаемое.

Это как сказать. 10 лет лететь - минимум, если выжимать из термоглиссера всё.

[Aluminium]

Но результат того стоит. По сравнению с поиском гипотетического Юпитера в облаке Оорта, где результат вообще не гарантирован.

[Андрей Курилов]

По сравнению с поиском гипотетического Юпитера в облаке Оорта, где результат вообще не гарантирован.

Судя по тому, что текущие оценки массы ОО находятся в пределах менее 1-й земной массы (крупнейшие тела ОО будут иметь массу в диапазоне Луны-Марса), то да, результат, мягко-говоря, не гарантирован

[vika vorobyeva]

4. Перспективы межзвездной связи очень хороши

Позвольте не согласиться. Этот источник будет болтаться там один-одинёшенек без подпитки, с ограниченным запасом энергии и огромными затратами на его запуск. Даже если отправить туда атомную электростанцию снабжённую небольшим лазером и скромным радиатором (чтобы надолго хватило) её всё равно хватит лет на сто при благоприятном случае.

Тут мы плавно переходим к теме долговечности космической техники. Можем ли мы ("мы" в расширительном смысле) построить космический аппарат, способный успешно работать в течение сотен лет, или совокупность законов физики это запрещает? То, что космические аппараты способны работать по 40-50 лет – это факт. Но по сто? По триста? По тысяче? Опыта нет, категорически утверждать сложно
Но если цивилизация способна отправить аппарат к соседней звезде (а иначе зачем межзвездная связь?), надежность работы в течение сотен лет ее инженеры должны обеспечить, иначе и ретранслятор в солнечном фокусе не понадобится
Автономные источники энергии, способные запитать такой аппарат, давно известны - это радиоизотопные термогенераторы. Не нравится плутоний-238, можно и другие изотопы подобрать, более "долгоиграющие".

3. Если кому-то в космосе нужны небольшие "пятна", где хорошо жарит рентгеном, можно поискать образы нейтронных звезд (например, пульсара в Крабовидной туманности). Пятна будут маленькие, но жарить будет хорошо

Тогда вместо паруса можно разгоняться верхном на орионской абляционной плите.

Точнее, на маленькой абляционной плиточке
Посчитала размер образа пульсара в Крабе. Дано: диаметр пульсара – 30 км, расстояние 2000 ± 500 пк (возьмем 2000). На расстоянии 750 а.е. образ пульсара составит... 5.45·10^-5 км = 5.45 см
И вот на этом пятачке "сильнейший источник рентгеновского и гамма излучения в диапазоне свыше 30 кэв" усилится в 6·10¹⁵ раз 
Вообще, по области солнечного фокуса надо рассекать с большой осторожностью. Нечаянно попадешь под образ какого-нибудь гамма-всплеска и даже не поймешь, что случилось...

[Golossvyshe]

Тема гравилинз уже поднималась
Re: Почему гравитационные линзы сплющивают изображения далеких галактик
и я там уже задавал вопрос, можно ли исправить аберрацию такого "объектива" посредством обратного аксикона. Т. е. вместо системы дуг и колец получить нормальное изображение.

[Golossvyshe]

Однако фокусное расстояние 700 ае впечатляет. Вряд ли подобный "телескоп" может иметь практическое значение.

[sharp]

4. Перспективы межзвездной связи очень хороши, поскольку источник лазерного излучения может быть маленьким (несколько метров?)

Для радиосвязи предполагается, что лучи идут в обратном направлении - от зонда к звезде, и далее при помощи гравилинзы Солнца запараллеливаются и направляются к приемнику?
А в пункте назначения приемник, соответственно, тоже находится в гравифокусе, но уже удаленной звезды?

[Golossvyshe]

Точнее, на маленькой абляционной плиточке
Посчитала размер образа пульсара в Крабе. Дано: диаметр пульсара – 30 км, расстояние 2000 ± 500 пк (возьмем 2000). На расстоянии 750 а.е. образ пульсара составит... 5.45·10^-5 км = 5.45 см
И вот на этом пятачке "сильнейший источник рентгеновского и гамма излучения в диапазоне свыше 30 кэв" усилится в 6·10¹⁵ раз 

Цифра выглядит впечатляющей, но сколько это будет в ваттах?

[Андрей Курилов]

И вот на этом пятачке "сильнейший источник рентгеновского и гамма излучения в диапазоне свыше 30 кэв" усилится в 6·1015 раз 

Интересно.
Если прикинуть болометрическую светимость пульсара как 1 солнечную (где-то от вас слышал), т.е. 3,828*10²⁶Вт, то на расстоянии 2200 пк это даст мощность облучения 3,2*10^-8 Вт/м², что при таком усилении даст в фокусе 192 МВт/м². а общий поток энергии через небольшую площадь образа - 448 кВт.

Надо сказать, что при таких значениях всё, что будет попадать в фокус будет немедленно преврощаться в раскалённую плазму. Ни один материал не выдерживает более 1-5 мегаватт на кв. м. и начинает неизбежно аблировать. А тут 192 МВт. Космические корабли должны облетать это место стороной, однозначно.

[Golossvyshe]

И вот на этом пятачке "сильнейший источник рентгеновского и гамма излучения в диапазоне свыше 30 кэв" усилится в 6·1015 раз 

Интересно.
Если прикинуть болометрическую светимость пульсара как 1 солнечную (где-то от вас слышал), т.е. 3,828*10²⁶Вт, то на расстоянии 2200 пк это даст мощность облучения 3,2*10^-8 Вт/м², что при таком усилении даст в фокусе 192 МВт/м². а общий поток энергии через небольшую площадь образа - 448 кВт.

Надо сказать, что при таких значениях всё, что будет попадать в фокус будет немедленно преврощаться в раскалённую плазму. Ни один материал не выдерживает более 1-5 мегаватт на кв. м. и начинает неизбежно аблировать. А тут 192 МВт. Космические корабли должны облетать это место стороной, однозначно.

Да ничего страшного.

Уже при скорости 10 км/с пятно чиркнет по корпусу аппарата неощутимо. Время точечного (т.е. в одной точке) нагрева ок. 5 мкс, и 450 кВт тут просто тьфу и растереть.

[Aluminium]

6·10¹⁵ раз

По моим прикидкам получилось 7·10¹⁰ раз. Размер пятна совпал с Вашим. И это в случае, если диаметр излучающей области равен 30 км. Скажем, аккреционный диск был бы больше.

[Gleb1964]

даст мощность облучения 3,2*10^-8 Вт/м², что при таком усилении даст в фокусе 192 МВт/м². а общий поток энергии через небольшую площадь образа - 448 кВт.

судя по статье в wiki о пульсаре в Крабовидной туманности https://ru.wikipedia.org/wiki/PSR_B0531%2B21, плотность потока энергии в рентгеновском диапазоне составляет 2.4*10^-11 Вт/м², что на три порядка ниже принятого Вами при расчете, ну и со всеми вытекающими поправками..
Ну, и фокус - в данном случае не точка в пространстве, а линия, вдоль которой выполняется условие фокусировки пульсара для соответствующих колец Энштейна. Так что, если лететь строго вдоль этой линии фокуса, наверное, что-то можно ощутить..
Кстати, посчитал площадь кольца вокруг Солнца с учетом размеров пульсара Крабовидной туманности 30км и его удаления в 6520 св.лет, умножил на плотность потока излучения 2.4*10^-11 Вт/м², получил общий поток 2 милливата, который фокусируется а изображение размером 4см  на расстоянии 550ае от Солнца. Что то не то Вы насчитали, нет там киловат.

[Андрей Курилов]

даст мощность облучения 3,2*10^-8 Вт/м², что при таком усилении даст в фокусе 192 МВт/м². а общий поток энергии через небольшую площадь образа - 448 кВт.

судя по статье в wiki о пульсаре в Крабовидной туманности https://ru.wikipedia.org/wiki/PSR_B0531%2B21, плотность потока энергии в рентгеновском диапазоне составляет 2.4*10^-11 Вт/м², что на три порядка ниже принятого Вами при расчете, ну и со всеми вытекающими поправками..

Я говорю об интегральной светимости, а не о светимости в узком диапазоне рентгеновских лучей.

Радиус НЗ примерно в 70 тыс раз меньше, а температура поверхности в 277 раз выше, соответсвенно светимость сопоставима.

[Golossvyshe]

Ну, и фокус - в данном случае не точка в пространстве, а линия, вдоль которой выполняется условие фокусировки пульсара для соответствующих колец Энштейна.

Очень существенное замечание. Я вот как-то с ходу упустил этот факт.

Т. е. вместо ужасных 450 кВт в пятне 5 см будет 5-см "колбаса", растянутая на многие млн км. И соответственно ничтожная плотность энергии в "фокальной плоскости" (условной) в любом конкретном 5-см сечении той "колбасы".

Никак не выйдет абляции.

[vika vorobyeva]

даст мощность облучения 3,2*10^-8 Вт/м², что при таком усилении даст в фокусе 192 МВт/м². а общий поток энергии через небольшую площадь образа - 448 кВт.

судя по статье в wiki о пульсаре в Крабовидной туманности https://ru.wikipedia.org/wiki/PSR_B0531%2B21, плотность потока энергии в рентгеновском диапазоне составляет 2.4*10^-11 Вт/м², что на три порядка ниже принятого Вами при расчете, ну и со всеми вытекающими поправками..

Вы ошиблись, 2.4*10^-11 Вт/м² – это "милликраб", "краб" в тысячу раз больше (из той же статьи в Википедии). "Лишь очень немногие источники рентгеновского излучения по плотности потока энергии превышают один краб"(с) оттуда же

Можно Сергея Попова позвать в тему, если Википедии нет веры

[Aluminium]

Согласно статье в Википедии, милликраб - это 2,4·10⁻¹¹ эрг·с⁻¹·см⁻². Так что Gleb1964 не ошибся.

[Gleb1964]

Ну, и фокус - в данном случае не точка в пространстве, а линия, вдоль которой выполняется условие фокусировки пульсара для соответствующих колец Энштейна.

Очень существенное замечание. Я вот как-то с ходу упустил этот факт.

Т. е. вместо ужасных 450 кВт в пятне 5 см будет 5-см "колбаса", растянунтая на многие млн км. И соответственно ничтожная плотность энергии в "фокальной плоскости" (условной) в любом конкретном 5-см сечении той "колбасы".
Никак не выйдет абляции.

да, если не учитывать волновую природу света.
Я попытался оценить порядок размера изображения пульсара Крабовидной туманности исходя из размеров кольца Энштейна, взяв дифракционную картинку для объектива с равной апертурой. Пульсару 30км диаметром в ближайшем фокусе Солнца 550ае соответствует кольцевая апертура диаметром, равным солнечному 1.4млн.км, и шириной полосы кольца всего 2см (!). Даже для рентгеновских лучей 0.1нм, дифракция размажет изображение в "фокусе" на удалении в 550ае в структуру из множества колец размерами порядка 800км(!). А не 5см по геометрической оптике.  Для больших длин волн все еще хуже. Может я где-то ошибся?