A A A A Автор Тема: О самоуправлении солнечных парусов на околоземной орбите...  (Прочитано 588 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Mercury127Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 844
  • Благодарностей: 309
  • Мне нравится эта соцсеть! :D
    • Сообщения от Mercury127
в развитие этой идеи: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,194834.msg5456330.html#msg5456330

дано: сеть (не менее двух) парусов-зеркал радиусом 100-1000 км на разных орбитах, способных поворачиваться и стабилизироваться по некоторой программе, все это находится в гравиполе Земли и Луны;

нужно: обеспечить их наиболее дешевое и длительное ориентированное существование при выполнении некоторой задачи (экранирование Земли, или более актуально - подсветка некоторых участков планеты) при минимуме затрат невосполнимых ресурсов (рабочего тела, запчастей двигателей);

условия: паруса могут произвольно поворачиваться по любому алгоритму относительно Солнца, Земли и друг друга, направлять потоки света друг на друга, отражать в любом направлении, тем самым получая некоторый импульс в нужном направлении. также при необходимости возможна подсветка лазерами с Земли. паруса могут менятся местами, переходить с орбиты на орбиту.

вопрос: возможно ли так создать и управлять такой сетью парусов, чтоб она в целом стабильно существовала в заданной конфигурации, и не требовала подпитки расходниками с Земли/Луны, а работала исключительно на давлении солнечного света?
Граждане! Изучайте УК и УПК заранее! “Украл, выпил — в тюрьму” — единственный доступный всем пенсионный проект...

Оффлайн Александр Овчар

  • ****
  • Сообщений: 473
  • Благодарностей: 33
  • Breakthrough Propulsion Physics
    • Сообщения от Александр Овчар
Как яхта или воздушный змей? Если есть аналог киля?
В отличии от яхты, что при нулевом парусе может находиться  в состоянии покоя, система паруса с неким килем находится в состоянии свободного падения на Солнце. Киль стремится упасть,  а наклон паруса к лучам солнца может увеличивать орбитальную скорость или уменьшать. Вроде как есть хорошие условия для маневра в гравитационном поле Солнца, по аналоги яхтой, если к парусу привязать на тросах как противовес, все имхо.

Оффлайн Dust Raider

  • ***
  • Сообщений: 103
  • Благодарностей: 7
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Dust Raider
возможно ли так создать и управлять такой сетью парусов, чтоб она в целом стабильно существовала в заданной конфигурации, и не требовала подпитки расходниками с Земли/Луны, а работала исключительно на давлении солнечного света?
При заданных требованиях - нельзя. Если отказаться от требований "работать исключительно на давлении солнечного света", и рассматривать вариант с минимальным обслуживанием (подвозить запчасти с Земли раз в 10-20 лет) - можно.

Оффлайн Dem

  • *****
  • Сообщений: 5 820
  • Благодарностей: 128
  • Звёзды зовут...
    • Сообщения от Dem
вопрос: возможно ли так создать и управлять такой сетью парусов, чтоб она в целом стабильно существовала в заданной конфигурации, и не требовала подпитки расходниками с Земли/Луны, а работала исключительно на давлении солнечного света?
Почему нет?
Если суммарный вектор силы от гравитации и солнечного давления приводит к нахождению на месте, приметно как точки Лагранжа.
Но это равновесие скорей всего будет неустойчивым, так что придётся активно управлять меняя направление отражения части элементов.
Восполнять надо будет только потери от метеоров и испарение вещества конструкций.

Оффлайн Mercury127Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 844
  • Благодарностей: 309
  • Мне нравится эта соцсеть! :D
    • Сообщения от Mercury127
Как яхта или воздушный змей? Если есть аналог киля?
при необходимости можно сделать и "киль", но пока я не вижу таковой.

управлять ориентацияей паруса, полагаю, можно простым смещением центра масс конструкции относительно центра давления, путем смещения некоторых грузов по стропам паруса.

При заданных требованиях - нельзя.
для начала потери от износа автоматики, метеоров и испарения не учитываем.

задача - просто обойтись без расходников.

нахождению на месте, приметно как точки Лагранжа.
нет, о "висении" речи, конечно, не идет.

=====

рассмотрим для начала более простую задачу...

1) один управляемый парус на околоземной орбите (большая полуось 50-100 тыс км),
2) подсветка "лазером" (малой мощности, единицы кВт/квм) с любой нужной точки как внутри, так и извне орбиты,
3) нужно перевести парус с экваториальной орбиты на полярную.

возможно?
Граждане! Изучайте УК и УПК заранее! “Украл, выпил — в тюрьму” — единственный доступный всем пенсионный проект...

Оффлайн Dem

  • *****
  • Сообщений: 5 820
  • Благодарностей: 128
  • Звёзды зовут...
    • Сообщения от Dem
3) нужно перевести парус с экваториальной орбиты на полярную.
А зачем ему вообще орбиту? Пусть висит над полюсом...

Оффлайн Oleg_P

  • ***
  • Сообщений: 100
  • Благодарностей: 11
    • Сообщения от Oleg_P
День добрый!

рассмотрим для начала более простую задачу...

1) один управляемый парус на околоземной орбите (большая полуось 50-100 тыс км),
2) подсветка "лазером" (малой мощности, единицы кВт/квм) с любой нужной точки как внутри, так и извне орбиты,
3) нужно перевести парус с экваториальной орбиты на полярную.

возможно?

Да конечно. Только не быстро. И если у вас есть возможность подсвечивать парус, а не просто от Солнца, то еще проще.
Но в любом случае поворот орбиты это затратное действие.

Всех благ!
SW 909 EQ
Vortex 8x42

Оффлайн Mercury127Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 844
  • Благодарностей: 309
  • Мне нравится эта соцсеть! :D
    • Сообщения от Mercury127
А зачем ему вообще орбиту? Пусть висит над полюсом...
я совершенно не против :) но интересно, как...

Да конечно. Только не быстро. И если у вас есть возможность подсвечивать парус, а не просто от Солнца, то еще проще.
Но в любом случае поворот орбиты это затратное действие.
отлично!
затраты времени нас пока мало волнуют.

а теперь усложняем дело...

1) лазера нет. но есть второй парус, аналогичный первому. можно ли использовать его, вместо лазера?
2) а если вторых парусов несколько, и мы можем перенаправлять лучи между ними как хотим, в разумных пределах?
Граждане! Изучайте УК и УПК заранее! “Украл, выпил — в тюрьму” — единственный доступный всем пенсионный проект...

Оффлайн Dust Raider

  • ***
  • Сообщений: 103
  • Благодарностей: 7
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Dust Raider
для начала потери от износа автоматики, метеоров и испарения не учитываем.

задача - просто обойтись без расходников.
Ну, если так, то при должной аккуратности управления без расхода топлива обойтись можно довольно длительное время. Навскидку, при указанной большой полуоси - сотни лет.

1) лазера нет. но есть второй парус, аналогичный первому. можно ли использовать его, вместо лазера?
2) а если вторых парусов несколько, и мы можем перенаправлять лучи между ними как хотим, в разумных пределах?
Как это фокусировать? Солнечный зайчик-то расплывается с расстоянием, в отличие от лазера.

Оффлайн Mercury127Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 844
  • Благодарностей: 309
  • Мне нравится эта соцсеть! :D
    • Сообщения от Mercury127
Навскидку, при указанной большой полуоси - сотни лет.
если это время жизни одного паруса до выброса из системы - это очень мало для тысячекм конструкций, которых к тому же придется запустить тоже порядка тысяч только для начала полноценной работы...

Как это фокусировать? Солнечный зайчик-то расплывается с расстоянием, в отличие от лазера.
а если парус делать чуть вогнутым?
Граждане! Изучайте УК и УПК заранее! “Украл, выпил — в тюрьму” — единственный доступный всем пенсионный проект...

Оффлайн Dust Raider

  • ***
  • Сообщений: 103
  • Благодарностей: 7
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Dust Raider
если это время жизни одного паруса до выброса из системы
Это время, за которое его орбита существенно не изменится. "Существенно не изменится" в данном контексте следует понимать как "не выйдет за допустимые пределы отклонений от расчётной". Разумеется, мы учитываем световое давление при расчёте орбиты.

Время до выброса за пределы SoI Земли сразу назвать не могу. Но учитывая что это парус, предположу, что не дюже большое - типа, несколько веков. Вы подробнее распишите параметры паруса - массу, площадь, и вот это всё. Тогда можно будет подробнее посчитать.

а если парус делать чуть вогнутым?
Это я уже не знаю, я в оптике поверхностно разбираюсь. Другие форумчане лучше подскажут, полагаю.

Оффлайн Mercury127Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 844
  • Благодарностей: 309
  • Мне нравится эта соцсеть! :D
    • Сообщения от Mercury127
Вы подробнее распишите параметры паруса - массу, площадь, и вот это всё. Тогда можно будет подробнее посчитать.

околоземная орбита:
вариант 1: R = 340 км, M = 10 млн тонн,
вариант 2: R = 4600 км, M = 2 млрд тонн,

околосолнечная орбита (L1 С-З):
вариант 3: R = 75000 км, M = 500 млрд тонн.
Граждане! Изучайте УК и УПК заранее! “Украл, выпил — в тюрьму” — единственный доступный всем пенсионный проект...

Оффлайн Константин ВАРБ

  • *****
  • Сообщений: 3 628
  • Благодарностей: 51
  • Малые камни не выйдут на высокую орбиту (с)
    • Сообщения от Константин ВАРБ
А  использовать парус с  изменяемым альбедо и прозрачностью, что не судьба?
Розы неповторимы.
Где бы не находились они, они пахнут совершенно одинаково. И одинаково солоны на вкус.
Вот так мы их и познаём, розы(с)

Оффлайн Mercury127Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 844
  • Благодарностей: 309
  • Мне нравится эта соцсеть! :D
    • Сообщения от Mercury127
а я как раз такой придумал... но пока не понял, зачем... :-[
Граждане! Изучайте УК и УПК заранее! “Украл, выпил — в тюрьму” — единственный доступный всем пенсионный проект...

Оффлайн Dust Raider

  • ***
  • Сообщений: 103
  • Благодарностей: 7
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Dust Raider
вариант 1: R = 340 км, M = 10 млн тонн,
большая полуось 50-100 тыс км
Я провёл расчёты, в качестве большой полуоси выбрал 75 тыс. км., в качестве аппарата - первый из предложенных вами вариант. Моделировалось движение плоской круглой пластины диаметром 680 км. и заданной вами массы, с коэффициентом отражения 0,95. Для начальной орбиты i=0, e=0.001. Помимо тяготения Земли учитывалось притяжение Луны, Солнца и Юпитера, атмосфера Земли моделировалась по модели Jacchia-Roberts

И вы знаете, я был неправ. Говоря о том что предлагаемый вами парус может держаться на орбите сотни лет, я проецировал на него опыт использования геостационарных спутников.

Однако это совершенно другое!! ^-^

При заданных вами параметрах парус может продержаться на орбите всего... 66.5 дней!Уже через два витка "парус" выходит из стабильного состояния, и по искажённой спирали устремляется к Земле. :-\ Парус сносит в основном давлением солнечного света.

Обратите внимание, что в расчётах я не учитывал влияние приливных сил. А они, для бедулины указанных вами размеров, будут ОЧЕНЬ велики. Если такая конструкция войдёт в предел Роша, то её порвёт. Вы предлагали поворачивать парус, но у меня тут тоже возникают сомнения. Даже самый маленький из ваших парусов ваш ОЧЕНЬ БОЛЬШОЙ, а поворачивать его надо довольно быстро, угловые скорости там должны быть типа 0,25 градуса в минуту. Я слабо знаю сопромат, но мне кажется, что с такими рычагами под такими нагрузками рама паруса сложится. Особенно если учесть, какая сила света на неё давит!

(На скриншотах - синяя сетка это плоскость экватора Земли, зелёная линия на графике - высота 340 км от поверхности Земли)

Оффлайн Mercury127Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 844
  • Благодарностей: 309
  • Мне нравится эта соцсеть! :D
    • Сообщения от Mercury127
Большое спасибо за расчёт!
Для меня результат тем более неожиданный.
И печальный... :(
Граждане! Изучайте УК и УПК заранее! “Украл, выпил — в тюрьму” — единственный доступный всем пенсионный проект...

Онлайн Toth

  • *****
  • Сообщений: 1 935
  • Благодарностей: 141
    • Сообщения от Toth
Кстати, сила давления света от Солнца и сила притяжения к Солнцу имеют одинаковую обратноквадратичную зависимость от расстояния.
Поэтому их соотношение постоянно на любом расстоянии ( если конечно периодически парус не сворачивать в трубочку или менять альбедо ).
Для того, чтобы эти силы были равны, простое условие
масса в кг = 0.0048*R^2
R - радиус в метрах.
При зеркальном отражении и альбедо =1.

Онлайн Toth

  • *****
  • Сообщений: 1 935
  • Благодарностей: 141
    • Сообщения от Toth
Для начальной орбиты i=0, e=0.001.
Полярная орбита может быть более устойчивая.
Я считал 2 варианта . JD0=2459519.5, учитывая кроме Земли Луну и Солнце. Атмосферу не учитывал (высоко, и  непонятно как при таких габаритах), сжатие Земли - тоже не учитывал ( высоко ). Вход в тень Земли не проверял, считал что не было.
1) экваториальная орбита - a=75000 км, e=0.01, i=1 .
Дней через 75 начала резко падать большая полуось, эксцентриситет рос с самого начала, наклонение росло до 60 гр. Дней через 85 вошел в плотные слои атмосферы.
2) полярная - a=75000 км, e=0.01, i=97 .
Благополучно летал 120 дней ( дальше не считал). Большая полуось слегка менялась,  эксцентриситет рос, падал, снова рос.

PS Но непонятно, что делать с приливными деформациями.

Оффлайн leon10010

  • *****
  • Сообщений: 5 636
  • Благодарностей: 303
  • кустарь-одиночка с мотором
    • Сообщения от leon10010
а если парус делать чуть вогнутым?
Белкин который год не может 400 мм вогнутым сделать, а Вы беретесь за тысячи километров.
 Киль можно на эффекте Казимира соорудить. В вакуум впиваться.
Минусы не ставлю. Все люди братья и должны помогать друг другу.

Оффлайн Dust Raider

  • ***
  • Сообщений: 103
  • Благодарностей: 7
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Dust Raider
2) полярная - a=75000 км, e=0.01, i=97 .
Благополучно летал 120 дней ( дальше не считал). Большая полуось слегка менялась,  эксцентриситет рос, падал, снова рос.
Пересчитал для полярной. Заворачивается под давлением солнечного света и падает через ~90 дней.