Технокосм - реальность или нет

[КотКот_]

А вот древний форум солнечных парусов:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,1487.0/all.html

[AlexLaz]

И я не понимаю, зачем вы вообще бьетесь в эту стену?
Если речь идет о фантатстике как разделе художественной литературы, то для нее не требуется полная научная достоверность.
...
Но для литературы и так сойдет - была бы книжка интересная чтоб лубов-морков и всякая чест-верност для любителей высокого штиля или побольше обугленных трупов кишками наружу и изщренного сексу для большинства. А что в реальности лучевые пистолеты неосуществимы, так даже тем читателям, которые об этом знают, в общем наплевать. А большинство и не знают.
...
Ну а если речь идет о научном обосновании некой гипотезы, то, простите, для этого нужно обладать несравненно большим научным багажом, чем у вас. Уж не обижайтесь. В науке критерии обоснования весьма жесткие.

Надеюсь, модератор простит меня за оффтопик. Честное слово, последний раз. На будущее еще раз настоятельно прошу всех участников обсуждения: если у Вас есть какие-нибудь вопросы ко мне, выходящие за рамки обсуждения на этом форуме, пожалуйста, обращайтесь ко мне по электронной почте. Мой e-mail вы найдете н моем сайте на странице «Ответы на вопросы читателей» (http://technocosm.narod.ru/qa_r.htm)
Итак, объясняю второй и последний раз: научная фантастика является отдельным видом литературы наряду с такими видами литературы как научная, философская, научно-популярная, художественная. Этим она принципиально отличается от просто «фантастики», которая является жанром художественной литературы. Научная фантастика может использовать приемы и элементы, заимствованные из других видов литературы: например, в ней могут присутствовать сюжет и герои как в художественной литературе, описания научных открытий и изобретений, как в научно-популярной, собственные размышления автора, как в философской, собственные научные гипотезы и технические идеи автора, как в научной. Эти элементы могут присутствовать в одном произведении как все вместе, так и лишь некоторые из них по отдельности. Например, во многих из моих сочинений вообще отсутствуют сюжет и персонажи.
Все эти элементы - всего лишь средства для решения главной задачи научной фантастики: создания у читателя мотивации к занятиям научно-техническим творчеством. А если говорить совсем простым языком, главная задача научной фантастики - зажечь ум читателя Мечтой. Помните эту знаменитую фразу: «ум - не сосуд, который надо наполнить, а факел, который надо зажечь». К сожалению, у нашей системы образования с «зажиганием» дела обстоят не блестяще, и помощь со стороны научной фантастики мне представляется отнюдь не лишней.
При этом 100% научной достоверности от научной фантастики на самом деле не только не требуется, но даже не всегда желательно (выше я уже приводил пример с Жюль Верном и Циолковским), но что требуется, так это абсолютная честность автора - автор должен верить в то, что он описывает, иначе эта вера не передастся читателю. Двойные стандарты («нарассказываю-ка я читателю всяких сказок и посмеюсь над его доверчивостью») здесь не проходят. Здесь все всерьез и по большому счету.
Пока читатель читает, он должен верить тому, что описано в книге. Когда он закроет книгу, он может, и даже должен, включить свое критическое мышление - но не для того, чтобы убить в себе мечту, подаренную ему автором, а для того, чтобы укрепиться в ней, исправив ошибки автора. Разумеется, речь идет об идеальном случае - я снова отсылаю Вас к примеру Циолковского, исправившего ошибку Жюль Верна. Но дело в том, что честные книги всегда пишутся в расчете именно на идеального, а не на случайного читателя.
Поставив под сомнение саму возможность создания нанороботов, способных выходить в космос без помощи ракет и перемещаться от звезды к звезде на кометах, Вы сделали невозможным для читателей, ознакомившихся с Вашими сомнениями, верить в этот текст во время чтения, т.е. текст перестал работать, перестал выполнять свою основную функцию - создавать Мечту. Десять лет моего труда в свободное от работы время (в основном по ночам) в значитель-ной мере пошли на смарку. Поймите меня правильно, я Вас ни в чем не обвиняю, в каком то смысле я сам во всем виноват - по хорошему, я должен был бы до опубликования книги сам проделать все те расчеты, которые Вы привели в этом форуме и предложить более реалистичное описание конструкции нанонороботов, учитывающее проблемы радиационной опасности, которые я при описании книги явно недооценил. Хотя с другой стороны, книги неизбежно попадают в руки не тех читателей, для которых они были написаны, и если бы по ней «прошлись грязными ногами» не Вы, то это сделал бы кто-нибудь другой, кто прицепился бы к совершенно другим техническим неувязкам (соответствующим его области специализации) и кто не стал бы тратить свое время, проводя со мной «разъяснительную работу». Так что мне еще в каком-то смысле повезло, что я нарвался именно на Вас. С другой стороны, всего предусмотреть, наверное, было невозможно, и, в конечном счете, я думаю, что я все же был прав, полагаясь на идеального читателя, который не просто обнаружит в книге технические неувязки, но и сможет сам предложить творческие и конструктивные пути их устранения.
Однако случилось то, что случилось: книга попала под «грязные ноги» (Ваше выражение) читателя обладающего знаниями, умом и талантом, необходимыми для критического анализа, но не обладающего в достаточной мере творческой жилкой для того, чтобы предложить конструктивное решение обнаруженной проблемы.
В создавшейся ситуации, для того чтобы спасти книгу, я вынужден самостоятельно, не дожидаясь появления идеального читателя, выполнить за него его работу или по крайней мере часть его работы, т.е. я должен буду провести эскизное проектирование нанороботов Технокосма - с той степенью проработки, которая потребуется для того, чтобы вернуть им правдоподобие в моих собственных глазах, а значит и в глазах читателей.
Почему я уверен, что это в принципе осуществимо?
В первую очередь, в силу Первого Закона Кларка. Помните?
«Когда выдающийся, но пожилой ученый заявляет, что что-то возможно, он почти наверняка прав; когда тот же ученый заявляет, что что-то невозможно, весьма вероятно, что он неправ.»
Сам Кларк в примечании к этому закону замечает, что слово «пожилой» применительно к физикам означает старше тридцати. Как я понял из Ваших писем, Вы этот рубеж перешагнули уже давно.
Еще одна из причин, по которой закон этот хорошо применим к данному случаю состоит в том, что эмпирические данные, которые Кларк обобщил в своем знаменитом законе, в значительной степени относятся к высказываниям ученых по техническим, а не по научным проблемам. Ученые очень часто забывают о том, что техника – это искусство поиска лазеек в законах природы, называемых изобретениями. Изобретение по определению предвидеть невозможно, предвиденное изобретение – это уже изобретенное изобретение, изобретение можно только изобрести, но не предсказать. Поэтому всякий прогноз по техническим вопросам, не учитывающий будущих изобретений (а как их учтешь?) неизбежно оказывается неверным.
Все что Вы мне рассказали о радиационной среде, в которой придется работать нанороботам, было очень интересно и познавательно. Теперь я вижу, что проблема выживания их в этой среде – это действительно большая и реальная проблема, которую я сильно недооценил. Но я не вижу никаких принципиальных физических запретов на ее решение. Давайте ее решать. Если у Вас нет времени и желания этим заниматься, все что я могу сделать - это сказать Вас огромное спасибо за то время, и те усилия, которые Вы уже на меня потратили, и пожелать Вам успехов в Вашей научной деятельности. А я буду искать себе другого научного консультанта. Или же сам поднатужусь, изыщу время и силы, стряхну пыль с учебников физики, к которым не прикасался вот уж почти четверть века и засяду за их штудирование, что, наверное, будет для меня полезней. Но решение этой проблемы для меня вопрос принципиальный. Я рад, что из тысяч возможных технических неувязок в повести эта конкретная неувязка всплыла совершенно случайно, в силу особенностей Вашей научной специализации. Никто не сможет упрекнуть меня в том, что она была выбрана для решения не случайно, просто потому, что она решается проще других. Но решив одну, случайно выбранную техническую проблему в повести, я смогу подать пример читателям, продемонстрировать им что все технические проблемы, имеющиеся в моих сочинениях в принципе решаемы, если над ними немного подумать, и что ничего что в принципе нарушало бы законы природы.

Все. Больше никаких оффтопиков. Продолжаем проектировать и «завязывать» систему (как выражаются проектанты).
Итак, если Вы еще со мной, я хотел бы задать Вам еще несколько вопросов. Если нет, тогда это вопросы к любому, кто может на них ответить.

1)   Несколько постов ранее Вы говорили, что солнечным парусам нанороботов не хватает тяги для набора первой космической скорости и размер этой нехватки приблизительно два порядка. Скажите, этот результат был получен для размера нанороботов 10 микрон? Что будет, если мы уменьшим линейные размеры наноробота в пять раз (а значит объем и массу в 125 раз)? Хочу напомнить, что 2 микрона – это не так уж мало, это размер многих довольно сложных бактерий. По большому счету, все что нам нужно вывести в космос – это вовсе не полностью работоспособные наномашины, а их «споры» или «семена», т.е. некий носитель информации, на котором записана вся «генетическая информация», весь программный код для наноассемблера, необходимый для создания полноценного наноробота, причем записан он может быть на любом, сколь угодно радиационно стойком носителе. Нам даже не потребуется помещать внутрь этого наноробота полностью функциональный наноассемблер – достаточно упрощенной (но радиационно стойкой) модификации, от которой потребуется только две вещи – 1) изготавливать точную копию такого упрощенного робота, когда он находится в не очень благоприятных условиях (внутри кометы) и 2) изготовить полностью функциональный наноассемблер, при попадании в благоприятные условия (океан). А дальше уже этот, полоностью функциональный наноассемблер будет исполнять в благоприятных условиях программы, записанные в память «семечка» и строить полнофункционального робота.
Что еще будет в этом «семечке»? Датчики света и направления гравитационного поля, датчики температуры и наличия воды «за бортом». Привод, вращающий крылья солнечных парусов, отрабатываающий простой алго-ритм управления, заложенный в программное устройство, возможно пред-ставляющее собой чисто механический компьютер (на шестеренках и эксцентриках) довольно устойчивый к рентгеновскому излучению. Плюс разумеется система энергопитания, о которой на этой стадии проектирования говорить пока еще рано. Возможно, она будет совмещена с системой создающей защитное поле, которая будет забирать энергию у солнечного ветра. Посмотрим.
Сначала хотелось бы понять, насколько для такой упрощенной системы критично облучение рентгеновскими и гамма-лучами.
2)   По поводу тормозного излучения заряженных частиц. Насколько я помню, тормозное излучение не изотропно, а сконцентрировано в узком конусе, направленном по направлению движения частицы. Я не помню, направлено ли оно по вектору скорости или по вектору ускорения. Если верно первое, то тормозное излучение частицы летящей по траектории, отклоненной защитным полем, будет «светить» мимо наноробота. Или я опять ошибаюсь?

Есть еще куча вопросов, но на сегодня хватит.

[AlexLaz]

1. Почему это именно НАНОботы. Микроботы некошерно? У них устойчивость к радиации выше. Зачем повторять природу? Жизнь не отражает радиацию. Она восстанавливает последствия.

Конечно микророботы хорошо. А большие звездолеты еще лучше. Только извините, а кто за все это будет платить? Вы можете представить себе чиновника, который решиться поставить свою подпись под бумагой: "Выделить материалы на постойку миллиона звездолетов для развертывания системы межзвездной связи. Предполагаемый срок ввода в эксплуатацию первой очереди системы - через сто тысяч лет." Не знаю как Вы, а я такого чиновника себе представить ну никак не могу.
А вот группу хакеров, которые лет этак через сто взломают программный код коммерческих широко доступных универсальных наномашин для земных приложений, допишут к нему несколько тысяч строк программного кода с целью превращения их в космические нанороботы, и выбросят модифицированных роботов в океан, я представить себе могу очень легко.
Поймите, традиционная космонавтика, родившаяся из соперничества сверхдержав, сейчас находится на пути к вымиранию. Не исключено, что через сто лет микророботов просто не на чем будет доставить на орбиту. У нас должна сохраниться возможность простого и дешевого доступа в космос. А для этого размер роботов придется уменьшать, а не увеличивать.
И если считать нашу цивилизацию типовой цивилизацией во Вселенной (а пока других мы не знаем, это предположение остается вполне разумным) то получается, что вероятность прибытия к нам нанороботов из других цивилизаций гораздо выше, чем вероятность прибытия от них звездолета.   

[vika vorobyeva]

Решая поставленную Вами задачу, я бы пошла по пути создания искусственной квазижизни Жизни, которая может длительное время присутствовать в космическом пространстве. Не обязательно наноразмеров (ведь и мы состоим из клеток размером в микрон, но сами имеем отнюдь не микронные размеры)
Такой космический живой организм может иметь эфемерные "крылья" в роли солнечных батарей и/или солнечных парусов, систему регенерации всех систем и возможность изменять свое тело. Он может воспользоваться веществом комет или астероидов для достраивания себя. Наконец, он может иметь свой разум для возможности принятия нестандартных решений. Получается что-то вроде живого зонда Брэйсуэлла

Конечно, такой конструкт будет уже не роботом, а скорее сотрудником для людей или иных разумных существ.

[AlexLaz]

Решая поставленную Вами задачу, я бы пошла по пути создания искусственной квазижизни Жизни, которая может длительное время присутствовать в космическом пространстве. Не обязательно наноразмеров (ведь и мы состоим из клеток размером в микрон, но сами имеем отнюдь не микронные размеры)
Такой космический живой организм может иметь эфемерные "крылья" в роли солнечных батарей и/или солнечных парусов, систему регенерации всех систем и возможность изменять свое тело. Он может воспользоваться веществом комет или астероидов для достраивания себя. Наконец, он может иметь свой разум для возможности принятия нестандартных решений. Получается что-то вроде живого зонда Брэйсуэлла

Идея может оказаться вполне плодотворной, если соединить ее с еще одной идеей: сборного/разборного многоклеточного «квазиорганизма». Причем он должен иметь возможность перестраиваться в зависимости от того, на каком этапе полета он сейчас находится. Ясно, что для выхода из гравитационного колодца Земли приемлема только форма разрозненного роя индивидуальных клеток: масса убывает как куб от линейного размера, и чем меньше отдельное устройство, тем легче его будет разогнать с помощью солнечных парусов. После выхода из атмосферы и набора первой космической скорости рою возможно потребуется объединиться в небольшие макроорганизмы, где каждая клетка перестроится и начнет выполнять свою специфическую функцию – например, такой организм сможет вырастить «кожу» для защиты от радиации (несколько постингов назад Владимир 2 говорил что-то об 1 мм кожи необходимом для защиты от радиации. Только сильно увеличивать их размер не стоит – это плохо отразится на их маневренности на солнечных крыльях. Следующий этап – прибытие на ядро кометы. Здесь возможно придется строить действительно крупные и сложные «очень многоклеточные» сооружения для защиты от галактической радиации (и, возможно, реактивные двигатели для коррекции траектории кометы, так чтобы она смогла воспользоваться эффектом «гравитационной пращи» для скорейшего прибытия к следующей звезде). И, наконец, окончательный этап полета: прибытие на планету. Здесь опять потребуется максимум тяги от солнечного ветра для того, чтобы погасить относительную скорость – а значит, снова придется рассыпаться на отдельные одноклеточные организмы минимального размера («семечки»).

[КотКот_]

Всетаки из рассмотрения представленных здесь вариантов можно сделать вывод, что в той или иной (или совсем иной форме) засылка в соседние звездные системы некой совокупности нано и микророботов возможно. И даже с приличными скоростями --- возможно до десятков тысяч километров в секунду, а может и релятивистской. Полет же классического межзвездного корабля (из фантастических романов) вызывает вопросы вплодь до полной бессмысленности....
Так что перспективы развертывания сети Технокосма достаточно оптимистичны --- около 50%.
Поэтому не пора ли спорщики , перейти к связи в пределах сети Космотех...

Галактическая цивилизация
Из рассмотрения Технокосма (technocosm.narod.ru/) на данном сайте следует , что такая структура может быть создана и распространиться по Галактике в ближние астрономические сроки (ближайшие звезды -- сотни лет, Галактика -- считанные миллионы).
Поэтому не мешало бы рассмотреть в первом приближении способы связи и социальные проблемы данной Структуры --- и главное ,насколько реальна зависимость между отдельными пунктами Технокосма, или каждый такой пункт всё равно абсолютно независим.
Хотя раннее рассматривался форум Сверхцивилизация , но закрыт:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,11655.0/all.html

[Track-Dbf]

и главное ,насколько реальна зависимость между отдельными пунктами Технокосма, или каждый такой пункт всё равно абсолютно независим.

Нью-Васюки... Абсолютные Нью-Васюки.

[КотКот_]

Временно , до прекращения вирусной атаки ослинной цивилизации

и главное ,насколько реальна зависимость между отдельными пунктами Технокосма, или каждый такой пункт всё равно абсолютно независим.

Нью-Васюки... Абсолютные Нью-Васюки.

Все шумят . Технокосм прочитайте

[Track-Dbf]

Все шумят . Технокосм прочитайте

Шумят? С каких пор мышиная возня стала шумом?

Идея может оказаться вполне плодотворной, если соединить ее с еще одной идеей: сборного/разборного многоклеточного «квазиорганизма». Причем он должен иметь возможность перестраиваться в зависимости от того, на каком этапе полета он сейчас находится.

Лучше автомобиль из картошки построить.  Вместе с экипажем это будет "квазибутербродом". 

[КотКот_]

Временно , до прекращения вирусной атаки ослинной цивилизации

Все шумят . Технокосм прочитайте

Шумят? С каких пор мышиная возня стала шумом?

Идея может оказаться вполне плодотворной, если соединить ее с еще одной идеей: сборного/разборного многоклеточного «квазиорганизма». Причем он должен иметь возможность перестраиваться в зависимости от того, на каком этапе полета он сейчас находится.

Лучше автомобиль из картошки построить.  Вместе с экипажем это будет "квазибутербродом". 

О, а вот и вирус с Имперской планеты.....

[Track-Dbf]

О, а вот и вирус с Имперской планеты.....

А вот и не отгадали. 

Технокосм не реален. У тех, кто имеет что-то подобное - это имеет и иное название, а у тех - кто имеет название "Технокосм", нет чего-то подобного... Так и за что же выпьем? 

[КотКот_]

Временно , до прекращения вирусной атаки ослинной цивилизации:

О, а вот и вирус с Имперской планеты.....

А вот и не отгадали. 

Технокосм не реален. У тех, кто имеет что-то подобное - это имеет и иное название, а у тех - кто имеет название "Технокосм", нет чего-то подобного... Так и за что же выпьем? 

Ты хоть понял, что такое Имперская планета в рамках Технокосма... Нет ---- прочитай первоисточники.......

[Koverun]

Предлагаю к вниманию интересный материал "Экзамен на разумность" Сергея Хохлова, перекликающийся с тематикой Технокосма и будущего цивилизации вообще, по ссылке:
http://www.astrogravbob.narod.ru/2.htm

[КотКот_]

>- вот тут принципиально не соглашусь. Спутники и станции летают, эффекты есть, но не фатальные. Парус испытать можно. Не такое уж давление света маленькое: по-моему его даже для МКС учитывают как один из основных двух-трёх факторов.

Да можете сколько угодно принципиально не соглашаться. А как насчет посчитать? Для кванта света e=hc/l и p=h/l где h - постоянная Планка, с - скорость света, и l - длинна световой волны. Отсюда (скипя промежуточный формулы) F=W/c, где F - сила светового давления и W - мощность светового потока. Насколько я помню, мощность светового потока солнечного излучения на уровне земной орбиты около 1 квт/кв.м (с точностью до порядка). Т.е. сила светового давления на уровне земной орбиты составляет около 3.3х10-6 ньютонов/кв.м.

Да можете сколько угодно принципиально не соглашаться. А как насчет посчитать? Для кванта света e=hc/l и p=h/l где h - постоянная Планка, с - скорость света, и l - длинна световой волны. Отсюда (скипя промежуточный формулы) F=W/c, где F - сила светового давления и W - мощность светового потока. Насколько я помню, мощность светового потока солнечного излучения на уровне земной орбиты около 1 квт/кв.м
(точнее 1.3 квт/м2) (с точностью до порядка). Т.е. сила светового давления на уровне земной орбиты составляет около 3.3х10-6 ньютонов/кв.м.  (точнее 4.29 *10-6 н/м2)
_________________________________________________ ________
Теперь надо подсчитать эквивалентное притяжение к Солнцу.
Ускорение свободного падения у Солнца составляет 274,8 м/с2
Диаметр Солнца 1,392 млн.км  Радиус 0.696 млн км
Расстояние Земля-Солнце около 150 млн.км
С учетом квадратичной зависимости получим Ускорение свободного падения к Солнцу в районе Земли
274,8* квадрат(0.696/150)  или 0,00591633408  м/c2 (6 мм/с2) или
qзс =5,91633408 *10-3 м/с2
Теперь по 2 закону Ньютона мы можем записать
Fт =   qзс * S * h * p
Где qзс-- Ускорение свободного падения к Солнцу в районе Земли
      S – площадь Сферы Дайсона
      h – толщина оболочки  Сферы Дайсона
      p -  плотность оболочки Сферы Дайсона
 Аналогичную формулу мы можем записать и для Светового Давления
 Fиз=   qизс * S 
Где qизс — сила светового давления на уровне земной орбиты
      S – площадь Сферы Дайсона
Естественно потребовать
Fт = Fиз   
И тогда можно получить формулу
   qзс * S * h * p =   qизс * S      qзс *  h * p =   qизс   
или
h * p =   qизс  / qзс =  4.29 *10-6 (н/м2) /5,91633408 *10-3(м/с2) =
1н= 1 кг*м/с2
= 0,725 *10-3(н* с2/м3) = 7.25*10-4 (кг/м2)
При плотности 4000 кг/м3 мы имеет толщину
1,813 *10-7 м , тоесть 181,3 Нанометров.
Получается ,что НаноДайсон возможен, более того имеет запас в два порядка по числу атомов….
Правда , есть проблемы с распределением получаемой энергии в системе, но по моему эти вопросы распределения уже на порядок проще , чем Сама проблема.
Единственно, что меня смущает --- это не допустил ли я ошибку в степенях расчета, как председатель Союза Артиллеристов…..
(Жуль Верн «Вверх Дном») 

[AlexLaz]

Ну не могут нанороботы подниматься с планеты и путешествовать в космосе.

Похоже, что Владимир 2 окончательно отчаялся меня вразумить и покинул этот форум.
Очень жаль. Теперь придется все считать самому  . С другой стороны, упражнять мозги всегда полезно.
Прежде всего, несколько слов о том, почему так важен вопрос смогут ли нанороботы преодолеть гравитационный колодец Земли с помощью солнечных парусов?
Это совершенно новый способ вывода полезных грузов в космос, абсолютно экологически безопасный и не требующий никаких затрат энергии – вся энергия, необходимая для преодоления гравитационного колодца Земли берется непосредственно от Солнца. Единственное ограничение на грузы – они должны быть порезаны на микроскопические кусочки. Это исключает применение этого способа в пилотируемой космонавтике – мы не можем порезать на кусочки космонавта. Но с другой стороны, мы можем с помощью этого метода забросить в космос оплодотворенную яйцеклетку и далее, с помощью роботов, вырастить из этой яйцеклетки взрослый организм, что в некоторых случаях (таких как колонизация отдаленных планет) может оказаться вполне достаточным. Разумеется, сами макроскопические роботы, при достаточном уровне развития нанотехнологий и робототехники, вполне могут быть порезаны на кусочки и снова собраны из этих кусочков после выхода на орбиту. И, конечно же, после выхода на орбиту из нанороботов могут быть собраны и более простые устройства – такие как щит для защиты от космической радиации, которая, как выяснилось в ходе дискуссии на этом форуме, чрезвычайно опасна для нанороботов.
Иными словами, ответ на этот вопрос позволит нам представить себе как будет выглядеть космонавтика в эпоху развитых нанотехнологий. Или же космонавтика других цивилизаций, уже создавших развитые нанотехнологии.
Итак, смогут ли нанороботы преодолеть гравитационный колодец Земли с помощью солнечных парусов?
Я провел маленькое теоретическое исследование и получил следующий предварительный ответ на этот вопрос: возможно, смогут, но для такой планеты как Земля, с ее уровнем освещенности Солнцем и силой тяжести, все на пределе возможного, и решающим фактором, который определит, будет ли это возможно или нет, являются физические свойства пленки, из которой будет изготовлен солнечный парус. Пленка должна быть не просто тонкой, а предельно тонкой – один, максимум два слоя атомов (два слоя допустимы только в том случае, если пленка будет очень хорошо отражать падающий на нее свет). Пленка должна быть максимально непрозрачной и отражать как можно больше света. Ее плотность не должна быть существенно выше, чем плотность воды. Реально ли изготовление такой пленки или нет – я не знаю. Это вопрос к экспертам по нанотехнологиям.

Далее идут подробности для любознательных о том, как были получены эти результаты.

При расчете использовалось значение давления солнечного света в районе Земли, которое уже использовалось в этом форуме самим Владимиром 2 (ответ №72): P=4.57*10^(-6) Н/м^2.

Для приблизительной оценки будем условно считать, что сила тяги, создаваемая солнечным светом равна давлению солнечного света P, умноженному на площадь S солнечного паруса (P*S). На самом деле это не совсем так, поскольку произведение P*S равно тяге только для абсолютно черного паруса, полностью поглощающего весь падающий на него свет. В реальности тяга больше и зависит от коэффициента отражения материала паруса и угла его наклона, и в самом лучшем случае (зеркальный парус, направленный перпендикулярно световому потоку) может быть равна 2P*S. Но мы в данном случае пытаемся дать консервативную оценку и потому берем наихудший случай.
Для того чтобы световой поток уравновешивал силу тяжести Земли, действующую на наноробота с парусами общей массой M, тяга должна быть равна силе тяжести действующей на наноробота с парусами (M*g, где g – ускорение свободного падения), то есть:

P*S=M*g    (1)

Но для того, чтобы наноробт не просто парил на одном месте, а смог разогнаться до первой космической скорости, необходимо чтобы сила тяги P*S в какое-то число раз K превосходила силу тяжести, т.е. должно выполняться следующее уравнение:

P*S=K*M*g   (2)

Назовем K коэффициентом запаса по тяге. Если K=1 получаем уравнение (1) для статического парения, если K>1 наноробот будет подниматься и набирать скорость, если K<1 наноробот будет падать.

Масса M состоит из массы полезного груза (собственно наноробота), обозначим ее буквой m, плюс из массы солнечного паруса. Масса паруса в свою очередь определяется его площадью S, умноженной на толщину d, и плотность p. То есть:

M = m + S*d*p (3)
Подставляем (3) в (2):

P*S=K*g*(m + S*d*p)   (4)

Путем несложных алгебраических преобразований из уравнения (4) можно вывести формулу для расчета площади паруса:

S = m*g*K/(P – K*g*p*d)   (5)

Прошу обратить внимание на выражение стоящее в знаменателе формулы (5):

(P – K*g*p*d)   (6)

Здесь P – давление солнечного света в районе Земли, и это значение мы изменить не можем. При разработке паруса мы можем только варьировать желаемый коэффициент запаса по тяге K, плотность материала, который мы выбираем для паруса p, и толщину самого паруса d. Причем мы можем выбирать только такие значения K, p, и d, при которых произведение K*g*p*d будет оставаться меньше чем P. Если они сравняются по величине, то знаменатель в (5) обратиться в ноль, а величина паруса станет бесконечно большой. Физический смысл такого результата будет состоять в том, что ни один сколь угодно большой парус не сможет обеспечить нам желаемого коэффициента запаса по тяге при столь тяжелом парусе. Мы должны будем либо умерить свои аппетиты и согласиться с меньшим запасом по тяге, либо использовать для паруса более легкий и тонкий материал. Таким образом, основное неравенство, которым мы будем руководствоваться при проектировании солнечных парусов для наноробота выглядит следующим образом:

K*g*p*d < P    (7)

Поскольку g тоже константа, имеет смысл перенести ее в правую часть неравенства:

K*p*d < P/g  (

Подставляем конкретные значения:
P/g = 4.57x10^(-6) Н/м^2/9.8 м/с^2 = 4.66*10^(-7) кг/м^2
Физический смысл полученной нами константы – масса пленки, из которой изготовлен парус, приходящаяся на один квадратный метр, для случая когда K = 1, то есть для случая зависания. Если мы хотим обеспечить запас по тяге, нам необходима еще более тонкая и легкая пленка.
И вот тут выплывает главная проблема: пленка не может быть сколь угодно тонкой. Самая тонкая пленка из всех возможных должна иметь толщину по крайней мере в один атом, т.е. 3,5 *10^(-10) м. (См. например заметку о такой пленке здесь: http://www.reomspb.ru/old_news5_23.html)
Я не знаю, какова плотность такой пленки. У всех полиэтиленов, например, плотность обычно меньше плотности воды (10^3 кг/м^2). Если умножить эту плотность на толщину 3,5 *10^(-10) м получим 3,5 *10^(-7) кг/м^2. Это позволяет получить коэффициент запаса по тяге вплоть до 1,33.
Однако не будем жадничать, поскольку чем больше K, тем, в соответствии с формулой (5) больше требуемая площадь парусов. Мы не знаем, насколько прочна такая тонкая пленка (наверное очень непрочна), и поэтому мы должны постараться сделать паруса поменьше.
Из формулы (5) видно, что площадь паруса прямо пропорциональна массе полезной нагрузки (наноробота). Поэтому для того, чтобы получить конкретное значение площади паруса, нам надо сделать кое-какие предположения относительно массы наноробота. Для начала возьмем наноробота минимальных размеров (порядка 2 микрона), предлагавшегося мною в одном из предыдущих сообщений.
Если условно представить себе наноробот в виде кубика с гранью 2 микрона (2x10^(-6) м^2), его объем будет 8x10^(-18) м^3.
Для консервативной оценки массы наноробота, предположим, что его плотность равна плотности алмаза 3,5 г/см^3 (или 3,5*10^3 кг/м^3). Алмаз – это по видимому, основной материал, из которого будут построены саморазмножающиеся нанороботы, черпающие строительный материал из углекислого газа, причем, разумеется, реальная конструкция не будет представлять собой сплошной алмаз и по крайней мере половину объема будут занимать пустоты, так что плотность 3,5 даст нам очень консервативную оценку массы. Или же мы просто можем представить себе, что на самом деле наш наноробот имеет размеры гораздо большие чем 2 микрона, но много пустот внутри, что, наверное, удобнее с точки зрения конструирования – в конце концов, для подсчета площади паруса важна масса полезной нагрузки, а не ее объем.
Итак, умножаем плотность на объем и получаем массу кубика: 3,5*10^3 * 8*10^(-18) = 2,8 * 10^(-14) кг.
Посчитаем площадь паруса для этой наноробота и коэффициента запаса по тяге 1,2:

S = m*g*K/(P – K*g*p*d)= m*K/(P/g – K*p*d)= 2,8 * 10^(-14) кг *1,2/{4.66*10^(-7) кг/м^2 – 1,2 * 3,5 10^(-7) кг/м^2}= 7,3*10^(-7) м^2
То есть, полная площадь парусов одного наноробота должна быть 0,73 квадратных миллиметра. При этом он будет двигаться с ускорением в 20% от ускорения свободного падения (1,96 м/с^2) и разгоняясь за пределами атмосферы при таком ускорении достигнет первой космической скорости через 1 час и 7 минут!

Разумеется, все эти подсчеты очень условны, поскольку мы на самом деле не знаем физических свойств пленки толщиной в один атом: Какова ее реальная плотность? Какова ее прочность – не порвется ли она будучи растянута почти на миллиметр? Какую долю света она пропускает сквозь себя и какую отражает – от этого очень сильно будет зависеть реальное значение светового давления. А если учесть, что при использовании пленки, хорошо отражающей свет давление солнечного света возрастает почти в два раза, то в этом случае мы сможем позволить себе пленку в два раза толще, из двух слоев атомов. Возможно, она будет двухслойной – т.е. один слой будет обеспечивать механические свойства пленки, а другой слой – оптические, такие как высокий коэффициент отражения.
Возможны даже еще более экзотические решения, например, совмещение пленки с системой электростатической защиты от радиации, при этом коэффициент отражения паруса будет увеличиваться за счет создания перед ним облака из электронов, выбиваемых с поверхности пленки электронами, содержащимися в солнечном ветре. Но это все так, мои фантазии дилетанта. Хотелось бы услышать мнение ученого, например Владимира 2, если он все еще читает этот форум.
И в заключение еще одна мысль: высокие технологии потому и называются высокими, что работают на самом пределе возможного. И если нанороботы, способные выкарабкиваться из гравитационного барьера Земли за счет солнечного света когда-либо будут созданы, это будет величайшим триумфом самых высоких нанотехнологий.

[Koverun]

Ну не могут нанороботы подниматься с планеты и путешествовать в космосе.

Похоже, что Владимир 2 окончательно отчаялся меня вразумить и покинул этот форум.
Очень жаль. Теперь придется все считать самому  . С другой стороны, упражнять мозги всегда полезно.
Прежде всего, несколько слов о том, почему так важен вопрос смогут ли нанороботы преодолеть гравитационный колодец Земли с помощью солнечных парусов?

Не совсем понятно как солнечный парус сможет выводить микрогруз на околоземную орбиту. Если Солнце находится в зените или около того, то оно будет светить на парус сверху, т. е. как раз с той стороны, куда груз и парус должны подниматься. Это значит, что давление, создаваемое на солнечном парусе светом, будет создавать силу, направленную вниз, т. е. к земле, а не наверх к околоземной орбите.

[AlexLaz]

Не совсем понятно как солнечный парус сможет выводить микрогруз на околоземную орбиту. Если Солнце находится в зените или около того, то оно будет светить на парус сверху, т. е. как раз с той стороны, куда груз и парус должны подниматься. Это значит, что давление, создаваемое на солнечном парусе светом, будет создавать силу, направленную вниз, т. е. к земле, а не наверх к околоземной орбите.

Вообще-то описание всех маневров в процессе выведения занимает в повести "Технокосм" (http://technocosm.narod.ru/texts/technocosm_frame.htm см. Главу 1.2 "Почтальоны Вселенной") несколько страниц и я их здесь пересказывать не буду. Но если в двух словах: выходить на орбиту лучше всего на рассвете, когда лучи солнца направлены по касательной.

[gans2]

Не совсем понятно как солнечный парус сможет выводить микрогруз на околоземную орбиту. Если Солнце находится в зените или около того, то оно будет светить на парус сверху, т. е. как раз с той стороны, куда груз и парус должны подниматься. Это значит, что давление, создаваемое на солнечном парусе светом, будет создавать силу, направленную вниз, т. е. к земле, а не наверх к околоземной орбите.

Вообще-то описание всех маневров в процессе выведения занимает в повести "Технокосм" (http://technocosm.narod.ru/texts/technocosm_frame.htm см. Главу 1.2 "Почтальоны Вселенной") несколько страниц и я их здесь пересказывать не буду. Но если в двух словах: выходить на орбиту лучше всего на рассвете, когда лучи солнца направлены по касательной.

Скажите, а где сила сопротивления парусу?. Или Вы атмосферой пренебрегли? а эта сила для таких эфемерных созданий будет весьма велика. Внешняя баллистика, знаете ли. Сопротивление растет пропорционально квадрату скорости.
 H 70км  1,76*10^15   
  H 100км  5,5*10^12   
  H 200км  1,7*10^9   
  H 300км  7,31*10^8   
  H 500км  8,24*10^7   
  внутр. пояс ван Аллена  ~10^4
частиц на кубический САНТИМЕТР!

Программка для расчета посадки спускаемого аппарата из космоса. ReentryModel
 дает такой результат - ваш парусник весом 4*10-14 кг и площадью 7*10-6 м2 на высоте 200 километров при начальной скорости 10 метров в секунду, начинает тормозится с ускорением 1g (9-10 м\c2) (Аэродинамическое качество я оптимистично принял за 10, если поставить C= 1 как для шарика(что не может быть) ускорение станет 1g не сразу а через 10 секунд)
Прислать программку?

[Koverun]

Не совсем понятно как солнечный парус сможет выводить микрогруз на околоземную орбиту. Если Солнце находится в зените или около того, то оно будет светить на парус сверху, т. е. как раз с той стороны, куда груз и парус должны подниматься. Это значит, что давление, создаваемое на солнечном парусе светом, будет создавать силу, направленную вниз, т. е. к земле, а не наверх к околоземной орбите.

Вообще-то описание всех маневров в процессе выведения занимает в повести "Технокосм" (http://technocosm.narod.ru/texts/technocosm_frame.htm см. Главу 1.2 "Почтальоны Вселенной") несколько страниц и я их здесь пересказывать не буду. Но если в двух словах: выходить на орбиту лучше всего на рассвете, когда лучи солнца направлены по касательной.

То значение давления солнечного света P=4.57*10^(-6) Н/м^2, которое Вы использовали в расчётах, скорей всего именно для того случая, когда Солнце находится днём в зените. Если лучи Солнца будут направлены по касательной, да ещё и утром, то это расчётное значение давления света нужно значительно уменьшить.

[AlexLaz]

Скажите, а где сила сопротивления парусу?. Или Вы атмосферой пренебрегли? а эта сила для таких эфемерных созданий будет весьма велика. Внешняя баллистика, знаете ли. Сопротивление растет пропорционально квадрату скорости.

Для оценки ограничений на конструкцию наноробота с парусом использовалась самая примитивная модель атмосферы: до какой-то высоты воздух (там система поддерживается в воздухе броуновским движением и потоками воздуха), а дальше пустота, в которой силу тяжести должен уравновешивать солнечный ветер. Если считать что такая граница проходит на высоте 100 км, то такая модель позволяет дать самую консервативную оценку требований к конструкции. Сейчас объясню почему.
Граница в 100 км обычно принимается в качестве границы атмосферы для макроскопических аппаратов. Очевидно, что для нанороботов, с их высокой парусностью (отношением площади к массе) граница должна проходить гораздо выше. Например, если принять для них эту границу на высоте двух с половиной тысяч километров, то на этой высоте ускорение силы тяжести равно уже не 9,8 м/с^2, а почти в два раза меньше. Соответственно менее жесткие требования к конструкции паруса - для пленки можно взять уже не один. а два слоя атомов. Если эту границу провести на высоте шести с половиной тысяч километров, то мы можем делать пленку уже из четырех слоев. Поэтому граница в 100 км дает нам самую консервативную оценку с самыми жесткими требованиями к конструкции.
Как показывают полученные Вами результаты расчетов, границу атмосферы для нанороботов действительно можно перенести гораздо выше, а до ее достижения возможно маневрирование наноробота в режиме планера, использующего солнечные паруса как крылья. Предполагается что паруса могут менять угол наклона, как разгоняя наноробот за счет давления света, так и поднимая его высоту за счет подъемной силы от встречного потока. При этом нам не нужно значение запаса по тяге К большее единицы - компенсация силы тяготения на этом участке будет обеспечиваться чистой аэродинамикой, так что большую часть парусов можно будет использовать именно как крылья. Коэффициент К больше единицы потребуется нам только после выхода из атмосферы.
А программку, конечно, пришлите. Интересная наверно программка. Попробую с ней поиграться.

То значение давления солнечного света P=4.57*10^(-6) Н/м^2, которое Вы использовали в расчётах, скорей всего именно для того случая, когда Солнце находится днём в зените. Если лучи Солнца будут направлены по касательной, да ещё и утром, то это расчётное значение давления света нужно значительно уменьшить.

За пределами атмосферы высота Солнца над горизонтом не имеет никакого значения, если парус может поворачиваться к Солнцу под нужным углом. Причем нужный угол - это не перпендикулярно потоку - одну (большую) из компонент вектора тяги необходимо направить противоположно силе тяжести для ее компенсации.