Помогите разобраться с колонизацией Марса

[Kanavin]

"Ионные двигатели теоретически позволят пилотируемому аппарату достичь Марса за 60-70 суток (при земной силе тяжести для экипажа), а беспилотные аппараты смогут достигать красной планеты за 15-20 дней." - в самом низу тут: http://ru.wikipedia.org/wiki/Марс

Вот такая заметка в Википедии. У меня так выходит, что если тупо разгоняться с 9,8 м/с 60 суток, и вырубить двигатель, то за 61-ые сутки КА пролетит 4,3 млрд. километров. Т.е. 30 а.е., т.е. за 1 сутки пролетит растояние от Солнца до Нептуна.

Да и вообще,у меня получается, что с ускорением 9,8 м/с за 256 суток можно развить скорость в 75% от световой. Где я гоню? Помогите. ))

P.S.
Вообще удивлен - что это за двигатели такие, с помощью которых можно в пределах 10 световых лет туда-сюда сгонять за каких-то 25 лет - не много не мало, а 12 звездных систем...

[Тоха]

У меня так выходит, что если тупо разгоняться с 9,8 м/с 60 суток, и вырубить двигатель, то за 61-ые сутки КА пролетит 4,3 млрд. километров. Т.е. 30 а.е., т.е. за 1 сутки пролетит растояние от Солнца до Нептуна.

Аппарат же не по прямой летит, а по дуге эллипса. Не правильно экстраполируете данные на Нептун.

[Kanavin]

Да фиг с ним, с Нептуном - до Марса с такими двигателями 4-5 дней полету выше крыши. С учетом разгона и торможения, а в самом благоприятном случае - 3 дня максимум.

Я просто к тому, что дублеры космонавтов годами сидят в изоляции, в спец помещениях - отрабатывают полет на Марс, а тут - такие скорости. Может где ошибка? Про "земную силу тяжести", например?

[Хартиков Сергей]

     Если ускорение 9.8 м/сек² является ускорением, измеряемым относительно некоторой выделенной инерциальной системы отсчета (одной и той же), то, конечно, можно достаточно быстро разогнаться до околосветовой скорости. Однако здесь надо поднять сразу два дополнительных вопроса:

     1) Постоянное ускорение в этой (одной и той же) ИСО соответствует все время увеличивающемуся (в пределе - до бесконечности) ускорению в собственной ИСО - то есть в такой ИСО,  в которой в данный момент времени корабль неподвижен. Это означает, что космонавт будет испытывать все время увеличивающиеся перегрузки (до бесконечности).

     2) При таком режиме движения каждую очередную секунду придется тратить все больше и больше энергии (в пределе - до бесконечности).

[Тоха]

Да фиг с ним, с Нептуном - до Марса с такими двигателями 4-5 дней полету выше крыши. С учетом разгона и торможения, а в самом благоприятном случае - 3 дня максимум.

Я просто к тому, что дублеры космонавтов годами сидят в изоляции, в спец помещениях - отрабатывают полет на Марс, а тут - такие скорости. Может где ошибка? Про "земную силу тяжести", например?

А какую енергетическую жилу разрабатывает экипаж в аппарате?
Полет по прямой в околосолнечном пространстве -- дело затратное.

[Kanavin]

     1) Постоянное ускорение в этой (одной и той же) ИСО соответствует все время увеличивающемуся (в пределе - до бесконечности) ускорению в собственной ИСО - то есть в такой ИСО,  в которой в данный момент времени корабль неподвижен. Это означает, что космонавт будет испытывать все время увеличивающиеся перегрузки (до бесконечности).

Т.е. для того, чтобы проблем не было, нужно двигаться относительно себя с постоянным ускорением - но тогда относительно (все условно) Земли ускорение будет все время падать? Блин, выходит ОТО работает даже на таких небольших растояниях как Земля - Марс...

[Хартиков Сергей]

     Кстати, даже не ОТО, а все та же СТО: этот вывод делается именно в СТО - это называется "релятивисткое равноускоренное движение" (или "гиперболическое движение" - по виду формулы). ОТО привлекать здесь не требуется (хотя ответ получился бы тот же). Связано с тем, что нет гравитации и достаточно использовать локальные системы отсчета (кроме исходной ИСО). ОТО пришлось бы использовать, если бы была гравитация (не эквивалент ускорения, а "настоящая") или требовалось бы рассматривать протяженные системы отсчета.

[Дрюша]

На самом деле энергетические расходы будут не увеличиваться, а только уменьшаться со временем. Масса корабля, всё-таки, уменюшается по мере расходования рабочего тела...

Причина в другом. У плазменно-ионных двигателей, существующих на данный момент, тяга составляет доли грамма... Тьфу, миллиньютоны... А так... Удельный импульс (на единицу расхода массы) ещё больше у карманного фонарика. Можете посчитать сами. Правда, тяга у этого фонарика... Можете сами сосчитать, какая.

А СТО тут не при чём. Она начнёт вступать в свои права примерно через год (ну ладно, несколько месяцев) непрерывного разгона с ускорением 9.8 метров в квадратную секунду. В пределах солнечной системы можно ограничиться классикой.

[Kanavin]

Причина в другом. У плазменно-ионных двигателей, существующих на данный момент, тяга составляет доли грамма... Тьфу, миллиньютоны... А так... Удельный импульс (на единицу расхода массы) ещё больше у карманного фонарика. Можете посчитать сами. Правда, тяга у этого фонарика... Можете сами сосчитать, какая.

А.. Ну все понятно - значит в принципе возможно движение такое - проблема в двигателях. Но тогда ошибка в Вики - слабенькие ионные двигатели не способны поддерживать на КА "земную силу тяжести" в течении всего полета.

[Хартиков Сергей]

     Вопрос-то состоит не в том, чтобы разогнать до "почти С" один последний атом, а разогнать вполне конкретное тело космонавта с приборами. Поэтому требуемая энергия все-таки быстро устремится к бесконечности.

[Kanavin]

     Вопрос-то состоит не в том, чтобы разогнать до "почти С" один последний атом, а разогнать вполне конкретное тело космонавта с приборами. Поэтому требуемая энергия все-таки быстро устремится к бесконечности.

Насколько я понимаю, 75% скорости света это еще не та скорость...

[Хартиков Сергей]

     В том фрагменте речь шла о другом режиме ускорения: когда оно оставалось постоянным в ИСО Земли (в собственной ИСО космонавта оно бы при этом постоянно увеличивалось).

[bob]

Вот такая заметка в Википедии. У меня так выходит, что если тупо разгоняться с 9,8 м/с 60 суток, и вырубить двигатель, то за 61-ые сутки КА пролетит 4,3 млрд. километров. Т.е. 30 а.е., т.е. за 1 сутки пролетит растояние от Солнца до Нептуна.

Да и вообще,у меня получается, что с ускорением 9,8 м/с за 256 суток можно развить скорость в 75% от световой. Где я гоню? Помогите. ))

P.S.
Вообще удивлен - что это за двигатели такие, с помощью которых можно в пределах 10 световых лет туда-сюда сгонять за каких-то 25 лет - не много не мало, а 12 звездных систем...

Это идеализация. Мы не знаем ионного двигателя, который давал бы возможность разгоняться с ускорением, равным силе тяжести на Земле. Даже, если бы он летел один, без полезной нагрузки. Во вторых, вспомните формулу Циолковского и потребное количество делящегося материала, которое позволило бы идти с таким ускорением около года. Впрочем, если взять всю фантастику Журавлёвой и Альтова, там к звёздам так и летают, наплевав на формулу Циолковского. Технологически, при всём известном на сегодня, ядерно-ионный двигатель, по какой бы схеме он ни был сделан, не может существенно превысить скорость около 1000 км/с. Само по себе их применение для АМС в последние полтора десятилетия - прогресс огромный. Но не стоит ждать от него повторения фантастики 50-60ых годов. Всё гораздо скромнее.

[Kanavin]

Технологически, при всём известном на сегодня, ядерно-ионный двигатель, по какой бы схеме он ни был сделан, не может существенно превысить скорость около 1000 км/с.

Этой скорости за глаза хватит, чтобы долететь до Марса за 1 сутки... А на сегодняшний день вообще существуют какие-либо способы уменьшения перегрузок? Какие-нибудь сверхмощные магниты, увеличивающие мощность пропорционально возрастающим перегрузкам? И вообще, чисто теоретически-гипотетически, в будущем возможно создание двигателей, спопобных в течении пары недель облетать всю солнечную систему (где-то читал про гигантскую рельсовую пушку, на орбите, которая стреляла бы КА, а на орбиту на лифте добираться надо )? Или подобные вещи на уровне "машины времени"?

[bob]

Этой скорости за глаза хватит, чтобы долететь до Марса за 1 сутки...

На участке разгона до Марса с современной технологией дай бог десяток лишних километров в секунду набрать. Ионный двигатель - типичный двигатель малой тяги. Выигрыш в к п. д. и в скорости даёт только работая месяцами и годами. Атомная батарея работает, он потихонечку светит. Это же кинескоп без экрана. Представьте себе разгон телевизионным лучом. Поэтому их никогда не будут применять даже для взлётов и посадок на малые тела. Только в свободном пространстве. Слишком ничтожна их тяга. Про двигатели была древняя тема
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,10135.0.html

[Stepa]

Это же кинескоп без экрана. Представьте себе разгон телевизионным лучом.

Заголовок "Техники - молодежи" 2050 г. : "Вторая жизнь "Рубина"  или вместе к Юпитеру"

[bob]

Заголовок "Техники - молодежи" 2050 г. : "Вторая жизнь "Рубина"  или вместе к Юпитеру"

Я утрирую. Просто часто люди, читая слова "ядерно-ионный двигатель", представляют себе нечто фантастическое из сборников "Молодой Гвардии" за 1960-63ий годы. Там на них с планет взлетали с огромными ускорениями и прочая несусветность деялась.

[bob]

Откуда-же столько рабочего тела взять для ускорения при современных энергоисточниках?

[Бородатый Кабан]

Но нам достаточно и того, что двигатель с постоянной тягой, типа ионного, чисто теоретически позволяет всего за один год при а=9,8м/сек^2 разогнаться до 9,8*60*60*24*365=309052800 м/сек (т.е. до скорости большей, чем скорость света).
Так что можно начинать колонизировать Марс.

Можно. Чисто теоретически.

Помните опыт Циолковского, когда, находясь в неподвижной (в начальный момент) лодке, он стал вышвыривать вёсла за борт, вследствие чего лодка начала двигаться? Перефразируя ответ Боба, сформулирую вопрос следующим образом: сколько потребуется вёсел Константину Эдуардовичу для разгона лодки ну хотя бы до 1 км/с? Масса лодки 50 кг, Циолковского - 80 кг, одного весла - 5 кг, начальная горизонтальная скорость брошенного весла - 5 м/с (цифры взяты от балды, чисто для конкретики). Трением о воду на первый раз можно пренебречь. Но следует учесть, что в начальный момент времени все необходимые вёсла находятся в лодке. Если она ещё не утонула, начинайте считать.

[Хартиков Сергей]

     Цитата kanat: "Наверное имелось ввиду противоположное? В результате ускорения в СО космонавта, ускоряющегося относительно СО Земли мы получим ускорение ускорения относительно СО Земли."

     Что Вы этим хотели сказать?

     Цитата kanat: "В таком случае, если не брать во внимание (абсолютно непереносимые) перегрузки и предполагая теоретическую возможность двигаться с ускоренным ускорением мы получим, что всего за час полета космонавт разгонится до 9,8*(60*60)^2=127008000 м/сек, т.е. почти половины от скорости света."

      Почему (60*60) у Вас в квадрате?