Крайние средства решения конфликтов во вселенной, с реалистичной физикой

[alex_semenov]

И самое главное. Теперь есть что ВАМ, дорогие, считать!
Верно?...

Верно Александр, верно, только на каком основании Вы свой релятивистский космолет считаете по Ньютоновой физике? Вот и ошиблись с энергией в десять раз!

Почему в 10 раз?
Примерно на 15% ошибся.
Примерно на дефект массы (в этом диапазоне скоростей так поправку считать еще можно).
А вот признайтесь. Когда вам понадобилась релятивистская формула кинетической энергии вы куда пошли? Часом не на википедию?
Там неверная формула.
И дает при 0.5с она эти самые 10 раз разницы Эйнштейна с Ньютоном.
А знаете как проверить, что формула неверная?
Возьмите ту формулу и рассчитайте кинетическую энергию тела на скорости скажем 0.00001с. Результат должен быть неотличим от обычной нютоновской формулы.
Верно?
А та формула что дает?
Хотите верную?

T= m0*c^2*[1/корень(1-v^2/c^2)-1]

Проверьте ее тем же способом.
Работает?
Теперь пересчитывайте насколько я ошибся.
19.2%
Вы правы. На таких скоростях УЖЕ надо учитывать поправку.
Спасибо!

[alex_semenov]

Звездые войны - битвы трамваев  

И троллейбусов.
 
Парус разгоняемый лучом можно назвать "трамваем". Идет же "по рельсам". Только в направлении луча! А вот питаемый лучом ионный двигатель действительно "троллейбус".
 
У него есть некоторая свобода маневра. Луч может на него поступать под каким угодно углом к направлению тяги двигателя. То есть для межорбитальных перелетов это то, что доктор прописал. Троллейбус тоже может немного рулить, но от проводов – никуда.
В общем, межзвездный трамвай (электричка?), межпланетный троллейбус.
 
Да, несколько непривычный поворот сюжета.
Но зато все в рамках футурологических традиций. Мечтатели о будущем (и будущих войнах в том числе) никогда не могли правильно предугадать тенденции. Даже Уэллс за пару лет до первой мировой "Войну в воздухе" представлял крайне неверно. Реальность всегда немало удивляла поворотами своей фантазии. А все почему, Ганс? Потому что все предсказатели полагались на свою интуицию. На интуитивный "вычислитель" здравого (обыденного) смысла. А природа, реальность, она больше чем то что эволюция же нам в голову заложила для узких потреб выживания в саванне Африки. Вон квантовая физика вообще за гранью понимания. Считать считаем. Понимать не понимаем. Поэтому  с ней, реальностью, только "по приборам". То есть по х-формулма.

Считать надо! Фантазия без расчета- зрелище жалкое .

В романе "Ложная слепота" еще один тип "городского транспорта" придуман. Он использует очень модную нынче квантовую телепортацию. Там очень близко к Солнцу (чуть ли не в короне) расположена "матрица Икара". Видимо, огромная энергетическая станция, которая каким-то образом  производит антиматерию. Далее совсем уже неведомым образом с этих античастицы снимаете информационная "калька"  и еще более загадочно телепартируется по световому лучу на борт корабля. Сам корабль "Тезей" помимо приемной антенны имеет еще и бассардовский коллектор, который собирает водород из пространства. Часть этого водорода превращаются по полученной "кальке" в античастицы, которые аннигилируют и дают кораблю тягу.
Очень хитрая схема. Крайне малореальная (судя по тому, что я знаю о квантовой телепортации) и вдобавок очень сложная. Коллектор Бассарда, приемник луча, аннигиляция...
Каждая технология сама по себе имеют массу проблем. А собранные в кучу...
Даже у куда более простого и более реалистичного "троллейбуса" (лазерный луч-> фотоэлементы -> ионный двигатель) каждая лишняя стадия  помимо лишней массы еще имеет и потери (100% кпд не бывает). Поэтому у Лэндиса все явные достоинства "троллейбуса" перед  примитивным "трамваем"-парусом потихоньку и сошли на нет.
И тем не менее надо отдать должное автору романа. Это ж надо было так все закрутить!
Кстати, и наше ближайшее будущее там описано относительно реалистично. Общество потребления потихоньку съедает само себя в виртуальной неге...
Но самая сильная идея "Ложной слепоты" все же в том, что разум может быть без сознания. Непривычная очень. Действительно тема для медитации... Но здесь это – оффтоп.

[alex_semenov]

Не надо ничего считать - луч лазера будет виден всем желающим безо всякого Глаза Ра. И чем ближе к оси наведения, тем виднее. Вся материя в луче лазера, сколько бы там ей не было будет переизлучать энергию все время работы лазера, а это годы и годы. Комета тоже "видимое ничто. 17Р\Холмса в диаметре видимого гало была больше солнца, а сколько тонн там пыли было? И какая там температура была?

"Надо, Федя. Надо!"... (с) 

Давайте разберемся в конце концов с ионизацией или рассеиванием луча.
Будет ли он виден со стороны?

Возьмем "учебные" условия. Излучатель на Меркурии. Корабль же уже пересек Солнечную систему и находится на 100 а.е. от Солнца. У самой ее границы где быстро заканчивается 10 атомов водорода на кубосантиметр и через гелиопаузу начинается межзвездное пространство с концентрацией 1-0.1 см-3.
Эта часть луча должна быть видна со стороны лучше всего так как проходит через самую плотно заполненную среду. Все согласны?

Что из себя представляет луч? Упрощенно это цилиндр. Длинной L = 100 а.е. = 1,5*10^15 см (почему сантиметры? Так здесь удобней) и диаметром 1000 км. Я считаю апертуру излучателя такой же как и парус. То есть диаметр 10^8 см. Получаем простой цилиндр. Площадь сечения луча S= 7,85E+15 см2. Объем цилиндра занимаемого лучом: V= 1,18E+31 см3
Если мы имеем концентрацию атомов водорода в Солнечной системе 10 штук на см3 то в луче находится n =1,18E+32 штук атомов водорода.

Для любознательных. Учитывая, что масса атома водорода 1,66667E-27 кг, общая масса газа между излучателем и парусом 196 350 кг. Почти 200 тонн.

Но это – "шашечки", а нам "ехать". Нам важно знать именно число атомов в луче хотя бы в течении секунды (пока длинна луча не изменилась заметно)
И это  n =1,18E+32 штук.
Это первая важная величина.

Вторая необходимая нам величина – число квантов света в луче (в течение той же секунду).
Считаем.
Нам известна мощность луча. С поправками это ~2E+16 Ватт. Длинна волны пускай будет l=0.01мм =10^-5м. Считаем число фотонов испускаемых излучателем за секунду через уравнение Планка:

E = h*f = h*c/l . N/t = W*l / (h*c) =9,9054E+35  штук/с.

Но нам нужно все количество фотонов в луче за секунду. 100 а.е. свет пробегает за 50000 с (~14 часов).  Значит, в каждый момент времени в  луче находится фотонов:

N = 9,9054E+35 *50000 =4,9527E+40

Это вторая важная величина.
Теперь мы можем посчитать сколько фотонов в луче приходится на один атом водорода в столбе:

k = (N/n) = 4,9527E+40/1,18E+32 = 420398221,4

То есть каждый атом должен столкнутся с 420398221 фотоном чтобы полностью рассеять луч.
Но событие столкновение определяется "сечением".
И коэффициент рассеивания  луча в итоге будет:

R = k*x/S

Где k – количество фотонов на один атом водорода, S – площадь луча (см2) х – сечение  рассеивания  для фотонов на водороде (см2). Это параметр надо найти в справочниках и теперь можно считать какая часть энергии луча будет реально рассеяна.

Перепроверяйте теорию. Нигде не напортачил? (я же могу!)

Вот тут   http://cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/095/573.htm   читаем:

Эта зависимость, найденная на основе представления об атоме как об электрическом диполе, колеблющемся в поле световой волны, называется Рэлея законом. Вблизи атомных линий (  0) сечения резко возрастают, достигая в резонансе ( = 0) очень больших значений   2  10—10см2. Вследствие ряда особенностей резонансного Р. с. оно носит специальное название резонансной флуоресценции.

Я не стану утруждать себя тонкостями (хотя 10^-5 см это 10^-7м то есть ~100 нм). Из текста ясно что  круче чем x= 10^-10 см2  сечение рассеивания быть не может. Допустим, что наш луч по глупости  попал в резонансноее флюоресцирование. Какая часть энергии будет рассеяна во всем столбе луча?

R=  (420398221 *10^-10)/(7,85E+15 )= 5,35268E-18

Это значит что из каждых  2E+16 ватт  на межпланетном водороде рассеется  0.1 Ватта.
Так как луч путешествует 50 000 с то во всем столбе (поперек всей системы!) рассеится не более 5 Квт.

Что с ионизацией водорода?
Вот здесь у меня: http://go2starss.narod.ru/pub/E009_RMP.html Цитирую:

Фотоионизация атомов водорода начинается при энергии фотонов 13.6 электронвольт=2.18*10-18 Дж (длина волны 91.2 нм), и при этой энергии сечение фотоионизации максимально и равно 6.3*10-18 см2 ([9],стр.410).

То есть с ионизацией во-первых мы не попадаем в максимум по длинне волны (как впрочем и с флюоресценцией). Но если бы и попали, с ионизацией вообще труба была бы. Сечение ионизации на 8 (восемь!) порядков меньше сечения флуоресценции.

Ну и с пылью. Концентрация пыли (даже по массе) намного порядков меньше чем водорода. Если водород не смог рассеять, эти крохи – тем более ничего не могут.

* * * * * * * * *
Окончательно:
Луч со стороны в космическом вакууме виден не будет даже Оку Ра!

Объясняю для тех, кто пользуется своим обыденным воображением и теряется в недоумении от полученного результата. Чтобы лазерный (или любой другой) луч увидеть сбоку надо:
Не столько Огромная мощность луча (1), сколько небольшой диаметр луча (2). То есть концентрация этой мощности на м2. Поэтому лазеры на дискотеке имеют малую апертуру. Так их лучше видно при их мизерной мощности (и то приходится все делать в темноте). Хотя расходится такой луч сильней.
Но и этого обычно мало. Приходится подпускать в луч дыма все равно. Потому что еще нужна плотная среда с хорошим сечением рассеивания (3).



В нашем случае условие 1 соблюдается. Но условие 2 – нет! (плотность энергии луча всего в 13 раз больше чем в солнечном луче). И тем более не соблюдается условие 3. Оно не то что не соблюдается. Оно вопиюще не соблюдается как бы вы не изгалялись в выборе эффекта поглощения, рассеивания или ионизации! Вакуум в космосе круче чем в любой лаборатории.
Даже концентрированный лазерный луч в чистом воздухе при нормальном давлении не больно то и заметишь. В чистой воде тоже не шибко! Пропустите луч лазерной указки через чистый водород при нормальном давлении. Много увидите?
Как можно наедятся увидать наш луч при такой концентрации водорода как у нас?
Вот и расчет показывает - рассеивание пренебрежительно мало.

Если в логике предложенного мною расчета нет ошибки, предлагаю тему рассеивания луча в почти идеальном вакууме  и заметности его со стороны Ока Ра закрыть как позорное недоразумение.

[alex_semenov]

И, кстати, лазерам вообще не нужен источник питания, кроме самого Солнца. То есть вообще. Прямая накачка излучением.

Да, у Форварда в романе "Мир Роша" так и было.

Да не закреплён он на планете с массой Земли! Он - на полярной орбите вокруг планеты с массой Меркурия.

Что касается проекта Форварда  для начала предоставим ему слово (перевод черновой поэтому не обессудьте). Надо еще заметить, что ранее приведенная вами цитата моего старого выступления на форуме НК содержала как концептуальные ошибки, так и чисто факторологические неточности-догадки. Тогда я роман не читал и гадал о деталях проекта. Теперь же, прочитав роман, я готов все исправить.

* * *  Отрывок из главы 4 * * *

Их первая экскурсия была к одной из  лазерных генерирующих станций. Всего существовала тысяча таких станций расположенных на солнцесинхронной  орбите вокруг Меркурия искрящихся как брильянтовое ожерелье самой внутренней планеты. Каждая станция состояла из огромного тридцать километров в диаметре светового рефлектора. Он  концентрировал солнечный свет в центр на накачиваемый солнечным светом лазерный генератор.  Астронавты посещали станцию, разбившись на группы по пять человек. Каждая - на маленьком космическом буксире. Наблюдать приходилось через полупрозрачные иллюминаторы буксира, так как для скафандров здесь было слишком жарко.
Ред, которой ни раз приходилось  смотреть с орбиты на многие планетоиды, нарушила тишину задумчивого созерцания поверхности Меркурия.
- Как сильно виден изгиб терминатора – сказала она – я полагала, что лазеры расположены на солнце-стоящей орбите. А с такой орбиты терминатор на поверхности Меркурия должен быть прямым, а тень на  Меркурий должна закрывать ровно половину диска.     

-Есть определенный резон в том, что лазерные генераторы и их солнечные коллекторы летают именно здесь, вокруг Меркурия, а не на собственных орбитах вокруг Солнца. – Отозвался в наушниках голос главного инженера,  проводившего экскурсию. -  Световое давление не может быть сильным, но солнечные фотоны,  в конце концов, достаточно далеко вытолкнут эти огромные и легкие солнечные коллекторы, если их не поставить на гравитационный якорь массой планеты. Фактически, давление света здесь настолько большое, что плоскость орбиты зеркало-парус с лазером не проходит через центр Меркурия. Световое давление фактически смещает плоскость орбиты на несколько сот километров в направлении теневой стороны планеты.   И это же давление сохраняет орбитальную прецессию всех генерирующих спутников так, чтобы они все всегда стояли "лицом к Солнцем".

-  Эти штуки без сомнения значительно продвинулись с тех пор, когда появились на первых лазерных фортах – сказал Георгий, пристально смотря на огромную поверхность солнечного коллектора, который казалось разливался к некому отдаленному горизонту подобно поверхности маленького моря. Он сделал паузу, потом озадачено подал голос. – Поверхность коллектора имеет необычный цвет. 

- Они сделаны из специальной отражающей пластмассы. – Пояснил инженер. -  Солнечный поток здесь на орбите Меркурия почти десять киловатт на квадратный метр, но он весь не используется лазером. Пленка коллектора отражает только ту часть светового потока, которая имеет правильную частоту накачки и только она преобразовывается в лазерную энергию.     



http://www.laserfocusworld.com/display_article/120085/12/none/none/Feat/High-energy-lasers-may-put-power-in-space

-  Для разгона "Прометея" понадобится  тысяча триста Тера-Ватт лазерной мощности и мы здесь имеем одну тысячу лазеров, поэтому каждый должен выдавать тысячу триста Гигаватт. – сказал Георгий. - Это много. Каков у них эффективность?

- Полное отношение солнечной мощности к лазерной только двадцать процентов. Но здесь важная задача – избавится от восьмидесяти процентов, которые вы не используете, – ответил Главный инженер. – Полный поток энергии проходящей через коллекторе диаметром тридцать километров – шесть тысяч пятьсот гигаватт.  Но только приблизительно тысяча пятьсот гигаватт отражаются на лазер, остальные проходит насквозь дальше, в космос.

- Так как лазер выдает тысяча триста гигаватт то эффективность самого лазера достаточно высока, – заключил Георгий. – Однако и две сотни гигаватт – достаточно много чтобы иметь проблему с тем как от них избавится.

- Нет, если вы имеете высокую температуру и большую поверхность,  - возразил инженер. Тем временем катер подошел ближе к самому лазеру.
- Сейчас начнется испытания – добавил гид.

Предупредительные огни  вспыхнули по краям зеркала в сто метрового диаметре. Оно повернулось и отклонило собранный коллектором свет в конец длинного лазерного блока, размером с гигантское офисное здание с четырьмя угольно-черными крыльями распростертыми в темноту космоса. Через несколько минут центральная часть лазера уже пылала вишнево-красным, потом желтым, потом и ребра радиаторов в основании засветилась вишнево-красным. 
 
- Длинна волны лазерного излучения в коротком инфракрасном спектре, поэтому вы никак не сможете его увидеть, – заметил инженер. – Но о том, что лазер включен, можно судить по красному свечению выходного зеркала резонатора.

Экскурсанты смотрели на выходное зеркало резонатора и видели красное пятно жара в его центре, где доли процента от лазерной энергии от тысяча триста гагаваттного луча  поглощалась в материале зеркала вместо того, чтобы направится к далекому концентратору лазерного потока.

* * *  Отрывок из главы 22 * * *

Лазерная мощность необходимая для разгона 82 000 тонного межзвездного судна с ускорением в один процент от земной гравитации составляла чуть больше 1300 тераватт. Как показано на слайде (слайд 5) она была получена от массива из 1000 лазерных генераторов расположенных в виде группировки спутников на орбитах вокруг Меркурия. Каждый лазерный генератор использовал световое зеркало диаметром в 30 километров, который собирал поток света суммарной мощностью в 6.5 тераватт и фокусировал на накачиваемый солнечным светом лазер только 1.5 тераватт, ту часть потока, которая  имела нужную длину волны чтобы обеспечить накачку лазера.   

Подкачиваемый правильно выбранным светом, лазер имел очень высокую эффективность и генерировал 1.3 тераватта монохромного когерентного излучения в инфракрасном спектре с длинной волны 1.5 микрон. Выходная апертура лазера составила 100 метров в диаметре, поэтому световой поток, который проходил через зеркала резонатора, был всего в 12 раз мощнее солнечного. Лазеры и их коллекторы располагались на солнцесинхронной орбите вокруг Меркурия, гравитация которого удерживала их там от дальнейшего смещения давлением солнечного света, чему помогала обратная реакция уходящего почти вертикально лазерного луча.     


http://www.fictionwise.com/ebooks/b4183/Rocheworld-/Dr-Robert-L-Forward/?si=0

1000 лучей от лазерных генераторов, нацелены в точку L-2 у Меркурия, где все они собираются предварительным зеркалом. Там у каждого корректируется смещение фаз и они комбинируются в один когерентный электромагнитный поток около 3.5 километров в поперечнике. Этот луч отражается далее направляющим зеркалом, которое имеет небольшой дополнительный наклон в 4.5 градуса над плоскостью эклиптики что соответствует возвышению Барнарды. Это зеркало слегка поворачивалось со временем чтобы постоянно быть направленным на  Барнарду (2).         

Команда, которая строит, управляет и обслуживает лазерные генераторы,  базируется на специальной станции, называемой  Меркурианский центр сборки, управления и контроля  системы лазерной тяги (Mercury Laser Propulsion Construction, Command, and Control Center). Станция не вращается по какой-либо орбите вокруг Меркурия, она висит на "солнечном якоре", подвешенная к большому кольцевому солнечному парусу, который плавает в теневом конусе Меркурия, приблизительно на половине длинны конуса.   

Последний элемент системы лазерной тяги – линза из тонких пластиковых пленок собранных в кольцевую сетку. Таким образом любая кольцевая зона либо пустая, либо заполнена тончайшим слоем прозрачной пластмассы, проходя через которую 1.5 микронный лазерный луч двигался чуть медленней, чем через вакуум, и его фаза сдвигалась в этом месте ровно на пол длинны волны. (Во время операции торможения, когда первоначально запланированная частота излучения была заменена на более короткий 0.5 микронный зеленый лазерный луч, сдвиг фазы в связи с задержкой пластике составила уже три раза по пол волны.) Эта огромная, так называемая, зонная пластинка Френеля работает как заключительная линза  для луча, приходящего от Меркурия. Так как фокусное расстояние зонной пластинки Френеля было очень большим, некоторое изменение в форме или положении колеблющегося пластика в сетчатой линзы  не имело практически никакого результата на качество фокусируемого луча.  Зонная пластинка медленно вращалась, что бы сохранить натяжение ее структуры и имела расположенный по ее периметру массив управляющих зеркал, которые использовали мизерную часть лазерного потока, что не попадала на линзу, для противодействия силе тяготения далекого Солнца и сопровождения огромного паруса, который постоянно находится на оси  Барнарда-Солнце. Расположение  лазеров, линзы и парусов, во время стадий запуска и  торможения очень условно показано на следующих слайдах (слайды 6a, 6b).

* * *
Конец цитаты.

И так.
Самый горячий вопрос.
Как спутник может передать импульс лазера планете?
Это элементарная орбитальная динамика, Ватсон!
 
Орбита "свободно падающего" спутника всегда проходит через центр планеты. Допустим, спутник находится на строго экваториальной орбите. Его орбита совпадает с плоскостью экватора. Теперь, допустим, он начинает непрерывно излучать мощный лазерный луч параллельно оси планеты (перпендикулярно плоскости своей орбиты). Скажем в северном направлении. Сила реакции луча передастся спутнику и он начнет смещаться в южном направлении. Если излучение непрерывно и постоянно то в итоге его орбита сместится в южном направлении и  теперь эта плоскость лежит ниже центра планеты (а спутник как бы ушел на более высокую  ненормальную орбиту). Чем сильней реакция (мощней луч) тем больше будет смещение в южном направлении плоскость орбиты. Логично?
Это ненормальная  ситуация. Спутник за счет реакции луча растягивает "гравитационный эспандер". Если луч выключить он вернется на прежнюю орбиту. Верно? Сила тяжести все время будет стараться сместить плоскость ненормальной орбиты  спутник  к центру системы. А значит  Земля (или другое массивное тело) через этот "гравитационный якорь" будет примет импульс созданный спутником. Планета начнет разгонятся в сторону южного полюса.
То есть, если излучать перпендикулярно своей орбите, то  весь импульс отдачи в итоге достанется планете вокруг которой вращается спутник. Схема Форварда именно так и построена. Хотя у него смещение происходит в обратном от луча направлении. Наоборот от Солнца. Его станции как бы оттягивают Меркурий от Солнца световым давлением солнечных лучей. Кстати, любая планета всегда испытывает небольшое ускорение от солнечного давления.

По поводу рассеивания паразитной энергии. Форвард понимал, что это одна из серьезнейших проблем. Особенно там, у Меркурия. Поэтому его решение (с зеркалом, которое отражает только нужные для накачки лазера частоты, остальные пропускает) мне до сих пор кажется на грани фола. Можно ли избавится от лишнего тепла ТАК?
Если да, то он – гений!
Но я хочу тут отметить специально (Ганс!). Мы не должны зацикливаться на каком-то одном решении. Мол, есть солнечные лазеры и все! Спектр решений здесь может быть очень пестрым. Это одна из степеней свободы агрессоров. Выбор разных технологий разгона.

По поводу заметности станций Оку Ра.

Потребляемая лазерами электрическая мощность: 1.47E+17 Ватт
какова будет при этом площадь солнечных батарей, собирающих энергию звезды? Думаю, что немаленькая, заметить будет можно. Вот орбиту этой площади и будет возмущать излучение.

Как видно из отрывков каждая "солнечная батарея" - 30 км в диаметре. Когда я выбирал разрешение того самого эталонного снимка для Ока Ра я как раз и рассчитывал что на фото Меркурия будут ярко видна каждый из 1000  энергетических спутники в виде отдельного яркого пикселя. А то и трех. Кольцо солнечного якоря в тени он увидит как маленькое кольцо. Исследовав спектр и динамику всех этих объектов (возмущение орбиты) он будет иметь почти полное представление о том, что он видит. То есть Око Ра при том разрешении, что мы обсуждали, с 10 св. лет сможет "в деталях" рассмотреть запускающую станцию Форварда, вычислить ее параметры и тем более ни с чем ее не спутает.
Хотя заклепки для созерцания ему будут все же недоступны.
То, что станция Форварда будет доступна Оку в прямом  наблюдении это не ваше открытие. Это моя подстава станции Форварда (зависть, наверное, его гению).
 

[alex_semenov]

Если в логике предложенного мною расчета нет ошибки, предлагаю тему рассеивания луча в почти идеальном вакууме  и заметности его со стороны Ока Ра закрыть как позорное недоразумение.

Есть возражение пип-пип-пип
 
[интересно, а как модераторы должны в данной ситуации поступить?  ]

Семен Семеныч...

[alex_semenov]

Название: Действие излучения большой мощности на металлы 
Автор(ы): Анисимов С. И. и др.
http://1.iesod3.z8.ru/self0023/170409_deystizlbolmosch.rar
Помоему, это бальзам на душу Ганса......

Все, ховайся от Гансовых разеров! Разберет же весь фолиант на цитаты и капец мне!
 
Кстати, Ганс, я тут на днях полистывал "Космическое оружие: дилемма безопасности". Там группа советских ученых, озабоченных коварными планами американской военщины, в результате анализ разрушительных эффектов лучевого оружия остановилась на цифре гарантированного поражения защищенной термическими экранами цели в 30 КДж/см2. То есть 300 МДж/м2. Но тут же вспоминают что американские коллеги в своих работах исходят из цифры 20 КДж/см2

[alex_semenov]

КРОВАВЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В ТРЕХ СОСНАХ ВО ИМЯ НАУКИ!

ЭпиграфЪ: "чем тебя породил, тем и убью!"

Давайте все же разберемся с расчетом доли рассеянного излучения.
Сначала с его теорией.

Открываем вот это: http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/crossection/

Забудте все что я раньше накрутил. Я заблудился в трех соснах.
Если почитать по ссылке и все правильно понять, то доля рассеиваемых частиц k считается очень просто:

k = n*x *L 

n – концентрация частиц в мишени  10 штук/см3
L – длинна мишени 1,5E+15 см (100 а.е.)
x  - сечение (рассеяние или ионизации, в зависимости от того что считаем) [см2/штуку].

k = [штук/см3] * [см2/штук] * [см]

Обратите внимание. Плотность луча – никаким боком тут НЕ ФИГУРИРУЕТ. Я наврал вам выше "про дискотеку". Широкий луч или узкий – влияния на долю рассеивания луча не играет. Тут я попал с обыденной интуицией. И видимо по этой же причини до этого, сколько с сечениями не сталкивался, не мог понять до конца как это все так просто считается (почему так мало параметров учитывается и нет площади луча)!

Чтобы понять как это все так получается, давайте все выведем "с нуля" сами. Особого ума тут не надо. Для начала посчитаем R- количество столкновений (штук).

R =N*T*p   (1)

[количество налетевших частиц]*[количество частиц мишени]*[вероятность столкновения частиц] 

Чем больше тех или тех частиц – тем больше столкновений. Ну и вероятность столкновения тоже играет роль. Чем она больше, тем больше.
Все "по уму"?
Идем дальше.
Определимся с p – вероятностью попасть частицей в частицу. Это геометрическая вероятность.



http://www.nsu.ru/mmf/tvims/chernova/tv/lec/node6.html#SECTION000310

Тут нет разницы бросаем мы идеальную точку (объект с 0 площадью) на площадь Q в которой выделен участок мишени А и тогда  p=A/O, или сама частица тоже имеет какой-то размер В, а область куда надо попасть - площадь С.
Если A=B+C то  p=(B+C)/O = A/O.
В этом – изюминка.
Геометрические размеры частиц (фотона, атома) – вещь абсурдная по сути. Но  так как мы имеем дело с вероятностным (квантовым) процессом то можем вводить через понятие геометрической вероятности естественное нам понятие "сечение" события в см2. В виде той самой площади А на которую случайно падает идеальная точка.
 
Заменим A на x, а O не S. Так удобней. p =x/S  [см2/см2]

Теперь распишу очень подробно формулу (1). Следите за скобками:

R= N*T*p = N*T*[x/S] = [N/S]*T*x = J*Т*x=J*[n*V]*x =[N/S]*n*[S*L]*x =N*n*L*x*[S/S] = N*n*L*x

J – поток частиц (штук/см2) как в ссылке, n – Концентрация частиц мишени (штук/см3) V – объем мишени (см3), S – площадь лба мишени(см2), L – длинна мишени (см).
Все правильно?

Но это R – количество столкновений (событий). А нас интересует доля частиц, не пролетевшая через мишень k

k= R/N = [N*n*L*x]/N =n*x*L

Наша простая формула готова.

Что в ней сбивает с толку (во всяком случае сбивало меня)? Почему тут нет площади? Кажется, если частицы летят плотным потоком (J большое), то и процент рассеянных частиц  k должен быть больше. Но это неверно. Это "очевидное" убеждение надо в себе придушить.

Мне пришла в голову вот какая парадигма (наглядный мысленный эксперимент).
Перед вами лесополоса из высоких старых сосен (у них внизу нет веток). Эксперимент жестокий. Вы-частица. Вам завязывают глаза и предлагают пройти сквозь лесополосу. От чего зависит вероятность того, что вы столкнетесь каким-нибудь деревом? То есть по сути k?
Пускай стволы сосен имеют одинаковый диаметр d и расставлены хоть и хаотично, но со средним  шагом по фронту h. Ваша собственная ширина (по плечам) -s

(s+d)/h  - это и есть сечение x вашего столкновения с какой-нибудь сосной. n – концентрация сосен "в объеме" посадки (здесь все на плоскости, значит концентрация на плоскости). L – глубина лесопосадки.
Корректная модель?
Но самое главное. Изюминка мысленного эксперимента. Представьте теперь, что эксперимент ставится ни на одном человеке, а на группе из N испытуемых. Их расставили цепью перед лесопосадкой и завязали глаза. Вперед! Кто-то прошел, кто-то столкнулся. Число неудачников статистически R=k*N. Тоже все верно?
Но теперь смотрите. Если вы поставите несчастных подопытных перед лесопосадкой широкой цепью или узкой – результат, число неудачников, не изменится (конечно, плечом к плечу вы их ставить не можете. Это за гранью модели ибо наши частицы – математические точки с 0-площадью). То есть по большой площади рассеяны наши кванты или собраны в узкий плотный "пучок" тут не играет роли.

Специально расписываю все детально.

[alex_semenov]

И так правильная формула вроде как есть.
Осталось найти сечения событий.

Релеевское рассеянием мы тупо посчитаем "по формуле": http://ru.wikipedia.org/wiki/Рэлеевское рассеяние



Для рассеивания на осцилляторе массы m, с зарядом q и собственной частотой f0 сечение рассеяния x пропорционально четвёртой степени частоты рассеиваемого света f:

Отсюда: http://astroweb.ru/slovar_/r.htm  собственная частота атомарного водорода, равная 1421 Mгц, что соответствует длине волны 21 см

f0 = 1,421E9 Гц

Длинна волны разгоняющего луча l=0.01мм =  E-5м. Частота f = c/l =3E8/ E-5 =3E15 Гц

Масса атома водорода m= 1,67E-27 кг
Заряд (заряд электрона) q = 1,60218E-19 Кл

Тогда для нашей длинны волны сигма (x) релеевского рассеивания:

X_р = 4,83936E-38 м2 = 4,84E-34 см2

По поводу сечения ионизации. Вот тут: http://www.astronet.ru/db/msg/1188296
Есть прекрасный график:



По нему видно что при длине волны  10^3 Ангстрем = 10^4 нм = 10^-5 м = 0.01 мм, сечение ионизации ~ 10^-23 см2
Всем видно?
То есть релеевское рассеивание имеет на 10 порядков меньшее сечение, чем ионизация для нашей длинны волны.

Теперь считаем долю рассеянного излучения.

k = n*L*x 

n – концентрация частиц в мишени  10 штук/см3
L – длинна мишени 1,5E+15 см (100 а.е.)
x  - сечение

k1=10*1,5E+15* E-34 = 7,26E-18 ~ 0%
k2=10*1,5E+15*E-23 = 1,50E-07 =0,000015%

Если брать сечение для флуоресценции (что я использовал ранее) 10^-10 см2 то получаем что луч не проходит полтора миллиона раз:

k2=10*1,5E+15*E-10 = 1 500 000

Но это действительно редкостный случай.
Итог без фанфар.
Релеевским рассеиванием по всей длине луча теряется W*t*k1 = 1,969E+16 * 50000 *7,26E-18 = 7147 Ватт
Ионизация по всей длиннее луча съедает 1,48E+14 ватт. Вроде как солидно! Но все равно это мизерный процент. Надо, видимо, все же доказывать, что Око этого рассеивания все равно не увидит.

ЗЫ
Роберт, я ваш комментарий не пропустил. Отложил. Ваш комментарий – сильнейшая подача в нашем интеллектуальном пинг-поне. Я хотел закрыть все мелкие темы и только потом браться за него "двумя руками". 

[alex_semenov]

Александр, в вашем последнем сообщении два результата мне кажутся сомнительными.

Тогда для нашей длинны волны сигма (x) релеевского рассеивания: X_р = 4,83936E-38 м2 = 4,84E-34 см2

Это же намного меньше размера атома. К тому же, судя по вашей формуле, незаряженные частицы вообще не рассеивают свет, что очевидно неверно. Вы уверены, что взяли правильную формулу?

Гм... Я же там дал ссылку на википедию где взял формулу именно для рэлеевского рассеивания. Конечно сомнительный источник, но я эту же формулу для осциллятора видел и в других ресурсах. Та же 4-я степень частоты... Сейчас проверил формулу тщательно (не нахамутал ли?). Да нет вроде...
А что вас смущает? Это же абстрактная модель. Никакого реального диаметра у атомов же нет! Хорошо бы найти конкретные цифры для водорода при конкретной волне и  проверить. Но я не нашел, поэтому и воспользовался формулой.
Вот тут: http://en.wikipedia.org/wiki/Rayleigh_scattering есть другие подходы к расчету, и в частности говорится:  For example, the major constituent of the atmosphere, nitrogen, has a Rayleigh cross section of 5.1×10−31 m2 at a wavelength of 532 nm
Я подставил в свою формулу эту длину волны (зеленый луч) и получил для водорода 6E-33 м2 На два порядка меньше чем у воздуха... Гм... Насколько это похоже на правду? Водород же!
Но вы меня смутили...
Надо пориться еще. Хотя я очень сильно уверен что не будет наша почти микроволновый луч рассеиваться в нашем почти идеальном вакууме! Заметное рассеивание проявляется на килопарсеках!!!
Вот беру фразу отсюда: http://www.astronet.ru/db/msg/1170612/3lec/node2.html

В области радиоволн поглощение практически отсутствует, а ионизованная компонента межзвездной среды ответственна за дисперсию радиосигнала (см. лекцию Межзвездная среда). Основное поглощение в ИК, оптическом и УФ диапазоне (0.1-20 мкм) обусловлено межзвездной пылью. Пылинки поглощают УФ и видимое излучение звезд, перерабатывая его в фотоны меньших энергий.

По нему видно что при длине волны  10^3 Ангстрем = 10^4 нм = 10^-5 м = 0.01 мм, сечение ионизации ~ 10^-23 см2
Всем видно?

А ещё по графику видно, что это сечение соответствует кремнию, а не водороду. Для водорода 10^-17.

Нет, график показывает (цитирую):
Зависимость эффективного сечения ионизации атомов межзвездной среды с усредненным химическим составом от длины волны ионизующего излучения (левая шкала).  

То есть элементы - это маркеры пиков созданных тем или иным элементом в усредненном составе. Я так думаю. Это же не диаграмма, а именно график. Х - длинна волны. Y - сечение при данном Х. Для моей длинны волны ионизация крайне низкая. E-23. Смотрите еще раз. Можно и в ссылке что тут выше. Он там крупнее. И цитата оттуда же.

[alex_semenov]

Вот хорошая ссылка пр Рэлею: http://www.astronet.ru/db/msg/1188633
Но конкретных значений для водорода не нахожу.
 
Ключевая цитата:

Реальную систему связанных зарядов (атом, молекула или частица вещества) нельзя описывать упрощенной моделью гармонич. осциллятора, и поэтому ф-лы (1) и (2) для нее непосредственно не применимы. Вместо (1) используется выражение, в к-ром суммируется вклад всех элементарных осцилляторов. Однако осн. особенность Р.р. - пропорциональность сечения величине  (или ) всегда сохраняется.

То есть мой расчет крайне условен в силу идиальности модели. Но надо где-то взять эмпирику тогда!

[alex_semenov]

Дык надо в ватты переводить. Они тогда лазеры не постоянно на цели держать не надеялись. Секунда это ДОООЛГО!

Нет. Как раз все надо оставить в джоулях. Ватты все запутают.
В книге анализируется два метода.
1 Медленный нагрев цели (когда тепло от луча поступает медленнее, чем температура успевает распространяться вглубь) то есть цель "медленно" прожигают.
2 Лучевой удар. Когда энергия поступает очень быстро и возникает ударный эффект (скажем от рентгеновского лазера). Там другой механизм разрушения. И он дает свою оценку минимальной необходимой энергии.
Общее заключение - оба метода требуют примерно одинаковой энергии на см2.
20-30 КДж. На него и надо ориентироваться при разработке любого лазерного, пучкового оружия.

Так все-таки, как можно не "увидеть" (в радиодиапазоне, конечно) такой столб светящейся межпланетной среды на перифирии облака Оорта ЦЕЛИ- куда попал луч разгонного лазера?

Даже если рэлеевское рассеивание будет  порядков на 5 больше чем я насчитал в теории – все равно это крохи. Вон даже ионизация забирает 0,000015% энергии. Ерунда же! А столб (источник рассеянного излучения) эти крох мало того, что рассеивает во всех направлениях, сам столб имеет гигантский объем! Что вы хотите увидеть со стороны там? Как светится почти идеальный вакуумная труба диаметром всего в 1000 км по которой идет луч всего в 13 раз плотнее солнечного?
Нет, может я и не прав.
Но не давите мою убогую интуицию совей, возможно еще более убогой.
Если есть аргументы против - считайте и показывайте.

Сама цель да, светится.
Она будет греться ~7-3% энергии на нее поступающей. Это действительно немало. 1000 километровый диск будет светиться в инфракрасном спектре так как будет нагрет до ~ 400-300 C. (Ура! Нашел еще одну ошибку в своем расчете. Я не увеличил площадь рассеивания в два раза. У паруса же две стороны! Я потерял двойку в знаменателе! То есть, в температурный режим паруса теперь вписывается с запасом! НИКАКИХ натяжек!).
Скорей всего Око засечет диск паруса (в инфракрасном спектре) чем след луча. Все-таки размер с планету и нагрет аномально. Но этот объект еще надо найти. Он же появится внезапно и будет быстро менять свое положение в пространстве не по законам небесной механики. "Пойди найди тот ножечек!" (с)
Хотя... и это можно, наверное, попробовать оценить...
Надо посчитать минимальное увеличение для телескопа фиксирующего такой объект как точку. Потом оценить его поле зрения. Далее  посчитать сколько таких телескопов-фасеток надо чтобы накрыть мониторингом потенциально опасную зону для того чтобы найти парус раньше чем за 5 лет (пока он разгоняется).
Интересная задача, но мне некогда пока.
Тут Роберт подбрасывает идею за идеей.
Может вы?

Ганс, вот скажите, на кой хрен я тут все свои расчеты расписываю до мелочей уже какую страницу подряд?!
Роберту? Он сам интегралы берет.
Он у нас вроде как сам преподает! Чего его учить то?
Я сам у него хочу научиться!
Я тут уже накидал массу методик. Разжевал их вроде "по буквам". "Для народа". Показал что не так страшен черт как его малюют, раз такой идиот как я может "х-формулами разговаривать"!
Присоединяйтесь!
Уже б давно сами разобрались и начали считать. Не боги горшки ж обжигают же!
Ну и, разумеется, нужна смелость не бояться, что за ошибки будут бить.
Бить будут. Непременно. А что делать?
Терпеть! И иметь смелость "ступать и не сомневаться".
Смелость нужна даже в сети базарить.
Все кто базарит – уже смельчаки. Интерактивное сетевое сообщество - мизерный процент от населения. Верно?
Но нужен следующий теперь шаг делать.
Ведь в чем главный "секрет" "успеха" в сетевом общении? Надо "пи-ть о высоком". "Ниочем". "Высокий штиль" "за базар" "не отвечает". "Высокое" всегда позволяет  свою глупость, если что, за высокомудрость выдать. На худой конец за оригинальность. А считать  – это показать дно своего ума. Если сморозил – отступать некуда.
Согласны?
Согласны!
Значит вперед!
(это не только Гансу писано)
Кстати, а чтобы за ошибки в расчетах, которые конечно же будут, ("ошибаюсь – значит мыслю!" [(с)Я]) не били толпой да ногами, не надо так зло ерничать над  другими "недоумками". Помягче с КОНКРЕТНЫМИ людьми надо. Толпа - сборище недоумков. Бесспорно. Но не ваш собеседник. Ибо раз он вас слушает, он уже не толпа.  Надо оставить эти ваши варварские удовольствия "плясать на костях"… Ерничать над оппонентом можно. Но не зло же!
Ото ж и говорят: "не плюй в колодец!", "Не суди.."
"И да прибудет с тобой Сила!"
 
Но это - лирика.
Как там было?
"А так как эту дипломную работу все равно никто читать не будет, то сердечник трансформатора делаем из карельской березы"
Надеюсь и это никто читать не будет...
 

[alex_semenov]

Второй вариант. Коллега Семёнов предлагал черпать электроэнергию непосредственно из магнитного поля Юпитера. К сожалению, индуцируемые им электрические поля создают слишком малое напряжение (единицы вольт), причём требуются индукторы многокилометровых размеров. (Я рассмотрел разные варианты, если интересно, могу расписать подробнее).

Непременно надо. Крайне интересно!
И пожалуйста, Роберт, постарайтесь расписать методику подробней. "На идиота". Я сам идито, но надеюсь что не я один "конспектирую".  Если используете какие-то исходные данные, то приведите их конкретное значение (и если есть возможность - дайте ссылку на сетевой источник). Например, масса океана Европы сколько? Где взять то? Насколько я понимаю этот океан вообще-то гипотетический объект. В публичные справочники не занесен пока.
Я пошел по вашему следу (воспроизвел расчет) но увяз в том, что исходные данные взятые вами у меня несколько уже устарели. Надо возвращаться и пересчитать корабль и энергетику "набело". Поправив накопившиеся ошибки.

Пока скажу. Энергии получается больше. Тут надо КПД считать точней. И на три варианта. Пессимистичный, Реалистичный, Оптимистичный.
В общем нужно делать чистовой расчет "Дракара".
Самое главное приращение скрываемых тепловых отбросов: скрытно запустить надо ни один корабль а 3 (если на 10 св. лет). Ведь один корабль через сильную оборону не прорвется даже если и внезапно атакует. Надо слать корабль за кораблем. Чтобы удар следующего прикрывал высадку десанта с предыдущего.
Тогда у кого-то есть шанс зацепится.
То есть, все верно. Мелкие тела, по-видимому, не годятся.  Нужны крупные планетные тела. А их куда меньше. Значит они под наблюдением Ока Ра. Ситуация резко усложняется. Если там орудовать то на "мягких лапах". А добыть столько энергии - это сама по себе задача нелегкая.
Но так и должно быть. Во вселенной реальных звездных войн ни для кого жизнь не должна быть сахарной.
Здесь надо рассмотреть весь спектр возможных технологий получения энергии.

Вопрос астрономам.
Можно найти статистическое распределение количества планет в зависимости от массы? Ясно, что чем крупней, тем реже. А интегральные оценки  существуют?

[alex_semenov]

К вопросу о видимости.
http://lenta.ru/news/2009/11/25/pulsar/
нейтронная звезда - объект несколько тысяч километров диаметром движется сквозь межзвездную среду со скоростью жалких 1500 км\сек След явно различим за несколько килопарсек! А теперь представьте, что парус Зубрина идет в тех же условиях на полусвете? Что-то подсказывает мне, что энергии он выделит БОЛЬШЕ, и след станет заметнее.

Стоп! Причем тут МАГНИТНЫЙ ПАРАШЮТ Зубрина? Он  используется только для торможения 1/3 стартовой массы "Дракара". Выпускается  за 3 св. года до цели. Мы же  уже договорились, что его работу скрыть не удастся. Поэтому включается он в "час Ч"-3 года. То есть когда его шум достигает датчиков атакуемой цивилизации вместе с первым ударом и скрывать приближение корабля больше уже не надо.
Да, он (парашют) еще используется для  маневра на трассе. Но это эпизодические моменты. Кроме того здесь нет  больших приращений скоростей и выпускать парашют на полную мощность не надо.

Прежде чем хвататься за Эксель, я всегда спрашиваю Гугль. Он знает лучше. А расчеты могут создать (и создают) ошибочную модель. Достаточно только ошибиться в одном знаке или взять не ту размерность.

Любая модель - всего лишь модель. Приближение к реальности. Не более. И конечно же модель может быть в корне ошибочной. Кто спорит? Но у нас нет ничего лучше. Когда вы предлагаете примеры из "Гугла", мол вон что астрономы видят, а вы вот что нам видеть "не разрешаете", то вы тем самым ТОЖЕ строите модель. Методом "линейной интуиции". Примитивную разностную модель. Типа элементарной пропорции. Простую и скорей всего неверную.
Не хотите считать что-то сложней? Как хотите.
Я не настаиваю.
 

[alex_semenov]

Спасибо за подробный  расчет.
В электротехнике я к стыду своему "плаваю"...
 
Хотя я думал, вы посчитаете не только генерируемое напряжение, но и мощность для тех или иных электрогенерирующих установок. Само по себе напряжение ничего же не решает.
Пускай U невелико. 25 В. Разумеется, поле очень слабое (как для электромашины), якорь вращается медленно (тоже не сахарные условия). Но что с током в контуре? Разумеется, контур нужен размером с саму планету.  Но если там холодно, то можно попробовать использовать и сверхпроводник? То есть размер нас не сильно ограничит?
Но в любом случае мне нужна мощность установки W=I*U
Кстати, ваша схема извлекает энергию, я так понял, из вращения планеты вокруг своей оси? Не самый лучший выбор как на мой вкус.
Гм...
А если попробовать притормозить спутник в его движении по орбите? Растянуть провода-кабели типа орбитального лифты от поверхности до стационарной орбиты и дальше. Один в сторону Юпитера, другой - от гиганта, на другом полушарии. Эту процедуру надо считать отдельно. Учитывая небольшую силу тяжести, возможно обойдемся без алмазов и нанотрубок. Получим две так называемые электродинамические связки прикрепленные одним концом к планете.


http://www.sciam.ru/2004/11/cosmos.shtml

Силовые линии дипольного поле Юпитера  очень удачно направлены. И факт того что спутник направлен к Юпитеру всегда одним полушарием - тоже нам наруку. Вспоминаем правило левой и правой руки. Тогда любая заряженная частица в нашем натянутом  проводе будет испытывать силу Лоренца:

F= q*v*В

v – круговая скорость планеты на орбите. q – заряд электрона. B – напряженность поля.

Далее, зная высоту стационарной орбиты для той же Европы (надеюсь она много меньше радиуса ее орбиты?) мы знаем   L - минимальную длинну одной связки (но на самом деле ее можно сделать и длинней). Тогда, берем  L*F =A – работа электродвижущей силы по перемещению единичного заряда…. То есть E=A/q - ЭДС источника. U
Нам осталось найти ток…
Тут я теряюсь. Надо листать учебник...
Как его ТУТ посчитать?
Закон Ома для полной цепи:  I= E/(R+r)
R – внесшее сопротивление, r – внутреннее сопротивление источника тока.
Разумеется, такая цепь  замыкается через потоки свободных заряженных частиц в ионосфере Юпитера. Сопротивление этой части контура  и будет, думаю, нас ограничивать. Но как все это посчитать?
Или мощность нашего генератора можно считать иначе?
Слишком заманчивая идея получать ток (высококачественную энергию) напрямую из механической (высококачественной) энергии минуя все остальные стадии.
 

Итак, остаётся четвёртый и последний вариант: тот самый термоядерный взрывной котёл. Здесь с топливом уже гораздо лучше. Реакция дейтерий-тритий даёт удельную энергию 3,37е+14 Дж/кг. При 100%-ном КПД превращения тепла в электричество нам потребуется 16 млн тонн топлива (дейтерида лития). Цифра на грани возможного (разведанные запасы лития на Земле — 15 млн тонн). А если сжигать дейтерий и гелий-3, проблема топлива отпадёт вообще.

Поправка.
Ядерный котел вспышечного сгорания даже в варианте ядерщиков из Снежинска работает не на дейтерий и тритии, а только на дейтерии.

D + D -> He3 + n       
D + D -> Т + p       

Тритий газ радиоактивный и редкий. Его надо нарабатывать. Для превращения лития в тритий нужен мощный поток нейтронов. Термоядерная реакция D+T  сама по себе наработать себе весь тритий не может. Просто не хватает нейтронов по балансу. Нужны специальные материалы-усилители. В общем, морока. Даже здесь на Земле будет засада.
А вот дейтерия кругом – как грязи. Что здесь на Земле, что там,  в космосе. Он  есть везде, где есть лед или водород в более чем достаточном количестве.
Дефект массы, то есть удельная теплотворность термоядерного топлива  D+D ниже (0.000794) чем у  D+T (0.0037).  Зато он куда чище D+T реакции. Нейтронный поток у D+D  слабее и энергетически они мягче. То, что для той же мощности потребуется больше топлива – ерунда. Не ракету же строим. Нам это топливо на себе не возить! Бы его берем  буквально под ногам.
Умельцы из Снежена утверждают что смогут (знают как) в десятки килотонных взрывах добиться "чистоты" дейтерий-дейтериевых взрывов 1:1000. Это значит что на каждый Ватт, Джоул, Килотонну выделившееся во взрыве только 1/1000 будет принадлежать ядерному делению,  то есть запалу, триггеру,  ядерному "капсюлю".
Для мегатонных бомб (а нам потребуются устройства типа "царь-бомбы") коэффициент "чистоты" можно сделать еще больше. Так что 1/1000 можно брать смело для наших расчетов.
При этом учтите, нам в качестве "витаминов" нужен уран-сырец или торий. Не оружейный материал, а природный необогащенный металл. Поэтому сравнивать суммарную мощность с ядерными арсеналами Земли – глупо.
Один единственный специальный КВС будет нарабатывать материал для запалов Это производственный цикл. Не более. А дейтерий (основное топливо всех зарядов) – добудут здесь же.
Конечно, понадобятся и другие материалы. Сталь, алюминий, свинец, углеводороды и пр. Для механизмов заряда. Но эти материалы в любом случае понадобятся в огромных количествах для  всех остальных подсистем стартового комплекса. Для турбогенераторов, например. И их масса будет немалой. Мы ведь в тысячи раз собираемся переплюнуть всю современную энергетику планеты Земля. Океан вскипятить.

[alex_semenov]

Ганс. Я начальный запас 235 или 239 -го не учитываю. Конечно без него никак.
Но это мелочь.
Главная моя мысль здесь - сам  КВС прекрасно нарабатывают для себя взрывчатые ядерные материалы из сырых "витаминов". Разумеется, нужна инфраструктура. Но она по сравнению со всем остальным – исчезающе мала. Те же снеженцы собираются нарабатывать U-233 из тория  и собирать заряды прямо у себя на реакторе и тут же взрывать пока они не стали радиоактивно смертельны.

Кабель разумеется проще.

[alex_semenov]

Роберт.
Нашел стационарную орбиту Европы.  h=18 132 км.  Это же длинна провода одной связки.
Орбитальная скорость Европы v = 13 740 м/с
Если ориентировочно брать напряженность поля Юпитера B = 0,00000052 Тл, то
в первом приближении через силу Лоренца:

U = Fl*L/q = v*B*L = 13740 *0,00000052  *18132  =129 560 В.

Разность потенциалов на краях связки 129 Киловольт!

Если нам нужна электрическая мощность в  W=2,0326E+17 Ватт, то  ток в цепи должен быть

I=W/U = 1,57E+12 А !

Так как кабелей у нас два, то в каждом по 785 GA! Гигаампер!

Кстати, если такая система и возможна, сразу виден один недостаток. Излучатели – единичные устройства. В других системах мы можем их индивидуально и питать. А здесь все централизовано. Система раздачи этой мощности конечным потребителям будет очень даже некомпактной.
 

[alex_semenov]

Не люблю американщину, но Wow!
 
Это то, что надо!
Про точки Лагранджа я подумал, но уже позже и не был уверен, что они ближе. Я их вообще считать не умею.  
Спасибо Роберт. Я бы ни за что не додумался как рассчитать эмиттер и коллектор. Мне кажется в первом приближении исчерпывающая методика.  
Но!
Развейте последнее сомнение:

Чтобы электроны внутри кабеля отталкивались от коллектора и двигались к эмиттеру, его потенциал Uэ должен быть ещё выше. Разность нам известна — 85 кВ; стало быть, Uэ = 324 кВ.

Выделение мое.
Внутри кабеля?!
Вы уверены?
А зачем нам создавать еще и разность в 85 кВ внутри кабеля?
Ее же создает сторонняя сила – сила Лоренца!
То есть, насколько я понимаю, потенциал эмиттера должен оставаться таким же как и коллектора. И нагревать его надо не до  324 000* 11 605 = 3 760 020 000 К, а "всего лишь" до 239 000 * 11 605 = 2 773 595 000 K.

Ганс не смейтесь. Я вижу что ТУТ хрен редьки не слаще.
Но это принципиально.

Роберт, мне кажется, вычтя еще и 85 КВ вы тем самым мне в цепь включили еще один источник энергии. Гипотетический супернагреватель или квантовый вышибатель электронов на конце суперразогретого эмиттера, который создает дополнительную ЭДС.  Поэтому у вас и получилось:

Это соответствует мощности облучения 5,2е+16 Вт.... Оп-па! В три с лишним раза мощнее нашего мазера.....

Вот смотрите.
Обозначим в нашей цепи потребителя энергии как омическую нагрузку R. Падение напряжения на ее концах и равна 85КВ.
Электрическая цепь, по которой движутся электроны, в вашем расчете выглядит так (в скобках потенциалы):

ионосфера -> Коллектор(Uk) -> R(+85КВ) -> Эмиттер(Uk+85Кв) -> ионосфера

Для того чтобы между коллектором и эмиттером через нагрузку тек ток в сколько-то там ампер здесь действительно, нам нужна между ними разность потенциалов в те самые 85 кВ. Все верно. Тогда ток побежит.
Но у нас ведь другая схема.

ионосфера -> Коллектор(Uk) -> E(-85КВ) -> R(+85КВ) -> Эмиттер(Uk) ->ионосфера.

У нас в цепи еще есть E – источник ЭДС, который и создает на своих "клеммах" ту самую разность потенциалов в -85 кВ, которая падает на нагрузке R. Она создается за счет сторонней (для нашей цепи) силы Лоренца. Она то и гонит электроны по цепи в том числе и через нагрузку. Она, а не разность потенциалов между эмиттером и коллектором.
Логично?
А внешний, замыкающий участок цепи эмиттер -> ионосфера -> коллектор в разности потенциалов не нуждается. Ионосфера Юпитера – просто провод замыкающий цепь. На нем (в идеале) нет падения напряжения. Поэтому разности потенциалов между коллектором и эмиттером в идеале не должно быть.
В более тонкой модели, сопротивление ионосферы все же будет (как дополнительная нагрузка в цепи) и разность потенциалов между эмиттером и коллектором тоже все же будет. Но не те самые 85 КВ, а U=I*Rv, I – ток в цепи, Rv – сопротивление ионосферы.

Вот и приговор электродинамическому кабелю. Источник энергии безусловно хороший и перспективный — но не для наших масштабов. Предлагаю вернуться к котлу.

Обязательно вернемся!
И не только к нему. Есть еще один мощный шаровой неучтенный нами источник энергии ждущий оценки. Четверый (1-свет солнца, 2-термояд-лед, 3-магнитное поле-кинетич.энергия планет...).
Догадайтесь какой!
 
Но надо до конца разобраться с каждым. И с этим в первую очередь. Не все скрытые резервы тут открыты...
Ой не все!
 

[alex_semenov]

Четвёртый источник энергии - геотермальное тепло? Приливное сжатие? С трудом представляю, как их можно утилизовать, слишком мала плотность энергии. 

Нет. Хотя можно и этот источник попробовать оценить.
Я имел в виду более качественную энергию (именно за ней мы и охотимся).
Опять же кинетическую.
Но на этот раз не движение тел по его орбите, а момент инерции небольших ледяных тел с малой гравитацией и коротким периодом собственного вращения вокруг оси. Спутники гигантов тут не подходят. Их хозяева постарались сравнять период их вращения с периодом обращения по орбите и разбазарили у них эту энергию. Но объекты в Койпере могут иметь солидный момент инерции. Так Эрида при диаметре 2600 км по оценкам делает оборот вокруг оси за 8 часов.
Если существуют быстро вращающиеся небесные ледяные глыбы-маховики, то это можно использовать.
Идея не моя.
Когда-то читал в ТМ и то краем глаза. Сейчас не могу найти этот журнал и автора. Смысл прост.
Если ЗА стационарную орбиту тела вывести груз, "гирю" к которому привязан "невесомый" кабель, то груз начнет удаляться от планеты, растягивая провод и вращая динамо. Мы получим чистый ток. Верно? За счет чего? За счет торможения вращения планеты. Идея проста и эффектна.
Для крупных тел проблема в высоте стационарной орбиты. Но мелкие тела с мизерной гравитацией и большим периодом вращения этой проблемы лишены. Далее. "Гиря" и "кабель" – всего лишь наглядность. В этом и была суть идеи неизвестного мне автора в ТМ. Мы можем за геостационар вывести трубу и подать в нее плавленную воду с ледяного тела. Тогда она побежит самотеком вращая гидротурбину. На конце за стационарной орбите ее можно выбрасывать (она мгновенно превратится в лед и улетит растянувшись по орбите тела). Я вспомнил эту идею, после того как ваш расчет зарезал использование холода мелких тел для запуска. Давайте посчитаем.
Помните, вы считали массу и размер ледяной планеты для того чтобы спрятать "концы в воду" в Койпере?
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,63729.msg1090566.html#msg1090566
Для того чтобы слить 2.5е+25 Дж потребовался ледяной шар массой в 8.65е+19 кг и диаметром в  565 км. Кипячение воды уменьшило эту массу всего в несколько раз до шара в  343 км.
Возьмет теперь ледяной шар в 300 км диаметром. M=(4/3)*пи()*R^3*p = 1,41E+19 кг.
Допустим, тело делает оборот вокруг своей ости за T=1 час. (Это много?). Угловая скорость w=2*пи()/T = 0,001745 радиан/с.  Момент инерции шара J=(2/5)*M*R^2. Кинетическая энергия его вращения E=(1/2)*J*w^2 = 1,94E+23 Дж. Для "Драккара" недостаточно. И здесь еще надо вычесть работу по преодолению гравитации. Но в любом случае идея небезынтересна как работающая в паре с другой идеей.
Скажем, плавим тело взрывами, превращаем лед в пар и по стационарной трубе размазываем его по своей орбите мало того, что не затрачивая на это энергию но и получая дополнительную энергетическую прибавку за счет момента инерции.
Хотя тут возможны и другие варианты. Надо думать.

Но, возвращаемся к нашей электродинамической связке.

Есть и проблема маскировки. Коллектор бомбардируется потоками электронов с околосветовой скоростью, раскаляется, светит тормозным излучением. Всё это видно издалека и выглядит неестественно.

Да, согласен. Но это если мы используем такую конструкцию как мы обсуждаем. Два длиннющих провода опущенных на планету. Еще в воскресенье я сделал предварительный анализ другого подхода с использованием массы спутников-связок на орбите луны. Мне результат показался обнадеживающим. Ниже я его опишу (и даже дам картинки сделанные позавчера). Но сначала надо разобраться с электротехникой такой связки.

[alex_semenov]

Александр, мне пока непонятно, кто из нас прав. В любом случае, кабель в целом должен иметь огромный положительный заряд. В том числе и тот конец, который Ганс предлагает опустить в океан. Так что электроны сами по себе от него не побегут.

Вы пробовали разобраться?
Мои потуги привели к выводу, что греть эмиттер ВООБЩЕ не надо. Ему достаточно иметь 0-ой потенциал относительно облака плазмы и все. Коллектор да, должен быть "опущен" ниже потенциала ионосферы до +U чтобы собирать электроны. Но для  слива их с другого конца никаких затрат энергии вообще не надо. Надо только чтобы этот конец был не ниже общего потенциала плазмы и все.
Как это получается?
Давайте по порядку. Мы исключаем планету. Допустим у нас просто связка на орбите. Буквально эта:



Давайте разберемся с ее электродинамикой. Я не поленился нарисовать все:


 
На рис a показан исходный участок цепи, соединяющий эмиттер Э с коллектором К. Синим ниже показан потенциал ионосферы в данном месте орбиты. Он принять за 0. (все, что показано синим – касается напряжений и потенциалов). Данную ситуацию можно рассматривать как смотанную связку (или неверно ориентированную в пространстве).
Тока нет. Потенциал на Э и К равен потенциалу плазмы вокруг- 0.

Рис b. Связка ориентирована нужным образом. Сила Лоренца создает электродвижущую силу. В цепи появился источник ЭДС E, который быстро создает на своих концах разность потенциалов U_E. Коллектор теперь заряжен по отношению к ионосфере +U_E/2, Эмиттер   -U_E/2   Что происходит дальше?

Все зависит от окружающей среды. Если наша связка в абсолютном вакууме (а еще лучше в абсолютно изолирующей среде) то мы получаем ситуацию рис с1. Так называемого ХХ – холостого хода источника. Ток в цепи прекратился. Разность потенциалов на концах U = U_E.
Если же среда – идеальный проводник, то мы получаем КЗ. Короткое замыкание. Рис с2. Так как в цепи нет сопротивления (мы рассматриваем идеализацию), то ток стремится к бесконечности. Разность потенциалов U начнет стремится к 0.

Ситуация отсутствия внутреннего сопротивления у источника тока – идеализация. Но в нашем случае не очень большая.
Теперь введем в цепь нагрузку с сопротивлением R. Рис d. Это наш потребитель тока. Скажем мазер, генерирующий микроволновый луч.
Если мы теперь замкнем Э с К (пунктирная линия) то падение напряжения на нагрузке UR станет равно U_E – разности потенциалов на источнике тока. Получили идеальную простую замкнутую цеп. 100% КПД.
Мощность источника W =IU и равна мощности потребителя.
Обратите внимание на уровень потенциала точек Э и К относительно плазмы dU.
Он вообще в таком случае не играет здесь роли. Цепь замкнута проводом "внутри" и потенциал снаружи роли не играет. Синюю ломаную можно сдвигать вверх-вниз как угодно (разные зеленые пунктиры).

Но  в нашем случае мы не может так замкнуть провод и игнорировать потенциал за бортом. Мы должны концы "заземлить". Опустить в ионосферу. Для этого нам нужно на коллекторе создать потенциал (+U_К) который будет собирать электроны на нем из ионосферы. Рис e.  Но если и эмиттер будет иметь такой же потенциал, то электроны полетят и к нему. Цепь "запрется". Значит, по крайней мере, эмиттер должен иметь нулевой потенциал. На схеме хорошо видно, что это приведет к меньшему падению напряжения на R (полезной мощностьи  W=I²R), а значит и вообще уменьшению I - тока в цепи. То есть мы в цепь как бы включим дополнительное паразитное сопротивление r_i – (ионосферы). Оно и будет съедать часть энергии Q=I²r_i.  Полный же ток I = U/(R+r_i) =(U_E – U_K)/R.

Кстати, КПД цепи: k= (U_E-U_K)/U_E

Очень похоже на формулу Карно.
Во-первых U_K не должны быть выше U_E. У вас же в расчете он многократно больше. Это понятно. Мы пытались втиснутся в нужную мощность и считали не с того конца.
Реально наша "башня" просто не в состоянии выдать ту мощность, что мы от нее хотели.
В нашей же (и это во-вторых) более скромной связке U_К вообще желательно иметь как можно меньше. Тогда большая часть добытой энергии пойдет не на паразитный нагрев, а на полезную работу.
Как и у идеальной тепловой машины.

Еше. Что такое потеря Q = I² r_i?
А это как раз энергия обрушивающихся на катод электронов. Они его будут раскалять. То есть производить паразитное тепло. Это "дань" эклектической цепи за то, что она пользуется ионосферой как заземлением, замыкающим контурам.

Не знаю, но мне все это кажется очень логичным.
Ваше мнение?

[alex_semenov]

Ещё лучше:
Д. Брин. Опоздавшие.
http://lib.ru/INOFANT/BRIN/lungfish.txt

Да, Брин мне известен. С него я "и начал". Разве я его не исключил? У Брина там нет самой войны. Она там в прошлом.
Читаю сейчас Бир Грег - "Божий молот". Не очень захватывает.
http://lib.aldebaran.ru/author/bir_greg/
Но насколько я понял это - лучшее что в этом плане можно найти.