Двигатель для межзвёздных перелётов

[MenFrame]

Вадим,относительно отвлечения "хомячков

Причем тут отвлечение? Пиплам дают то что они хотят, а именно веру в бесконечный прогрес, и соответственно бесконечный праздник жизни. Людям не интересны проблемы звездоплавания, им нужен результат о котором можно потрепаться. И этот результат им дают не смотря на здравый смысл.

[Gleb1964]

Хотя идея считать назад (от четкой периодичности попаданий) - гм... Да, это свежо!

В обратном ходе звездолёт налетает на вереницу неподвижно расставленных ударников, замедляясь при каждом ударе, а ударники один за другим улетают с двойной скоростью назад, к пушке. Неподвижно - это в системе координат пушки. С каждым ударником происходит обмен импульсом обратно соотношению масс звездолёта и ударника. Так ведь нужно?

[Проходящий Кот]

Длина ствола "пушки" - отдельный разговор. И ускорение - тоже отдельная тема. Но мы пока что говорим о траектории снаряда который уже разогнался. Здесь непонятности пока! Поэтому ПОКА (всему своё время!) мы считаем пушку - точечным объектом (то есть дистанция разгона снаряда много меньше самой дистанции полёта его к зонду). Зачем я иронизирую на плакате с ЖюльВерновскими стволами? Потому что в реальности и близко этого не будет. И никакого ускорения самих снарядов у нас пока нет в модели. Это уже делали более низкого уровня.  На том уровне моделирования, что нас интересует они уже вылетают с нужной нам скоростью с нулевой дистанции. Улавливаете?

У вас проблема в том, что вы задаёте закон, по которому выпускаются снаряды, и смотрите, прилетят они как надо, или нет. А нужно задать, что снаряды прилетели как надо, и искать, по какому закону их выпускать. Т. е., рассматриваете случай, когда снаряды прилетают с нужной периодичностью (падающей пропорционально скорости корабля) и удвоенной скоростью корабля, и считаете, когда их нужно было выпустить. В приложенном файле сделан расчёт разгона на луче материи с переменной скоростью частиц именно с такими вводными - корабль движется с постоянным средним ускорением, снаряды прилетают с такой скоростью, что после отскока покоятся. Из чего рассчитывается - через какие промежутки времени снаряды должны прилетать к кораблю, какой путь пройдёт корабль вообще и между двумя столкновениями, сколько должны лететь выпущенные снаряды, и сколько времени должно проходить между выстрелами.

Один момент в вашем проекте ---- резкое изменение  (на порядки) энергии запускаемых снарядов.
Тоесть либо запускаем непрерывно несколько зондов в разных направлениях, либо на какое-то время прекращаем использование Звезды Кларка для других целей.

[alex_semenov]

У вас проблема в том, что вы задаёте закон, по которому выпускаются снаряды, и смотрите, прилетят они как надо, или нет. А нужно задать, что снаряды прилетели как надо, и искать, по какому закону их выпускать. Т. е., рассматриваете случай, когда снаряды прилетают с нужной периодичностью (падающей пропорционально скорости корабля) и удвоенной скоростью корабля, и считаете, когда их нужно было выпустить.

Еlind, вы как всегда до омерзительности лаконичны (как ваш аватар)! И столь же полезны (ведь если посмотреть на сериал объективно, то он весь о геройских подвигах R2D2!)
Я выгляжу на вашем фоне болтливо-блестящим Трипио!
Вы лаконичны не только в словах но и в расчете!
Прекрасный прорыв к цели напрямую!
Вот что я хотел посмотреть (построил по вашему расчету) в первую очередь в Идеальном Луче...



Удивлен. Я в тайне надеялся что соотношение будет пропорциональным (синяя линия будет строго горизонтальная прямая).
Но реальность оказалась неожиданной. Нельзя сказать что мечта не сбылась. Но... не совсем.

(кликните для показа/скрытия)

Гипотеза. Кривая отношения интервалов стремиться к квадрату отношения скоростей. И логичней отношения "перевернуть". Не Т_старта к Т_{прибытия}, а Т_{прибытия} к Т_старта. То есть, если  скорости снаряда и зонда в 2 раза отличаются, то отношение интервалов стремится к 4 (или 0.25 на графике).

Главное. Идеальный Луч возможен!
5% от скорости света для тонного зонда за 21 день разгона при этом полезная пиковая мощность  700 Гвт...
Плюс-минус (в первом приближении) у нас прекрасные шансы иметь здравый концепт межзвездного зонда к открытию поблизости живой экзопланеты, милостивые государи артиллеристы!


Еlind!

Один момент в вашем проекте ---- резкое изменение  (на порядки) энергии запускаемых снарядов.

Присоединяюсь к "замечанию"! Почему я и шел более длинным путём, от начала к концу... Я хотел иметь модель, в которой бы я свободно варьировал данные пушки и в итоге получал поведение зонда. Ведь следующая мысль после вашего расчета - сделать не ускорение зонда константой, а мощность пушки. Если зонд - автомат то он "потерпит" переменное ускорение. А вот нам на Луне это сильно бы приблизило проект к реализации.
То есть. Скорость снаряда привязана к скорости зонда. Значит мощность привязываем к массе снаряда.
Но что бы рассчитать такой вариант надо "перебрать" всю вашу модель расчета.
Но все равно - отлично!!!

То есть либо запускаем непрерывно несколько зондов в разных направлениях, либо на какое-то время прекращаем использование Звезды Кларка для других целей.

Ну запускать сразу много и в разные стороны -  это уж совсем изврат (как я думаю. Проект "многорукая богиня"? Шива или Кале?).
А почему Звезда Кларка? Допустим 700 Гвт... Условно 1-2 Твт. Это конечно очень много. Но пересчитайте это на те же солнечные батареи на Луне. Я прикинул - квадрат не более чем 100 км стороной (помните, у меня в одной истории китайцы собирались портрет Мао строить на Луне из панелей фотобатарей? Вот такая примерно станция по габаритам. Для звездолёта.)...
Кстати 21 день разгона. Если речь идет о Луне у нас будут сложности с "дрейфом" ствола пушки (так сказать) из-за вращения Луны.
Вообще там непочатый край проблем (то же прицеливание в любую точку! Нам же ни один зонд запускать). Но это проблемы даже не второго, а третьего порядка.
Для начала надо оценить возможность запуска межзвездного зонда на постоянной мощности излучателя луча материи (интервал времени выстрела, например, при прочих устраивающих нас параметрах).

ПОПРАВКА!
Не так. Ошибка в расчете мощности излучателя. 700 гвт - это только чистой (и 1-2 Твт "грязной") мощности луча уже у зонда. Но расплата за луч материи в том, что выстреливать снаряды мы должны чаще, чем они прилетят к зонду. Согласно расчету Элинда в финале (на пиковой мощности) в 4 раза. То есть мощность излучателя в пике (в конце) должна быть тоже в 4 раза выше. Значит надо рассчитывать не на 1-2 Твт электроэнергии а на 4-8. И площадь "портрета Мао" в итоге не квадрат километр на километр а два на два... Но (если не ошибаюсь) там вообще было что-то 300 км на 300 км картинка? Не помню уже...
Ясно что ГАБАРИТЫ (то есть цена) сооружения будет примерно такая (оценивайте сами на глаз). И это хоть и большое (а как вы хотели?) но все же наиболее компактное астросооружение из всех до сих пор рассматриваемых. Можно сказать микроскопическое. В домашний телескоп хрен увидишь на Луне.
 

В обратном ходе звездолёт налетает на вереницу неподвижно расставленных ударников, замедляясь при каждом ударе, а ударники один за другим улетают с двойной скоростью назад, к пушке. Неподвижно - это в системе координат пушки. С каждым ударником происходит обмен импульсом обратно соотношению масс звездолёта и ударника. Так ведь нужно?

Не совсем так Глеб. Вопрос лишь в том, какие данные брать как отправные для расчета.
Я пошел "естественным путем". То есть задаю параметры пушки и снаряда и считаю "вперед", к чему это приведёт. Это по-сути и есть модель.
А наш хитрый, лаконичный друг Elind, правильно подумал (сущность математики - в ее свободе! (с) Георг Кантор), что такой реализЬм при расчёте совсем не обязателен и прорвался к цели куда более быстро и прямо, чем планировал я. КрасавчеГ! 
Но расплата - негибкость расчёта. Мы так считаем только одну схему запуска. Пусть наилучшую (почти наилучшую) но одну.

Немного по поводу окончательной коррекции при наведении :

Таким образом, представляется вероятным, что ошибка на микропарусах будет составлять от десятков до 100 километров по крайней мере на одну ось, и потребуется финальное наведение при приближении к (разгоняемому) кораблю.

Спасибо noxx77!
Это - дело. То есть сообщение по-существу. Есть пусть не ваша но оценка.
Я, честно говоря, удивлен. 100 км - это не бог весть какая ошибка, как по мне. Я ожидал куда большего промаха.
При этом, насколько я понимаю, в цитируемой работе предполагается вот что (поправляйте если я не прав).
Снаряд (микро-парус) летит после разгона все время пассивно, вслепую, но в какой-то момент уже на подлете, просыпается, обнаруживает свое положение, отклонение и делает один корректирующий импульс. Для чего потребуется достаточно сильный импульс.
Но я планировал более оптимальное и плавное управление. Более постоянное (почему аналогия с бабочками на свет?) и постоянное корректирующее воздействие может быть просто мизерным по мощности.

Кстати из вашей цитаты ясно что чем массивней единичный снаряд, тем меньше мороки с электрическим полем Галактики. Хотя тут скорей не масса, а поверхность важна... Заряд ведь на поверхности. В общем, это - узелок на память. На потом.

[noxx77]

При этом, насколько я понимаю, в цитируемой работе предполагается вот что (поправляйте если я не прав).
Снаряд (микро-парус) летит после разгона все время пассивно, вслепую, но в какой-то момент уже на подлете, просыпается, обнаруживает свое положение, отклонение и делает один корректирующий импульс. Для чего потребуется достаточно сильный импульс

Верно - если я правильно понял работу - надо будет сесть и внимательно отчитать все ключевые моменты. Авторы исходят из того, что разнонный луч на дальности слишком слаб для коррекции. Но у нас-то разгон всего 21 день или где-то в этом порядке, то есть зонд уйдёт не на световые годы. Далее, при плавной коррекции можно использовать само поле, меняя заряд зонда или запуская ток, например, ориентацией вращающегося диска + заряд на нём. Это навскидку и не считанное разумеется, но если уж единичные электронные заряды считают...

[noxx77]

Кстати, Александр, у меня по графикам создаётся "интуитивное", хех, впечатление, что пушка с постоянной мощностью - тупик. Мы упрёмся в "Красную королеву": b в вашей ранешней схеме можно разделить на x плюс ту разницу, которую мы собираемся потратить на разгон зонда. При постоянном b для всех снарядов эта разница падает и зонд получает всё меньшее ускорение от единичных импактов, плюс растёт интервал между ними из-за приращения скорости. Отсюда и гипербола. При сохранении мощности на единицу  времени (но не на выстрел!) мы можем обойти это, увеличив скорость отдельных выстрелов, скажем до 2х и пожертвовав энергетической эффективностью на разгоне, но лишь оттянем конец, поскольку доля импульса, который тратится на догонку снарядами корабля всё равно будет расти, как и расстояние/время между импактами. То есть та же Красная Королева! Выиграли в одном - теряем в другом.
Напоминает формулу Циолковского, только наоборот - больше энергии на разгон к концу, а всё из-за того что приходится разгонять движущую массу, ещё и обеспечивая её  доп. энергией на разгон корабля...

[alex_semenov]

Кстати, Александр, у меня по графикам создаётся "интуитивное", хех, впечатление, что пушка с постоянной мощностью - тупик.

Ничего подобного. Напротив. Смотрите. Соотношение интервалов запуска и прибытия стремится к константе. В данном случае к 4. Что это значит? Сколько бы снарядов мы не выпустили  (чем больше, тем ближе соотношение у последнего к асимптоте) последний снаряд будет иметь это соотношение 4. То есть. Вы выпустили на Луне снаряд через 10 000 секунд после предпоследнего. Это значит что там (как бы далеко не был наш зонд) он догонит зонд через 40 000 секунд после предпоследнего догнавшего. Никакой бесконечности быть не может. Какой бы номер снаряда мы не взяли. Последний, предпоследний, пред-предпоследний... и так до первого.
 
Еще тонкость. Расчет Elind-a не просто короче чем мой. Выбранным мною путём  нельзя получить точные значения всех интервалов выстрела (график запуска, так сказать) что бы попасть в искомую траекторию разгона зонда. Можно попробовать подобрать. Но это - глупо. Если бы закон был прост (простая пропорциональность), то можно подобрать. Но там на самом деле сложная зависимость (что я в первую очередь и бросился смотреть у Elind-a). Так что его расчёт не просто короче. Он единственный правильный для данного случая. В смысле точный (и разумный).

Но у нас-то разгон всего 21 день или где-то в этом порядке, то есть зонд уйдёт не на световые годы.

Там же в табличке есть и дистанция разгона - 108 астрономических единиц. Но не стоит так уж сильно привязываться к данной версии расчета. Да, с управлением - надо будет еще разбираться и разбираться. В чем у нас преимущество? Они управляют пылинкой в микрограммы (если не ошибаюсь)  а у нас по крайней мере грамм-два. И это дает некоторое пространство для манёвра. Если Лублин в проекте Хокинга-Мильнера надеется в грамм-два впихнуть полноценный межзвездный зонд для флай-бай (с камерой, двигателем, ретронслятором), то у нас задача научить пылинку лететь на свет - вообще кажется плёвой (относительно конечно).
О времени разгона.
Это зонд разгоняется 21 день. А выстрел должен произойти в 4 раза быстрей. То есть за примерно 5 дней. И это, кстати, упрощает проблему наведения на цель. Луна сильно за это время не повернется вокруг своей оси (да, "стволы" нужно будет слегка поворачивать но не на 360 градусов, а заметно меньше). И еще. Лунный день. Мы все можем сделать за Лунный день (и дату запуска в течении года соответственно выбрать так, чтобы был солнечный день и звезда-цель была более-менее высоко в небе).  Неделя на выстрел - времени с запасом. Что-то у нас слишком всё хорошо чтобы быть правдой!  Хотя 1 тонный зонд ведь! Что такое 1 тонна? Ерунда!
 
И еще. Не забывайте. Это всего 5% света. Это световой год за 20 лет. 10 - 200 лет...
Печально?
Хотите быстрей? Во сколько? В два раза? (10 св. лет за 100 лет)
Тогда вам нужна мощность в 8 раз большая (при прочих равных).
Все равно медленно?
Хотите еще быстрей? В четыре? (0.2с, 10 св. лет за  50 лет)
Ваш размерчик?
В четыре раза быстрей -  мощность пушки в 4^3=64 раза больше рассчитанной у Elinda.
Увеличивается не только мощность но и все прочее (например надо разгонять снаряды уже до 0.4с). Удлинится и время разгона (выстрела). Все поползёт вверх и надо опять ловить "реализм". Если вы приближаетесь к скорости в 0.5с то скорей всего лазерный парус вам будет дышать уже в спину (мол, посторонись!)....
Еще
Картинка Роберта Авотина (что я использовал выше в "афише") не 1972-го а 1970-го года рождения.

[Андрей Астрофизический]

николай теллалов

(кликните для показа/скрытия)

вам полегчало? издевка над оппонентом что собственно дает в споре? особенно издевка гиперболизированная, т.е. не по существу.

Я могу понять, почему вы рассуждаете так. Вы полагаете, что чтобы строить звездолеты, непременно нужно что-то вот эдакое технореплицируемое. А чтобы было что-то вот эдакое, надо непременно пере-обустроить общество и механизмы организации его деятельности. Это все во первых, долго, во вторых, далеко не факт, что вообще выполнимы те шаги которые вы поставили на роль промежуточных, и в третьих совсем не очевидно что к цели можно прийти только так и никак иначе.
Каждый человек в отдельности может быть кем угодно - гением, идиотом, героем, мерзавцем. Но если описывать человечество в целом, ближе всего к истине оказывается его описание как множества идиотов и мерзавцев. И именно по этому более эффективны те механизмы общественного устройства, которые полагают его именно таким - и предусматривают механизмы защиты от идиотизма и от мерзавцев, в особенности от вторых. Такова наша реальность. Пока только такие механизмы нам позволяют что-то организованно делать, другие механизмы добились меньших успехов, это факт.

[николай теллалов]

(кликните для показа/скрытия)

Вы полагаете, что чтобы строить звездолеты, непременно нужно что-то вот эдакое технореплицируемое. А чтобы было что-то вот эдакое, надо непременно пере-обустроить общество и механизмы организации его деятельности

да

Но если описывать человечество в целом, ближе всего к истине оказывается его описание как множества идиотов и мерзавцев.

это взгляд обиженных жизнью и озлобленных людей
или сдавшихся душевно

незачем далее выяснять сей вопрос
кто прав, кто нет - будущее покажет

[elind]

ПОПРАВКА!
Не так. Ошибка в расчете мощности излучателя. 700 гвт - это только чистой (и 1-2 Твт "грязной") мощности луча уже у зонда. Но расплата за луч материи в том, что выстреливать снаряды мы должны чаще, чем они прилетят к зонду. Согласно расчету Элинда в финале (на пиковой мощности) в 4 раза. То есть мощность излучателя в пике (в конце) должна быть тоже в 4 раза выше. Значит надо рассчитывать не на 1-2 Твт электроэнергии а на 4-8. И площадь "портрета Мао" в итоге не квадрат километр на километр а два на два... Но (если не ошибаюсь) там вообще было что-то 300 км на 300 км картинка? Не помню уже...

Нет, 700 ГигаВатт, это, как раз, средняя мощность потока снарядов, выпускаемых пушкой - там же в формуле кинетическая энергия снаряда делиться на время между выстрелами.

Присоединяюсь к "замечанию"! Почему я и шел более длинным путём, от начала к концу... Я хотел иметь модель, в которой бы я свободно варьировал данные пушки и в итоге получал поведение зонда. Ведь следующая мысль после вашего расчета - сделать не ускорение зонда константой, а мощность пушки. Если зонд - автомат то он "потерпит" переменное ускорение. А вот нам на Луне это сильно бы приблизило проект к реализации.
То есть. Скорость снаряда привязана к скорости зонда. Значит мощность привязываем к массе снаряда.

Если мощность пушки константа, у нас улетает в небеса мощность - а с ней габариты и масса - магнитного зеркала в начале разгона, ведь чтобы отражать более плотный луч материи нам нужно более мощное магнитное поле - для создания которого потребуется большее по размеру сверхпроводящее кольцо, а для сдерживания этого большего кольца от разрыва давлением усиленного магнитного поля - квадратично большая масса несущей конструкции (не говоря уже о том, что и стропы тоже всё тяжелеют и тяжелеют, да и сам парус имеет массу в половину-две трети полной массы корабля).
Так что выбирайте - или дешёвая стационарная пушка работает не всё время на полной мощности, или дорогая предельная петля магнитного парашюта должна выдерживать на порядки большие нагрузки - причём технически она может выдержать повышение нагрузок максимум в разы.

[noxx77]

(кликните для показа/скрытия)

Но если описывать человечество в целом, ближе всего к истине оказывается его описание как множества идиотов и мерзавцев.

Нет, скажем так - посредственностей, в умственном и этическом плане. Без негатива, просто по факту - от слова "середина". Откровенных мерзавцев немного - а вот система построена на них, потому что мерзка по своим принципам эксплуатации и отчуждения. Действительно хороших людей - способных на доброту, заботу о других, созидание, искренность - куда больше, но они, как правило, не решают ибо все эти качества в управлении снижают норму прибыли. Но и действительно хороших тоже немного. Остальные, скорее, что-то между - способны как на небольшие мерзости, так и на негероическое добро - с большой долей конформизма и оппортунизма, во-многом наивные и нелюбознательные. Но это основные производящие и исполнительные силы общества на сегодня.

И именно по этому более эффективны те механизмы общественного устройства, которые полагают его именно таким - и предусматривают механизмы защиты от идиотизма и от мерзавцев, в особенности от вторых. Такова наша реальность. Пока только такие механизмы нам позволяют что-то организованно делать, другие механизмы добились меньших успехов, это факт.

Да, И они должны быть в любом обществе. Более того, в "хорошем" обществе, они должны работать очень хорошо, как иммунитет в здоровом организме - на всех уровнях, с эшелонированием и дублированием.

[noxx77]

Так что выбирайте - или дешёвая стационарная пушка работает не всё время на полной мощности, или дорогая предельная петля магнитного парашюта должна выдерживать на порядки большие нагрузки - причём технически она может выдержать повышение нагрузок максимум в разы.

Угу, и если я правильно понимаю, меньшая скорость снарядов в начале энергетически эффективнее - ближе к их "остановке" при отражении.

Если не заморачиваться чистой эффективностью (тогда мощность отражаемого удара на корабле-мишени должна расти, что нехорошо - растут упомянутые необходимые масса-прочность отражателей), а идти от того, что нам технически желательна константа как разницы скорости корабля и прибывающей единицы материального луча (ЕМЛ/MRU?) V_mru-V_veh = const , так и интервалов между снарядами - для оптимальной загрузки отражателя, то мощность пушки должна расти по мере разгона - увеличивая скорость снарядов и уменьшая интервал между выстрелами.

[Проходящий Кот]

Как обычно --- хвост вытащишь --- клюв увязнет и наоборот.
Осталось найти баланс.

[noxx77]

И еще. Не забывайте. Это всего 5% света. Это световой год за 20 лет. 10 - 200 лет...
Печально?
Хотите быстрей? Во сколько?

Это овердофига для начала. Нам такой движок всю Солнечную позволил бы освоить и до койперидов/Оорта слетать, а также в фокусах гравилинзы Солнца телескопы развесить - за те 100 лет пока зонды до Проксимы - Альфы прутся. А там можно что-нибудь повеселее отработать.

Как обычно --- хвост вытащишь --- клюв увязнет и наоборот.
Осталось найти баланс.

Ну, это-то как раз норма. Увы.

[Кремальера]

Ув.Кот относительно хвоста,на самом деле звезды ведь уже здесь.NASA уже рассматривает "межзвездную" миссию со стартом в начале 30-х с прицелом достичь дистанций в 300-500 а.е.Кроме того если посмотреть на темы предварительно зачвляемые к обсуждению на ближайших аэро-космических посиделках типа Аделаиды.,то становится ясно что Шотвелл права.Не за горами время когда двигатели для МП будут у всех на слуху.,и иметь вполне осязаемые прототипы.

[Проходящий Кот]

Состояние моей программы на данный момент по ссылке
https://yadi.sk/d/CbX4nL_13DvYTV
Ищите директорию  Материяход и там архив Материяход.rar с текущей программой.
В программу введены графики.
Осталось понять, что точно надо выводить.

[MenFrame]

Угу, и если я правильно понимаю, меньшая скорость снарядов в начале энергетически эффективнее - ближе к их "остановке" при отражении.

Скорость снарядов для оптимального КПД равна двухкратной скорости паруса. А вот масса снарядов должна падать пропорционально росту скорости паруса, что бы обеспечить постоянство передаваемого импульса. Соответственно энергия луча растет пропорционально скорости паруса.

[leon10010]

Давайте разделим мух и котлеты.
   Отделить источник энергии от стартуемого аппарата вероятно только для запуска с планеты.
Для межпланетного зонда утопия, не то что для межзвездного.
 Ракетный способ, то-есть  источник энергии и выкидываемая масса везется с собой, годится только для солнечной системы. Даже в самом термоядерном исполнении. И очень долго, и уныло.
 А далее - надо искать другой принцип движения. 

[noxx77]

Если уж трэшевать до конца, то можно подумать (позднее) о звездолёте на обратном луче материи (навстречу) + несомой массе РТ. Смысл схемы: звездолёт ловит "расставленные" по пути снаряды на некоторые (отстреливаемые) мишени, которые аблируют и мы теряем в УИ перед ЗЛМ но выигрываем в тяге, особенно для тяжелого звездолёта. Во-первых УИ = 2*V (увеличиваем по мере разгона). Во-вторых, аппарат идёт навстречу пушке, ускоряясь и мощность надо не увеличивать, а уменьшать - или оставлять на том же уровне, а потом проходит её, продолжая уже догонять снаряды, выпущенные по курсу - до обнуления массы РТ...

Ещё одна возможно перспективная непонятка - можно ли использовать при этом энергию импактов для инициации ТЯ заряда - для механического обжатия и/или как источник рентгена. Тогда можно "развесить" по пути термоядерные заряды и "ловить" их. В общем, есть о чём подумать и посчитать.

[leon10010]

Тогда уж до конца.
Делаем снежную дорогу. До Туманности Андромеды. И на оленях..