Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Из современной  ядерной физики и физики космических лучей нам известно ряд процессов, посредством которых частицы и античастицы полностью превращаются в излучение, и самая старая из известных реакций - взаимная аннигиляция электрона и позитрона с полным преобразованием их массы в электромагнитную энергию в форме двух фотонов с одинаковой энергией. Неизвестно, могут ли нуклоны (т.е. протоны и нейтроны) участвовать в аналогичных процессах; поиски отрицательного протона пока безрезультатны. Однако не исключено, что такая античастица может существовать, хотя бы в течение короткого времени, и в этом случае полное преобразование массы  частицы в энергию возможно, по крайней мере в принципе. Пока совершенно бессмысленно пытаться рассуждать о возможностях извлечения в полезных количествах энергии  путем аннигиляции, так как сегодня нам не известен процесс, который мог бы произвести такой эффект.

Интересно что в 1952-м  антипротон еще не открыт. Его откроют в 1955-м.



Хотя, он не открыт, но никто не сомневается в его существовании. При этом считается что как и позитрон с электроном антипротон с протоном будет порождать гамма-кванты, свет.
Однако все оказалось не совсем так. Рождаются промежуточные частицы мезоны, которые распадаются на гамма-кванты и нейтрино.
Когда я в своей юности читал популярную литературу об аннигиляции, там уже писали что протон с антипротоном рождают каскад частиц, в основном заряженных. И значит в принцпе их можно отражать магнитным зеркалом!



Но тогда же читая про фотонную ракету, я удивлялся причем тут фотоны и проблема идеального параболического зеркала при аннигиляции?
Ответ в том, что ТЕОРИЯ фотонной ракеты родилась и прочно засела в умах гиков звездоплавания ДО того как открыли антипротон и поняли как протекает реакция аннигиляции у нуклонов. То есть, скажем Бурдаков по-сути сражался еще до 70-х годов c "ветряными мельницами" (он продолжал писать о фотонной ракете до 80-х. Эта песня в СССР была самой длинной), все еще ища по привычки (из 1963-го) идеальное зеркало (некое электронное), как когда-то это делал Перельман в начале 60-х, как всех в этом убедили Стругацкие в "Стране багровых туч" (они там накуралесили вообще на целое исследование! Это забавно, но головы они задурили очень многим!).
Хотя если копнуть совсем глубок, то там было все еще интересней. Зенгер, дуря народу голову и постулируя фотонную ракету (именно так. "постулируя"!) исходили вообще из абстрактной идеи нагретого непрозрачного вещества.  Из форумлы Стефана-Больцмана. Мощности светового потока как четвертой степени температуры. Это давало такой мощный поток теоретически, что по-сути превращал его в носитель импульса. Остается не ясным, а смещение Вина он учитывал?
Но я думаю что отцов основателей больше волновали красивые уравнения, которые они выводили. Инженерные детали (аннигиляция, идеальный отражатель) они оставил потомкам. Как та сова из анекдота про кроликов которым посоветовали стать ёжиками, а как - это тактика. Сова- стратег,  решала "общие вопросы"!


Еще тонкость. Обратите внимание (кто таки прочел статью). Там есть рассуждения об экзопланетах. 1952-й год. Нет даже мысли как их обнаружить (вернее есть, но технический идей - ни одной). И тем не менее почти нет сомнения что они должны существовать.
По-сути сомнения в том, что планетные стемы у звезд это обычное дело, возникли в середине 70-х годов в связи с провалом CETI. Об этом писал Шкловский (первый оптимист и он же первый пессимист этого дела). Мол, видимо, жизнь вообще и разум в частности - явление редкое. И первым кандидатом на объяснение причины редкости  стало подозрение первого же член в уравнении Дрейка. Мол, как много звезд имеют планеты? Тогда считалось что в худшем случае (чтаем "Ксенологию" Фрейтеса 1979) где то 1/3 от всех звезд. Это считалось достаточно частым явлением. Но в связи с первыми шокирующими догадками, что мы... одиноки, первая же спасительная мысль-объяснение, что наверное планетные системы - крайне редки. До этого такая мысль казалась ПОЛНЫМ БРЕДОМ. Провал СЕТИ ее сделал "не совсем лишенной смысла".
Но когда нам теперь рассказывают сладкую сказочку про открытие экзопланет в 1990-х, то скороспелые писаки-дебилы всякий раз вешают лапшу недорослям, мол до этого ученые-астрономы сильно сомневались, есть ли у других звезд планеты?
Да, такой ход придает наративу дамы.  Ход очевидный до оскомины. Но правда в том что сомнения если и были, то  достаточно мимолетные. Да и то в кругах гиков от связи с внеземными цивилизациями. Со времен же Бруно, когда стали догадываться что звезды - это такие другие солнца, просто очень-очень далеко, то никто не допускал и мысли что там может не быть таких же богатых и разнообразных планетных систем как у нас тут. При этом были уверены еще (идиоты!) что на каждой - цветет своя форма жизни!  У каждой звезды обязана была быть планетная система, где массам разных форм жизни! А как же иначе? Вселенная - это как бесчисленные острова в Тихом океане. Везде райские кущи и везде есть свои соблазнительные мулатки, хотя местами (для драйву) водятся людоеды.


Про жратву. Это конечно тоже топливо... Но не ракетное, вроде...
 
Но раз я дал развитие темы... Тогда в теме участвовал AlexAV. А вы же знаете он скептик еще тот! И очень полезен в этом смысле. Он и сомневался что получится замкнуть биосферу внутри такой колонии. Давал расчет. Таки да. Тяжело энергетически... Если в лоб решать проблему. То есть создать полноценную колонию. Отвод тепла от теплиц в космос выглядил отдельной проблемой (если махнуть рукой на расход энергии). Но вообще говоря, сама жизнь бьет все эти сомнения. Уже стало РЕАЛЬНОЙ практикой, бизнесов выращивать продукты в зактытых искуственно освещаемых теплицах. ЭКОНОМИЧЕСКИ выгодно!!!
Какие тут могут быть сомнения?



А, кстати, все начиналось с подпольных, подвальных ферм анаши в Лондоне...

[comp]

Уже стало РЕАЛЬНОЙ практикой, бизнесов выращивать продукты в зактытых искуственно освещаемых теплицах. ЭКОНОМИЧЕСКИ выгодно!!!

А насколько такие теплицы замкнуты? По энергии, воде, газу, удобрениям?

[Dreams]

ЭКОНОМИЧЕСКИ выгодно!!!

Конечно выгодно, особенно когда 50г салата/укропа/лука стоит как кг риса/гречки или 2-3кг картофеля! При этом растут несравненно быстрее и места занимают намного меньше!
А может все таки будем затраченные кв*часы сравнивать с полученными ккаллориями?, особенно теми, которые человеком легко усваиваются?

[gans2]

Какие тут могут быть сомнения?

Хижняк на НК полностью весь этот оптимизм вдребезги пополам разнес. Он ищет спонсоров и гранты на БИОС-3+, и консультировал китайцев с их вариантом, где жуков жрали.
Дело не в энергетике. Точнее она вылезет потом. Живые существа не подчиняются.

[crazy_terraformer]

Уже стало РЕАЛЬНОЙ практикой, бизнесов выращивать продукты в зактытых искуственно освещаемых теплицах. ЭКОНОМИЧЕСКИ выгодно!!!
Какие тут могут быть сомнения?

Срок службы оборудования? Насосов, пластиковой изоляции проводов? Азот фиксировать будем искусственно?

Живые существа не подчиняются.

Это какая-то общая фраза.
Живых существ создадут заранее до полёта к звёздам. Экосферы(гибрид биосферы с техносферой) будущих межзвёздных кораблей-атоллов обкатают за долгие десятилетия — столетия внутри Солнечной системы.
Штаммы микроорганизмов и виды макроорганизмов экосфер будут генноинженерными и даже биоинженерными продуктами.
Биоинженерные существа — организмы:
1) имеющие в составе генома не только отдельные гены, но и:
 α) хромосомы других видов организмов;
 β) синтетические хромосомы(состоящих из фрагментов хромосом разных организмов,состоящих из фрагментов хромосом разных организмов с добавлением искуственных генов, или из фрагментов искусственных хромосом с добавлением есстественных генов);
 γ) искусственные хромосомы(состоят из генов, не имеющих аналогов в природе).
 

[loky1109]

Биоинженерные существа — организмы:
1) имеющие в составе генома не только отдельные гены, но и:
 α) хромосомы других видов организмов;
 β) синтетические хромосомы(состоящих из фрагментов хромосом разных организмов,состоящих из фрагментов хромосом разных организмов с добавлением искуственных генов, или из фрагментов искусственных хромосом с добавлением есстественных генов);
 γ) искусственные хромосомы(состоят из генов, не имеющих аналогов в природе).

И всё это радостно мутирует за несколько десятков поколений превращаясь из полезной микрофлоры в гадкие патогены.

[gans2]

Штаммы микроорганизмов и виды макроорганизмов экосфер будут генноинженерными и даже биоинженерными продуктами

Нет невыполнимойй работы для того, кто не обязан делать её сам.
 Надо натравить Семенова на Хижняка. Пусть компендиум сделает, почему ни в ЕВРОПЕ с рыбками ни в Китае замкнутый цикл не замыкается. и БИОС тоже не замыкался.
Если коротко, то эволюция приводит к тому, что внезапно отсек с растениями превращается в плантацию плесени.

[gans2]

превращаясь из полезной микрофлоры в гадкие патогены.

Искусственная саморегулирующаяся экосистема первым делом войдёт в автоколебательный режим. Автоколебания имманентно присущи экосистемам, то есть буквально (в прямом смысле) прошиты в железе.  После этого она пойдёт вразнос. После этого начнётся серия сукцессий, и всё кончится климаксом - который экипажу не понравится. Впрочем, экипажу придётся слинять ещё на стадии автоколебаний. Поскольку им нечего будет кушать и нечем будет дышать.

В Биосфере происходит то же самое. Просто Биосфера очень большая. Так что
1) Масштабные автоколебаний (биосферные кризисы) растянуты на большие периоды времени, исчисляемые миллионами лет.
2) Локальные автоколебания нивелируются масштабами Биосферы. В одном месте - спад фотосинтеза, в другом - подъём, в среднем всё Ok. То же касается сельского хозяйства. Неурожай в одном месте компенсируется урожаем в другом месте.(с) Хижняк с НК

[Проходящий Кот]

Автоколебания будут неизвестными или все-же их направления можно просчитать заранее?

[gans2]

Изолированная колония численностью даже 100 млн. человек не сможет поддерживать научно-технологический уровень, достигнутый 7-миллиардным человечеством. Из-за отсутствия информационного обмена (включая сюда в обязательном порядке обмен кадрами) она с каждым поколением будет проседать всё ниже и ниже. На каком-то этапе она утратит способность поддерживать технологии, необходимые для своего собственного выживания, и вымрет. (с) Хижняк с НК

[loky1109]

1) Масштабные автоколебаний (биосферные кризисы) растянуты на большие периоды времени, исчисляемые миллионами лет.

Даладна!

2) Локальные автоколебания нивелируются масштабами Биосферы.

Даладна!

В одном месте - спад фотосинтеза, в другом - подъём, в среднем всё Ok

Средняя температура по больнице это прекрасно.

[Иван Моисеев]

Изолированная колония численностью даже 100 млн. человек не сможет поддерживать научно-технологический уровень, достигнутый 7-миллиардным человечеством. Из-за отсутствия информационного обмена (включая сюда в обязательном порядке обмен кадрами) она с каждым поколением будет проседать всё ниже и ниже. На каком-то этапе она утратит способность поддерживать технологии, необходимые для своего собственного выживания, и вымрет. (с) Хижняк с НК

Изолированная колония любой численности будет иметь тот же научно-технологический уровень, что и Человечество. И даже выше среднего уровня для Человечества.

[gans2]

БСЖО колонизуется незадекларированными организмами, в первую очередь - микроскопическими. Они начинают формировать собственную экосистему, выстраивают свои связи, и эти связи могут оказаться фатальными для всего фототрофного звена. .... с реальными примерами из жизни.

Можно ли это предотвратить? Опыт эксплуатации орбитальных станций и опыт наземных БСЖО даёт однозначный ответ - нет, нельзя. Не на нынешнем уровне технологий, и даже не на завтрашнем-послезавтрашнем уровне. Вода (в смысле, микро- и не очень микро-биота) дырочку найдёт, а дальше незаконные мигранты начнут размножаться по экспоненте, как и положено живым организмам. При характерном времени генерации 1 час одна бактерия за сутки даёт 2^24 бактерий, за двое суток - 2^48. В реальных боевых условиях они размножаются гораздо медленнее, а прочая микробиота - ещё медленнее, тем не менее - экспонента есть экспонента.

А если процесс нельзя остановить, его нужно возглавить. Наши исследования последних лет на российской БСЖО показали, что микробные сообщества там демонстрируют все признаки нестабильности-несформированности, то есть находятся в процессе формирования. В подобных случаях экологическую нишу занимает не самый приспособленный, а тот, кто первый успел. Так что идея в плане микробиологии на ближайшие годы - искусственные микробные сообщества для искусственных экосистем. Формируем закваску того сообщества, которое нужно нам, и принудительно колонизуем БСЖО в момент запуска растительного конвейера. В сельском хозяйстве микробными сообществами управляют, внедряя нужные штаммы в уже существующее почвенное сообщество. ... А в БСЖО мы имеем уникальную возможность не внедрять, а полностью формировать сообщество с нуля. Это сообщество занимает все доступные экологические ниши, и блокирует проникновение нежелательной микробиоты. (с) Хижняк с НК

Последнее не отменяет инвазивные грибки, клещей, вирусов, "напрыгивающих и устанавливающих свои порядки"  Для парирования нУжно много малых, легкоуправлемых теплиц полностью изолированны друг от друга и от людей, как разносчиков микрофлоры.

[gans2]

будет иметь

Вам так хочется.

[gans2]

управлять автоколлебаниями пробывали ?

Пока такие проблемы решаются перезагрузкой системы, то есть - перезапуском растительного конвейера (в случае, если стало совсем хреново). Чтобы управлять сложной экосистемой, надо понимать, что там к чему. Иначе попытка погасить автоколебания может пустить систему вразнос, это (пустить вразнос, если попробовать погасить не в тот момент) справедливо даже для очень простых систем из двух видов. 

БСЖО - это замкнутая по веществу экосистема, которая в идеале должна неопределённо долго находиться в стабильном состоянии. То есть быть идеально сбалансированной, сколько чего убыло, столько и прибыло. В природе таких экосистем нет вообще.


1. Все природные экосистемы не замкнуты по веществу. Они так или иначе обмениваются с другими экосистемами (через атмосферу, через воду). Относительно замкнутой является экосистема типа "тропический лес" (к слову, это эволюционно чуть ли не самые молодые экосистемы), хотя и там замкнутость не 100%-я. Единственной замкнутой по веществу экосистемой является Биосфера планеты, хотя и там идёт подпитка за счёт дегазации мантии.

2. Все природные экосистемы, включая и Биосферу, несбалансированные. Всё время возникают дисбалансы, что-то накапливается, что-то расходуется. Экосистемы решают проблему дисбалансов за счёт сукцессии. Старая экосистема вымирает, на её месте возникает новая, и так далее. В конце, правда, возникает стабильное состояние, так называемый климакс. Но само существование климакса оспаривается. В учебниках по экологии он точно есть, сам видел. А вот в реальности климаксное состояние никогда не длится достаточно долго, так что, может, это никакой и не климакс. Биосфера тоже не сбалансирована, проблему возникающих дисбалансов она решает за счёт эволюции. Как только возник серьёзный дисбаланс - жди появления нового вида. Который этот дисбаланс ликвидирует и следом создаст новый. То есть в реальной природе - никакой стабильности, причём на любом уровне.


Кстати, когда я говорю "решает", я не подразумеваю наличия разума. Разума во всём этом не больше, чем в стакане с буферным раствором.

Итак, в БСЖО мы пытаемся создать экосистему, которая обладает свойствами, в природе не встречающимися

- полное отсутствие автоколебаний
- полная замкнутость по веществу
- полная сбалансированность по всем химическим элементам (я писал про углерод, но ещё надо балансировать азот, фосфор, серу, микроэлементы)
- полная стабильность во времени
- отсутствие эволюции.

Вопрос "а возможно ли такое в принципе?" теоретически не решён, см. сложности моделирования экосистем. Лично я бы сказал - нет, невозможно. Однако если заменить слово "полное" на "достаточное для практических нужд", то почему бы и нет? Автоколебания можно гасить искусственно или сводить к допустимому минимуму, дисбалансы ликвидировать доставкой минимального груза, стабильность на протяжении столетий нам не нужна... к тому же можно и нужно резервировать фотоавтотрофные блоки, один дестабилизировался - подключили другой, свежезапущенный... В общем, не всё так грустно
(с) Хижняк с НК

[Иван Моисеев]

будет иметь

Вам так хочется.

Вы не знаете, что мне хочется.
А по данному вопросу (информационный обмен) было написано:
"Самая дальняя дорога",  http://www.ecolife.ru/kosmos/22743/

[gans2]

Не вызывает сомнений, что при эксплуатации БТСЖО будет существовать постоянный риск проникновения фитопатогенных микроорганизмов, которые могут представлять серьезную угрозу функционированию фотоавтотрофного звена системы жизнеобеспечения, а в случае развития токсинообразующих фитопатогенных грибов р.р. Fusarium, Alternaria, Claviceps - прямую угрозу здоровью экипажа. Этот риск усугубляется в связи с необходимостью использования в БТСЖО конвейерной системы выращивания растений. Показано, что только конвейерная система, благодаря одновременному присутствию в системе разновозрастных растений, обеспечивает постоянный уровень ассимиляции CO2 и производства O2 фототрофным звеном [Gitelson et al., 2003]. В то же время известно, что восприимчивость растений к заболеваниям в значительной степени зависит от возраста. Как правило, наиболее уязвимыми для заболеваний являются молодые растения, с возрастом устойчивость к болезням повышается, а при созревании урожая и начале отмирания вегетативных органов опять падает. В ряде случаев максимальная восприимчивость к заболеваниям наблюдается в определённые фазы развития растения, чаще всего - во время цветения  [Panter S.N. and Jones D.A., 2002]. Конвейерное выращивание ведёт к тому, что в системе в обязательном порядки присутствуют растения с максимальной восприимчивостью к любому конкретному заболеванию. Такие растения могут служить своеобразными "воротами инфекции", обеспечивающими проникновение возбудителя в систему и его размножения до уровня, когда инфекционная нагрузка станет достаточной для преодоления иммунных механизмов даже у относительно устойчивых к заболеванию возрастных групп.
===
Тихомиров А.А., Хижняк С.В., Ушакова С.А., Тихомирова Н.А., Павлова А.М. ФУЗАРИОЗ КАК ФАКТОР РИСКА ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2019. Т. 53. № 3. С. 89-96.

...
===
Таким образом, среди имеющегося спектра потенциально возможных заболеваний пшеницы наиболее вероятным и опасным заболеванием в ИЭС следует признать фузариоз. Появление грибов р. Fusarium в системе быстро ведёт к развитию эпифитотии и неизбежно приводит к выводу растительного конвейера из эксплуатации.
===
... Как только этот возбудитель появился в системе, выход фотоавтотрофного звена из строя является лишь вопросом времени. Да, "ИЭС" - это "искусственные экосистемы", одно из многочисленных названий БСЖО.

[gans2]

было написано:

Собственный опус, как аргумент. Нуачо?

[Иван Моисеев]

было написано:

Собственный опус, как аргумент. Нуачо?

Зачем писать буквы, если они уже написаны?
С того времени ничего не изменилось.

[gans2]

фитопатогенный гриб р. Fusarium, растёт в рабочем растворе протравителя-фунгицида. Этот протравитель в данной концентрации должен убивать гриб при контакте за считанные минуты. Вместо этого он стимулирует развитие гриба. Не потому, что протравитель плохой, а потому, что гриб эволюционировал и научился сначала не бояться протравителя, а потом и питаться им. (с) Хижняк с НК